Reniul este cel de-al doilea ultim element, cu un izotop stabil stabilit vreodată pe Pământ. Oamenii de știință au descoperit Rhenium în 1908. Acest compus chimic este numit după râul Rin în Europa. Reniul este un metal greu care face parte din al treilea rând de metale tranziționale din grupul 7 din tabelul periodic. Simbolul elementului său chimic este Re. Cu o concentrație standard de 1ppb (parte pe miliard), acest element este unul dintre metalele neobișnuite de pe crustă, cu punctul de fierbere 2nd cel mai înalt și punctul de topire 3rd cel mai înalt dintre toate elementele. Metalul seamănă chimic cu technețiul și manganul și este un produs secundar al rafinării și extracției minereurilor de cupru și molibden.
Caracteristicile reniului
Reniul este de culoare argintie albă și are cel de-al treilea punct de topire cel mai mare după carbon și tungsten. Re este cel de-al patrulea element dens pe pamant dupa Osmium, Iridium si platina. Reniul vine cu o structură de cristal împachetată hexagonal, plus un parametru de latură de c = 445.6pm și a = 276.1pm. Din punct de vedere comercial, Reniul există sub formă de pulbere, dar poate fi consolidat prin sinterizare și presare într-o atmosferă de hidrogen sau vid. Procesul de consolidare produce un solid solid a cărui densitate depășește 90% din metal. Când este încălzit, acest element tinde să fie flexibil și ușor de laminat, înfășurat și chiar îndoit. Tungsten-riniul și aliajele de riniu-molibden sunt conductori excelenți. La temperatura camerei, presiune atmosferică și în vrac, acest element poate rezista la aqua regia, acidul azotic diluat, acidul sulfuric, alcalii și acidul clorhidric.
Câte izotopi stabili are reniul?
Reniul are numai un izotop stabil (Reniul-185), care este unul dintre cele mai rare elemente găsite numai în două elemente de telur și indiu. În mod natural, a găsit rhenium-187 este doar 62.6% și reniu-185 este 37.4% care sunt foarte instabili cu un timp de înjumătățire foarte lung (1010 ani) care este afectată de starea de încărcare atomică. reniu-186 izotopul are cel mai lung timp de înjumătățire de 200,000 ani. Reniul are mai mult de izotopi radioactivi recunoscuți de 25.
Unde este minat Reniul?
Cu o concentrație medie de 1ppb (alte surse care citează 0.5ppb), reniul este elementul 77th cel mai răsfrânt în scoarța Pământului. Acest metal nu este găsit liber în natură; apare în cantități de 0.2% în molibdenită. Chile a avut cele mai importante rezerve de reniu în minele de minereu de cupru și a fost producătorul de top ca de la 2005. Primul mineral cunoscut de sulfuri de rhenium format în vulcanul Kudriavy din Iturp Island Russia în 1994. Vulcanul Kudriavy produce anual aproximativ 60kg de reniu sub formă de disulfură de reniu care condensează din fumaroli.
Cum este Reniul extras din molibdenită?
Reniul comercial este extras din gazul de molibden (gazul de ardere) prezent în sulfura de cupru, iar diferite minereuri de molibdenită au un maxim de 0.2% reniu. Acidul pergenic și oxidul de reniu VII se dizolvă în apă și prin urmare se filtrează din gazele de ardere cu praf și apoi se cromă clorură de amoniu sau clorură de potasiu ca săruri de pertenat care sunt purificate prin recristalizare. Producția globală anuală totală a acestui element se situează între 40-60 / an și producătorii primari fiind Polonia, Peru, Statele Unite și Chile. Despre 10 tone de Rhenium sunt recuperate anual de la salvarea catalizatorului Pt-Re cu diferite aliaje excepționale. Structura metalică a reniului este creată prin simpla rotire a perrhenatului de amoniu prin gazul de hidrogen la temperaturi extrem de ridicate. Prețul acestui metal a crescut între $ 1000 și $ 2000 pe kilogram în 2003-2006 până la $ 10,000 pe kilogram și mai mult în 2008, ceea ce îl face unul dintre cele mai scumpe metale din lume.
Aplicații semnificative ale reniului
Costurile ridicate și lipsa elementului Rhenium limitează aplicațiile sale; totuși, din cauza componentelor sale cu punct de topire ridicat și rezistență la temperaturi ridicate, reniul este indispensabil în producerea termocuplilor pentru măsurarea temperaturilor înalte în atmosfera neoxidată. Aproximativ 70% din producția globală de rhenium este utilizată pentru a produce părți ale motorului cu reacție. Catalizatorii de platină-reni contribuie la producerea benzinei cu cifră octanică ridicată, care nu conține plumb.
Aliaje
Adăugarea acestui element în superaliajele pe bază de nichel a contribuit la îmbunătățirea rezistenței sale. Super-aliajele au 3-6% din reniu. În construcția componentelor motoarelor F-6 și F-35 se utilizează superaliaje de a treia generație cu 22% rhenium, în timp ce piesele motorului F-16 și F-15 au superaliaje de a doua generație cu 3% rhenium. Producătorii adaugă Rhenium la alte superaliaje cum ar fi CMSX-10 și CMSX-4 pe care le folosesc la fabricarea diferitelor motoare industriale cu turbină cu gaz, cum ar fi GE 7FA. Reniul poate face super-aliajele micro-structurale instabile, formând astfel o fază nedorită topologic (TCP) nedorită. Pentru o stabilitate îmbunătățită, Ruthenium se adaugă la superaliajele 4th și 5th.
Adăugarea de reniu în tungsten ajută la îmbunătățirea proprietăților sale; făcând astfel aliajele de tungsten-reni ductilă și ușor de manevrat la temperaturi scăzute. Stabilitatea tungstenului la temperaturi ridicate crește odată cu adăugarea de reniu. Echilibrul dintre aceste aliaje de tungsten-rhenium se îmbunătățește odată cu creșterea concentrațiilor de reniu și acesta este motivul pentru care aliajul de tungsten-reniu are 27% reniu, care este limita lor de solubilitate. Adăugarea de reniu la tungsten face posibil ca compozitele să îndeplinească funcții specifice cum ar fi o ductilitate îmbunătățită, o rezistivitate mai mare și o rezistență superioară la vibrații. Numeroase surse de raze X folosesc aliaje de tungsten-reniu. Punctul de topire mai mare al acestor metale își stabilizează atomii împotriva impactului prelungit de electroni.
catalizatorii
Procesul de reformare catalitică (procesul de transformare a petrolului petrolier cu rating octanic scăzut în produse octanice ridicate) utilizează aliaje de Reniu-platină drept catalizator. La nivel global peste 30% din catalizatorii utilizați în procesul de reformare catalitică au reniu. Metateza olefinelor (un procedeu organic care implică o redistribuire a olefinelor prin regenerarea și scindarea legăturii duble dintre carbon și carbon) utilizează catalizatori pe bază de rhenium. Numeroase procese de hidrogenare utilizează catalizatori de reniu deoarece sunt rezistenți la toate formele de otrăvire chimică din fosfor, sulf și azot.
Alte aplicații
Re-188 și Re-186 izotopii sunt izotopii de reniu radioactiv utilizați în tratamentul cancerului de ficat. Deși acești izotopi au adâncime de penetrare a țesuturilor (Re-188 pentru 10mm și Re-186 pentru 5mm), Re-186 are o durată mai lungă de viață. Listeria monocytogenes ajută la eliberarea Re-188 în corp în timpul tratamentului experimental al cancerului pancreatic. Reniul funcționează perfect ca înlocuitor pentru technețiu, în procesul de radio-farmacie, deoarece are un timp de înjumătățire mai lung.
