El cloruro de rutenio (III) es el compuesto químico con la fórmula RuCl 3 . "Cloruro de rutenio (III)" se refiere más comúnmente al hidrato RuCl 3 · x H 2 O. Tanto la especie anhidra como la hidratada son sólidos de color marrón oscuro o negro. El hidrato, con una proporción variable de agua de cristalización , que a menudo se aproxima a un trihidrato, es un material de partida de uso común en la química del rutenio .
El cloruro de rutenio (III) anhidro generalmente se prepara calentando rutenio metálico en polvo con cloro . En la síntesis original, la cloración se realizaba en presencia de monóxido de carbono , siendo arrastrado el producto por la corriente de gas y cristalizando al enfriarse. [1] [2] Se conocen dos alótropos de RuCl 3 . La forma α negra adopta la estructura de tipo CrCl 3 con contactos largos Ru-Ru de 346 pm . Este alótropo tiene capas de panal de Ru 3+ que están rodeadas por una jaula octaédrica de Cl −aniones Los cationes de rutenio son magnéticos y residen en un estado fundamental J~1/2 de espín bajo con un momento angular neto L=1. [3] [4] Las capas de α-RuCl 3 se apilan una encima de la otra con fuerzas débiles de Van-der-Waals . Estos se pueden dividir para formar monocapas con cinta adhesiva. [5]
La forma β metaestable de color marrón oscuro cristaliza en una celda hexagonal; esta forma consta de cadenas infinitas de octaedros que comparten caras con contactos Ru-Ru de 283 pm, similar a la estructura del tricloruro de circonio . La forma β se convierte irreversiblemente en la forma α a 450–600 °C. La forma β es diamagnética, mientras que el α-RuCl 3 es paramagnético a temperatura ambiente. [6]
El vapor de RuCl 3 se descompone en elementos a altas temperaturas; el cambio de entalpía a 750 °C (1020 K), Δ diss H 1020 se ha estimado en +240 kJ/mol.
α-RuCl 3 se propuso como candidato para un estado líquido de espín cuántico de Kitaev [7] cuando la dispersión de neutrones reveló un espectro magnético inusual, [8] [9] [10] y el transporte térmico reveló fermiones quirales de Majorana cuando se sometió a un campo magnético . . [11]
Como el compuesto de rutenio más comúnmente disponible, RuCl 3 · x H 2 O es el precursor de muchos cientos de compuestos químicos. La propiedad notable de los complejos de rutenio, cloruros y otros, es la existencia de más de un estado de oxidación, varios de los cuales son cinéticamente inertes. Todos los metales de transición de la segunda y tercera fila forman exclusivamente complejos de espín bajo, mientras que el rutenio es especial en la estabilidad de los estados de oxidación adyacentes, especialmente Ru(II), Ru(III) (como en el padre RuCl 3 · x H 2 O) y Ru(IV).