рений

РЕ́НИЙ -я; м. Химический элемент (Rе), тугоплавкий металл светло-серого цвета (используется в сплавах для антикоррозийных покрытий, деталей сверхзвуковых самолётов, ракет, точных приборов и т.п.).

◁ Ре́ниевый -ая, -ое. ● По названию Рейнской области в Германии.

* * *

ре́ний

(лат. Rhenium), химический элемент VII группы периодической системы. Назван от лат. Rhenus — р. Рейн (открыт в Германии в 1925). Светло-серый металл, один из самых тяжёлых и тугоплавких, плотность 21,01 г/см³, t_пл 3180°C. Химически очень стоек. В природе рассеян, собственный минерал джезказганит весьма редок; добывают из молибденовых руд. Сплавы рения с другими тугоплавкими металлами (W, Мо, Та) высокожаропрочны, идут на детали сверхзвуковых самолётов и ракет, сплавы с W и Mo — для нитей накаливания и термопар. Рениевые покрытия защищают металлы от коррозии и износа. Катализатор дегидрогенизации и крекинга нефти.

* * *

РЕНИЙ

РЕ́НИЙ (лат. rhenium, от латинского названия реки Рейн — Rhenus), Re, читается «рений», химический элемент с атомным номером 75, атомная масса 186,207. Встречается в природе в виде двух изотопов: стабильного ¹⁸⁵Re (37,4% по массе) и слаборадиоактивного — ¹⁸⁷Re (62,6%) (T_1/2 = 5·10¹⁰ лет). Конфигурация двух внешних электронных слоев 5s²p⁶d⁵6s². Рений расположен в группе VIIB периодической системы элементов Менделеева, в 6 периоде. Образует соединения в степенях окисления от –1 до +7 (валентности от I до VII). Наиболее устойчивы соединения в высшей степени окисления (+7).
Радиус атома рения 0,137 нм, радиус иона Re⁴⁺ — 0,077 нм (координационное число 4), Re⁵⁺ — 0,072 нм (6), Re⁶⁺ — 0,069 нм (6), Re⁷⁺ — 0,052 нм (6). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома рения равны, соответственно, 7,88, 16,6, 26,0, 37,7, 51, 64 и 79 эВ. Сродство к электрону 0,15 эВ. Работа выхода электрона 4,8 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,9.
История открытия
Существование рения, как и его соседа по подгруппе — технеция (см. ТЕХНЕЦИЙ), было предсказано Д. И. Менделеевым (см. МЕНДЕЛЕЕВ Дмитрий Иванович), который оставил для этих двух элементов пустые места в периодической таблице и называл их эка-марганец (Тс) и дви-марганец (Re).
Существование рения впервые зафиксировали в 1925 немецкие физикохимики супруги Вальтер и Ида Ноддак (см. НОДДАК) на основе данных спектрального анализа молибденовой руды. В 1926—1928 они получили первые миллиграммы препаратов рения.
Нахождение в природе
Рений — очень редкий и рассеянный элемент, его содержание в земной коре составляет 7·10^–8% по массе. Самостоятельных минералов он не образует. В природе содержится как небольшая примесь в минералах, содержащих молибден, медь, цирконий, ниобий или платину. Содержание рения в этих рудах очень мало, например, в молибдените MoS₂, где рений изоморфно замещает молибден, его содержание составляет 0,6—20 г/т.
Получение
Получение рения начинается со стадии концентрирования исходного сырья. При окислительном обжиге молибденитовых концентратов при 550–650°C рений удаляется с печными газами в виде летучего оксида Re₂O₇. Оксид концентрируют в пылеуловителях и далее переводят в раствор в виде рениевой кислоты HReO₄ при их промывке:
Re₂O₇ + H₂O = 2HReO₄.
Из полученного раствора добавлением аммиака осаждают перренат аммония NH₄ReO₄, который затем восстанавливают при нагревании водородом:
2NH₄ReO₄ + 4H₂ = N₂ + 2Re + 8H₂O.
Полученный рениевый порошок прессуют и затем спекают в слитки в токе водорода.
Физические и химические свойства
Рений — тяжелый, серебристо-серый металл с гексагональной решеткой, a = 0,2760 нм, с = 0,0458 нм. Плотность металла 21,04 г/см³. Температура плавления 3180°C, кипения около 5600°C. По тугоплавкости рений уступает только вольфраму (см. ВОЛЬФРАМ). Рений проявляет свойства парамагнетика (см. ПАРАМАГНЕТИК). Металлический рений довольно пластичен. В ряду стандартных потенциалов рений расположен правее водорода и с неокисляющими кислотами и водой не реагирует.
У рения наименьшая химическая активность по сравнению с его соседями по группе марганцем (см. МАРГАНЕЦ (химический элемент)) и технецием. Так, в отличие от марганца, реагирующего с кислотами, рений реагирует только с азотной и горячей серной кислотами и раствором перекиси водорода. При этом в результате окисления рения образуется рениевая кислота HReO₄, например:
3Re + 7HNO₃ = 3HReO₄ + 7NO + 2H₂O.
С растворами щелочей рений взаимодействует медленно. С расплавами щелочей, особенно в присутствии окислителей, рений активно реагирует с образованием солей Re(VII):
2KOH + 7H₂O₂ + 2Re = 2KReO₄ + 8H₂O.
При температурах выше 300°C рений сгорает в атмосфере, содержащей кислород, причем образуется как высший оксид Re₂O₇, так и оксид ReO₃.
Во влажном воздухе рений медленно окисляется до HReO₄.
С галогенами при нагревании рений реагирует, образуя галогениды ReF₅, ReF₆, ReF₇, ReCl₅, ReCl₄ и ReBr₅. Рений — это единственный элемент, который образует устойчивый гептафторид ReF₇. С иодом рений не взаимодействует.
В низших степенях окисления рений образует многочисленные кластерные соединения, в которых имеется связь рений — рений. Например, при взаимодействии с монооксидом углерода СО образуется биядерный декакарбонил рения Re₂(CO)₁₀:
Галогениды трехвалентного рения представляют собой трехъядерные кластеры Re₃X₉. Межъядерное расстояние Re–Re в ReCl₃ равно 0,248 нм, что значительно (на 0,027 нм) меньше, чем расстояние Re — Re в металлическом рении. Поэтому связь между атомами рения в таком кластере рассматривают как двойную: Re=Re:
При восстановлении ионов ReO₄^– водородом или другими восстановителями в среде соляной HCl или бромоводородной HBr кислот получены кластеры Re₂X₈^2–. Короткое расстояние между атомами рения (0,224 нм) свидетельствует о том, что в данном случае между атомами рения наблюдается четверная связь. Строение кластерного иона Re₂Cl₈^2– таково:
Для рения известно большое число разнообразных ренийорганических соединений.
Применение
Основное применение (около 65%) рений находит в сплавах с платиной (см. ПЛАТИНА), используемых как катализаторы в нефтеперерабатывающей промышленности. Рений вводят в состав некоторых жаропрочных сплавов с молибденом и вольфрамом. В электротехнике рений используют при изготовлении контактов и нанесении покрытий.
Физиологическое действие
Растворимые соединения рения мало токсичны, однако его металлическая пыль может вызывать интоксикации и заболевания дыхательных путей.