В полном соответствии с положением в таблице Менделеева рений во многом похож на марганец. Однако он намного тяжелее и, если можно так выразиться, благороднее своего более распространенного аналога. По устойчивости к действию большинства химических реагентов рений приближается к своим соседям справа — платиновым металлам, а по физическим свойствам — к тугоплавким металлам VI группы — вольфраму и молибдену. С молибденом его роднит и близость атомного и ионных радиусов. Например, радиусы ионов Re4+ и Мо4+ отличаются всего на 0,04 А. Сульфиды MoS2 и ReS2 образуют к тому же однотипные кристаллические решетки.
Именно этими причинами объясняют геохимическую связь рения с молибденом.Рений—один из самых тугоплавких металлов. По температуре плавления (3170° С) и кипения (5870° С) он уступает лишь вольфраму (3410 и 6690° С). Рений немного тяжелее вольфрама (при 20° С плотность соответственно 21,02 и 19,32 г/см3). Но рений намного пластичнее вольфрама. Его можно прокатывать, ковать, вытягиватьв проволоку при обычных условиях. Заметим тут же, чтопластичность рения сильно зависит от чистоты. Еще одно важное свойство — высокая жаропрочностьрения. При температуре до 2000° С рений лучше сохраняет прочность, нежели молибден, вольфрам, ниобий. Да и прочность у него (в интервале от 500 до 2000° С)больше, чем у этих тугоплавких металлов.
В то же времяэлемент № 75 обладает высокой коррозионной стойкостью: в обычных условиях он почти не растворяется в соляной, плавиковой и серной кислотах. Это одна из черт, роднящих рений с платиной.Компактный рений — серебристый металл. При невысокой температуре он годами совершенно не тускнеет на воздухе. Лишь при 300° С можно наблюдать заметное окисление этого металла; интенсивно оно идет лишь при температуре выше 600° С. Это значит, что рений лучше противостоит окислению, чем молибден и вольфрам; к тому же он совершенно не реагирует с азотом и водородом.На редкость благоприятное сочетание физических и химических свойств (и плюс хорошая свариваемость) определило интерес к рению со стороны тех областей науки и техники, которые могут позволить себе большие затраты ради достижения нужных свойств.
Правда, и эти отрасли ищут пути наиболее рационального использования рения. Рений в основном идет в сплавы, более дешевые, чем он сам, а из чистого рения делают лишь особо ответственные малогабаритные детали. И, конечно, рением покрывают другие металлы.
В течение многих лет мировая рениевая промышленность находилась в состоянии относительного покоя. Производство этого металла (в капиталистических странах) держалось в пределах одной-двух тонн в год, цены оставались на одном и том же уровне, а поскольку этот уровень очень высок, спрос на металл был даже ниже предложения. Расход рения на изготовление миниатюрных изделий (детали электронных ламп, термопары и т. д.) весьма незначителен, и даже бурный рост этих производств мало сказывался на масштабах производства рения.
Чтобы в рениевой промышленности произошли существенные перемены, были нужны новые, более крупные потребители этого редкого металла.И такой потребитель появился. В 1969—1970 гг. нефтеперерабатывающая промышленность начала промышленное освоение новых катализаторов. Появление рениево-платиновых катализаторов позволило намного увеличить выход бензинов с высоким октановым числом. Более того, использование этих катализаторов вместо платиновых позволяет на 40—45% увеличить пропускную способность установок. К тому же срок службы новых катализаторов в среднем в четыре раза больше, чем старых.Массовое внедрение рениевых катализаторов вызвало резкий скачок в спросе на рений во многих капиталистических странах. И хотя цены на него тут же подскочили втрое, рений по-прежнему дешевле платины.
Новые катализаторы быстро перекроили рениевые балансы многих стран. Если в конце 60-х годов большая часть производимого рения шла в сплавы, то в 1971 г. три четверти проданного в США рения было израсходовано на изготовление катализаторов. Известно и другое: в 1971 г. в США было продано примерно в три раза больше рения, чем в 1968 г.Таким образом, будущее элемента № 75 теперь связывают не только с жаропрочными сплавами, но и нефтеперерабатывающей промышленностью. И с нефтехимией.
ИЗОТОПЫ РЕНИЯ И ВОЗРАСТ МИНЕРАЛОВ. Известны всего два Природных изотопа рения: 185Re и 181 Re. Тяжелого изотопа на Земле почти вдвое больше, чем легкого (62,9 и 37,1% соответственно). Рений-187 радиоактивен, период полураспада — 5 х 1010-1011 лет. Испуская бета-лучи, рений-187 превращается в осмий. Существует рений-осмиевый метод определения возраста минералов. С помощыо этого метода был определен возраст молибденитов из месторождений Норвегии и Чили. Оказалось, что норвежские молибдениты в большинстве случаев образовались примерно 700— 900 млн. лет назад. Молибдениты Чили (из месторождения Сан-Антонио) намного моложе: их возраст всего 25 млн. лет.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ВОДНОМУ ЦИКЛУ. У многих перегоревшихламп — и радиоламп, и обычных осветительных — внутри на стекле появляется темный налет. Это результат действия так называемого водного цикла. Смысл этого термина объяснить несложно: как бы тщательно мы ни откачивали воздух из ламп, некоторое количество водяных паров всегда остается; при высокой температуре вода диссоциирует на водород и кислород; последний взаимодействует с нагретым вольфрамом; окись вольфрама испаряется, а присутствующий там же водород ее восстанавливает. В результате мельчайшие частицы вольфрама перелетают с нити накаливания на стекло, образуя темное пятно, а сама нить становится тоньше и в конце концов обрывается. Лампа выходит из строя. Рений при 1300° С вдвое, а при 1750° С в 8 раз устойчивее к водному циклу, нежели вольфрам. Следовательно, сплавы вольфрама с рением — значительно лучший материал для изготовления нитей накаливания, чем чистый вольфрам.
САМООЧИЩЕНИЕ. Электротехнику рений интересует и как материал для контактов. У рениевых контактов есть очень ценное свойство — способность к самоочищению. Обычно контакты выходят ил строя оттого, что их поверхность покрывается слоем окис-ной пленки, препятствующей току, или же контакты свариваются. Рений, как и другие металлы, окисляется, когда между контактами возникает электрическая дуга, но семиокись рения Re2О7 летуча — в процессе естественного саморазогрева контактов она испаряется, и толщина окисной пленки остается минимальной. Эта пленка практически не увеличивает сопротивления контактов, но препятствует их свариванию. Самоочищение рениевых контактов гарантирует падежную работу многих электротехнических устройств на Земле и в космоса,
САМЫЙ БОГАТЫЙ МИНЕРАЛ.Минералы, богатые рением, до открытия джезказганита вообще не были известны. Тем не менее еще в 1932 г, финский ученый Артоваара опубликовал статью, в которой доказывал, что ему известен самый богатый рениевый минерал в мире.Этот минерал — финский гадолинит, представляющий собой силикат бериллия, двухвалентного железа и редкоземельных элементов, прежде всего иттрия. Более поздние исследования подтвердили несколько повышенное содержание рения в гадолините из Финляндии, однако оно не так велико, чтобы рений включили в принятую формулу минерала. Как и прежде, ее пишут так; Y2FeBe2Si2O10.
ЛЕГИРОВАНИЕ НАОБОРОТ. Обычно легирующими металламибывают металлы более дорогие, чем металл-основа. Примеров тому множество: легирование железа хромом, магния — редкими землями и так далее. Но иногда бывает и наоборот. Ценнейшие платинорениевые сплавы легируют, добавляя к ним иридий, кобальт, никель и даже железо — самый дешевый из всех металлов! Делают это не только для того, чтобы удешевить сплав: четыре добавки, из которых лишь одна — благородный металл, заметно улучшают механические свойства этого ультраблагородного сплава.