Рений это химический элемент, простое вещество, представляет собой серебристо-сероватое химическое твердое вещество в состоянии 20 ° C и имеет атомный номер 75.
Это соединение присутствует в d-блоке, периоде 7 и 6-й группе Периодической таблицы Менделеева.
Это переходный металл, занимающий 3-е место в таблице, и считается одним из самых редких элементов, встречающихся в земной коре.
Рений обозначается как Re.
Что такое рений
[Rhenium; от латинское название реки Рейн (Rnenus) в Зап. Европе], Re — химический элемент седьмой группы (7)( устаревшая классификацияVII группы) шестого периода периодической системы элементов; ат. н. 75, ат.м. 186, 207.
Блестящий серый металл. В соединениях проявляет степени окисления от —1 до +7. Известны изотопы рения с массовыми числами от 182 до 191.
Наиболее распространенные из них—стабильный изотоп 187Re (62,93%) и изотоп 185Re (37,07%).
История
Существование рения предсказал (1872) рус. химик Д. И. Менделеев. Открыли рений (1925) нем. ученые В. Ноддак и И. Такке при исследовании уральской платиновой руды.
Начало промышленного применения относится к 50-м гг. 20 в.
Одним из интересных фактов о открытии рения является то, что рений является 2-м и последним соединением, отмеченным как стабильный изотоп.
Говорят, что все остальные элементы, присутствующие в природе, за исключением франция, обладают высокой радиоактивностью.
Заслуги в этом открытии принадлежат японскому химику по имени Масатака Огава, который нашел это соединение в 1908 году и выделил его в 1919 году.
Также отмечая, что Отто Берг, Вальтер Ноддак и Ида Ноддак высоко ценятся за номенклатуру Rhenium в 1925 году.
Этот элемент был назван “Рений” по названию крупной европейской реки Рейн.
Минералы
Рений — редкий рассеянный элемент. Кларк этого элемента в земной коре составляет приблизительно 1,0 х 10-7.
Собственных минералов не образует, сопутствует минералам молибдена, меди, платины, цинка, свинца и др (смотреть рений содержащие минералы).
Кристаллическая решетка рения гексагональная плотноупакованная с периодами а = 2,757 А; с = 4,456 А; с/а = 1,616.
Физические свойства
Плотность 21,01 г/см3; tпл 3180° С; tкип 5654)° С. Коэфф. теплопроводности 0,14 кал/см х сек х град; удельная теплоемкость 0,032 кал/г х град.
Ср. коэфф. термического расширения (т-ра 20-1000° С) 6,7 х 10-6 град-1; удельное электрическое сопротивление 19,3 мком х см; температурный коэфф. электрического сопротивления 3,9 х 10-3 град-1.
Работа выхода электронов 4,8—5,1 эв. Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние 1,7 К. Р. парамагнитен. Модуль норм, упругости 47 000 кгс/мм2.
Пластичен, поддается деформированию в холодном состоянии и сильно упрочняется. Наклеп в 3,5 раза больше, чем у вольфрама и молибдена.
Предел прочности отожженного рения составляет 110, деформированного — 225 кгс/мм2; твердость отожженного рама 250, деформированного— 800 кгс/мм2 удлинение отожженного рения составляет 25, деформированного — 2%.
Т-ра начала рекристаллизации при степени деформации 10% — 1550° С, 20% — 1350°С, 60% — 1200° С. Рений отличается высокой коррозионной стойкостью во влажной и агрессивной средах.
Почти не растворяется в обычных условиях в серной и соляной кислотах. Легко растворяется в азотной кислоте.
Не окисляется на воздухе при обычной и невысокой т-рах, значительно окисляется на воздухе при т-ре > 600° С с образованием летучего окисла Re2О7.
Образует соединения с бериллием, бором, фосфором, мышьяком, кислородом, серой, селеном, фтором, хлором, бромом и др. Стабильных карбидов и гидридов не образует.
Для рения характерны металлические соединения с переходными металлами — хи-фазы, сигма-фазы и Лавеса фазы со структурами типа α-Мn, β-U и MgZn2.
-
Символом Рения является Огонь.
-
Считается довольно тяжелым.
-
Отмечено, что руды молибдена и платины содержат минимальное количество рения. Но не доступен как характеристика минерала.
-
После вольфрама элемент рений имеет самую высокую температуру плавления.
-
Расположен в d-блоке, 7-й группе и 6-м периоде Периодической таблицы.
-
Твердая структура при температуре 20°C.
-
Обладает низкой температурой плавления.
-
Серебристо-сероватый твердый металл.
-
Кристаллическая структура с гексагональной плотной упаковкой (HCP).
-
Хорошая стабильность при высоких температурах.
-
Рений образуется при использовании окисленных плавильных остатков, которые образуются при химической переработке соединения ‘молибденит’.
-
Чрезвычайно редкий элемент, который можно найти на земле.
-
Электронная конфигурация рения Xe: 6s24f145d5
-
75 — это атомный номер рения.
-
3185 ° C, 5765 ° F и 3458 К — это температура плавления.
-
Атомная масса составляет 186,23 г.моль-1.
-
Относительная атомная масса составляет 186,207.
-
Температура кипения составляет 5590°C, 10094°F и 5863 K.
-
187Re является ключевым известным изотопом рения.
-
Переходный элемент третьего ряда.
-
20,8 г/ см3 − это плотность.
Сплавы рения
Особенность Рения — высокая растворимость в переходных металлах с объемноцентрированной кубической решеткой, доходящая до 65 ат.%.
В промышленности используют гл. образом сплавы рения с вольфрамом и молибденом. Рений (в области твердого раствора при содержании 30 ат.%).
Оказывает уникальное влияние на хром, молибден и вольфрам, повышая одновременно их прочность, пластичность и свариваемость.
Снижает т-ру перехода в хрупкое состояние, предотвращает охрупчивание после рекристаллизации — «рениевый эффект».
Применяют также двойные и многокомпонентные сплавы с никелем, танталом, кобальтом и др.
Характеристика элемента
Вследствие лантаноидного сжатия атомные и ионные радиусы технеция и рения практически равны, поэтому их свойства в значительной степени сходны между собой.
В отличие от марганца орбитали их внешнего и пред внешнего уровней сближены и внутренние подуровни вносят значительный вклад в образование химических связей.
Поэтому для них не характерны низкие степени окисления, а самой устойчивой, в противоположность марганцу, является высшая + 7.
По мере роста степеней окисления возрастает стремление к образованию сложных анионов и усиливается кислотный характер оксидов.
Нужно отметить, что, несмотря на большие молекулярные массы гептоксидов Re2О7, они являются летучими соединениями и возгоняются еще до температуры плавления.
В этом сказывается характер ковалентных связей в молекулах.
Свойства простых веществ и соединений
В виде компактных простых веществ рений как элемент представляет собой светло-серебристые метал: рений с сероватым оттенком.
По внешнему виду напоминает платину; обычно его получают в виде порошков серого цвета.
Температуры плавления у него одна из самых высоких, рений — второй после вольфрама металл по тугоплавкости (tпл = 3180°С).
Рений при обычных температурах достаточно устойчив. При нагревании до 400°С в атмосфере кислорода он сгорают с образованием летучих оксидов Re2О7.
Во влажном воздухе метал медленно окисляется до кислородсодержащих кислот H2ReO4 и HReO4.
Метал нерастворим в соляной кислоте, но реагируют с «царской водкой», концентрированной азотной или горячей концентрированной серной.
Элементам соответствует ряд оксидов, из которых низшие Rе2O3; ReO2; ReO3; могут быть получен только косвенным путем.
Соответствующие им гидроксиды представляют собой скорее всего смесь гидратированных оксидов типа Re2O3 · xH2О. Наиболее изучены высшие оксиды.
Они легко растворяются в воде с образованием кислых растворов. Причем оксид рения реагирует более активно, даже на воздухе он гигроскопичен. Оксид твердый Re2O7 тока не проводит.
В жидком же Re2О7 проводит. Так как устойчивыми являются состояния +7, то все другие соединения обладают более или менее заметными восстановительными свойствами, потому что элементы стремятся перейти в свое наиболее стабильное состояние.
Кислоты рения и соли этих кислот устойчивы, хорошо растворимы, кроме солей калий, рубидий и серебро.
Изотопы
Для рения отмечен только 1 стабильный изотоп, которым является рений-185.
Общее количество изотопов рения составляет 33, что составляет от 160Re до 194Re, все они считаются нестабильными, а 183Re — самый продолжительный изотоп среди всех с периодом полураспада 7 дней.
187Re и 185Re являются 2 нестабильными природными изотопами рения, но имеют самый длительный период полураспада, составляющий приблизительно 1010 лет.
Рений-186m является одним из ключевых изотопов, хорошо известных своим самым длительным метастабильным периодом полураспада, составляющим приблизительно 200 000 лет.
Однако состояние ионных зарядов в элементе в значительной степени влияет на продолжительность периода полураспада этих изотопов.
Примечательно, что величина бета–распада 187Re эффективна при датировании руд рений-осмий и, как оказалось, имеет самую низкую доступную энергию среди всех других присутствующих радионуклидов.
Это значение составляет 2,6 кэВ.
Получение
Качественная реакция на рений нужна чтобы с точность определить его состав, для этого применяют неорганические и органические вещества.
Рений получают из молибденовых концентратов. При окислительном обжиге рений в виде Re2O7 улетучивается и задерживается дымо- и пылеуловителями.
Источниками промышленного получения рения служат молибденовые, медные и молибденовомедные концентраты, продукты их переработки, отходы переработки медистых сланцев и пром. воды.
Металлический рениевый порошок получают восстановлением рения из солей (перрената аммония) водородом; электрохимическим выделением из растворов; термической диссоциацией галогенидов.
Компактный рений и его сплавы получают прессованием рениевого порошка, спеканием и сваркой (штабики); дуговой и электроннолучевой плавкой (слитки); электроннолучевой зонной плавкой (монокристаллы).
Полуфабрикаты из рения (например прутки, проволоку, фольгу) получают деформированием (ковкой, прокаткой, волочением) в холодном состоянии с частыми промежуточными отжигами либо с нагревом в вакууме.
Применение
Рений используется для создания твердых и тугоплавких сплавов. Например, сплав тантала с рением и вольфрамом хорошо себя зарекомендовал как материал теплозащитных экранов возвращаемых на Землю космических аппаратов.
Товарные формы рения и его сплавов — прутки, проволока, лента, фольга и т. п. Рений и его сплавы применяют в электронике — детали электровакуумных приборов (например катоды, нагреватели и др.).
Электро-контакты, высокотемпературные термопары, упругие элементы — торсионы и растяжки микронных сечений прочностью 350 кгс/мм2.
Эффективны платинорениевые катализаторы в нефтеперерабатывающей пром-сти.
Перспективно применение рения и его сплавов для создания тонкопленочных, высокоомных, стабильных и высокотемпературных резисторных микросхем измерительной техники и микроэлектроники, антифрикционных и особо прочных материалов, тензодатчиков, покрытий и др.
1. Рений используется в качестве суперсплава для высокотемпературных газотурбинных двигателей, таких как CMSX-4 (2-го поколения) и CMSX-10 (3-го поколения) соответственно.
2. Этот элемент примечателен тем, что повышает прочность при высокой температуре, подобно другим существующим суперсплавам на основе никеля.
Это возможно, поскольку рений повышает прочность на ползучесть добавляемого с ним элемента.
3. Вольфрам-рениевые провода изготавливаются для создания системы электропроводки с высокой пластичностью даже после процессов перекристаллизации.
То же самое используется в качестве ‘термопар’ для измерения температуры в диапазоне до 2200 °C.
4. Нежелательные фазы нестабильных микроструктур TCP (топологически плотно упакованных) возникают, когда рений вступает в реакцию с некоторыми суперсплавами.
5. Рений играет важную роль в аспекте фотосъемки.
6. При производстве ламп и нитей накаливания вольфрам и молибден добавляются с рением для получения необходимого сплава.
7. Сплавы рения и платины являются хорошими катализаторами каталитического риформинга для получения высокооктановых жидких продуктов.
8. Использование переходного металла рения в качестве суперсплава наблюдается также в случае изготовления высокотемпературных деталей реактивной струи.
Производство деталей для реактивных двигателей выше среднего уровня возможно благодаря рению и его свойствам.
9. Помимо того, что это соединение является добавкой к молибдену и вольфраму, оно также предпочтительно в тонкодисперсных химикатах для гидрирования.
Часто задаваемые вопросы по рению ?
Как соединения рения доступны снаружи с их степенями окисления?
Рений часто продается в продаже со степенями окисления +7, +6, +4 и +2. Степени окисления рения варьируются от -3 до +7, за исключением -2.
Это связано со значительной разницей в количестве валентных электронов в их соответствующих оболочках).
Белые перренаты, в частности аммоний и натрий, являются ионными соединениями рения и также коммерчески присутствуют с упомянутыми двумя растворимыми элементами.
Упомяните несколько строк о первоначальном появлении рения на Земле?
Рений — ключевой переходный металл, который считается самым редким на земле. Подсчитано, что в земной коре присутствует примерно концентрация 1 ppb (в среднем).
В некоторых цитатах говорится, что изначальное содержание рения на Земле составляет 0,5 ppb, что делает его «77-м распространенным элементом», присутствующим в земной коре.
Однако этот химический элемент не встречается в свободном состоянии в естественной экосистеме.
Приведите значения модулей Юнга, сдвига и объемности для рения, а также его коэффициент Пуассона?
Модуль Юнга составляет 463 ГПа, а модуль Сдвига — 178 ГПа. Основная масса рения, несмотря на то, что рений широко присутствует в окружающей экосистеме.
Re является одним из редко образующихся химических веществ на земле.
Присутствующий в блоке d и группе 7 периодической таблицы Менделеева, рений играет важную роль в различных областях работы и исследований, включая нефть, химические реакции, фотографию и т.д.
Кто входит в тройку крупнейших держателей запасов и четверку крупнейших производителей переходного элемента рения в мире?
В тройку крупнейших резервных держателей рения входят Россия, Чили и Соединенные Штаты Америки.
Опять же, Чили и Соединенные Штаты Америки вместе с Польшей и Казахстаном считаются тремя крупнейшими производителями рения в мире.
Даже импорт в основном отмечается из США и Германии.
Каковы меры по охране здоровья и безопасности при использовании рения?
Угрозы безопасности, связанные с использованием рения, являются неполными в полевых условиях.
Ученые рекомендуют использовать этот элемент с должной осторожностью, поскольку уровень токсичности не следует считать безопасным.
С другой стороны, растворимые соли этого соединения, подобные перренатам и галогенидам рения, опасны для видов.
Но, тем не менее, нет никаких доказательств того, что токсичность вызвана присутствием рения или двух других элементов.
Лит.: Рений. Труды Всесоюзного совещания по проблеме рения.; Лебедев К. Б. Рений. Ссылки: Рений содержащие сплавы, Ренаты и рениевый порошок.
Статья на тему рений