Що таке реній і які його застосування?

Реній є другим останнім елементом зі стабільним ізотопом, що коли-небудь виявлений на Землі. Вчені виявили реній в 1908 році. Цей хімічний склад названий на честь річки Рейн в Європі. Реній - важкий метал, який належить до третього ряду перехідного металу в групі 7 періодичної таблиці. Символом для його хімічного елемента є Re. При стандартній концентрації 1ppb (частина на мільярд) цей елемент є одним з незвичайних металів на земній корі з другою найвищою точкою кипіння і третьою найвищою точкою плавлення всіх елементів. Метал хімічно нагадує технецій і марганець, і він є побічним продуктом очищення і вилучення мідних і молібденових руд.

Характеристика ренію

Реній сріблясто-білого кольору, і він має третю найвищу точку плавлення після вуглецю і вольфраму. Re є четвертим найбільш щільним елементом на Землі після Osmium, Iridium і platinum. Реній надходить з гексагональною тісно укупованою кристалічною структурою плюс параметр решітки c = 445.6pm і a = 276.1pm. Комерційно, реній існує у вигляді порошку, але його можна консолідувати спіканням і пресуванням його у водневій або вакуумній атмосфері. Процес консолідації виробляє невелику тверду речовину, щільність якої перевищує 90% металу. При нагріванні цей елемент прагне бути гнучким і легко прокочуватися, згорнутий і навіть зігнутий. Відмінні провідники - вольфрам-реній і реній-молібденові сплави. При кімнатній температурі, атмосферному тиску і в насипному вигляді цей елемент може чинити опір аквагієні, розведеної азотної кислоти, сірчаної кислоти, лугів і соляної кислоти.

Скільки стабільних ізотопів має реній?

Реній має лише один стабільний ізотоп (реній-185), який є одним з найрідніших елементів, що зустрічаються тільки в двох елементах телуру і індію. Природно знайдений реній-187 становить лише 62, 6%, а реній-185 - 37, 4%, що дуже нестійкий з дуже тривалим періодом напіврозпаду (1010 років), на який впливає стан атомного заряду. Ізотоп ренію-186 має найдовший період напіврозпаду 200000 років. Реній має більше 25 визнаних радіоактивних ізотопів.

Де видобувається реній?

При середній концентрації 1ppb (інші джерела, що містять 0, 5ppb), реній є 77-м найдревнішим елементом земної кори. Цей метал не зустрічається вільно в природі; вона відбувається в кількості 0, 2% у молібденіті. Чилі мали найважливіші запаси ренію у своїх мідних рудниках і були найбільшим виробником у 2005 році. дисульфід ренію, який конденсується з фумаролів.

Як витягується реній з молібденіту?

Комерційний реній видобувається з молібденового газу (ростер-димового), присутнього в сульфіді міді, а різні молібденові руди мають максимум 0, 2% ренію. Пергенова кислота і оксид ренію VII розчиняються у воді, і тому вони відфільтровуються від димових газів пилом і потім осаджуються хлоридом амонію або калію у вигляді перренатних солей, які очищаються перекристалізацією. Загальний річний обсяг виробництва цього елементу у світі становить від 40 до 60 тон / рік, причому первинними виробниками є Польща, Перу, США і Чилі. Щорічно від утилізації каталізатора Pt-Re з різними винятковими сплавами одержується близько 10 тонн ренію. Металеву структуру ренію створюють, просто перекинувши перренат амонію через газоподібний водень при надзвичайно високих температурах. Ціна цього металу зросла з $ 1000 до $ 2000 за кілограм в 2003-2006 роках до $ 10, 000 за кілограм і вище в 2008 році, що робить його одним з найдорожчих металів у світі.

Значні застосування ренію

Високі витрати і дефіцит елемента ренію обмежують його застосування; проте, завдяки компонентам високої температури плавлення і високотемпературної стійкості, реній незамінний у виробництві термопар для вимірювання високих температур в неокисленной атмосфері. Приблизно 70% світового випуску ренію використовується для виробництва частин реактивного двигуна. Платино-ренієві каталізатори допомагають у виробництві високооктанових бензинів, які не містять свинцю.

Сплави

Додавання цього елемента в суперсплави на основі нікелю сприяло підвищенню його міцності. Супер-сплави мають 3-6% ренію. Суперсплави третього покоління з 6% ренію використовуються в будівництві деталей двигуна F-35 і F-22, а двигун F-16 і F-15 мають суперсплави другого покоління з 3% ренію. Виробники додають ренію до інших суперсплавів типу CMSX-10 і CMSX-4, які вони використовують у виробництві різних промислових газотурбінних двигунів типу GE 7FA. Реній може зробити супер-сплави мікроструктурно нестійкими, утворюючи тим самим небажані топологічно закриті фази (TCP). Для поліпшення стійкості рутенію додають до 4-го і 5-го покоління суперсплавів.

Додавання ренію в вольфрам сприяє поліпшенню його властивостей; тим самим роблячи сплави вольфрам-ренію легкими і легко працювати при низьких температурах. Стабільність вольфраму при високих температурах зростає з додаванням ренію. Баланс цих сплавів вольфрам-ренію покращується зі збільшенням концентрації ренію, і саме тому вольфрам-ренієвий сплав має 27% ренію, що є межею їх розчинності. Додавання ренію до вольфраму дає можливість композитам задовольняти специфічні функції, такі як поліпшення пластичності, більш високий питомий опір і поліпшена вібростійкість. Численні рентгенівські джерела використовують сплави вольфрам-ренію. Більш висока температура плавлення цих металів стабілізує їхні атоми проти тривалого електронного впливу.

Каталізатори

Процес каталітичного риформінгу (процес перетворення низькооктанового рейтингу нафтової нафти у високооктанові продукти) використовує сплави ренію-платини в якості каталізатора. У глобальному масштабі понад 30% каталізаторів, що використовуються в процесі каталітичного риформінгу, мають реній. Олефіновий метатезис (органічний процес, що тягне за собою перерозподіл олефінів шляхом регенерації і розщеплення вуглець-вуглецевого подвійного зв'язку) використовує каталізатори на основі ренію. Численні процеси гідрування використовують ренієві каталізатори, оскільки вони стійкі до всіх форм хімічного отруєння фосфором, сіркою та азотом.

Інші програми

Ізотопи Re-188 і Re-186 є радіоактивними ізотопами ренію, що використовуються при лікуванні раку печінки. Хоча ці ізотопи мають однакову глибину проникнення тканин (Re-188 для 10мм і Re-186 для 5мм), Re-186 має більш тривалий термін служби. Listeria monocytogenes допомагає доставляти Re-188 в організм під час експериментального лікування раку підшлункової залози. Реній прекрасно працює як заміна технецію в радіо-аптечному процесі, оскільки він має більш тривалий період напіввиведення.