Čo je to rénium a aké sú jeho aplikácie?

Rénium je druhý posledný prvok so stabilným izotopom, ktorý bol kedy objavený na Zemi. Vedci objavili Rhenium v ​​roku 1908. Táto chemická zlúčenina je pomenovaná po rieke Rýn v Európe. Rénium je ťažký kov, ktorý patrí do tretieho radu prechodného kovu v skupine 7 v periodickej tabuľke. Symbol pre jeho chemický prvok je Re. So štandardnou koncentráciou 1ppb (časť na miliardu) je tento prvok jedným z nezvyčajných kovov na kôre s druhým najvyšším bodom varu a tretím bodom topenia všetkých prvkov. Kov chemicky pripomína technécium a mangán a je vedľajším produktom rafinácie a extrakcie rudy medi a molybdénu.

Charakteristika rénia

Rénium je striebristo bielej farby a má tretie najvyššie teploty topenia po uhlíku a volfrám. Re je štvrtý najhustejší prvok na Zemi po Osmium, Iridium a platine. Rénium je dodávané s hexagonálnou tesne zbalenou kryštálovou štruktúrou plus mriežkovým parametrom c = 445, 6pm a a = 276, 1pm. Komerčne, Rénium existuje v práškovej forme, ale môže byť konsolidované spekaním a jeho lisovaním vo vodíkovej alebo vákuovej atmosfére. Procesom konsolidácie vzniká malá pevná látka, ktorej hustota je viac ako 90% kovu. Pri zahrievaní má tento prvok tendenciu byť flexibilný a ľahko sa zvinuje, navíja a dokonca ohýba. Zliatiny volfrámu a rénia a molybdénu sú vynikajúce vodiče. Pri izbovej teplote, atmosférickom tlaku a objemovej forme môže tento prvok odolávať vodnej regulácii, zriedenej kyseline dusičnej, kyseline sírovej, zásadám a kyseline chlorovodíkovej.

Koľko stabilných izotopov Má Rhenium mať?

Rénium má len jeden stabilný izotop (Rhenium-185), ktorý je jedným z najvzácnejších prvkov nachádzajúcich sa len v dvoch prvkoch telúru a india. Prirodzene sa zistilo, že rénium-187 je len 62, 6% a rénium-185 je 37, 4%, ktoré sú veľmi nestabilné s veľmi dlhým polčasom (1010 rokov), ktorý je ovplyvnený stavom atómového náboja. Izotop rénia-186 má najdlhší polčas rozpadu 200 000 rokov. Rénium má viac ako 25 rozpoznaných rádioaktívnych izotopov.

Kde je Rhenium Mined?

S priemernou koncentráciou 1ppb (iné zdroje citujú 0, 5ppb), rénium je 77. najvzácnejší prvok v zemskej kôre. Tento kov sa nenachádza voľne v prírode; vyskytuje sa v množstvách 0, 2% v molybdéne. Chile malo najvýznamnejšie zásoby rénia v baniach z medených rúd a od roku 2005 bolo najlepším producentom. Prvý známy minerál sírnika rénia, ktorý vznikol v sopke Kudriavy v ostrove Iturp v Rusku v roku 1994. Sopka Kudriavy vyrába ročne približne 60 kg rénia vo forme disulfid rénia, ktorý kondenzuje z fumarolov.

Ako sa Rénium extrahuje z molybdénu?

Komerčný rénium sa ťaží z plynného molybdénu (rošt-spalín) prítomného v sulfide medi a rôzne rudy molybdenitu majú maximálne 0, 2% rénia. Kyselina perrhénová a oxid rénium VII sa rozpúšťajú vo vode, a preto sa filtrujú z dymových plynov prachom a potom vyzrážaný chlorid amónny alebo draselný ako perrhenátové soli, ktoré sa čistia rekryštalizáciou. Celková celosvetová ročná produkcia tohto prvku je medzi 40 - 60 ton / rok, pričom prvovýrobcami sú Poľsko, Peru, Spojené štáty a Čile. Približne 10 ton rénia sa získava ročne zo záchrany katalyzátora Pt-Re s rôznymi výnimočnými zliatinami. Kovová štruktúra rénia je vytvorená len prevracaním perrhenanu amónneho cez plynný vodík pri extrémne vysokých teplotách. Cena tohto kovu vzrástla z 1000 dolárov na 2000 dolárov za kilogram v rokoch 2003-2006 na 10.000 dolárov za kilogram a viac v roku 2008, čo z neho robí jeden z najdrahších kovov na svete.

Významné aplikácie rénia

Vysoké náklady a nedostatok prvku Rhenium obmedzujú jeho použitie; napriek tomu, vzhľadom na svoje zložky s vysokou teplotou topenia a odolnosťou voči vysokým teplotám, je rénium nevyhnutné pri výrobe termočlánkov na meranie vysokých teplôt v neoxidovanej atmosfére. Približne 70% celosvetovej produkcie rénia sa používa na výrobu častí prúdového motora. Katalyzátory na báze platiny a rénia napomáhajú pri výrobe vysokooktánového benzínu, ktorý je bezolovnatý.

zliatiny

Pridanie tohto prvku do superzliatin na báze niklu pomohlo zlepšiť jeho pevnosť. Superzliatiny majú 3-6% rénia. Tretia generácia superzliatin so 6% rénium sa používa v budovách motorov F-35 a F-22, zatiaľ čo motorové časti F-16 a F-15 majú superslitiny druhej generácie s 3% rénium. Výrobcovia pridávajú rénium do iných superzliatin, ako sú CMSX-10 a CMSX-4, ktoré používajú pri výrobe rôznych priemyselných plynových turbínových motorov ako GE 7FA. Rénium môže zo superzliatin urobiť mikroštruktúrne nestabilné, čím sa vytvoria nežiaduce topologicky blízke (TCP) fázy. Na zlepšenie stability sa do superzliatin 4. a 5. generácie pridáva Ruténium.

Pridanie rénia vo volfráme pomáha zlepšovať jeho vlastnosti; takže zliatiny volfrámu a rénia sa tvárnia a ľahko sa s nimi pracuje pri nízkych teplotách. Stabilita volfrámu pri vysokých teplotách rastie s pridaním rénia. Zostatok týchto zliatin volfrámu a rénia sa zlepšuje so zvýšením koncentrácií rénia, a to je dôvod, prečo má zliatina volfrámu a rénia 27% rénia, čo je ich limit rozpustnosti. Prídavok rénia do volfrámu umožňuje kompozitom splniť špecifické funkcie, ako je zlepšená ťažnosť, vyššia odolnosť a vynikajúca odolnosť proti vibráciám. Mnohé röntgenové zdroje využívajú zliatiny wolfrámu a rénium. Vyššia teplota topenia týchto kovov stabilizuje ich atómy proti predĺženému nárazu elektrónov.

katalyzátory

Katalytický reformovací proces (proces transformácie nízkooktánového ropného benzínu na vysoko oktánové produkty) používa ako katalyzátor zliatiny rénia a platiny. Globálne viac ako 30% katalyzátorov používaných v procese katalytického reformovania má rénium. Metatéza olefínov (organický proces, ktorý zahŕňa redistribúciu olefínov regeneráciou a štiepením dvojitej väzby uhlík-uhlík) používa katalyzátory na báze rénia. Mnohé hydrogenačné procesy používajú réniové katalyzátory, pretože sú odolné voči všetkým formám chemickej otravy z fosforu, síry a dusíka.

Iné aplikácie

Izotopy Re-188 a Re-186 sú izotopy rádioaktívneho rénia používané pri liečbe rakoviny pečene. Hoci tieto izotopy majú podobnú hĺbku prieniku tkaniva (Re-188 pre 10 mm a Re-186 pre 5 mm), Re-186 má dlhšiu životnosť. Listeria monocytogenes pomáha dodať Re-188 do tela počas experimentálnej liečby rakoviny pankreasu. Rénium funguje perfektne ako náhrada technécia, v rádiofarmakovom procese, pretože má dlhší polčas rozpadu.