Cena rhenia, výskyt, těžba, aplikace

Rénium je chemický prvek se symbolem prvku Re a atomovým číslem 75. V periodické tabulce prvků je v 7. podskupině (skupina 7) nebo manganové skupině. Je to velmi vzácný, stříbřitě bílý, lesklý, těžký přechodný kov. Slitiny s komponenty rhenia se používají v leteckých motorech, při výrobě bezolovnatého benzínu a v termočláncích.

Biologické funkce rhenia nejsou známy, v lidském organismu se běžně nevyskytuje. Rovněž není známo, že by kov měl toxické účinky; je považován za bezpečný z hlediska hygieny práce.

Historie

Existenci pozdějšího rhenia poprvé předpověděl v roce 1871 Dmitrij Ivanovič Mendělejev jako Dwi-Mangan. Z pravidelnosti periodické tabulky, kterou navrhl, došel k závěru, že dva dosud neznámé prvky, pozdější technecium a rhenium, musí být pod manganem.

Rhenium objevili až v roce 1925 Walter Noddack, Ida Tacke a Otto Berg. Zkoumali kolumbit, aby našli prvky, které hledali, mangan Eka a Dwi. Protože vzorky obsahovaly pouze velmi malé množství hledaných prvků, musely být obohaceny oddělením ostatních složek. Nakonec bylo možné pozdější rhenium detekovat rentgenovou spektroskopií. Noddack a Tacke také tvrdili, že našli velmi malá množství manka eka (později technecia), ale toto nemohlo být potvrzeno reprezentací prvku. Nazvali prvky rhenium (lat. Rhenus pro Rýn) a kovový prvek (z Mazury). Ten však po objevu technecia v roce 1937 nepřevládal.

V roce 1928 byli Noddack a Tacke poprvé schopni extrahovat jeden gram rhenia ze 660 kilogramů molybdenové rudy. Kvůli vysokým nákladům začala výroba významného množství až v roce 1950, kdy byla větší potřeba nově vyvinutých slitin wolfram-rhenium a molybden-rhenium.

výskyt

S podílem pouze 0,7 ppb v kontinentální kůře je rhenium vzácnější než rhodium, ruthenium a iridium. Nevyskytuje se přirozeně, nýbrž výhradně vázaný v některých rudách. Vzhledem k tomu, že rhenium má podobné vlastnosti jako molybden, vyskytuje se hlavně v molybdenových rudách, jako je molybdenový lesk MoS₂ nalezeno. Mohou obsahovat až 0,2% rhenia. Dalšími minerály obsahujícími rhenium jsou kolumbit (Fe, Mn) [NbO₃], Gadolinite Y₂ Fe Be [O | SiO₄]₂ a Alvit ZrSiO₄. Mansfeldská měděná břidlice obsahuje také malé množství rhenia. Největší zásoby rud obsahujících rhenium jsou ve Spojených státech, Kanadě a Chile.

Zatím pouze jeden minerál rhenia, rheniit (rhenium (IV) sulfid, ReS.)₂) objevil. Místo bylo ve fumarole na vrcholovém kráteru sopky Kudrjawyj (rusky: Кудрявый) na ostrově Iturup, který patří ke Kurilským ostrovům (Rusko).

Extrakce a prezentace

Základním materiálem pro těžbu rhenia jsou molybdenové rudy, zejména lesk molybdenu. Pokud jsou tyto pražené během extrakce molybdenu, hromadí se rhenium v ​​popílku jako těkavý oxid rhenium (VII). Ten lze převést na perrhenát amonný (NH₄Reo₄).

Perrhenát amonný se poté pomocí vodíku při vysokých teplotách redukuje na elementární rhenium.

Hlavními producenty v roce 2006 byly Chile, Kazachstán a Spojené státy, celkové množství vyprodukovaného rhenia bylo kolem 45 tun.

Eigenschaften

Fyzikální vlastnosti

Rhenium je lesklý bílý tvrdý těžký kov, který vypadá podobně jako palladium a platina. Krystalizuje v šestihranném těsném balení koulí ve vesmírné skupině P6₃/mmc s parametry mřížky a = 276,1 pm a c = 445,8 pm a dvě vzorec jednotky na jednotku buňky. Hustota rhenia je 21,03 g / cm³ je překonán pouze třemi platinovými kovy, osmiem, iridiem a platinou.

Při 3186 ° C má rhenium jednu z nejvyšších teplot tání všech prvků. Je překonán pouze kovem wolframu s nejvyšší teplotou tání (3422 ° C) a uhlíkem. Bod varu 5596 ° C je však nejvyšší ze všech kovů a přesahuje wolfram (bod varu 5555 ° C) o 41 K.

Pod 1,7 K se rhenium stává supravodičem.

Rhenium lze snadno zpracovat kováním a svařováním, protože je tvárné a na rozdíl od wolframu nebo molybdenu jím zůstává i po rekrystalizaci. Při svařování rhenia nedochází k křehnutí, které by vedlo k větší křehkosti a tím k horším vlastnostem materiálu.

Aktivita rhenia je 1,0 MBq / kg.

Chemické vlastnosti

Přestože rhenium se záporným standardním potenciálem není ušlechtilý kov, je při pokojové teplotě nereaktivní a stabilní vůči vzduchu. Pouze při zahřátí reaguje s kyslíkem nad 400 ° C za vzniku oxidu rhenia (VII). Při zahřívání také reaguje s nekovy, fluórem, chlorem a sírou.

Rhenium není rozpustné v neoxidujících kyselinách, jako je kyselina chlorovodíková nebo kyselina fluorovodíková. Naproti tomu oxidující kyselina sírová a dusičná snadno rhenium rozpouští. Bezbarvé perrhenáty (VII) formy ReO se snadno tvoří oxidačními taveninami₄^- nebo zelené rhenáty (VI) typu ReO₄^2-.

izotop

Je známo celkem 34 izotopů a dalších 20 základních izomerů rhenia. Z nich dva přicházejí, izotopy ¹⁸⁵Re a ¹⁸⁷Samozřejmě předtím. ¹⁸⁵Re, který představuje 37,40% přirozené distribuce izotopů, je jediným stabilním izotopem. Častější s podílem 62,60% ¹⁸⁷Re je slabě radioaktivní. Rozpadá se s rozpadem beta s poločasem 4,12 · 10¹⁰Také roky ¹⁸⁷Os, což má za následek specifickou aktivitu 1020 becquerelů / gram. Spolu s indiem je rhenium jedním z mála prvků, které mají stabilní izotop, ale v přírodě se nejčastěji nacházejí v radioaktivní formě. Oba izotopy lze detekovat pomocí nukleární magnetické rezonanční spektroskopie. Z umělých izotopů jsou ¹⁸⁶Re a ¹⁸⁸Znovu použit jako stopovací látka. Jako hlavní beta emitor ¹⁸⁶Používá se v nukleární medicíně pro radiosynoviortézu. ¹⁸⁸Re se používá jako radioaktivní léčivo v terapii nádorů.

Rozpad ¹⁸⁷Re taky ¹⁸⁷Os se nazývá Způsob rhenium-oxid používá se v geologii pro stanovení izotopového věku hornin nebo minerálů. Izochronní metoda se používá k opravě dříve existujícího osmium

Verwendung

Rhenium se obvykle nepoužívá jako prvek, ale používá se jako přísada do velkého počtu slitin. Asi 70% rhenia se používá jako přísada do niklových superslitin. Přídavek 4 až 6% rhenia zlepšuje chování při tečení a únavě při vysokých teplotách. Tyto slitiny se používají jako lopatky turbíny pro letecké motory.

Dalších 20% vyrobeného rhenia se používá pro katalyzátory platina-rhenium. Ty hrají hlavní roli při zvyšování oktanového čísla bezolovnatého benzínu reformováním („rheniforming“). Výhodou rhenia je, že se ve srovnání s čistou platinou nedeaktivuje tak rychle usazováním uhlíku na povrchu katalyzátoru („koksování“). To umožňuje provádět výrobu při nižších teplotách a tlacích, a tedy vyrábět hospodárněji. Jiné uhlovodíky, jako je benzen, toluen a xylen, lze také vyrobit pomocí platinových a rheniových katalyzátorů.

Termočlánky pro měření teploty při vysokých teplotách (do 2200 ° C) jsou vyrobeny ze slitin platiny a rhenia. Také jako slitina s jinými kovy, jako je železo, kobalt, wolfram, molybden nebo drahé kovy, rhenium zlepšuje odolnost vůči teplu a chemickým vlivům. Jeho použití je však omezeno vzácností a vysokou cenou rhenia.

Rhenium se také používá v některých speciálních aplikacích, například pro horké katody v hmotnostních spektrometrech nebo kontakty v elektrických spínačích.

důkaz

Existuje několik způsobů, jak detekovat rhenium. Jednou z možností jsou spektroskopické metody. Rhenium má světle zelenou barvu plamene s charakteristickými spektrálními čarami při 346 a 488,9 nm. Rhenium lze detekovat gravimetricky pomocí charakteristicky krystalizující kyseliny perrhenové nebo různých perrhenátových solí, jako je tetrafenylarsonium perrhenát. K detekci prvku jsou vhodné také moderní analytické metody, jako je hmotnostní spektrometrie nebo nukleární magnetická rezonanční spektroskopie.

bezpečnost

Stejně jako mnoho kovů je rhenium v ​​práškové formě vysoce hořlavé a hořlavé. Z důvodu produkovaného vodíku nesmí být k hašení použita žádná voda. Místo toho by měly být použity hasicí prostředky nebo kovové hasicí přístroje. Kompaktní rhenium je naproti tomu nehořlavé a neškodné. Rhenium nemá žádný známý biologický význam pro lidský organismus. Ačkoli o toxicitě rhenia není nic víc známo a neexistují žádné hodnoty toxicity, rhenium je z hlediska hygieny práce považováno za bezpečné.

Připojení

Rhenium tvoří velké množství sloučenin; Stejně jako u manganu a technecia jsou známé sloučeniny v oxidačních stavech od -III do + VII. Na rozdíl od manganu jsou však sloučeniny ve vysoce oxidačních stavech stabilnější než v nižších.

oxid

Je známo celkem pět oxidů rhenia, žlutý Re₂O₇, červená ReO₃, Re₂O₅, hnědočerná ReO₂ a Re₂O₃. Oxid rhenia (VII) Re₂O₇ je nejstabilnější oxid rhenia. Jedná se o meziprodukt při výrobě rhenia a lze jej použít jako výchozí sloučeninu pro syntézu dalších sloučenin rhenia, jako je methyltrioxorhenium. Rozpouští se ve vodě za vzniku stabilní kyseliny perrhenové HReO₄. Oxid rhenia (VI) ReO₃ má charakteristickou krystalovou strukturu, která slouží jako typ krystalové struktury (typ oxidu rheničitého).

halogenidy

Je známo celkem 13 sloučenin rhenia s halogeny fluor, chlor, brom a jod. Rhenium reaguje přednostně za vzniku hexahalidů typu ReX₆. Tak vznikne světle žlutý fluorid rhenia (VI) ReF₆a zelený chlorid rhenium (VI) ReCl₆ přímo z prvků při 125 ° C nebo 600 ° C. Reakce rhenia s fluorem za mírného tlaku při 400 ° C vede ke světle žlutému fluoridu rhenia (VII), kromě fluoridu osmia (VII) a jodu (VII) je jediným známým halogenidem v oxidačním stavu + VII. Červenohnědý chlorid rhenia (V) (ReCl₅)₂ má dimerní, oktaedrální strukturu. Chlorace ReO₂ s thionylchloridem poskytuje černý polymerní chlorid Re₂Cl₉, který se skládá z řetězců dimerních klastrů Re-Cl, které jsou přemostěny atomy chloru. Pokud se při teplotě nad 550 ° C tepelně rozloží vyšší chloridy rhenia, vytvoří se tmavě červený, trimerní chlorid renitý (III) Re₃Cl₉. Strukturálně se jeho molekuly skládají z trojúhelníkových kovových shluků, vzdálenosti Re-Re 248 pm dokazují charakter dvojné vazby vazeb kov-kov. Halogenidy jsou citlivé na vodu a reagují s vodou za vzniku oxidů nebo oxidů halogenu.

Další sloučeniny rhenia

Sulfid černého rhenia (VII) Re₂S₇ vyrobený z roztoků perrhenátu zavedením sirovodíku. Tepelný rozklad také dává černý sulfid rhenia (IV) ReS₂který je také přístupný přímo z prvků.

Rhenium tvoří různé komplexy. Jsou známy oba klasické komplexy s jednotlivými kovovými centry a kovovými shluky. V těchto případech jsou vícenásobné vazby rhenium-rhenium někdy také ve formě trojných nebo čtyřnásobných vazeb. V Re existuje čtyřnásobná vazba₂X₈^2--Komplexní ion (X je atom halogenu nebo methylová skupina).

Organokovové sloučeniny rhenia jsou také známé. Důležitou organickou sloučeninou rhenia je methylrheniumoxid (MTO), který lze použít jako katalyzátor pro metathezní reakce, pro epoxidaci olefinů a pro olefinaci aldehydů. MTO a další rheniové katalyzátory pro metatezu jsou zvláště odolné vůči katalyzátorovým jedům.

Ceny v reálném čase - registrace

Aktuální ceny vzácných zemin

Běžné ceny druhotných kovů

Aktuální ceny strategických kovů

Běžné ceny speciálních kovů