RHENIUM: LÖYTÖ, OMINAISUUDET, RAKENNE, KÄYTÖT - KEMIA - 2026

Renium on metallinen alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Re, ja sijoitetaan ryhmässä 7 jaksollisen, kaksi paikkaa alla mangaani. Se jakaa tämän ja teknetiumin kanssa ominaisuuden, jolla on useita numeroita tai hapetustiloja, välillä +1 - +7. Se muodostaa myös anionin, nimeltään perrhenaatti, ReO ₄ ^-, analoginen permanganaatin, MnO ₄ ^{- kanssa}.

Tämä metalli on luonteeltaan yksi harvinaisimmista ja harvemmista, joten sen hinta on korkea. Se uutetaan molybdeenin ja kuparin louhinnan sivutuotteena. Yksi reenin merkityksellisimmistä ominaisuuksista on sen korkea sulamispiste, jota tuskin ylitti hiili ja volframi, ja sen korkea tiheys, kaksinkertainen lyijyn pitoisuuteen.

Reniummetallipallo. Lähde: Hi-Res -kuvat kemiallisista elementeistä / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Hänen löytöllään on kiistanalaisia ​​ja valitettavia päällekkäisyyksiä. Nimi 'renium' on johdettu latinalaisesta sanasta 'reni', joka tarkoittaa Reiniä, kuuluisaa saksalaista jokea lähellä paikkaa, jolla saksalaiset kemistit, jotka eristävät ja tunnistaneet tämän uuden elementin, työskentelivät.

Rheniumilla on lukuisia käyttötarkoituksia, joista erottuu bensiinin oktaaniluvun hienosäätö, samoin kuin tulenkestävien superseosten valmistuksessa, jotka on tarkoitettu kokoamaan ilma-alusten turbiineja ja moottoreita.

Löytö

Kahden raskaan alkuaineen, joiden kemialliset ominaisuudet ovat samanlaisia ​​kuin mangaanin, olemassaolo oli ennustettu jo vuodesta 1869 lähtien venäläisen kemian Dmitri Mendelejevin jaksollisen taulukon kautta. Silloin ei kuitenkaan ollut tiedossa, minkä atomien lukumäärän pitäisi olla; ja juuri täällä vuonna 1913 otettiin käyttöön englantilaisen fyysikon Henry Moseleyn ennuste.

Moseleyn mukaan näiden kahden mangaaniryhmään kuuluvan elementin atominumerot ovat 43 ja 75.

Pari vuotta aikaisemmin japanilainen kemisti Masataka Ogawa oli kuitenkin löytänyt oletetun elementin 43 mineraalitorianiitin näytteestä. Ilmoitettuaan tuloksensa vuonna 1908, hän halusi kastaa tämän elementin nimellä Niponio. Valitettavasti tuolloin kemistit osoittivat, että Ogawa ei ollut löytänyt alkuosaa 43.

Ja niin, kului muita vuosia, kun vuonna 1925 kolme saksalaista kemistiä: Walter Noddack, Ida Noddack ja Otto Berg löysivät alkuaineen 75 kolumbiitin, gadoliniitin ja molybdeniitin mineraalinäytteistä. Ne antoivat hänelle reeniumin nimen Saksan Rein-joen kunniaksi (latinalainen 'Rhenus').

Masataka Ogawan virhe oli tunnistaa elementti väärin: hän oli löytänyt reeniumin, ei elementin 43, jota nykyään kutsutaan teknetiumiksi.

Reniumin ominaisuudet

Reniumtilanne jaksollisessa taulukossa. Alkuperäinen: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fyysinen ulkonäkö

Reniumia markkinoidaan yleensä harmahtavana jauheena. Sen metalliosat, yleensä pallomaiset tipat, ovat hopeanharmaaita, jotka ovat myös erittäin kiiltäviä.

Moolimassa

186,207 g / mol

Atominumero

75

Sulamispiste

3186 ° C

Kiehumispiste

5630 ° C

Tiheys

-At huoneen lämpötila: 21,02 g / cm ³

-Oikea on sulamispiste: 18,9 g / cm ³

Rhenium on metalli, joka on melkein kaksi kertaa niin tiheä kuin itse lyijy. Täten 1 gramman painoinen reniumipallo voidaan rinnastaa saman massan kestävään lyijykiteeseen.

elektronegatiivisuus

1,9 Pauling-asteikolla

Ionisaatioenergiat

Ensin: 760 kJ / mol

Toinen: 1260 kJ / mol

Kolmas: 2510 kJ / mol

Molaarinen lämpökapasiteetti

25,48 J / (mol K)

Lämmönjohtokyky

48,0 W / (mK)

Sähkövastus

193 nm

Mohsin kovuus

7

isotoopit

Rheniumiatomeja esiintyy luonnossa kahtena isotooppina: ¹⁸⁵ Re, runsaasti 37,4%; ja ¹⁸⁷ Re, joiden runsaus on 62,6%. Rhenium on yksi niistä elementeistä, jonka yleisin isotooppi on radioaktiivinen; ¹⁸⁷ Re: n puoliintumisaika on kuitenkin erittäin pitkä (4,12 · 10 ¹⁰ vuotta), joten sitä pidetään käytännössä vakaana.

reaktiivisuus

Reniummetalli on ruostetta kestävä materiaali. Kun se ei, sen oksidin, Re ₂ O ₇, haihtuu korkeissa lämpötiloissa ja se palaa kellertävän vihreä liekki. Renium kappaletta vastustamaan hyökkäystä väkevää HNO ₃; mutta kuumana se liukenee tuottaen reenihappoa ja typpidioksidia, joka muuttaa liuoksen ruskeaksi:

Re + 7HNO ₃ → HReO ₄ + 7 NO ₂ + 3H ₂ O

Reniumin kemia on laaja, koska se pystyy muodostamaan yhdisteitä, joilla on laaja hapettumisaste, ja muodostamaan kvadrupolisidoksen kahden reniumiatomin (neljä Re-Re-kovalenttisidosta) välille.

Rakenne ja elektroninen kokoonpano

Reniumin elektronikuori. Kirjoittaja: Käyttäjä: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia Commons

Reniumiatomit on ryhmitelty kiteissään muodostamaan kompakti kuusikulmainen rakenne, hcp, jolle on tunnusomaista se, että se on erittäin tiheä. Tämä on yhdenmukaista sen tosiasian kanssa, että se on erittäin tiheä metalli. Metallinen sidos, joka on niiden ulkoisten kiertoratojen päällekkäisyys, pitää Re-atomit vahvasti koheesioina.

Tässä metallisessa sidoksessa Re-Re osallistuvat valenssielektronit, jotka ovat elektronisen konfiguraation mukaisia:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

Periaatteessa 5d ja 6s kiertoradat ovat päällekkäisiä Re-atomien kompaktioimiseksi hcp-rakenteessa. Huomaa, että sen elektroneja on yhteensä 7, mikä vastaa ryhmän määrää jaksollisessa taulukossa.

Hapetusnumerot

Rheniumin elektroninen kokoonpano mahdollistaa sen, että sen atomi pystyy menettämään jopa 7 elektronia, jolloin siitä tulee hypoteettinen kationi Re ⁷⁺. Kun oletetaan, että Re7 ^+: n olemassaolo missä tahansa reeniyhdisteessä, esimerkiksi Re ₂ O _{7: ssä} (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ²), sanotaan, että sen hapetusluku on +7, Re (VII).

Muut reeniumin positiiviset hapettumislukut ovat: +1 (Re ⁺), +2 (Re ²⁺), +3 (Re ³⁺) ja niin edelleen +7: een. Samoin renium voi saada elektronia tullessaan anioniksi. Näissä tapauksissa sen sanotaan olevan negatiivinen hapetusluku: -3 (Re ³), -2 (Re ²) ja -1 (Re ^-).

Sovellukset

Bensiini

Reniumia käytetään yhdessä platinan kanssa katalyyttien luomiseksi, jotka lisäävät bensiinin oktaaniarvoa alentaen samalla sen lyijypitoisuutta. Toisaalta, reniumkatalyyttejä käytetään monissa hydrausreaktioissa, mikä johtuu niiden vastustuskyvystä myrkyttää typpi, fosfori ja rikki.

Tulenkestävät superseokset

Rhenium on tulenkestävä metalli korkean sulamispisteensä vuoksi. Siksi sitä lisätään nikkeliseoksiin, jotta ne olisivat tulenkestäviä ja kestäviä korkeille paineille ja lämpötiloille. Näitä superseoksia käytetään enimmäkseen turbiinien ja moottorien suunnittelussa ilma- ja ilma-aluksissa.

Volframilangat

Rhenium voi myös muodostaa seoksia volframin kanssa, mikä parantaa sen sitkeyttä ja helpottaa siten filamenttien valmistusta. Näitä renium-volframfilamentteja käytetään röntgenlähteinä ja lämpöparien suunnitteluun, jotka pystyvät mittaamaan lämpötiloja jopa 2200 ºC: seen.

Samoin näitä reniumfilamentteja käytettiin kerran arkaaisten kameroiden salamoihin ja nyt kehittyneiden laitteiden lamppuihin; kuten massaspektrofotometri.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierce. (2020). Rhenium: Käyttö, historia, tosiasiat ja isotoopit. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
3. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2020). Renium. PubChem-tietokanta., CID = 23947. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Renium. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Rhenium-elementti. Palautettu osoitteesta: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18. marraskuuta 2008). Renium. Kemia sen elementeissä. Palautettu osoitteesta: chemistryworld.com