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루테늄

Ruthenium
루비듐과혼동해서는 안 된다.
루테늄, 루
Ruthenium a half bar.jpg
루테늄
발음/ruːˈθiːniəm/ (roo-THEE-ne-e-lum)
외관은백색의 금속성.
표준 원자량Ar, std(Ru)101.07(2)[1]
주기율표의 루테늄
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕어 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오비움 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은색 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로피움 가돌리늄 테르비움 디스프로슘 홀뮴 에르비움 툴륨 이테르비움속 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로텍티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 캘리포늄 아인슈타인움 페르뮴 멘델레비움 노벨륨 로렌슘 루더포듐 더브니움 수보르기움 보히움 하시움 메이트네리움 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로비움 모스코비움 간모륨 테네신 오가네손
Fe
↑
루
↓
Os
테크네튬 ← 루테늄 → 로듐
원자번호 (Z)44
그룹8그룹
기간5주기
블록 d-블록
전자 구성[Kr] 4d7 5s1
셸당 전자2, 8, 18, 15, 1
물리적 성질
위상 STP서실체가 있는
녹는점2607 K(234 °C, 4233 °F)
비등점4423K(4150°C, 7502°F)
밀도 (근처 )12.45 g/cm3
액체가 있을 때 ( )10.65 g/cm3
융해열38.59 kJ/mol
기화열619 kJ/mol
어금니열용량24.06 J/(몰·K)
증기압
P (Pa) 1 10 100 1k 10k 100k
(K)에서 2588 2811 3087 3424 3845 4388
원자성
산화 상태-4, -2, 0,[2] +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8(약산성 산화물)
전기성폴링 스케일: 2.2
이온화 에너지
  • 1차: 710.2 kJ/mol
  • 2위: 1620kJ/mol
  • 3위: 2747 kJ/mol
원자 반지름경험적: 134pm
공동 반지름146±7시
Color lines in a spectral range
루테늄의 스펙트럼 라인
기타 속성
자연발생원시적인
결정구조 육각형 근위축(hcp)
Hexagonal close packed crystal structure for ruthenium
음속 얇은 막대기5970m/초(20°C)
열팽창6.4 µm/(m³K)(25°C)
열전도도117 W/(m³K)
전기저항도71 NΩ⋅m(0°C)
자기순서파라자성의[3]
어금니 자기 감수성+39×10cm−63/mol(298K)[3]
영의 계량447 GPA
전단 계수173 GPA
벌크 계량220 GPA
포아송 비율0.30
모스 경도6.5
브리넬 경도MPa 2160
CAS 번호7440-18-8
역사
이름 지정19세기 러시아[a] 라틴어 이름인 루테니아의 이름을 따서
검색 및 첫 번째 격리카를 에른스트 클로스 (1844년)
루테늄의 주 동위 원소
이소슈토페 아부네댄스 하프라이프 (t1/2) 붕괴 모드 프로덕트
96루 5.54% 안정적
97루 동음이의 2.9 d ε 97TC
γ –
98루 1.87% 안정적
99루 12.76% 안정적
100루 12.60% 안정적
101루 17.06% 안정적
102루 31.55% 안정적
103루 동음이의 39.26 d β− 103RH
γ –
104루 18.62% 안정적
106루 동음이의 373.59 d β− 106RH
카테고리: 루테늄
참고 문헌

루테늄(Ruthenium)은 루와 원자 번호 44를 가진 화학 원소다.주기율표의 백금군에 속하는 희귀 전이금속이다.백금 그룹의 다른 금속들과 마찬가지로 루테늄도 대부분의 다른 화학물질에 불활성이다.발트-독일계 조상의 러시아 태생의 과학자 칼 에른스트 클로스는 1844년 카잔 주립대학에서 이 원소를 발견했고 러시아를 기리기 위해 루테늄이라는 이름을 붙였다.[a]루테늄은 보통 백금 광석의 소성분으로 발견되는데, 연간 생산량은 2009년[6] 약 19톤에서 2017년 약 35.5톤으로 증가했다.[7]생산되는 대부분의 루테늄은 내마모성 전기 접점과 두꺼운 필름 저항기에 사용된다.루테늄의 사소한 적용은 백금 합금으로 화학 촉매로 사용된다.루테늄의 새로운 적용은 극자외선 포토마스크의 캡핑층이다.루테늄은 일반적으로 우랄 산맥과 북아메리카와 남아메리카의 다른 백금 그룹 금속과 함께 광석에서 발견된다.온타리오 주 서드베리에서 추출한 펜틀란타이트와 남아프리카의 화생충 퇴적물에서도 작지만 상업적으로 중요한 양이 발견된다.[8]

특성.

물리적 성질

가스상에서는 루테늄 금속의 결정체가 자랐다.

다발성 경질 백금인 루테늄(Ruthenium)은 백금 그룹의 일원으로 주기율표의 8그룹에 속해 있다.

Z 요소 전자/껍질 번호
26 다리미질하다 2, 8, 14, 2
44 루테늄 2, 8, 18, 15, 1
76 오스뮴 2, 8, 18, 32, 14, 2
108 해시움 2, 8, 18, 32, 32, 14, 2

다른 모든 그룹 8 원소는 가장 바깥쪽 껍질에 두 개의 전자를 가지고 있는 반면, 루테늄에서는 가장 바깥쪽 껍질에 한 개의 전자만 가지고 있다(최종 전자는 더 낮은 껍질에 있다).이 이상은 인접한 금속 니오비움(41), 몰리브덴(42), 로듐(45)에서 관찰된다.

화학적 특성

루테늄은 4개의 수정체를 가지고 있으며 주변 조건에서 변색되지 않는다; 그것은 800 °C (1,070 K)까지 가열하면 산화한다.루테늄은 녹은 알칼리(RuO)에 용해되어 루테나이트2−
4(Ruthenium)를 주는데, 산( 심지어 아쿠아 레기아)의 공격을 받지 않고 고온에서 할로겐의 공격을 받는다.[8]실제로 루테늄은 산화제로부터 가장 쉽게 공격을 받는다.[9]소량의 루테늄은 백금과 팔라듐의 경도를 증가시킬 수 있다.티타늄의 부식 저항성은 소량의 루테늄을 첨가함으로써 현저하게 증가한다.[8]금속은 전기 도금과 열분해로 도금할 수 있다.루테늄-몰리브덴 합금은 10.6K 이하의 온도에서 초전도성이 있는 것으로 알려져 있다.[8]루테늄은 그룹 산화 상태 +8을 가정할 수 있는 유일한 4d 전이 금속이며, 그 경우에도 무거운 콘게너 오스뮴보다 그곳이 덜 안정적이다: 이것은 표의 왼쪽에서 2열 전이 금속과 3열 전이 금속이 화학적 거동에 있어 현저한 차이를 보이는 첫 번째 그룹이다.철처럼 그러나 오스뮴과 달리 루테늄은 +2와 +3의 낮은 산화 상태에서 수성 양이온을 형성할 수 있다.[10]

루테늄은 4d 전환 금속의 용융점과 비등점, 원자화 엔탈피에서 4d 전환 금속에서 볼 수 있는 최대치 이후 하강 추세에 있는 첫 번째 것이다. 왜냐하면 4d 하위 껍질이 절반 이상 차 있고 전자가 금속 접합에 덜 기여하고 있기 때문이다. (이전의 원소인 테크네튬은 예외적으로 낮은 값을 가지고 있다.)3d 전환 시리즈에서 망간처럼 4d 시리즈에서 추세를 크게 벗어나지 않지만, 절반으로 채워진 [Kr]4d5s52 구성으로 인해 추세를 벗어났다.)[11]가벼운 원추 철과는 달리 루테늄은 실온에서 파라마그네틱으로, 철 또한 퀴리 포인트 위에 있기 때문이다.[12]

일반적인 루테늄 이온에 대한 산성 수용액의 감소 전위는 다음과 같다.[13]

0.455V 루2+ + 2e− ↔
0.249V 루3+− + e ↔2+
1.120V RuO2 + 4H+ + 2e− 파운드2+ 루 + 2HO2
1.563 V RuO2−
4 + 8H+ + 4e−		 파운드2+ 루 + 4HO2
1.368V RuO−
4 + 8H+ + 5e−		 파운드2+ 루 + 4HO2
1.387 V RuO4 + 4H+ + 4e− 파운드 RuO2 + 2HO2

동위 원소

주요 기사:루테늄 동위 원소

자연적으로 발생하는 루테늄은 7개의 안정적인 동위원소로 구성되어 있다.또한 34개의 방사성 동위원소가 발견되었다.이들 방사성 동위원소 중에서 가장 안정된 것은 반감기가 373.59일인 루, 반감기가 39.26일인 루, 반감기가 2.9일인 루이다.[14][15]

15개의 다른 방사성 동위원소는 89.93 u(90Ru)에서 114.928 u(115Ru)에 이르는 원자 중량으로 특징지어졌다.이들 대부분은 루(반감기 1.643시간)와 루(반감기 4.44시간)를 제외한 5분 미만의 반감기를 갖고 있다.[14][15]

가장 풍부한 동위원소 이전의 일차 붕괴 모드인 Ru는 전자 포획이며 그 후의 일차 모드는 베타 방출이다.Ru 이전의 1차 붕괴 제품은 테크네튬이고 1차 붕괴 제품은 로듐이다.[14][15]

106루는 우라늄이나 플루토늄 핵의 핵분열이다.고농도 대기중 루는 2017년 러시아에서 신고되지 않은 핵 사고와 관련이 있다.[16]

발생

참고 항목: 카테고리:루테늄 광물

지구 표면에서 78번째로 풍부한 원소로 루테늄은 비교적 드물며,[17] 1조 당 약 100ppm에서 발견된다.[18]이 원소는 일반적으로 우랄 산맥과 북아메리카와 남미에서 다른 백금 그룹 금속과 함께 광석에서 발견된다.캐나다 온타리오 주 서드베리에서 추출한 펜틀란타이트와 남아프리카의 화생충 퇴적물에서도 작지만 상업적으로 중요한 양이 발견된다.루테늄의 토착 형태는 매우 희귀한 광물(Ir가 그 구조에서 루의 일부를 대체한다.[19][20]루테늄은 핵분열에서 비교적 높은 핵분열 생성물 수율을 가지고 있으며, 가장 오래 산 방사성 동위원소의 수명이 1년 전후라는 점을 감안할 때 사용후 핵연료에서 새로운 종류의 핵 재처리로 루테늄을 회수하자는 제안이 종종 나오고 있다.약 20억년 전 가봉주 옥로에서 활동했던 자연 핵분열로에서도 특이한 루테늄 침전물을 발견할 수 있다.실제로 루테늄의 동위원소 비율은 실제로 지질학적 과거 그 현장에서 핵분열 연쇄 반응이 일어났다는 것을 확인하는 데 사용되는 여러 가지 방법 중 하나가 있었다.우라늄은 더 이상 옥로에서 채굴되지 않으며, 그곳에 존재하는 백금류 중 어떤 금속도 회수하려는 심각한 시도는 없었다.

생산

매년[21] 약 30톤의 루테늄이 채굴되고 세계 매장량은 약 5,000톤으로 추정된다.[17]채굴된 백금 그룹 금속(PGM) 혼합물의 구성은 지질학적 형성에 따라 매우 다양하다.예를 들어 남아공에서 채굴된 PGM은 평균 11% 루테늄을 함유하고 있는 반면, 구 소련에서 채굴된 PGM은 2%(1992년)만 함유하고 있다.[22][23]루테늄, 오스뮴, 이리듐은 마이너 플래티넘 그룹 금속으로 간주된다.[12]

루테늄은 다른 백금 그룹 금속과 마찬가지로 니켈, 구리, 백금 금속 광석 가공으로부터 부산물로 상업적으로 획득된다.구리와 니켈을 전기로 정제하는 동안 은, 금, 백금 그룹 금속과 같은 귀금속들이 추출용 원료인 양극 진흙으로 침전된다.[19][20]금속은 공급원료의 구성에 따라 몇 가지 방법 중 어느 것에 의해서도 이온화된 용액으로 전환된다.대표적인 방법으로는 과산화나트륨과의 융해에 이어 아쿠아 리지아에서 용해, 염소와 염산을 혼합한 용액 등이 있다.[24][25]오스뮴, 루테늄, 로듐, 이리듐은 아쿠아 레지아에서 용해되지 않고 쉽게 침전되어 다른 금속은 용액에 남는다.로듐은 용융된 비황산나트륨으로 처리하여 잔여물과 분리된다.Ru, Os, Ir가 함유된 불용성 잔류물은 Ir이 불용성인 산화 나트륨으로 처리되어 용해된 Ru와 Os 염을 생성한다.휘발성 산화물로의 산화 후, RuO는
4 (NH4)3RuCl의6 (염화암모늄을 사용한) RuCl의 강우량 또는 휘발성 오스뮴 테트로크시드의 유기 용매로 증류 또는 추출에 의해 OsO로부터
4 분리된다.[26]수소는 분말을 생성하는 루테늄 염화암모늄을 줄이기 위해 사용된다.[8][27]수소를 사용해 제품을 줄여 가루 야금 기술이나 아르곤 아크 용접으로 치료할 수 있는 분말이나 스펀지 금속으로 금속을 산출한다.[8][28]

루테늄은 사용후핵연료에 직접 핵분열생성물인 동시에 장수 핵분열생성물 Tc에 의한 중성자 흡수생성물로 함유되어 있다.루테늄의 불안정한 동위원소가 붕괴될 수 있도록 허용한 후 화학적 추출은 루테늄을 다른 용도로 사용되는 모든 용도에 사용 또는 판매를 위해 산출할 수 있다.[29][30]

루테늄은 또한 Tc로부터 의도적인 핵변환에 의해서도 생산될 수 있다.상대적으로 긴 반감기, 높은 핵분열 생성물 수율, 높은 화학적 이동성을 감안할 때, Tc는 상업적 규모의 핵전환을 위해 가장 자주 제안되는 비작용제 중 하나이다.99
Tc는 상대적으로 큰 중성자 단면을 가지고 있으며 테크네튬에는 안정적인 동위원소가 없다는 점을 감안하면 샘플은 안정 동위원소의 중성자 활성화 문제에 부딪히지 않을 것이다.상당량의 Tc는 핵분열과 Tc로 분해되는 Tc를 충분히 사용하는 핵의학 둘 다에 의해 생성된다.Tc 대상을 충분한 중성자 방사선에 노출시키면 Tc를 소비하면서 화학적으로 분리하여 판매할 수 있는 상당한 양의 루테늄이 생성된다.[31][32]

화학 화합물

참고 항목: 카테고리:루테늄 화합물

루테늄의 산화 상태는 0에서 +8까지, 그리고 -2까지이다.루테늄과 오스뮴 화합물의 성질은 종종 비슷하다.+2, +3, +4 상태가 가장 일반적이다.가장 보편적인 전구체는 루테늄 트리클로라이드인데, 화학적으로는 정의가 미흡하지만 종합적으로는 다용도인 적색 고체다.[27]

산화물과 찰코제네이드

루테늄은 루테늄으로 산화될 수 있다.IV) 산화물(RuO2, 산화 상태 +4)은 다시 휘발성 황사면 루테늄 테트로크사이드에 메타페이오딘산나트륨에 의해 산화될 수 있으며, 루O는4 오스뮴 테트로크사이드와 유사한 구조와 성질을 가진 공격적이고 강한 산화제다.RuO는4 주로 광석과 방사선의 루테늄 정화의 매개체로 사용된다.[33]

루테나이트(KRUO24, +6)와 페루테나이트(KRUO4, +7) 칼륨도 알려져 있다.[34]루테늄 테트로크시드는 오스뮴 테트로시드와 달리 안정성이 떨어지고 상온에서 묽은 염산과 에탄올 같은 유기용제를 산화시킬 산화제로 강하며, 수용성 알칼리성 용액에서 루테네이트(RuO2−
4)로 쉽게 환원돼 100℃ 이상의 이산화물을 형성한다.철과 달리 오스뮴과 마찬가지로 루테늄은 낮은 +2와 +3 산화 상태에서 산화물을 형성하지 않는다.[35]루테늄은 피라이트 구조에서 결정화되는 직자성 반도체인 디칼코제니드를 형성한다.[35]황화 루테늄(Ruthenium sulfide, RuS2)은 미네랄 라우라이트로 자연적으로 발생한다.

루테늄은 철과 마찬가지로 옥소이온이 쉽게 형성되지 않으며, 대신 수산화이온으로 높은 조정 숫자를 달성하는 것을 선호한다.루테늄 테트로크시드는 수산화칼륨을 차갑게 희석시켜 검정색 과루테네이트, KRUO를4 형성하며 +7 산화상태의 루테늄을 가지고 있다.과루테네이트 칼륨은 또한 염소가스로 루테네이트, KRUO를24 산화시켜 만들 수 있다.과루테네이트 이온은 불안정하며 물에 의해 감소되어 오렌지색 루테네이트를 형성한다.루테늄산칼륨은 루테늄 금속과 녹은 수산화칼륨 및 질산칼륨을 반응시켜 합성할 수 있다.[36]

MRuOIIIV3, NaRuO3V4, NaRuO
2V
2
7, MLnRuO와II
2III
V

6 같은 일부 혼합 산화물도 알려져 있다.[36]

할리드 및 옥시할리드

루테늄 할로이드가 가장 높은 것으로 알려진 것은 54℃에서 녹는 흑갈색의 고체인 육불화합물이다.물과 접촉하면 격렬하게 가수분해하고 쉽게 불균형하여 하부 루테늄 불소 혼합물을 형성하여 불소 가스를 방출한다.루테늄 펜타플루오리드(Luthenium pentafluoride)는 테트라메릭 다크 그린 고체로, 또한 86.5°C에서 녹으면서 쉽게 가수 분해된다.노란 루테늄 테트라플루오라이드도 아마도 고분자일 것이고 요오드로 펜타플루오라이드를 줄임으로써 형성될 수 있다.루테늄의 이항 화합물 중에서 이러한 높은 산화 상태는 산화물과 불소에만 알려져 있다.[37]

루테늄 트리클로라이드는 잘 알려진 화합물로, 검은색 α-형태와 진한 갈색 β-형태로 존재한다. 3수화물은 빨간색이다.[38]알려진 삼불화합물 중 삼불화합물은 짙은 갈색으로 650℃ 이상에서 분해되고, 삼불화합물은 흑갈색으로 400℃ 이상에서 분해되며, 삼불화합물은 흑색이다.[37]디할리드 중 이플루오르화물은 알려져 있지 않으며, 디클로로마이드는 갈색, 디브로마이드는 검은색, 디오다이드는 파란색이다.[37]유일하게 알려진 옥시할라이드는 연녹색 루테늄(VI) 옥시플루오리드, 루오프다4.[38]

조정 및 조직측정 복합체

주요 기사:오르가노루테늄 화학
트리스(비피리딘)루테늄(Ruthenium)II) 염화물
Skeletal formula of Grubbs' catalyst.
발명가로 노벨상을 받은 그루브스의 촉매는 알켄 메타텍스 반응에 쓰인다.

루테늄은 다양한 조정 콤플렉스를 형성한다.예로는 루(II)와 루(III) 모두에 종종 존재하는 많은 펜타민 파생상품[Ru(NH3)5L]n+이 있다.비피리딘과 테르피리딘의 파생상품은 많으며, 발광트리스(bipyridine)루테늄(ruthenium)으로 가장 잘 알려져 있다.II) 염화물.

루테늄은 탄소-루테늄 결합으로 광범위한 화합물을 형성한다.그럽스의 촉매는 알켄 메타텍스에 사용된다.[39]루테노센은 구조적으로 페로센과 유사하지만 독특한 리독스 성질을 보인다.무색의 액상 루테늄 펜타카르보닐은 CO 압력이 없을 때 진한 붉은색의 고체 트리루테늄 도데카르보닐로 전환된다.루테늄 트리클로라이드는 일산화탄소와 반응하여 루클(CO)(PPH)과3 3루(CO)(2PPH3)3 등 많은 파생상품을 제공한다.트리페닐인산염을 함유한 알코올에 함유된 루테늄 트리클로라이드의 가열 용액은 트리피스(트리페닐인산)루테늄 디클로로이드(RuCl23(PPH)3를 공급하고, 이 용액은 하이드라이드 복합체 클로로무디도트리스(트리페닐인산)루테늄(II)(RuHCL(PPH3))으로 변환한다.3[27]

역사

비록 6개의 백금 그룹 금속을 모두 함유한 자연발생 백금 합금이 16세기 중반부터 콜럼버스 이전의 미국인에 의해 오랫동안 사용되었고 유럽 화학자들에게 물질로 알려져 있었지만, 18세기 중반이 되어서야 순수 원소로 식별되었다.팔라듐, 로듐, 오스뮴, 이리듐이 함유된 천연 백금은 19세기 첫 10년에 발견되었다.[40]러시아 강의 충적 모래에 있는 백금은 1828년부터 판과 메달을 사용하고 루블 코인을 채굴하기 위해 원재료를 이용할 수 있게 했다.[41]동전을 위한 백금 생산의 잔여물은 러시아 제국에서 구할 수 있었고, 따라서 이에 대한 대부분의 연구는 동유럽에서 이루어졌다.

1807년 폴란드의 화학자 지드르지 지니에데키(Jckdrzej Eśniadeki)가 남미 백금 광석에서 원소 44(곧 소행성 베스타가 발견한 후 "베스티움"이라고 불렀다)를 분리했을 가능성이 있다.그는 1808년에 자신의 발견에 대한 발표를 했다.[42]그러나 그의 업적은 확인되지 않았고, 그는 나중에 발견에 대한 자신의 주장을 철회했다.[17]

욘스 베르젤리우스와 고트프리드 오산은 1827년 루테늄을 거의 발견하였다.[43]우랄산맥의 원액을 아쿠아 리지아에 녹여 남은 찌꺼기를 검사했다.베르젤리우스는 특이한 금속을 발견하지 못했지만 오산은 자신이 플로라늄, 루테늄, 폴리늄이라고 부르는 세 가지 새로운 금속을 발견했다고 생각했다.[8]이 같은 불일치로 베르젤리우스와 오산 사이에 잔존물 구성에 대한 오랜 논란이 일었다.[5]오산은 루테늄의 고립을 되풀이하지 못하자 결국 자신의 주장을 포기했다.[5][44]'루테늄'이라는 명칭은 러시아 우랄산맥에서 유래한 분석 샘플이기에 오산시가 선택한 이름이다.[45]그 이름 자체는 라틴어 루테니아에서 유래되었다. 이 단어는 당시 러시아를 위한 라틴어 이름으로 사용되었다.[5][a]

1844년 발트 독일계 러시아 과학자 칼 에른스트 클로스는 고트프리드 오산이 준비한 화합물에는 같은 해 클라우스가 발견한 소량의 루테늄이 들어 있음을 보여주었다.[8][40]클로스는 카잔의 카잔 대학교에서 일하는 동안 루테늄을 루테늄 생산의 백금 잔류물에서 분리했는데,[5] 이것은 40년 전에 그것의 더 무거운 착향료 오스뮴이 발견된 것과 같은 방식이다.[18]클라우스는 루테늄 산화물이 새로운 금속을 함유하고 있으며 아쿠아 리지아에서 용해되지 않는 조잡한 백금 부분에서 루테늄 6g을 얻었다는 것을 보여주었다.[5]새로운 원소의 이름을 고르면서, 클라우스는 다음과 같이 말했다: "나는 조국을 기리기 위해, 루테늄이라는 새로운 신체에 이름을 붙였다.오산네 씨가 루테늄을 포기했고 화학에는 아직 그 단어가 존재하지 않기 때문에 나는 이 이름으로 부를 권리가 있었다."[5][46]그렇게 함으로써, 클라우스는 오늘날까지 한 나라의 이름을 따서 요소를 명명하는 추세를 시작했다.[47]

적용들

2016년 약 30.9톤의 루테늄이 소비되었고, 이 중 13.8톤은 전기 용도에, 7.7톤은 촉매에, 4.6톤은 전기 화학에 소비되었다.[21]

백금과 팔라듐 합금을 경화시키기 때문에 전기 접점에 루테늄이 사용되는데, 이때 얇은 막이 원하는 내구성을 달성하기에 충분하다.로듐과 비슷한 성질과 저렴한 비용으로 전기 콘택트는 루테늄의 주요 사용처다.[28][19][48]루테늄 판은 전기 도금[49] 또는 스퍼터링으로 전기 접촉부와 전극 모재에 도포된다.[50]

납과 비스무트 루테나이트를 함유한 이산화 루테늄은 두꺼운 필름 칩 저항기에 사용된다.[51][52][53]이 두 가지 전자 애플리케이션은 루테늄 소비량의 50%를 차지한다.[17]

루테늄은 백금 그룹 외부의 금속과 합금되는 경우가 거의 없으며, 소량은 약간의 성질을 개선한다.티타늄 합금에 내식성이 더해져 루테늄이 0.1% 함유된 특수 합금이 개발됐다.[54]루테늄은 또한 제트 엔진의 터빈을 포함하는 응용 프로그램과 함께 일부 진보된 고온 단결정 슈퍼알로이에도 사용된다.EPM-102(3% Ru), TMS-162(6% Ru), TMS-138 [55]및 TMS-174와 같이 니켈 기반의 초합성 성분 몇 가지가 설명되며,[56][57] 후자에는 6% Rhenium을 함유하고 있다.[58]만년필 닙에는 루테늄 합금이 자주 들어 있다.1944년부터 파커 51 만년필에는 루테늄 96.2%, 이리듐 3.8%의 14K 금니브가 장착됐다.[59]

루테늄은 지하 및 수몰 구조물의 음극방지와 소금물에서 염소를 생성하는 등의 과정을 위한 전해세포에 사용되는 혼합금속산화물(MMO) 양극의 성분이다.[60]일부 루테늄 복합체의 형광은 산소에 의해 진정되고, 산소를 위한 광극 센서에서 사용된다는 것을 발견한다.[61]루테늄 레드(Ruthenium 5red3, [(NH)Ru-O-Ru(NH3)-4O-Ru(NH3)]56+는 가벼운 현미경과 전자현미경 검사를 위해 펙틴, 핵산 등의 다항이온 분자를 착색하는 데 사용되는 생물학적 얼룩이다.[62]루테늄의 베타데케이 동위원소 106은 주로 우베아의 악성 멜라노마인 눈종양의 방사선 치료에 사용된다.[63]루테늄 중심 복합체가 항암 특성 가능성으로 연구되고 있다.[64]백금복합체와 비교하면 루테늄은 가수분해에 대한 내성이 크고 종양에 대한 선택적 작용을 더 많이 보인다.[citation needed]

루테늄 테트록사이드(Tetroxide)는 피지 오염물질이 있는 지방유나 지방과 접촉해 반응하고 갈색/검은색 루테늄 이산화 색소를 생성해 잠복 지문을 노출한다.[65]

루테늄 촉매 나노입자와 혼합된 할로이사이트 나노튜브.[66]

카탈루션

많은 루테늄 함유 화합물은 유용한 촉매 특성을 보인다.촉매는 반응매체에 용해되는 촉매, 균질 촉매, 그렇지 않은 촉매로 편의상 구분되는데 이를 이질 촉매라고 한다.

균질 촉매

루테늄 트리클로라이드를 함유한 용액은 올레핀 메타텍스용으로 매우 활발하다.예를 들어 그러한 촉매들은 폴리노르보른의 생산을 위해 상업적으로 사용된다.[67]잘 정의된 루테늄 카르베네와 알킬리덴 복합체는 반응성은 비슷하지만 소규모에만 사용된다.[68]예를 들어 그루브 일가의 촉매는 약물과 고급 재료의 제조에 이용되었다.

폴리노르보넨을 제공하는 RuCl-catalized3 ring-openixtures 중합반응.

루테늄 콤플렉스는 전달 수소화(때로는 "차입 수소" 반응으로 일컬어지기도 한다)를 위한 매우 활동적인 촉매다.노요리 료지가 도입한 치랄루테늄 단지는 케톤, 알데히드, 이미인의 항항체성 수소화에 고용되어 있다.[69]대표적인 촉매는 (사이메네)이다.Ru(S,S-TsDPEN):[70][71]

[RuCl (S, S-TsDPEN)(사이메네)]-카탈라이스 (R,R)-히드로벤조인 합성 (수율 100%, ee >99%)

노벨 화학상은 노요리 료지에게 비대칭 수소화 분야에 기여한 공로로 2001년에 수여되었다.

이질 촉매

루테늄 유도 코발트 촉매들은 피셔-트로프슈 합성에서 사용된다.[72]

새로운 애플리케이션

일부 루테늄 복합체는 가시광선 전체에서 빛을 흡수하며 태양광 기술 연구에 적극 나서고 있다.예를 들어, 루테늄 기반의 화합물이 새로운 저비용 태양전지 시스템인 염료 감응 태양전지의 빛 흡수에 이용되어 왔다.[73]

많은 루테늄 기반 산화물들은 양자 임계점 행동,[74] 이국적인 초전도성(그 스트론튬 루테나이트 형태),[75] 고열 페로마그네틱스 등 매우 특이한 성질을 보인다.[76]

마이크로 전자공학에서의 루테늄의 응용

연간 약 1억 8천만 온스를 소비하는 마이크로 전자공학은 루테늄의 주요 사용이다.[24]루 금속은 특히 비휘발성이 뛰어나 장치에 유리하다.Ru와 그것의 주 산화물 RuO는2 유사한 전기 저항성을 가지고 있다.[77]구리는 루테늄에 직접 전기로 도금될 수 있으며,[78] 특히 장벽층, 트랜지스터 관문, 상호연결 등이 사용된다.[79]루필름은 루테늄 테트록사이드와 오르가노루테늄 화합물(사이클로헥사디엔)루(CO)와 같은 휘발성 복합체를 이용한 화학증기 침적으로 침적할 수 있다.3[80]

건강 효과

루테늄의[81] 건강 효과에 대해서는 거의 알려져 있지 않으며, 루테늄 화합물을 접하는 것은 비교적 드물다.[82]금속 루테늄은 불활성이다(화학적으로 반응하지 않는다).[81]루테늄 산화물(RuO4)과 같은 일부 화합물은 독성이 강하고 휘발성이 강하다.[82]

참고 항목

메모들

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    현대 라틴어(현대 영어뿐만 아니라)에서는 러시아를 보통 러시아라고 부르는데, 루테니아라는 이름은 우크라이나 서부의 자카르파티아 주 내외 지역을 의미한다.

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참고 문헌 목록

외부 링크