RHENIUM: UPPTÄCKT, EGENSKAPER, STRUKTUR, ANVÄNDNINGAR - KEMI - 2026

Den rhenium är ett metalliskt grundämne vars kemiska symbol är Re, och placeras i grupp 7 i det periodiska systemet, två platser nedan mangan. Den delar med detta och technetium egenskapen att visa flera nummer eller oxidationstillstånd, från +1 till +7. Det bildar också en anjon som kallas perrhenat, ReO ₄ ^- , analogt med permanganat, MnO ₄ ^- .

Denna metall är en av de sällsynta och knappaste i naturen, så priset är högt. Det extraheras som en biprodukt från molybden och kopparbrytning. En av de mest relevanta egenskaperna för renium är dess höga smältpunkt, som knappt överträffats av kol och volfram, och dess höga densitet, som är dubbelt så stor som bly.

Rheniummetallsfär. Källa: Hi-Res Images of Chemical Elements / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Hans upptäckt har kontroversiella och olyckliga övertoner. Namnet "rhenium" härstammar från det latinska ordet "rhenus", vilket betyder Rhen, den berömda tyska floden nära platsen där de tyska kemisterna som isolerade och identifierade detta nya element arbetade.

Rhenium har många användningsområden, bland vilka förfining av oktantalet bensin sticker ut, liksom vid tillverkning av eldfasta superlegeringar, avsedda för montering av turbiner och motorer för rymdskepp.

Upptäckt

Förekomsten av två tunga element med kemiska egenskaper liknande mangan hade redan förutses sedan åren 1869, genom den periodiska tabellen för den ryska kemisten Dmitri Mendelejev. Det var emellertid inte känt vad deras atomantal skulle vara; och det var här 1913 som den engelska fysikern Henry Moseleys förutsägelse infördes.

Enligt Moseley måste dessa två element som tillhör mangangruppen ha atomnummer 43 och 75.

Ett par år tidigare hade dock den japanska kemisten Masataka Ogawa upptäckt det antagna elementet 43 i ett prov av mineralen torianit. Efter att ha meddelat sina resultat 1908 ville han döpa detta element med namnet 'Niponio'. Tyvärr bevisade kemister vid den tiden att Ogawa inte hade upptäckt element 43.

Och så gick andra år när tre tyska kemister 1925: Walter Noddack, Ida Noddack och Otto Berg, hittade element 75 i mineralprover av columbite, gadolinite och molybdenit. Dessa gav honom namnet på rhenium, för att hedra Rhinfloden i Tyskland ('Rhenus', på latin).

Masataka Ogawas misstag var att ha felidentifierat elementet: han hade upptäckt renium, inte element 43, idag kallat technetium.

Rheniums egenskaper

Rheniumsituation i den periodiska tabellen. Original: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fysiskt utseende

Renium marknadsförs vanligtvis som ett gråaktigt pulver. Dess metalliska bitar, vanligtvis sfäriska droppar, är silvergrå, som också är mycket blanka.

Molmassa

186,207 g / mol

Atomnummer

75

Smältpunkt

3186 ºC

Kokpunkt

5630 ºC

Densitet

-Vid rumstemperatur: 21,02 g / cm ³

-Rätt vid smältpunkten: 18,9 g / cm ³

Rhenium är en metall som är nästan dubbelt så tät som själva blyet. Således kan en sfär av renium som väger 1 gram likställas med en robust blykristall med samma massa.

Elektronnegativitet

1.9 på Pauling-skalan

Ioniseringsenergier

Först: 760 kJ / mol

Andra: 1260 kJ / mol

Tredje: 2510 kJ / mol

Molär värmekapacitet

25,48 J / (mol K)

Värmeledningsförmåga

48,0 W / (mK)

Elektrisk resistans

193 nΩm

Mohs hårdhet

7

isotoper

Rheniumatomer förekommer i naturen som två isotoper: ¹⁸⁵ Re, med ett överflöd på 37,4%; och ¹⁸⁷ Re, med ett överflöd på 62,6%. Rhenium är ett av dessa element vars mest förekommande isotop är radioaktiv; emellertid är halveringstiden för ¹⁸⁷ Re mycket lång (4,12 · 10 ¹⁰ år), så den anses praktiskt taget stabil.

Reaktivitet

Rheniummetall är ett material som är resistent mot rost. När den gör det, förgasar dess oxid, Re ₂ O ₇ , vid höga temperaturer och bränner med en gula-grön flamma. Reniumstyckena motstår attacken av koncentrerad HNO ₃ ; men när den är varm löser den sig och genererar rensyra och kvävedioxid, vilket gör lösningen brun:

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

Reniums kemi är stor, eftersom den kan bilda föreningar med ett brett spektrum av oxidationsnummer, liksom att skapa en kvadrupolbindning mellan två rheniumatomer (fyra Re-Re-kovalenta bindningar).

Struktur och elektronisk konfiguration

Elektronskal av renium. Författare: Användare: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Reniumatomerna grupperas i sina kristaller för att bilda en kompakt hexagonal struktur, hcp, som kännetecknas av att vara mycket tät. Detta överensstämmer med det faktum att det är en metall med hög densitet. Den metalliska bindningen, produkt från överlappningen av deras externa orbitaler, håller Re-atomerna starkt sammanhängande.

I denna metalliska bindning, Re-Re, deltar valenselektronerna, som är i enlighet med den elektroniska konfigurationen:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

I princip är det 5d- och 6-orbitalerna som överlappar varandra för att kompaktera Re-atomerna i hcp-strukturen. Observera att dess elektroner lägger till totalt 7, vilket motsvarar antalet i gruppen på det periodiska systemet.

Oxidationsnummer

Den elektroniska konfigurationen av rhenium tillåter oss att genast se att dess atom kan förlora upp till 7 elektroner för att bli den hypotetiska katjonen Re ⁷⁺ . När förekomsten av Re ^{7 +} antas i något rhenium förening, till exempel i Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- ), sägs den ha ett oxidationstal av 7, Re ( VII).

Andra positiva oxidationsnummer för rhenium är: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ), och så vidare upp till +7. På samma sätt kan renium få elektroner genom att bli en anjon. I dessa fall sägs det ha ett negativt oxidationsnummer: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) och -1 (Re ^- ).

tillämpningar

Bensin

Rhenium, tillsammans med platina, används för att skapa katalysatorer som ökar oktanklassificeringen för bensin, samtidigt som det sänker blyinnehållet. Å andra sidan används reniumkatalysatorer för flera hydreringsreaktioner, detta på grund av deras motståndskraft mot förgiftning av kväve, fosfor och svavel.

Eldfasta superlegeringar

Rhenium är en eldfast metall på grund av dess höga smältpunkt. Det är därför det läggs till nickellegeringar för att göra dem eldfasta och resistenta mot höga tryck och temperaturer. Dessa superlegeringar används mest för att utforma turbiner och motorer för flyg- och rymdfarkoster.

Volframtrådar

Rhenium kan också bilda legeringar med volfram, vilket förbättrar dess duktilitet och därför underlättar tillverkningen av filamenten. Dessa renium-volframfilament används som röntgenkällor och för konstruktion av termoelement som kan mäta temperaturer upp till 2200 ºC.

På samma sätt användes dessa reniumfilament en gång för blixtar av arkaiska kameror, och nu för lampor från sofistikerad utrustning; såsom masspektrofotometer.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierce. (2020). Rhenium: användningar, historia, fakta och isotoper. Studie. Återställd från: study.com
3. National Center for Biotechnology Information. (2020). Renium. PubChem-databas., CID = 23947. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Renium. Återställd från: en.wikipedia.org
5. Dr Doug Stewart. (2020). Rhenium Element Facts. Återställd från: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18 november 2008). Renium. Kemi i dess element. Återställd från: chemistryworld.com