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Óxido de rutenio (IV)

El óxido de rutenio (IV) es un compuesto inorgánico con la fórmula RuO2 . Este sólido negro es el óxido de rutenio más común . Se utiliza ampliamente como electrocatalizador para producir cloro, óxidos de cloro y O2 . [ 1] Al igual que muchos dióxidos, el RuO2 adopta la estructura del rutilo . [2] [3]

Preparación

Generalmente se prepara por oxidación del tricloruro de rutenio . Se pueden obtener monocristales casi estequiométricos de RuO 2 mediante transporte químico de vapor , utilizando O 2 como agente de transporte: [4] [5]

RuO2 + O2 ⇌ RuO4​

Las películas de RuO 2 se pueden preparar mediante deposición química de vapor (CVD) a partir de compuestos volátiles de rutenio. [6] El RuO 2 también se puede preparar mediante galvanoplastia a partir de una solución de tricloruro de rutenio. [7]

Se han preparado hidrosoles estabilizados electrostáticamente de hidrato de dióxido de rutenio prístino aprovechando la reducción autocatalítica del tetróxido de rutenio en solución acuosa. Las poblaciones de partículas resultantes se pueden controlar para que comprendan esferas uniformes y sustancialmente monodispersas con diámetros en el rango de 40 nm a 160 nm. [8]

Usos

El óxido de rutenio (IV) se utiliza como componente principal en el catalizador del proceso Sumitomo-Deacon , que produce cloro mediante la oxidación del cloruro de hidrógeno . [9] [10]

El RuO 2 se puede utilizar como catalizador en muchas otras situaciones. Entre las reacciones más destacadas se encuentran el proceso Fischer-Tropsch , el proceso Haber-Bosch y diversas manifestaciones de las pilas de combustible .

Aplicaciones aspiracionales y de nicho

El RuO 2 se utiliza ampliamente para el recubrimiento de ánodos de titanio para la producción electrolítica de cloro y para la preparación de resistencias o circuitos integrados . [11] [12] Las resistencias de óxido de rutenio se pueden utilizar como termómetros sensibles en el rango de temperatura .02 < T < 4 K. También se puede utilizar como material activo en supercondensadores porque tiene una capacidad de transferencia de carga muy alta. El óxido de rutenio tiene una gran capacidad para almacenar carga cuando se utiliza en soluciones acuosas. [13] Las capacidades medias del óxido de rutenio (IV) han alcanzado los 650 F/g cuando está en solución de H 2 SO 4 y recocido a temperaturas inferiores a 200 °C. [14] En un intento por optimizar sus propiedades capacitivas, el trabajo previo ha analizado la hidratación del óxido de rutenio, su cristalinidad y tamaño de partícula.

Referencias

  1. ^ Mills, Andrew (1989). "Catalizadores redox heterogéneos para la evolución del oxígeno y el cloro". Chemical Society Reviews . 18 . Royal Society of Chemistry (RSC): 285. doi :10.1039/cs9891800285. ISSN  0306-0012.
  2. ^ Wyckoff, RWG. Estructuras cristalinas , vol. 1. Interscience, John Wiley & Sons: 1963.
  3. ^ Wells, AF (1975), Química inorgánica estructural (4.ª ed.), Oxford: Clarendon Press
  4. ^ Schäfer, Harald; Schneidereit, Gerd; Gerhardt, Wilfried (1963). "Zur Chemie der Platinmetalle. RuO2 Chemischer Transport, Eigenschaften, thermischer Zerfall". Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (en alemán). 319 (5–6). Wiley: 327–336. doi :10.1002/zaac.19633190514. ISSN  0044-2313.
  5. ^ Rogers, DB; Butler, SR; Shannon, RD (1972). "Monocristales de dióxidos de metales de transición". Síntesis inorgánica . Vol. XIII. págs. 135-145. doi :10.1002/9780470132449.ch27. ISBN . 9780470132449.
  6. ^ Pizzini, S.; Buzzanca, G.; Mari, C.; Rossi, L.; Torchio, S. (1972). "Preparación, estructura y propiedades eléctricas de películas gruesas de dióxido de rutenio". Boletín de investigación de materiales . 7 (5). Elsevier BV: 449–462. doi :10.1016/0025-5408(72)90147-x. ISSN  0025-5408.
  7. ^ Lee, S. (2003). "Electrocromismo de películas delgadas de óxido de rutenio amorfo". Solid State Ionics . 165 (1–4): 217–221. doi :10.1016/j.ssi.2003.08.035.
  8. ^ McMurray, HN (1993). "Coloides uniformes de hidrato de dióxido de rutenio desarrollados por la reducción catalizada por la superficie del tetróxido de rutenio". The Journal of Physical Chemistry . 97 (30): 8039–8045. doi :10.1021/j100132a038.
  9. ^ Vogt, Helmut; Balej, enero; Bennett, John E.; Wintzer, Peter; jeque Saeed Akbar; Gallone, Patrizio (15 de junio de 2000), "Óxidos de cloro y ácidos de cloro y oxígeno", Enciclopedia de química industrial de Ullmann , Weinheim, Alemania: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, doi :10.1002/14356007.a06_483, ISBN 3527306730
  10. ^ Seki, Kohei (29 de mayo de 2010). "Desarrollo de un catalizador de RuO2/rutilo-TiO2 para el proceso industrial de oxidación de HCl". Encuestas de catálisis de Asia . 14 (3–4). Springer Science and Business Media LLC: 168–175. doi :10.1007/s10563-010-9091-7. ISSN  1571-1013. S2CID  93115959.
  11. ^ De Nora, O. (1970). "Anwendung maßbeständiger aktivierter Titan-Anoden bei der Chloralkali-Elektrolyse". Chemie Ingenieur Technik . 42 (4). Wiley: 222-226. doi :10.1002/cite.330420417. ISSN  0009-286X.
  12. ^ Iles, GS (1967). "Resistores de óxido de rutenio vidriado". Platinum Metals Review . 11 (4): 126.
  13. ^ Matthey, Johnson (2002). "Material supercondensador de rutenio nanocristalino". Platinum Metals Review . 46 (3): 105. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2015 . Consultado el 16 de septiembre de 2013 .
  14. ^ Kim, Il-Hwan; Kim, Kwang-Bum; Electrochem. Solid-State Lett., 2001 , 4 , 5, A62-A64

Enlaces externos

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