Beschrieben wurde Rutil 1803 von Abraham Gottlob Werner, der das Mineral in Anlehnung an seine häufig vorkommende, rötliche Farbe nach dem lateinischen Wort rutilus für rot oder rötlich benannte.

Bis 1795, als seine chemische Zusammensetzung bekannt wurde, wurde Rutil fälschlicherweise für ein Mineral der Turmalingruppe gehalten.

Bereits in der seit 1982 veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Rutil zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung der Oxide mit der allgemeinen Formel „MO2- und verwandte Verbindungen“, wo er als Namensgeber die „Rutil-Reihe“ mit der System-Nr. IV/D.02 und den weiteren Mitgliedern Kassiterit, Plattnerit und Varlamoffit bildete.

Im zuletzt 2018 überarbeiteten und aktualisierten Lapis-Mineralienverzeichnis nach Stefan Weiß, das sich aus Rücksicht auf private Sammler und institutionelle Sammlungen noch nach dieser klassischen Systematik von Karl Hugo Strunz richtet, erhielt das Mineral die System- und Mineral-Nr. IV/D.02-10, was in der „Lapis-Systematik“ der Abteilung „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 1 : 2 (MO2- und Verwandte)“ entspricht.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) bis 2009 aktualisierte 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Rutil ebenfalls in die Abteilung der „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 1 : 2 und vergleichbare“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der Größe der beteiligten Kationen und der Kristallstruktur, so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung und seinem Aufbau in der Unterabteilung „Mit mittelgroßen Kationen; Ketten kantenverknüpfter Oktaeder“ zu finden ist, wo es ebenfalls als Namensgeber die „Rutilgruppe“ mit der System-Nr. 4.DB.05 und den weiteren Mitgliedern Argutit, Kassiterit, Plattnerit, Pyrolusit, Tripuhyit, Tugarinovit und Varlamoffit bildet.

Auch die Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Rutil in die Klasse der „Oxide und Hydroxide“, dort allerdings zunächst in die Abteilung der „Oxide“ ein. Hier ist er zusammen mit Ilmenorutil, Struverit, Pyrolusit, Kassiterit, Plattnerit, Argutit, Squawcreekit und Stishovit in der „Rutilgruppe (Tetragonal:P42/mnm)“ mit der System-Nr. 04.04.01 innerhalb der Unterabteilung „Einfachen Oxide mit einer Kationenladung von 4+(AO2)“ zu finden.

Die Rutil-Struktur ist ein häufig auftretender Strukturtyp für AB2-Verbindungen und beruht im Gegensatz zur Fluoritstruktur nicht auf einer dichtesten Kugelpackung. Die Oxid-Anionen sind zwar in der Art von verzerrten und gewellten „hexagonalen“ Schichten angeordnet, wobei die Hälfte der dazwischen befindlichen Oktaederlücken durch die Titan-Kationen besetzt sind, aufgrund der tetragonalen Symmetrie bilden diese gewellten Schichten jedoch keine dichteste Kugelpackung aus. Die Kristallstruktur lässt sich daher besser als eine tetragonale Stabpackung aus Strängen kantenverknüpfter [TiO6]-Oktaeder (gemäß der Niggli-Schreibweise: [TiO4/2O2/1]) beschreiben, die parallel der kristallographischen c-Achse verlaufen. Die Stränge sind weiterhin über gemeinsame Ecken zu einem dreidimensionalen [TiO6/3]-Netzwerk verknüpft, woraus sich gekürzt die Summenformel TiO2 ergibt. Die oktaedrisch von Sauerstoffatomen umgebenen Titan-Kationen weisen damit die Koordinationszahl 6 auf, während die Oxid-Anionen von drei Titanatomen in einer leicht verzerrten trigonal planaren Anordnung umgeben sind (Koordinationszahl 3).

Eine Reihe weiterer anorganischer Verbindungen kristallisiert ebenfalls in der Rutil-Struktur, darunter die Oxide NbO2, TaO2, MnO2 und SnO2 sowie die Fluoride CrF2, MnF2, FeF2, CoF2, NiF2, CuF2 und ZnF2.

Morphologie

Rutil bildet häufig prismatische Kristalle mit dicksäuligem bis feinnadeligem Habitus, an denen oft die Flächenformen {110} und {010} vorherrschen und deren Kristallflächen parallel gestreckt und gestreift sind. Neben vielen anderen Formen kommen auch ditetragonale Prismen vor.

In feinnadeliger bis faseriger Form eingeschlossen, ist Rutil für den unter anderem für den bei Saphiren und Rubinen vorkommenden Asterismus (Lichtstern) verantwortlich. In mikroskopischen Einschlüssen kann er neben Hämatit und anderen Mineraleinschlüssen die vor allem bei Quarzen beobachteten „Phantomkristalle“ betonen.

Zwillingsbildungen sind bei Rutil allgemein anzutreffen, die sich nach zwei Gesetzen bilden können: Besonders häufig kommen Zwillinge, Drillinge und polysynthetische Viellinge in lamellarer oder zyklischer Form nach (101) vor, wobei die Individuen unter einem Winkel von 65°35′ aneinanderstoßen. Charakteristisch sind dabei vor allem knie- bzw. visierförmige und V-förmige Zwillingsbildungen und sogar Sechslinge, die geschlossene Ringe bilden. Seltener sind Zwillinge nach (301) in Herzform, deren Vertikalachsen sich unter 54°44′ treffen. Beide Gesetze können auch gleichzeitig auftreten und dadurch ein gitter- oder netzförmige Aggregate bilden, die als Sagenit bezeichnet werden.

Farbe

Rutil kann in verschiedenen Farben auftreten, am häufigsten findet er sich aber in rötlichbrauner bis kräftig roter und schwarzer Farbe. Als Inklusionen (Einschlüsse) in anderen Mineralen – wie beispielsweise in Quarz – glänzt Rutil auch in kräftig goldgelber Farbe und wird in dieser Form als Venushaar bezeichnet und gern zu Schmucksteinen verarbeitet. Selten dagegen treten bläuliche oder violette Farbtöne auf.

Chemische und physikalische Eigenschaften

Rutil ist säureunlöslich und vor dem Lötrohr unschmelzbar. In Reinform ist er schwach paramagnetisch mit einer spezifischen magnetischen Suszeptibilität (Massensuszeptibilität) von 7,7·10−7 emu/Oe·mg, enthält er dagegen zusätzlich Eisen, wird er antiferromagnetisch[4].
Modifikationen und Varietäten.

Rutil ist die bedeutendste und einzige bei hohen Temperaturen stabile Modifikation des Titandioxids. Die beiden anderen sind Anatas und Brookit.

Sagenit wird eine Rutilvarietät genannt, die flache, netz- bis gitterartige Verwachsungen von nadelartigen feinen Rutilzwillingen aufweist. Sie wird auch als epitaktische (orientierte) Verwachsung bezeichnet.

Nigrin ist die Bezeichnung für einen eisenhaltigen, schwarzen Rutil.

Bildungsbedingungen

Rutil bildet sich als Hochtemperatur- und Hochdruckmineral sowohl magmatisch wie auch metamorph und ist als akzessorischer Bestandteil in vielen Gesteinen zu finden, so unter anderem auch als Seifenmineral in Flusssedimenten. Entsprechend ist Rutil mit vielen anderen Mineralen vergesellschaftet anzutreffen, wie neben den bereits erwähnten weiteren TiO2-Modifikationen Anatas und Brookit unter anderem noch Adular, Albit, Apatit, Calcit, Chloriten, Ilmenit, Pyrophyllit, Titanit und Quarz. Mit Hämatit bildet Rutil zudem epitaktische Verwachsungen.

Rutil kommt in Eklogiten vor und ist die dominierende Ti-Phase in Granat-Amphiboliten.

Fundorte

Als häufige Mineralbildung ist Rutil an vielen Orten weltweit anzutreffen, wobei bisher rund 5900 Fundorte dokumentiert sind (Stand 2019).

Erwähnenswert aufgrund seiner außergewöhnlichen Mineralfunde sind unter anderem die „Graves Mountain Mine“ im US-amerikanischen Lincoln County (Georgia), in der bis zu 15 cm große Kristalle zutage traten. Aus der „Cavradi-Schlucht“ bei Sedrun im Schweizer Kanton Graubünden sowie der Gemeinde Ibitiara im brasilianischen Bundesstaat Bahia kennt man besonders schöne Rutil-Hämatit-Epitaxien. Zudem werden in Ibitiara sowie in der zum Bundesstaat Minas Gerais gehörenden Gemeinde Itabira häufig Rutil-Inklusionen in Rauchquarz entdeckt. Große knie- bzw. visierförmige Kristallzwillinge bis etwa 7 cm Größe fanden sich bei Golčův Jeníkov und Soběslav in Tschechien.[9] Kristalle von bis zu 3 cm Durchmesser und 5 cm Länge fanden sich in der Lagerstätte Paragatschaj auf dem Berg Kapudschuk, Autonome Republik Nachitschewan in Aserbaidschan.

In Deutschland konnte Rutil vor allem in einigen Regionen des Schwarzwaldes (Baden-Württemberg), im Fichtelgebirge, Spessart, Bayerischen Wald und Oberpfälzer Wald (Bayern), Hessen, Niedersachsen, im nordrhein-westfälischen Siebengebirge, der Eifel (Rheinland-Pfalz), im Saarland, im sächsischen Erzgebirge, Schleswig-Holstein und Thüringen nachgewiesen werden.

In Österreich fand sich das Mineral im Burgenland, auf alpinen Klüften in vielen Regionen Kärntens, Salzburgs und der Steiermark, in einigen Regionen Niederösterreichs und Tirols sowie in Oberösterreich und in Vorarlberg.

In der Schweiz trat Rutil vor allem auf alpinen Klüften in den Kantonen Graubünden, Tessin und Wallis auf.

Auch in Gesteinsproben des Mittelatlantischen Rückens und des Südwestindischen Rückens und außerhalb der Erde auf dem Mond, genauer im Fra-Mauro-Hochland, konnte Rutil gefunden werden.

Größte Förderländer

Weltweit werden die Abbau-Reserven für die wichtigsten Titanminerale lmenit und Rutil 692,58 Millionen Tonnen geschätzt, wobei die größten regionalen Konzentrationen in China mit 28,9 %, Australien mit 17,0 % und Indien mit 13,3 % zu finden sind (Stand November 2014).

Rutil ist mit einem Metall-Gehalt von etwa 60 % nach Ilmenit das bedeutendste Titan-Mineral.

Titandioxid in der Rutil-Modifikation wird aufgrund der hohen Lichtbrechung als Weißpigment verwendet. Außerdem dient er allein oder in Verbindung mit Zellulose als Umhüllung von Elektroden für das Lichtbogenschweißen, die das Schweißen verbessert oder erst ermöglicht.

Aufgrund seiner Halbleitereigenschaften findet Rutil in der Farbstoffsolarzelle, der sogenannten Grätzel-Zelle, Verwendung. Seine Bandlücke beträgt etwa 3,0 eV, es kann daher Licht mit einer Wellenlänge kleiner als etwa 400 nm absorbieren.

Als Schmuckstein

Natürlicher Rutil wird nur gelegentlich von Sammlern zu Schmucksteinen verarbeitet, da er meist zu kleine Kristalle ausbildet. Synthetischer Rutil dagegen wird seit 1948 unter dem Handelsnamen „Titania“ oder „Diamonit“ (nicht zu verwechseln mit Diamondit!) als Diamantimitation verkauft, wobei er dessen Glanz durch sechsmal so hohe Dispersion (Feuer) sogar weit übertrifft.

Gern zu Schmucksteinen verarbeitet werden auch in anderen Mineralen eingeschlossene Rutilnadeln, die neben dem goldenen Glanz auch für verschiedene optische Effekte wie beispielsweise Asterismus (sternförmige Lichtreflexe) und Chatoyance (Katzenaugeneffekt) sorgen.

Rhodium wurde 1803 vom englischen Chemiker William Hyde Wollaston entdeckt. Er isolierte das Metall aus rohem Platinerz. Der Name Rhodium leitet sich vom griechischen Wort rhodon ab, was Rose bedeutet und auf die rosarote Farbe einiger Rhodiumsalze anspielt.

Da Rhodium extrem selten und schwer zu gewinnen war, wurde es zunächst nur zu Forschungszwecken genutzt. Die erste Anwendung des neuen Metalls war ab 1820 als Rhodium-Zinn-Legierung in Schreibfederspitzen.

Seine hohe Korrosionsbeständigkeit und sein glänzendes Aussehen machten es im 19. Jahrhundert zu einer begehrten Beschichtung für Luxusgegenstände und Schmuck.

Erst im 20. Jahrhundert begann seine industrielle Nutzung vor allem in Fahrzeugkatalysatoren.

80 bis 90 Prozent des Rhodiums gehen in die Automobilindustrie für Abgaskatalysatoren (Drei-Wege-Katalysatoren) zur Reduktion der Emission schädlicher Stickoxide.

Metallisches Rhodium hat ein hohes Reflexionsvermögen und wird daher auch als Beschichtung in hochwertigen Spiegeln eingesetzt. Diese Beschichtungen sind gleichzeitig auch sehr hart und chemisch stabil.

Das Metall wird zusammen mit Gold, Platin und Silber für die Herstellung von Schmuck und Uhren verwendet.

Juweliere schätzen die Rhodiumbeschichtung. Mit Rhodium behandeltes Silber glänzt und wird stärker. Bei Kontakt mit der Luft läuft es nicht an. Rhodium ermöglicht außerdem die Herstellung von Weiß- und Schwarzgold. 

Rhodiumverbindungen sind zwar toxisch und krebserregend, allerdings ist die Rhodiummenge in zertifiziertem Schmuck für die menschliche Gesundheit ungefährlich.

Die hohe Nachfrage aus der Automobilindustrie und seine Seltenheit macht Rhodium zu einem der teuersten Metalle.

Rhodium: processing: 1g powder, 1g pressed cylinder, 1 g argon arc remelted pellet.

Südafrika dominiert mit 80 bis 90 Prozent der weltweiten Produktion den Rhodiummarkt. Rhodium fällt als Nebenprodukt des Platin- und Palladiumabbaus an. Die größte Platinlagerstätte, der Bushveld-Komplex, gehört zu den wichtigsten Rhodiumquellen.

Die wichtigsten Player sind Sibanye-Stillwater, Anglo American Platinum und Impala Platinum, wobei Anglo American Platinum, das zum Konzern Anglo American gehört, der Weltmarktführer ist.

Außerhalb Südafrikas ist Norilsk Nickel in Russland der größte Rhodiumhersteller.

Die globale Jahresproduktion beträgt schätzungsweise 24 Tonnen.

Rhodium wird hauptsächlich aufgrund seines hohen Preises und seiner begrenzten Verfügbarkeit oft durch andere Materialien ersetzt. Palladium dient als Ersatz für Rhodium, insbesondere in der Schmuckindustrie und bei Katalysatoren.

Rhenium wurde 1869 vom russischen Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejew vorhergesagt und 1925 von den deutschen Chemikern Ida und Walter Noddack sowie Otto Carl Berg entdeckt. Das Trio wies Rhenium in Platinerzen und Columbit mittels Röntgenspektroskopie nach. Sie benannten es nach dem lateinischen Namen für Rhein, in Anlehnung an ihre Heimat.

Aufgrund seiner Seltenheit und schwierigen Gewinnung beschränkte sich Rhenium lange nur auf die Verwendung in Forschungslaboren.

Die industrielle Nutzung begann erst in den 1950er-Jahren in Hochtemperaturlegierungen für Flugzeugturbinen, in Katalysatoren für die Erdölverarbeitung sowie in medizinischen Röntgenröhren und in der Elektronik.

Die wichtigste Anwendung von Rhenium sind Hochtemperatur-Superlegierungen für Turbinenschaufeln von Flugzeugtriebwerken und Raketenmotoren. Dabei wird Superlegierungen auf Nickel- oder Wolframbasis drei bis sechs Prozent Rhenium beigemischt, um Flugzeugtriebwerke noch fester und hitzebeständiger zu machen. Fast drei Viertel der weltweit produzierten Rheniummengen gehen in diesen Bereich.

Die zweitwichtigste Anwendung von Rhenium ist in Katalysatoren für die Erdölindustrie. Weitere Einsatzgebiete sind Thermoelemente für Industrieöfen, Glühkathoden, Röntgentechnik und die Medizin.

Reine Rhenium-Minen gibt es nicht. Das Element ist ein Nebenprodukt von Kupfer- und Molybdänminen.

Die Förderung konzentriert sich in wenigen Ländern. Chile ist dabei mit über der Hälfte der Weltproduktion der führende Hersteller. Bedeutende Quellen sind die Kupferminen von Chuquicamata und Escondida, die von Codelco und BHP betrieben werden.

Das chilenisch-schweizerische Unternehmen Molymet ist einer der größten Rhenium-Verarbeiter der Welt.

Auch die USA haben eine nennenswerte Rheniumgewinnung. Die Bingham-Canyon-Kupfermine, auch bekannt als Kennecott Copper Mine, des Konzerns Rio Tinto, ist die größte Einzelquelle für Rhenium. Sie deckt zwar einen Teil des US-Rheniumbedarfs ab, dennoch sind die USA von Importen abhängig, da die Nachfrage aus der Luft- und Raumfahrt für Superlegierungen steigt.

Weitere große Rhenium-Förderer befinden sich in Polen mit dem Kupferproduzenten KGHM Polska Miedź und in China. Seit 2020 hat sich auch Usbekistan mit dem Unternehmen Almalyk Mining and Metallurgical Combine zu einen wichtigen Rheniumhersteller entwickelt.

Die Vereinigten Staaten und Deutschland sind führend beim Recycling von Rhenium.

Die globale Jahresproduktion beläuft sich auf etwa 60.000 Kilogramm.

Ersatzstoffe für Rhenium in Platin-Rhenium-Katalysatoren werden kontinuierlich evaluiert. Die Anwendung mit Iridium und Zinn hat bereits kommerziellen Erfolg erzielt. Weitere Metalle, die für den katalytischen Einsatz geprüft werden, sind Gallium, Germanium, Indium, Selen, Silizium, Wolfram und Vanadium. Die Verwendung dieser und anderer Metalle in bimetallischen Katalysatoren könnte den Anteil von Rhenium am bestehenden Katalysatormarkt verringern.
Dies dürfte jedoch durch rheniumhaltige Katalysatoren ausgeglichen werden, die für den Einsatz in mehreren geplanten Gas-to-Liquid-Projekten in Betracht gezogen werden.
Materialien, die Rhenium in verschiedenen Endanwendungen ersetzen können, sind Kobalt und Wolfram für Beschichtungen auf Kupfer-Röntgentargets, Rhodium und Rhodium-Iridium für Hochtemperatur-Thermoelemente, Wolfram und Platin-Ruthenium für Beschichtungen auf elektrischen Kontakten sowie Wolfram und Tantal für Elektronenemitter.