44. 루테늄 Ru
Ruthenium
| 라틴어의 Ruthenia(러시아) 에서 유래. 러시아의 오상이 발견한 것으로 믿고서 명명. |
주기율표의 제 8 족 제 5와 제 6 주기의 6 개의 원소, 즉 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금은 서로 성질이 비슷하여 백금족(白金族)이라 불린다. 특히 제5 주기의 3 개와 제6 주기의 3 개는 각각 비슷한 제 형제 같은 원소이다.
이들 금속은 모두 아름다운 은백색을 나타내고 녹는점이 높으며 산화나 부식되기 어려운 귀금속(貴金屬)다운 성질을 지니고 있다. 또 비중(比重)도 크고 전성(展性: malleability)도 풍부하다. 같은 금속이라도 칼륨에서 말한 것과 같은 알칼리 금속(鹼金屬)의 성질과는 두드러진 대조를 보이는 셈인데 이러한 성질은 대체로 이들 금속결정이 많은 자유전자를 가진 구조로 되어 있는 데서 설명된다.
금속의 왕인 금조차도 녹이는 산으로서 잘 알려진 왕수(王水: aqua regia)는 질산과 염산을 보통 1:3의 부피비(體積比: volume percent)로 섞은 것이다.
HNO₃ + 3 HCl ↔ Cl₂ + NOCl + 2H₂O
이 염소는 발생기 상태의 염소라고 불리며 반응성이 풍부하고 염화니트로실(NOCl)도 반응성이 강한 화합물로 어느 쪽도 다 강한 산화제로서 대개의 금속을 녹인다.
그런데 이 왕수에도 녹지 않는 금속이 백금족 중에 있다.
백금족은 지상에서의 존재량이 적고 보통은 다른 금속의 광석 속에 단체(單體)로서 매우 적게 섞여 있다. 이를테면 니켈이나 구리를 전해 정련(電解精鍊: electrolytic refining)했을 때에 남겨진 녹지 않는 성분 중에 이와 같은 백금족이 포함되어 있다. 이것을 뜨거운 왕수로 녹이면 몇몇 금속은 녹지만 그래도 남는 금속이 있다. 마지막까지 남아 있는 것 중의 하나가 루테늄이다.
루테늄은 백금족 중에서도 우리와는 친숙하지 못한 원소로서 단체 금속으로서 이용되는 일은 없으며 겨우 다른 백금족의 경화제(硬化劑)로서 첨가될 정도이다. 그러나 이 원소는 0가에서 8가까지의 모든 원자가(原子價)의 화합물을 만드는 드문 원소이며 화학적 성질이 매우 흥미롭다.
그 중에서도 흥미로운 것은 산화루테늄(RuO₄)으로서 황색 결정인데 녹는점이 25.5°C로 여름철의 기온에서도 녹아버릴 만큼 낮다. 또 끓는점이 약 100°C로 휘발하기 쉽고, 상온에서도 휘발이 활발하여 오존과 같은 냄새를 풍기는 자극성을 나타낸다. 이와 같은 성질은 주기율표의 세로-가로의 이웃끼리의 원소와 각각 비슷한 점을 가졌다.
산화 루테늄(RuO₄)에 대한 설명을 정확하게 검토해보면, 주요 특성은 대체로 맞지만 몇 가지 중요한 점을 명확히 할 필요가 있습니다.
산화 루테늄(RuO₄)의 정확한 특성:
- 화학식 및 구조:
- 산화 루테늄(RuO₄)은 루테늄의 8가 상태에서 형성되는 옥사이드입니다. 이는 비금속 산화물 중에서 매우 드물게 고도의 산화 상태를 가진 금속 산화물입니다.
- 물리적 성질:
- 녹는점: 25.4°C로 매우 낮아서, 실온에서 쉽게 녹습니다. 이는 설명에서 정확하게 언급되었습니다.
- 끓는점: 약 40°C에서 끓습니다. 여기서 주의할 점은 이전 설명에서 끓는점을 "약 100°C"로 언급했는데, 실제로는 이보다 훨씬 낮은 40°C에 가깝습니다.
- 휘발성: RuO₄는 매우 휘발성이 강하며, 실온에서 기체 상태로 쉽게 증발할 수 있습니다. 설명에서 "휘발하기 쉽고 오존과 같은 냄새를 풍긴다"는 부분은 정확합니다.
- 색상 및 자극성:
- 색상: RuO₄는 황색에서 연한 녹색을 띠는 결정으로 설명됩니다.
- 냄새: 오존과 비슷한 자극적인 냄새가 있으며, 이것도 설명과 일치합니다.
- 화학적 반응성:
- 강한 산화제: RuO₄는 매우 강력한 산화제로, 다수의 유기 화합물과 금속을 산화시킬 수 있습니다. 이 성질은 다른 주기율표 상의 고도로 산화된 금속 산화물들과 유사한 성질을 보입니다.
요약:
대부분의 설명은 정확하나, 끓는점에 대한 정보가 잘못 기재되었습니다. 산화 루테늄(RuO₄)의 끓는점은 약 40°C입니다.
현재는 루테늄이 하드 디스크의 용량을 크게 늘리는 재료로서 활용되고 있다.
