塩化ルテニウム(III)

塩化ルテニウム(III)は、化学式 RuCl₃ で_表される化合物です。「塩化ルテニウム(III)」は、一般的には水和物 RuCl₃・xH₂O_を指します_{。無水物と水和物はいずれも暗褐色または黒色の固体です。}結晶水の割合が変化する水和物は、しばしば三水和物に近似し、ルテニウム化学において一般的に使用される出発物質です。

無水塩化ルテニウム(III)は、通常、粉末状のルテニウム金属を塩素で加熱することによって調製される。元の合成では、塩素化は一酸化炭素の存在下で行われ、生成物はガス流によって運ばれ、冷却時に結晶化する。^{[ 1 ] [ 2 ]} _RuCl3には 2 つの多形が知られている。黒色の α 形は、346 pmの長い Ru-Ru 接触を持つCrCl3_型構造をとる。この多形は、Cl− アニオンの八面体ケージに囲まれた Ru3+ のハニカム層を持つ^。ルテニウム^陽イオンは磁性を持ち、正味角運動量 L=1 の低スピン J~1/2 基底状態に存在する。^{[ 3 ] [ 4 ]} α-RuCl3 の層は、_弱いファンデルワールス力で互いに積み重なっている。これらはスコッチテープを使って切断して単層を形成することができる。^{[ 5 ]}

暗褐色の準安定β型は六方晶系で結晶化する。この形態は、面共有八面体の無限鎖からなり、Ru-Ru接触距離は283 pmで、三塩化ジルコニウム の構造に類似している。β型は450～600 ℃で不可逆的にα型に変化する。β型は反磁性であるが、α-RuCl ₃は室温で常磁性である。^{[ 6 ]}

RuCl ₃蒸気は高温で元素に分解します。750 °C (1020 K)でのエンタルピー変化Δ _diss H ₁₀₂₀は +240 kJ/mol と推定されています。  

α-RuCl _{3 は、}中性子散乱により異常な磁気スペクトルが明らかになり[ ^{8 ] [ 9 ] [ 10 ] 、}熱輸送により磁場を印加するとカイラルマヨラナ フェルミオンが明らかになったことから、キタエフ量子スピン液体状態の候補として提案されました^{[ 7 ] 。 [ 11 ]}

最も一般的に入手可能なルテニウム化合物である RuCl ₃ · x H ₂ O は、数百もの化学化合物の前駆体です。塩化物を含むルテニウム錯体の注目すべき特性は、複数の酸化状態が存在することであり、そのうちのいくつかは速度論的に不活性です。第 2 周期および第 3 周期の遷移金属はすべて低スピン錯体のみを形成しますが、ルテニウムは隣接する酸化状態の安定性において特殊であり、特に Ru(II)、Ru(III) (親化合物 RuCl ₃ · x H ₂ O の場合)、および Ru(IV) です。

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