Prezzo del renio, occorrenza, estrazione, applicazioni

Rhenium è un elemento chimico con l'elemento simbolo Re e il numero atomico 75. Nella tavola periodica degli elementi è nel 7 ° sottogruppo (gruppo 7) o gruppo manganese. È un metallo di transizione molto raro, bianco-argento, lucido e pesante. Le leghe con componenti al renio sono utilizzate nei motori degli aerei, nella produzione di benzina senza piombo e nelle termocoppie.

Le funzioni biologiche del renio non sono note; normalmente non si verifica nell'organismo umano. Inoltre, il metallo non è noto per avere effetti tossici; è considerato sicuro in termini di igiene sul lavoro.

Storia

L'esistenza del successivo renio fu prevista per la prima volta nel 1871 da Dmitri Ivanovich Mendeleev come Dwi-Mangan. Dalle regolarità della tavola periodica da lui disegnata, concluse che due elementi ancora sconosciuti, il successivo tecnezio e renio, dovevano essere inferiori al manganese.

Il renio fu scoperto solo nel 1925 da Walter Noddack, Ida Tacke e Otto Berg. Hanno esaminato la columbite per trovare gli elementi che stavano cercando, Eka e Dwi manganese. Poiché i campioni contenevano solo una piccola quantità degli elementi cercati, dovevano essere arricchiti separando gli altri componenti. Infine, il successivo renio potrebbe essere rilevato mediante spettroscopia a raggi X. Noddack e Tacke hanno anche affermato di aver trovato quantità molto piccole di eka manganese (in seguito tecnezio), ma ciò non poteva essere confermato dalla rappresentazione dell'elemento. Hanno chiamato gli elementi renio (lat. Rhenus per il Reno) e masurio (dalla Masuria). Quest'ultimo, tuttavia, non prevalse dopo la scoperta del tecnezio nel 1937.

Nel 1928 Noddack e Tacke furono in grado di estrarre per la prima volta un grammo di renio da 660 chilogrammi di molibdeno. A causa degli alti costi, la produzione di quantità significative non è iniziata fino al 1950, quando c'era una maggiore necessità di leghe di tungsteno-renio e molibdeno-renio di nuova concezione.

Presenza

Con una proporzione di soli 0,7 ppb nella crosta continentale, il renio è più raro del rodio, del rutenio e dell'iridio. Non si trova naturalmente, ma esclusivamente legato ad alcuni minerali. Poiché il renio ha proprietà simili al molibdeno, si trova principalmente nei minerali di molibdeno come il molibdeno lucentezza MoS₂ trovato. Questi possono contenere fino allo 0,2% di renio. Altri minerali contenenti renio sono la columbite (Fe, Mn) [NbO₃], Gadolinite Y₂ Fe Be [O | SiO₄]₂ e Alvit ZrSiO₄. L'ardesia di rame di Mansfeld contiene anche piccole quantità di renio. I maggiori depositi di minerali contenenti renio si trovano negli Stati Uniti, in Canada e in Cile.

Finora solo un minerale di renio, renite (solfuro di renio (IV), ReS₂) scoperto. È stato trovato in una fumarola sul cratere sommitale del vulcano Kudrjawyj (russo: Кудрявый) sull'isola di Iturup, che appartiene alle Isole Curili (Russia).

Estrazione e presentazione

Il materiale di base per l'estrazione del renio sono i minerali di molibdeno, in particolare la lucentezza del molibdeno. Se questi vengono tostati nel corso dell'estrazione del molibdeno, il renio si accumula come ossido di renio volatile (VII) nelle ceneri volanti. Questo può essere convertito in perrenato di ammonio (NH₄ReO₄) sono implementati.

Il perrenato di ammonio viene quindi ridotto a renio elementare utilizzando idrogeno ad alte temperature.

I principali produttori nel 2006 sono stati Cile, Kazakistan e Stati Uniti, la quantità totale di renio prodotta è stata di circa 45 tonnellate.

Proprietà

Proprietà fisiche

Il renio è un metallo pesante, bianco lucido, simile al palladio e al platino. Si cristallizza in uno stretto imballaggio esagonale di sfere nel gruppo spaziale P6₃/mmc con i parametri di rete a = 276,1 pm e c = 445,8 pm e due unità formula per cella unitaria. La densità del renio è di 21,03 g / cm³ è superato solo dai tre metalli platino osmio, iridio e platino.

A 3186 ° C, il renio ha uno dei punti di fusione più alti di tutti gli elementi. È superato solo dal tungsteno metallico con la più alta fusione (3422 ° C) e dal carbonio. Tuttavia, il punto di ebollizione di 5596 ° C è il più alto di tutti i metalli e supera il tungsteno (punto di ebollizione 5555 ° C) di 41 K.

Al di sotto di 1,7 K, il renio diventa un superconduttore.

Il renio può essere facilmente lavorato mediante forgiatura e saldatura, poiché è duttile e, a differenza del tungsteno o del molibdeno, rimane anche dopo la ricristallizzazione. Quando si salda il renio, non c'è fragilità che porterebbe a una maggiore fragilità e quindi a proprietà del materiale inferiori.

L'attività del renio è di 1,0 MBq / kg.

Proprietà chimiche

Sebbene il renio con un potenziale standard negativo non sia un metallo nobile, è non reattivo a temperatura ambiente e stabile all'aria. Solo quando riscaldato reagisce con l'ossigeno sopra i 400 ° C per formare ossido di renio (VII). Reagisce anche con i non metalli fluoro, cloro e zolfo quando riscaldato.

Il renio non è solubile in acidi non ossidanti come l'acido cloridrico o l'acido fluoridrico. Al contrario, gli acidi solforico e nitrico ossidanti dissolvono facilmente il renio. I perrenati incolori (VII) della forma ReO si formano facilmente con i fusi per ossidazione₄^- o renati verdi (VI) del tipo ReO₄^2-.

isotopo

Sono noti un totale di 34 isotopi e altri 20 isomeri core del renio. Di questi, due vengono, gli isotopi ¹⁸⁵Re e ¹⁸⁷Ri, ovviamente, prima. ¹⁸⁵Re, che rappresenta il 37,40% della distribuzione naturale degli isotopi, è l'unico isotopo stabile. I più frequenti con una quota del 62,60% ¹⁸⁷Re è debolmente radioattivo. Si disintegra con decadimento beta con un'emivita di 4,12 · 10¹⁰Anche anni ¹⁸⁷Os, risultante in un'attività specifica di 1020 becquerel / grammo. Insieme all'indio, il renio è uno dei pochi elementi che hanno un isotopo stabile, ma si trovano più frequentemente nella loro forma radioattiva in natura. Entrambi gli isotopi possono essere rilevati con l'ausilio della spettroscopia di risonanza magnetica nucleare. Degli isotopi artificiali sono ¹⁸⁶Re e ¹⁸⁸Riutilizzato come tracciante. Il principale emettitore beta è ¹⁸⁶Riutilizzato in medicina nucleare per la terapia radiosinoviortesi. ¹⁸⁸Re è usato come farmaco radioattivo nella terapia del tumore.

Il decadimento di ¹⁸⁷Anche Re ¹⁸⁷Si chiama Os Metodo di renio-osmio utilizzato in geologia per la determinazione dell'età isotopica di rocce o minerali. Il metodo isocrono viene utilizzato per correggere l'osmio esistente in precedenza

Utilizzare

Il renio di solito non viene utilizzato come elemento, ma viene utilizzato come miscela in un gran numero di leghe. Circa il 70% del renio viene utilizzato come additivo nelle superleghe di nichel. Un'aggiunta dal 4 al 6% di renio migliora il comportamento di scorrimento e fatica alle alte temperature. Queste leghe sono utilizzate come pale di turbine per motori di aerei.

Un altro 20% del renio prodotto viene utilizzato per catalizzatori platino-renio. Questi svolgono un ruolo importante nell'aumentare il numero di ottani della benzina senza piombo attraverso il reforming ("rheniforming"). Il vantaggio del renio è che, rispetto al platino puro, non viene disattivato rapidamente dai depositi carboniosi sulla superficie del catalizzatore ("coking"). Ciò consente di effettuare la produzione a temperature e pressioni più basse e quindi di produrre in modo più economico. Altri idrocarburi come benzene, toluene e xilene possono anche essere prodotti con catalizzatori platino-renio.

Le termocoppie per la misura della temperatura ad alte temperature (fino a 2200 ° C) sono realizzate in leghe di platino-renio. In quanto lega con altri metalli come ferro, cobalto, tungsteno, molibdeno o metalli preziosi, il renio migliora la resistenza al calore e alle influenze chimiche. Tuttavia, il suo utilizzo è limitato dalla rarità e dal prezzo elevato del renio.

Il renio è utilizzato anche in alcune applicazioni speciali, ad esempio per catodi caldi negli spettrometri di massa o contatti in interruttori elettrici.

prova

Esistono diversi modi per rilevare il renio. I metodi spettroscopici sono una possibilità. Il renio ha un colore fiamma verde chiaro con linee spettrali caratteristiche a 346 e 488,9 nm.Il renio può essere rilevato gravimetricamente tramite l'acido perrenico cristallizzante caratteristicamente o vari sali di perrenato, come il tetrafenilaronio perrenato. Anche i metodi analitici moderni come la spettrometria di massa o la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare sono adatti per il rilevamento dell'elemento.

sicurezza

Come molti metalli, il renio in polvere è altamente infiammabile e combustibile. Non è consentito utilizzare acqua per lo spegnimento a causa dell'idrogeno prodotto. Invece, dovrebbero essere usati agenti estinguenti o estintori metallici. Il renio compatto, d'altra parte, non è infiammabile e innocuo. Il renio non ha alcun significato biologico noto per l'organismo umano. Sebbene non siano note informazioni più precise sulla tossicità del renio e non esistano valori di tossicità, il renio è considerato sicuro in termini di igiene professionale.

Connessioni

Il renio forma un gran numero di composti; Come con manganese e tecnezio, sono noti composti negli stati di ossidazione da −III a + VII. A differenza del manganese, tuttavia, i composti negli stati di ossidazione elevati sono più stabili rispetto a quelli inferiori.

Ossido

Sono noti in totale cinque ossidi di renio, il giallo Re₂O₇, rosso ReO₃, Re₂O₅, marrone-nero ReO₂ e Re₂O₃. Ossido di renio (VII) Re₂O₇ è l'ossido di renio più stabile. È un intermedio nella produzione del renio e può essere utilizzato come composto di partenza per la sintesi di altri composti del renio come il metiltrioxorenio. Si dissolve in acqua per formare l'acido perrenico stabile HReO₄. Ossido di renio (VI) ReO₃ ha una caratteristica struttura cristallina che funge da tipo di struttura cristallina (tipo triossido di renio).

alogenuri

Si conoscono in totale 13 composti di renio con gli alogeni fluoro, cloro, bromo e iodio. Il renio reagisce preferenzialmente per formare esaalenuri del tipo ReX₆. Questo crea fluoruro di renio (VI) giallo pallido ReF₆e cloruro di renio (VI) verde ReCl₆ direttamente dagli elementi a 125 ° C o 600 ° C. La reazione del renio con fluoro sotto leggera pressione a 400 ° C porta al fluoruro di renio (VII) giallo chiaro, oltre al fluoruro di osmio (VII) e al fluoruro di iodio (VII) l'unico alogenuro noto nello stato di ossidazione + VII. Cloruro di renio (V) rosso-marrone (ReCl₅)₂ ha una struttura dimerica, ottaedrica. Clorazione di ReO₂ con il cloruro di tionile si ottiene un cloruro polimerico nero Re₂Cl₉, che consiste in catene di ammassi dimerici Re-Cl che sono colmati da atomi di cloro. Se i cloruri di renio superiori vengono decomposti termicamente a oltre 550 ° C, si forma rosso scuro, cloruro di renio trimerico (III) Re₃Cl₉. Strutturalmente, le sue molecole sono costituite da cluster metallici triangolari, le distanze Re-Re di 248 pm dimostrano il carattere di doppio legame dei legami metallo-metallo. Gli alogenuri sono sensibili all'acqua e reagiscono con l'acqua per formare ossidi o ossidi di alogeni.

Ulteriori composti del renio

Il solfuro di renio nero (VII) Re₂S₇ deriva da soluzioni di perrenato introducendo acido solfidrico. La decomposizione termica dà anche solfuro di renio nero (IV) ReS₂che è anche accessibile direttamente dagli elementi.

Il renio forma una varietà di complessi. Sono noti sia complessi classici con centri metallici individuali che cluster metallici. In questi, i legami multipli renio-renio sono talvolta anche sotto forma di legami tripli o quadrupli. Esiste un legame quadruplo nel Re₂X₈^2--Ione complesso (X è un atomo di alogeno o un gruppo metile).

Sono anche noti composti organometallici del renio. Un importante composto organico di renio è il triossido di metilrenio (MTO), che può essere utilizzato come catalizzatore per reazioni di metatesi, per l'epossidazione di olefine e per l'olefinazione di aldeidi. L'MTO e altri catalizzatori di renio per la metatesi sono particolarmente resistenti ai veleni dei catalizzatori.

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