Металл рений для чего


Рений - происхождение, свойства и область применения

Металл рений, наряду с вольфрамом и молибденом составляет троицу тугоплавких элементов. Одновременно с этим он способен длительно сохранять прочность при сверхвысоких температурах, вплоть до 20000 С. Внешне, металлический рений обладает светло-серебристым оттенком, тогда как его порошки имеют черный цвет. Этот элемент относится к редкоземельным металлам и оказывается рассеянным, то есть отсутствует концентрация элемента в определенной географической области планеты.

Происхождение и месторождения рения

История открытия Рения – металла – берет истоки с конца 19 века. Именно тогда Д. Менделеев предположил существование аналога марганца с атомным весом около 190. Русский ученый поэтому и дал наименование гипотетическому металлу: тримарганец. Реальное название элемент получил в 1925 году, когда немецкие химики И. и В. Ноддак обнаружили его в составе колумбита посредством спектрального анализа. Имя рений происходит от названия известной реки Рейн.

Рений, как указывалось ранее, – это классический пример рассеянного элемента. Среднее содержание металла в земной коре по массе составляет стомиллионные доли процента. В природе существует три ренийсодержащих минерала, это оксид, сульфид и сульфоренат меди. Последний минерал также известен, как джезказганит (жезказганит) по названию одноименного месторождения в Казахстане. В качестве примеси, рений можно встретить в минералах редких земель, а также других элементов: колумбитах, танталитах, цирконатах. Особенно высоко примесное содержание Re в молибдените, доходящее до 0.5%.

Так выглядит минерал джезказганит – месторождение которого находится в Казахстане

Современные мировые запасы элемента оцениваются на уровне 17000 тонн. Преимущественно, это молибденит. Значительно реже металл встречается в углеродсодержащем сырье. Например, содержание рения в сырой нефти колеблется от 0.002 до 0.2 грамм на тонну. Как уже отмечалось ранее, рениевые месторождения в мире отсутствуют, что и относит элемент к классу рассеянных.

Стран, где по данным геологической разведки, сосредоточены наибольшие запасы этого металла достаточно много. Это:

  • США и Канада в Северной Америке;
  • южноамериканские государства Чили и Перу;
  • евразийские территории Казахстана, России, Армении и Узбекистана.

Рений, добываемый в Советском Союзе, практически весь находился на территории Казахстана среди песчаников Жезказганского месторождения. Эта страна и по сей день остается среди мировых лидеров по балансовым запасам Re, уступая только США.

Рудник под Жезказганом

к содержанию ↑

Физико-химические свойства

Популярность рения связана с его экстремальными физическими характеристиками, среди которых высокими показателями отличаются:

  • жаростойкость;
  • тугоплавкость;
  • устойчивость к коррозии;
  • свариваемость;
  • стойкость к окислению;
  • пластичность.

Металл устойчив к воздействию большинства кислот, в частности плавиковой и соляной, однако растворяется азотной.

Рений – один из наиболее «тяжелых» элементов, является парамагнитным. Его плотность 21.03 г/см3 соразмерна величинам этого параметра для металлов платиновой группы. По величине тугоплавкости металл уступает только вольфраму, однако в отличие от него Re характеризуется пластичностью в кристаллизованном и литом состояниях, а также способностью деформироваться при отрицательных температурах. Модуль упругости этого элемента составляет 470 Гн/м2, уступая только осмию и иридию, что обусловливает способность к быстрому наклепу под давлением.

Рений

О тугоплавкости рения отмечалось ранее, остается дополнить качественную характеристику количественными показателями: температура плавления составляет 31800 С, кипения – свыше 56000 С. Дополнительно, Re обладает высокой температурой рекристаллизации, на уровне 28000 С. Это применяется в промышленности для повышения температурного порога рекристаллизации посредством введения этого металла в сплавы.

Соли рениевой кислоты получили название перренаты, они также важны с точки зрения получения металлической формы элемента. Необходимо выделить следующие разновидности перренатов:

  • аммония – NH4ReO4;

Восстановления перрената до металлического рения происходит при участии водорода.

Кроме солей, элемент образует два вида сульфидов, также представляющих технологический интерес при получении рения. Это связано с тем фактом, что в природе Re сопутствует сульфидным рудам.

Сульфидная руда

Кроме того, элемент способен образовывать две разновидности изотопов:

  • радиоактивный 187Re;
  • стабильный 185Re.

Примечательность второго изотопа обусловлена именно его стабильностью. Все элементы таблицы Менделеева, следующие за рением, не имеют стабильных изотопов.

к содержанию ↑

Добыча рения

Получение рения основано на переработке медных и молибденовых руд. Технология достаточно затратная и трудоемка, поскольку на производство килограмма металла требуется до 2000 тонн руды.

Видео – интереснейший фильм под названием “Эффект рения”:

В фильме рассказывается об открытии месторождения рения.

https://www.youtube.com/watch?v=DpLbCnF6zwM

Добывают рений в большей части из концентратов молибдена, и только отчасти, меди. Преимущество молибденовых растворов состоит в более высокой концентрации элемента, составляющей до 0,04%. Напротив, содержание рения в медных концентратах, практически на порядок ниже, не превышая 0,003%.

Кратко, технологический процесс получения Re можно разделить на четыре этапа:

  1. Извлечение из шламов и пыли при помощи выщелачивания слабым раствором серной кислоты. Допускается использование щелочных или солевых раствором, а также горячей воды. Дополнительно, в качестве окислителя применяется пиролюзит.
  2. Получение перрената аммония. Процесс осуществляется различными методиками, включая экстракцию, сорбцию, ионный обмен, электролиз и даже осаждение малорастворимых соединений.
  3. Производство порошка рения. Выполняется методом восстановления перрената при участии водорода. Процедура возможна внутри трубчатой печи при температуре 8000 После этого полученный порошок переводят в металл, применяя метод порошковой металлургии. Также можно применить зонное плавление или плавку в печи.
  4. Обработка порошка для получения металлического рения с использованием технологий порошковой металлургии, а также зонной или электронно-лучевой плавки.

На российском рынке крупнейшие производителями рения:

  • ЗАО «Промэлектроника»;
  • ОАО «ГИРЕДМЕТ»;
  • ОАО «Победит».

Здание завода Гиредмет

Они производят рений различных марок от чистого металла до порошка Re-0 и Re-1.

Производство рения – достаточно затратная технология, поскольку при флотации молибденовой руды до 80 % элемента трансформируется в молибденовый концентрат.

Следующие потери Re связаны с процедурами обжига и плавления концентратов. При их нагреве до 650 °C, чего требует технология процесса, происходят существенные потери рения, который смешиваясь с выделяющимися газами, отводится через трубу как отходы. Чуть снизить уровень потерь редкоземельного металла удается благодаря установке специальных системы, среди которых:

Они применяются, чтобы выделить чистый элемент из отводимых газов. Это позволяет отделить рений от газа и увеличить объем его извлечения при обжиге. Так, методика отжига в печи с кипящим слоем позволяет получить до 96 % металла.

Новые подходы в получении Re направлены на снижение потерь исходного металла. Среди них выделяется технология гидрометаллургической переработки концентратов.

к содержанию ↑

Область применения рения

Сферы использования рения достаточно разнообразны и включают:

  • электронные приборы;
  • вакуумную технику;
  • ювелирное дело;

Также интенсивно ведется применение этого металла в авиационной промышленности и кораблестроении.

Кроме того, металл представляет собой высококачественный катализатор, поэтому с его участием проходят процессы дегидрирования и гидрирования. Особенный интерес к элементу проявляет нефтеперерабатывающая промышленность, рассматривая его как базовый компонент при производстве новых катализаторов, например, рениево-платинового. Это позволяет нарастить объемы выпуска высокооктанового бензина, и удешевляет производственные затраты. Действительно, рениевые катализаторы обходятся существенно дешевле платиновых аналогов. Еще один положительный аспект применения рения как катализатора в нефтеперерабатывающей отрасли – увеличение пропускной способности установок, практически на 50%, а также двукратное повышение их эксплуатационного ресурса.

В медицинской отрасли применение Re акцентировано на изготовлении специализированного инструмента, и научно-исследовательской деятельности по лечению различных заболеваний. Аналогично медицине, металл в любом виде используется для ювелирного дела, где обеспечивает покрытие украшений и прочих изделий.

Применение рения в приборостроении не ограничено только полупроводниками. Свойства металла позволяют использовать его для производства сплавов, используемых при изготовлении опор с вращающейся рамкой – кернов. Парамагнетизм Re позволяет приобрести этим узлам свойства немагнитности. Альтернативно, присущие рению физические свойства повышают твердость кернов, их устойчивость к коррозии. Аналогично этому, сплав на основе кобальта, с 7-процентным содержанием Re применяется для изготовления упругого элемента гироскопов, крутильных весов. Геодезические приборы также нуждаются в рении. Проволочный или ленточный подвес этих устройств производится на основе рениевых сплавов.

Видео – Для чего используется редкий элемент рений, рассказывают ученые:

Естественно, особое место в применении рения занимает изготовление термопар. Приспособления, изготовленные из Re-содержащих сплавов, позволяют измерять высокие температуры, вплоть до 26000 C. Жаропрочность этого элемента обусловила его применение в атомной технике, как конструкционного материала. Он используется при изготовлении цельнотянутых труб под тепловыделяющие элементы, работающие в высокотемпературном режиме до 3000 °C.

Кроме того, использование рения в сплавах с вольфрамом и молибденом позволяет облегчить обработку этих тугоплавких металлов.

В радиоэлектронике свойства рения полезны для производства микросхем. Металл используют, как самоочищающийся контакт, а также выступает в качестве защитного покрытия металлических деталей и поверхностей.

к содержанию ↑

Лом и отходы рения

Лом рения достаточно востребован на рынке вторичного сырья. Объявления типа: рений куплю, нацелены не только на отработавшие изделия из этого метала, но и на штабик, порошок рения, его прокат, сплавы, в частности МР47ВП, ВР5, ВР20. Фото перечисленных образцов в интернете не так уж и много. Приемщики вторичного металла соглашаются покупать и термопарную проволоку, а также фольгу, содержащую Re. Сегодня на металлический рений цена определяется чистотой металла и начинается от $1000 за килограмм. Альтернативно, многие компании согласны купить сырье под рений, представляющее собой руду, концентрат или другой неметалл, например, соли элемента.

Проволока из сплава с рением

Поэтому найденный отработанный медицинский инструмент, отходы производства рения, отработавшие ресурс термопары, а также любой другой материал, применяющийся для получения этого металла, его порошка представляет интерес.

Факты о рении

Менделеев предсказал элемент с характеристиками рения при создании своей таблицы Менделеева.
Открытие рения в 1925 году обычно присуждено Уолтеру Ноддаку, Иде Таке Ноддак и Отто Бергу.
Трио назвало элемент в честь реки Рейн в Германии.
Через три года после обнаружения его в нескольких различных минералах и рудах команда извлекла один грамм рения.
Рений был последним открытым элементом, имеющим стабильный изотоп; с того времени были открыты другие элементы, но они радиоактивны.
Re-185 - единственный стабильный изотоп рения.
Рений - только один из трех элементов, стабильный изотоп которых менее распространен, чем его радиоизотоп.
Радиоактивный изотоп рения имеет период полураспада около 100000000000 лет.
Рений имеет самую высокую температуру кипения среди всех элементов.
Рений занимает третье место среди всех элементов по температуре плавления.
Только вольфрам и углерод имеют более высокие температуры плавления.
Это также четвертый по величине элемент по плотности.
Рений - один из самых редких элементов, обнаруженных в коре планеты.
Его количество можно только оценить, и считается, что это количество составляет от половины до одной части на миллиард в земной коре.
Это делает рений семьдесят седьмым по распространенности элементом.
Общее мировое производство рения составляет всего от сорока до пятидесяти тонн в год, большая часть которого добывается из руд в Чили.
Такой уровень редкости делает рений одним из самых дорогих металлических элементов, причем в последнее время цены достигают 4500 долларов США за килограмм.
Большая часть рения добывается при переработке молибденовых или медных руд.
Наиболее распространенное коммерческое использование рения - это сплавы, из которых состоят реактивные двигатели.
Эти сплавы содержат 6% рения и используются для изготовления камер сгорания и других компонентов форсунок.
Когда рений легируют никелем, конечный результат считается суперсплавом из-за его значительно увеличенного сопротивления ползучести.
.

Определение рения, факты, символ, открытие, свойства, использование

Что такое рений

Редкоземельный металл, рений (произносится как REE-nee-em), принадлежит к семейству переходных металлов, обозначаемых химическим символом Re [1] . Он имеет 33 изотопа с известным периодом полураспада, их массовые числа от 160 до 192. Встречающийся в природе рений представляет собой смесь стабильного изотопа рения-185 и радиоактивного изотопа рения-187 [2, 9] . Он показывает умеренную реакционную способность с различными соединениями, кроме воды.Хотя его обычная коммерческая форма представляет собой порошок, также производятся пленки, листы, гранулы, стержни и стержни для использования в различных областях.

Рений Символ

Где это встречается в природе

Чили обладает крупнейшими в мире запасами рения, за ней следуют Перу, США и Казахстан [10] .

Re для коммерческих целей извлекается из молибденовой дымовой пыли, содержащейся в медно-сульфидных рудах. Он не существует в природе свободно или в виде соединений вместе с месторождениями полезных ископаемых [6] .

Рений Цвет

История рения

Происхождение названия

Название элемента происходит от латинского слова, обозначающего реку Рейн, Rhenus [3] .

Рений

Кто открыл рений

В 1925 году Вальтер Ноддак, Ида Таке и Отто Берг открыли элемент в Берлине [2] .

Рениевый порошок

Когда и где он был обнаружен

Русский химик Дмитрий Менделеев, создавший периодическую таблицу в 1869 году, предвидел существование других элементов, которые еще не были обнаружены, после того, как заметил пробелы в таблице.Он предсказал, что два элемента имеют свойства, аналогичные марганцу, и назвал их эка-марганцем и двимарганцем соответственно.

В 1913 году существование рения было снова предсказано английским физиком Генри Мозли, который открыл новый метод расположения элементов в периодической таблице по их атомным номерам, а не по атомному весу, как это было сделано ранее. Однако это привело к пропускам в таблице из-за отсутствия элементов, которые еще не были обнаружены, среди которых рений.

Только в 1925 году Ноддак, Тэк и Берг с помощью рентгеновского анализа обнаружили рений в платиновых рудах и колумбите вместе с другим элементом, называемым технецием.Несмотря на ряд разногласий и аргументов, существование Re было окончательно подтверждено и опубликовано в периодической таблице [2] .

Рений металлический

Классификация и положение элемента в Периодической таблице [1]

Расположение рения в Периодической таблице

Свойства рения [1, 2, 3]

Общая недвижимость

Относительная атомная масса (атомный вес) 186.207
Молярная масса 186,207 г / моль

Физические свойства

Цвет Серебристо-белый
Глянец Металлик
Запах Неизвестно
Ковкость Есть
Пластичность Есть
Температура плавления / замерзания 3186 ° С, 5765 ° F
Точка кипения 5596 ° C, 10094 ° F
Плотность 21 г / см3
Состояние вещества при комнатной температуре Цельный
Твердость 7 Мооса
Предел текучести 43 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Электропроводность 5.8 × 10 8 Sm -1
Рабочая функция 0,7 эВ
Тепловая проводимость 48 Вт м -1 К -1
Молярная теплоемкость 25,48 Дж / моль k

Химические свойства

Воспламеняемость Неизвестно
Состояние окисления 7 6 4 2 -1

Атомные данные рения [1, 2, 3]

Атомный номер 75
Валентные электроны 5д 6с
Квантовые числа
- н. 5
- 2
- м 2
- м с +1/2
Основная электронная конфигурация [Xe] 4f 14 5d 5 6s 2
Основная область XPS Re4f
Кристаллическая структура ГПУ: гексагональный плотноупакованный
Константы решетки 2.760 Å
Атомная структура
- Количество электронов 75
- Количество нейтронов 111
- Количество протонов 75
Радиус атома
- Атомный радиус 2,16 Å
- Ковалентный радиус 1.41 Å
Электроотрицательность 1,9
Энергия ионизации

(кДжмоль -1 )

1-й 2-я 3-й 4-я 5-я 6-я 7-й
755,82

Рений Бор Модель

Из чего рений получают

  • Элемент добавляется в сплавы на основе вольфрама и молибдена, используемые в волокнах печей и трубках рентгеновских аппаратов для повышения пластичности при более высоких температурах [1, 5] .Он также сочетается с никелевыми сплавами для изготовления монокристаллических суперсплавов, используемых для изготовления лопаток турбин [1, 7] .
  • Он используется в материалах для электрических контактов из-за его хорошей износостойкости и способности противостоять дуговой коррозии [1] .
  • Так как рений устойчив к отравлению серой, азотом и фосфором, он используется в качестве катализатора при гидрировании химических продуктов тонкой очистки, диспропорционировании алкенов, а также в производстве неэтилированного высокооктанового бензина в сочетании с платиной [2 , 5] .
  • Используется в электрических импульсных лампах, необходимых для фотографии, в нитях масс-спектрометров и ионных датчиках [3] .
  • Рений-вольфрамовая проволока используется в деталях печей и термопарах для измерения температуры до 2200 ° C, [5] . Он также необходим для сварки, электроники и изготовления проволочных сеток в аэрокосмическом оборудовании [11] .
  • Элемент идеально подходит для использования в ракетных двигателях из-за его устойчивости к высоким температурам.
  • Еще одно редкое применение - покрытие ювелирных изделий [8] .

Рениевые сплавы

Токсичность для рения

Случайный контакт с кожей или глазами может вызвать сильные ожоги и раздражение. При вдыхании или проглатывании может вызвать раздражение пищеварительного и дыхательного тракта [8] .

Слиток рения

Интересные факты

  • Рений имеет самую высокую температуру плавления после вольфрама и углерода [4] .
  • Сплавы рений-молибден, как полагают, проявляют сверхпроводящие свойства при 10 К [5] .
  • Рений-188, высокоэнергетический бета-излучающий радиоизотоп, полученный из генератора вольфрама-188 / рения-188 (W-188 / Re-188), может быть эффективным в терапии рака и ядерной медицине [12] .

Рениевые дротики

Рений Цена

Металл стоит от 2500 до 2800 долларов за килограмм (от 1260 до 1300 долларов за унцию).

Гранулы рения

Артикул:

  1. http://www.rsc.org/periodic-table/element/75/rhenium
  2. https://www.chemicool.com/elements/rhenium.html
  3. https://education.jlab.org/itselemental/ele075.html
  4. https://byjus.com/chemistry/rhenium/
  5. http://pubs.acs.org/cen/80th/rhenium.html
  6. https://www.livescience.com/39042-facts-about-rhenium.html
  7. https://link.springer.com/article/10.1007 / s12598-015-0597-z
  8. https://www.lenntech.com/periodic/elements/re.htm
  9. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/rhenium#section=Top
  10. http://www.miningoilgasjobs.com.au/mining/rocks,-metals—gems/metals/rhenium.aspx
  11. http://rhenium.com/molybdenum-rhenium.html
  12. https://www.hindawi.com/journals/ijmi/2013/290750/
.

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Рений - химический элемент. Он имеет химический знак Re . Он имеет атомный номер 75. Это редкий металл. Это серебристо-белый. В химии он входит в группу металлических элементов, называемых переходными металлами. По химическому составу рений похож на марганец. Обнаруженный в 1908 году рений был вторым из последних обнаруженных стабильных элементов («стабильный» означает не радиоактивный). Он был назван в честь реки Рейн в Европе.

Никелевые суперсплавы рения используются в камерах сгорания, лопатках турбин и выхлопных соплах реактивных двигателей. Эти сплавы содержат до 6% рения, что делает конструкцию реактивного двигателя наиболее широко применяемым элементом. Второе по важности применение - это катализатор: рений - отличный катализатор для гидрирования и изомеризации.

Рений, обнаруженный как побочный продукт очистки молибдена.

Рений используется в некоторых марганцевых сплавах. Рений-молибденовые сплавы - сверхпроводники.

Рений был открыт Вальтером Ноддак, Идой Ноддак и Отто Бергом в Германии. В 1925 году они сообщили, что обнаружили этот элемент в платиновой руде и в минерале колумбите. Они также обнаружили рений в гадолините и молибдените. [1] В 1928 году они смогли удалить 1 г элемента из 660 кг молибденита. [1]

Рений - серебристо-белый металл. Он имеет третье место по температуре плавления среди всех элементов. Это также третий по плотности элемент. [2]

Рений имеет один стабильный изотоп - рений-185. Рений, который встречается в природе, состоит из 37,4% рения-185 и 62,6% рения-187. [3] [4] Рений содержит 33 известных радиоизотопа. Они варьируются от рения-160 до рения-194. Самым долгоживущим радиоизотопом рения является рений-183, период полураспада которого составляет 70 дней. [5]

Рений - один из самых редких элементов в земной коре. [6] Это 77-й по содержанию элемент в земной коре. [7] Рений в природе не может быть свободным. [6] В небольших количествах содержится в минерале молибдените. [8]

Технический рений получают из дымовых газов молибденовой печи. Некоторые молибденовые руды содержат от 0,001 до 0,2% рения. [6] [8] Металлический рений получают путем восстановления перрената аммония водородом при высоких температурах. [9]

Суперсплавы рения на основе никеля используются в камерах сгорания, лопатках турбин и выхлопных соплах реактивных двигателей.Рений используется в суперсплавах, таких как CMSX-4 (2-е поколение) и CMSX-10 (3-е поколение). Эти суперсплавы используются в промышленных газотурбинных двигателях, таких как GE 7FA. [10] Рениевые нити используются в масс-спектрометрах, ионных датчиках и фотовспышках в фотографии. [11] [12] Рений-платиновые сплавы используются в качестве катализатора каталитического риформинга. [13] Рений-188 и Рений-186 используются для лечения рака печени. [14]

  1. 1.0 1,1 «Die Ekamangane». Die Naturwissenschaften (на немецком языке). 13 (26): 567–574. 1925. DOI: 10.1007 / BF01558746. ISSN 0028-1042.
  2. Лю, Линь-Гун; Такахаши, Таро; Бассетт, Уильям А. (1970). «Влияние давления и температуры на параметры решетки рения». Журнал физики и химии твердого тела . 31 (6): 1345–1351. DOI: 10.1016 / 0022-3697 (70)
  3. -1.
  4. "Как изменить скорость ядерного распада". math.ucr.edu . Проверено 26 сентября 2020.
  5. Bosch, F .; Faestermann, T .; Friese, J .; Heine, F .; Kienle, P .; Wefers, E .; Zeitelhack, K .; Beckert, K ​​.; Францке, Б. (1996-12-23). "Наблюдение связанного состояния β - распада полностью ионизированной 187 Re: 187 Re - 187 Os космохронометрии". Письма о физических проверках . 77 (26): 5190–5193. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.77.5190. ISSN 0031-9007.
  6. Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Ван, Мэн; Хуанг, В.J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016». Китайская физика C . 41 (3): 030001. DOI: 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001. ISSN 1674-1137.
  7. 6,0 6,1 6,2 Гринвуд, Норманн; Н., Эрншоу (1997). Химия элементов (2-е изд.) . ISBN 978-0-08-037941-8 .
  8. Эмсли, Джон. (2001). Строительные блоки природы: путеводитель по элементам от А до Я .Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850341-5 . OCLC 46984609.
  9. 8,0 8,1 Рускиас, Джордж (1974). «Последние достижения химии рения». Химические обзоры . 74 (5): 531–566. DOI: 10.1021 / cr60291a002. ISSN 0009-2665.
  10. SCHENK, P.W .; БРАУЭР, Г. (1963). Справочник по препаративной неорганической химии . Эльзевир. С. 3–107. ISBN 978-0-12-395590-6 .
  11. Бондаренко Ю. А .; Каблов, Э. Н .; Сурова, В. А .; Эчин, А. Б. (2006). «Влияние высокоградиентной направленной кристаллизации на структуру и свойства ренийсодержащего монокристаллического сплава». Металловедение и термическая обработка . 48 (7–8): 360–363. DOI: 10.1007 / s11041-006-0099-6. ISSN 0026-0673.
  12. Earle, G.D .; Medikonduri, R .; Rajagopal, N .; Narayanan, V .; Родди, П.А. (2005). «Изменение срока службы вольфрам-рениевой нити в кислородной среде низкого давления». Транзакции IEEE по науке о плазме . 33 (5): 1736–1737. DOI: 10.1109 / TPS.2005.856413. ISSN 0093-3813.
  13. Эдэ, Эндрю. (2006). Химический элемент: историческая перспектива . Вестпорт, Коннектикут: Greenwood Press. ISBN 0-313-33304-1 . OCLC 64390389.
  14. Ряшенцева, Маргарита А (1998-02-28). «Ренийсодержащие катализаторы в реакциях органических соединений». Российское химическое обозрение . 67 (2): 157–177. DOI: 10.1070 / RC1998v067n02ABEH000390. ISSN 0036-021X.
  15. Р. Дилворт, Джонатан; Дж. Пэрротт, Сюзанна (1998). «Биомедицинская химия технеция и рения». Обзоры химического общества . 27 (1): 43. DOI: 10.1039 / a827043z. ISSN 0306-0012.
.

Что такое рений и каково его применение?

Бенджамин Элиша Саве, 16 ноября 2017 г., журнал «Окружающая среда»

Рений - это тяжелый металл, который принадлежит к третьему ряду переходных металлов в группе 7 в периодической таблице.

Рений - второй последний элемент со стабильным изотопом, когда-либо обнаруженный на Земле.Ученые открыли рений в 1908 году. Это химическое соединение названо в честь реки Рейн в Европе. Рений - это тяжелый металл, который принадлежит к третьему ряду переходных металлов в группе 7 в периодической таблице. Символ его химического элемента - Re. При стандартной концентрации 1ppb (части на миллиард) этот элемент является одним из необычных металлов в коре со 2-й по величине температурой кипения и 3-ей по высоте среди всех элементов. Металл химически похож на технеций и марганец и является побочным продуктом переработки и добычи медных и молибденовых руд.

Характеристики рения

Рений серебристо-белого цвета, он занимает третье место по температуре плавления после углерода и вольфрама. Re - четвертый по плотности элемент на Земле после осмия, иридия и платины. Рений имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру плюс параметр решетки c = 445,6 мкм и a = 276,1 мкм. Коммерчески рений существует в виде порошка, но его можно упрочнить спеканием и прессованием в атмосфере водорода или вакуума.В процессе консолидации образуется небольшое твердое вещество, плотность которого составляет более 90% металла. При нагревании этот элемент становится гибким и легко скручивается, свертывается и даже изгибается. Вольфрам-рениевые и рений-молибденовые сплавы являются отличными проводниками. При комнатной температуре, атмосферном давлении и в массе этот элемент может противостоять царской водке, разбавленной азотной кислоте, серной кислоте, щелочам и соляной кислоте.

Сколько стабильных изотопов в рении?

Рений имеет только один стабильный изотоп (Рений -185 ), который является одним из самых редких элементов, обнаруженных только в двух элементах - теллуре и индии.Естественно обнаруженный рений -187 составляет всего 62,6%, а рений -185 составляет 37,4%, что очень нестабильно с очень длинным периодом полураспада (10 10 лет), на который влияет состояние атомного заряда. Изотоп рения -186 имеет самый длинный период полураспада - 200000 лет. Рений содержит более 25 признанных радиоактивных изотопов.

Где добывают рений?

Со средней концентрацией 1ppb (другие источники цитируют 0.5ppb), рений - 77-й самый редкий элемент в земной коре. Этот металл не встречается в природе в свободном доступе; в молибдените встречается в количестве 0,2%. Чили располагала наиболее значительными запасами рения в своих рудниках по добыче медной руды и была крупнейшим производителем по состоянию на 2005 год. Первый известный минерал сульфида рения образовался на вулкане Кудрявый на острове Итурп в России в 1994 году. Вулкан Кудрявый производит около 60 кг рения в год в виде дисульфид рения, конденсирующийся из фумарол.

Как рений извлекается из молибденита?

Технический рений добывается из газообразного молибдена (дымоход из печи), присутствующего в сульфиде меди, а в различных молибденитовых рудах не более 0.2% рения. Перреновая кислота и оксид рения VII растворяются в воде, и поэтому они отфильтровываются из дымовых газов с пылью, а затем осажденным хлоридом аммония или калия в виде солей перрената, которые очищают перекристаллизацией. Общее годовое производство этого элемента в мире составляет от 40 до 60 тонн в год, причем основными производителями являются Польша, Перу, США и Чили. Около 10 тонн рения ежегодно извлекается из утилизации катализатора Pt-Re с различными исключительными сплавами.Металлическая структура рения создается простым перемешиванием перрената аммония с газообразным водородом при чрезвычайно высоких температурах. Цена на этот металл выросла с 1000 до 2000 долларов за килограмм в 2003–2006 годах до 10 000 долларов за килограмм и выше в 2008 году, что делает его одним из самых дорогих металлов в мире.

Важные области применения рения

Высокая стоимость и нехватка элемента рений ограничивают его применение; тем не менее, благодаря своим компонентам, обладающим высокой температурой плавления и стойкостью к высоким температурам, рений незаменим при производстве термопар для измерения высоких температур в неокисленной атмосфере.Примерно 70% мирового производства рения используется для производства деталей реактивного двигателя. Платино-рениевые катализаторы способствуют производству высокооктанового бензина, не содержащего свинца.

Сплавы

Добавление этого элемента в суперсплавы на никелевой основе помогло повысить его прочность.В суперсплавах содержится 3-6% рения. Суперсплавы третьего поколения с 6% рения используются для изготовления деталей двигателей F-35 и F-22, в то время как детали двигателей F-16 и F-15 содержат суперсплавы второго поколения с 3% рения. Производители добавляют рений в другие суперсплавы, такие как CMSX-10 и CMSX-4, которые они используют при создании различных промышленных газотурбинных двигателей, таких как GE 7FA. Рений может делать микроструктурную нестабильность суперсплавов, образуя нежелательные топологически плотноупакованные (TCP) фазы.Для повышения стабильности рутений добавляют в суперсплавы 4-го и 5-го поколения.

Добавление рения в вольфрам помогает улучшить его свойства; Таким образом, вольфрам-рениевые сплавы становятся пластичными и с ними легко работать при низких температурах. Стабильность вольфрама при высоких температурах возрастает с добавлением рения. Баланс этих вольфрам-рениевых сплавов улучшается с увеличением концентрации рения, и это является причиной того, что сплав вольфрам-рений содержит 27% рения, что является пределом их растворимости.Добавление рения к вольфраму позволяет композитам выполнять определенные функции, такие как улучшенная пластичность, более высокое удельное сопротивление и превосходная вибростойкость. В многочисленных источниках рентгеновского излучения используются сплавы вольфрам-рений. Более высокая температура плавления этих металлов стабилизирует их атомы от длительного электронного удара.

Катализаторы

В процессе каталитического риформинга (процесс превращения нафты с низким октановым числом в высокооктановые продукты) в качестве катализатора используются сплавы рений-платины.Во всем мире более 30% катализаторов, используемых в процессе каталитического риформинга, содержат рений. Метатезис олефинов (органический процесс, который влечет за собой перераспределение олефинов путем регенерации и разрыва двойной связи углерод-углерод) использует катализаторы на основе рения. В многочисленных процессах гидрирования используются рениевые катализаторы, поскольку они устойчивы ко всем формам химического отравления фосфором, серой и азотом.

Другие приложения

Изотопы

Re -188 и Re -186 - это радиоактивные изотопы рения, используемые при лечении рака печени.Хотя эти изотопы имеют одинаковую глубину проникновения в ткань (Re -188 для 10 мм и Re -186 для 5 мм), Re -186 имеет более длительный срок службы. Listeria monocytogenes помогает доставлять Re -188 в организм во время экспериментального лечения рака поджелудочной железы. Рений отлично работает в качестве замены технеция в радиофармацевтическом процессе, потому что у него более длительный период полураспада.

.

Смотрите также