Рений

Рений
75 ВольфрамРенийОсмий
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
75Re
Hexagonal.svg
Electron shell 075 Rhenium.svg
Внешний вид простого вещества
Rhenium single crystal bar and 1cm3 cube.jpg
Плотный, серебристо-белый металл
Свойства атома
Имя, символ, номер

Ре́ний / Rhenium (Re), 75

Атомная масса
(молярная масса)

186,207 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Xe] 4f14 5d5 6s2

Радиус атома

137 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

128 пм

Радиус иона

(+7e) 53 (+4e) 72 пм

Электроотрицательность

1,9 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Re←Re3+ −0,30 В

Степени окисления

+7, +6, +5, +4, +3, +2, −1

Энергия ионизации
(первый электрон)

759,1 (7,87) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

21,02 г/см³

Температура плавления

3453 K

Температура кипения

5873[1] K

Теплота плавления

34 кДж/моль

Теплота испарения

704 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

28,43[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

8,85 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная (плотноупакованная)

Параметры решётки

a=2,761 c=4,456[2] Å

Отношение c/a

1,614

Температура Дебая

416,00 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 48,0 Вт/(м·К)

75
Рений
Re
186,207
4f145d56s2

Ре́ний — химический элемент с атомным номером 75 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом Re (лат. Rhenium). При стандартных условиях представляет собой плотный серебристо-белый металл.

Содержание

История

Существование рения было предсказано Д. И. Менделеевым («двимарганец»), по аналогии свойств элементов в группе периодической системы.

Элемент открыли в 1925 году немецкие химики Ида и Вальтер Ноддак при проведении исследований в лаборатории компании Siemens & Halske. Элемент назван в честь Рейнской провинции Германии — родины Иды Ноддак.

Рений стал последним открытым элементом, у которого известен стабильный изотоп. Все элементы, которые были открыты позднее рения (в том числе и полученные искусственно) не имели стабильных изотопов.

Нахождение в природе

Мировая добыча рения

Мировая добыча рения в 2006 г. составила около 40 тонн. Крупнейшим производителем является чилийская компания Molymet[3].

Сырьевые источники и запасы

По природным запасам рения на первом месте в мире Чили[4], на втором месте США, а на третьем Россия.

Общие мировые запасы рения составляют около 13 000 тонн, в том числе 3500 тонн в молибденовом сырье и 9500 т — в медном. При перспективном уровне потребления рения в количестве 40—50 тонн в год человечеству этого металла может хватить ещё на 250—300 лет. Приведённое число носит оценочный характер без учёта степени повторного использования металла.

Запасы рения в виде рениита на острове Итуруп оцениваются в 10—15 тонн, в виде вулканических газов — до 20 тонн в год[5].

В практическом отношении важнейшими сырьевыми источниками получения первичного рения в промышленном масштабе являются молибденовые и медные сульфидные концентраты. В общем балансе производства рения в мире на них приходится более 80 %. Остальное в основном приходится на вторичное сырьё[6].

Геохимия рения

Рений — один из редчайших элементов земной коры. Его кларковое число — 10−3 г/т. По геохимическим свойствам он схож со своими гораздо более распространёнными соседями по периодической системе — молибденом и вольфрамом. Поэтому в виде малых примесей он входит в минералы этих элементов. Основным источником рения служат молибденовые руды некоторых месторождений, где его извлекают как попутный компонент.

Рений встречается в виде редкого минерала джезказганита (CuReS4), найденного вблизи казахстанского города Джезказган (современное название — Жезказган). Кроме того, в качестве примеси рений входит в колумбит, колчедан[7], а также в циркон и минералы редкоземельных элементов[8].

О чрезвычайной рассеянности рения говорит тот факт, что в мире известно только одно экономически выгодное месторождение рения. Оно находится в России: запасы в нём составляют около 10-15 тонн. Это месторождение было открыто в 1992 году на вулкане Кудрявый, остров Итуруп, Курильские острова[9]. Месторождение[10] в кальдере на вершине вулкана представлено фумарольным полем размерами ~50×20 м с постоянно действующими источниками высокотемпературных глубинных флюидов — фумаролами. Это означает, что месторождение активно формируется по сегодняшний день. Рений находится здесь в форме минерала рениит ReS2, со структурой, аналогичной молибдениту.

Ещё один минерал, содержащий рений, — таркианит (Cu,Fe)(Re,Mo)4S8 с 53,61 мас. % рения — был обнаружен в концентрате из месторождения Хитура в Финляндии (Kojonen еt аl., 2004).

Свойства рения

Физические свойства

Рений — тугоплавкий тяжёлый металл, по внешнему виду напоминает сталь. Порошок металла — чёрного или темно-серого цвета в зависимости от дисперсности. По ряду физических свойств рений приближается к тугоплавким металлам VI группы (молибден, вольфрам), а также к металлам платиновой группы. По температуре плавления рений занимает второе место среди металлов, уступая лишь вольфраму, а по плотности — четвёртое (после осмия, иридия и платины). По температуре кипения стоит на первом месте среди химических элементов (5873 К по сравнению с 5828 К у вольфрама). Чистый металл пластичен при комнатной температуре, но вследствие высокого модуля упругости после обработки твёрдость рения сильно возрастает из-за наклёпа. Для восстановления пластичности его отжигают в водороде, инертном газе или вакууме. Рений выдерживает многократные нагревы и охлаждения без потери прочности. Его прочность при температуре до 1200°C выше, чем вольфрама, и значительно превосходит прочность молибдена. Удельное электросопротивление рения в четыре раза больше, чем у вольфрама и молибдена[6].

Химические свойства

Компактный рений устойчив на воздухе при обычных температурах. При температурах выше 300°C наблюдается окисление металла, интенсивно окисление идет при температурах выше 600°C. Рений более устойчив к окислению, чем вольфрам, не реагирует непосредственно с азотом и водородом; порошок рения лишь адсорбирует водород. При нагревании рений взаимодействует с фтором, хлором и бромом. Рений почти не растворим в соляной и плавиковой кислотах и лишь слабо реагирует с серной кислотой даже при нагревании, но легко растворяется в азотной кислоте. Со ртутью рений образует амальгаму[11].

Рений взаимодействует с водными растворами пероксида водорода с образованием рениевой кислоты.

Стоимость

Рений — дорогой металл. Цена сильно зависит от чистоты металла, 1 кг рения стоит от 1000 до 10 000 долларов[12][13].

Получение

Технология получения рения

Рений получают при переработке сырья с очень низким содержанием целевого компонента (в основном это медное и молибденовое сульфидное сырье).

Переработка сульфидного ренийсодержащего медного и молибденового сырья основана на пирометаллургических процессах (плавка, конвертирование, окислительный обжиг). В условиях высоких температур рений возгоняется в виде высшего оксида Re2O7, который затем задерживается в системах пылегазоулавливания.

В случае неполной возгонки рения при обжиге молибденитовых концентратов, часть его остается в огарке и затем переходит в аммиачные или содовые растворы выщелачивания огарков (NH4ReO4), которые позже восстанавливают водородом:

\mathsf{2NH_4ReO_4 + 4H_2 \rightarrow N_2 + 2Re + 8H_2O}

Полученный порошок рения методами порошковой металлургии превращают в слитки металла.

Таким образом, источниками получения рения при переработке молибденитовых концентратов могут служить сернокислотные растворы мокрых систем пылеулавливания и маточные растворы после гидрометаллургической переработки огарков.

При плавке медных концентратов с газами уносится 56—60 % рения. Невозогнавшийся рений целиком переходит в штейн. При конвертировании последнего содержащийся в нём рений удаляется с газами. Если печные и конверторные газы используют для производства серной кислоты, то рений концентрируется в промывной циркуляционной серной кислоте электрофильтров в виде рениевой кислоты. Таким образом, промывная серная кислота служит основным источником получения рения при переработке медных концентратов.

Основные методы выделения из растворов и очистки рения — экстракционные и сорбционные[6].

После возгонки и очистки раствора итоговый выход из руды составляет 65-85 %. Ввиду столь низкой доли выделения дорогого металла ведутся поиски альтернативных способов извлечения из руды (что применимо ко всем рассеянным металлам). Одним из современных методов является извлечение нанофракций в водный, а не кислотный или щелочной раствор. Таким образом снижается предел обнаружения ряда химических элементов на 2-3 порядка, то есть можно фиксировать значительно меньшие концентрации[14].

Применение

Важнейшие свойства рения, определяющие его применение, это: очень высокая температура плавления, устойчивость к химическим реагентам, каталитическая активность (в этом он близок к платиноидам). Используется в качестве легирующего элемента в сталях и сплавах на основе железа. Введение небольшого количество рения (< 0,5 %) значительно увеличивает пластические свойства сплава, сохраняя его прочность.

Рений используется при изготовлении:

Кроме того, из рения делают самоочищающиеся электрические контакты. При замыкании и разрыве цепи всегда происходит электрический разряд, в результате чего металл контакта окисляется. Точно так же окисляется и рений, но его оксид Re2O7 летуч при относительно низких температурах (температура кипения — всего 362,4°C), и при разрядах он испаряется с поверхности контакта. Поэтому рениевые контакты служат очень долго.

Биологическая роль

Маловероятно, что рений участвует в биохимических процессах. Вообще о воздействии рения на живые организмы известно очень мало, не изучена его токсичность, поэтому при работе с его соединениями следует быть осторожным.

Изотопы

Природный рений состоит из двух изотопов: 185Re (37,4 %) и 187Re (62,6 %). Первый из них стабилен, а второй испытывает бета-распад с периодом полураспада 43,5 млрд лет. Этот распад используется для датировки древних руд и метеоритов (см. Рений-осмиевый метод) по накоплению в минералах, содержащих рений, стабильного изотопа кэВ) среди всех изотопов, испытывающих бета-распад.


Примечания

  1. 1 2 Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 236. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Rhenium | crystal structures
  3. metaltorg.ru Проблемы мирового рынка рения (рус.) : Информационный бюллетень МЭРТ РФ. — metaltorg.ru, 2006.
  4. Anderson, Steve T 2005 Minerals Yearbook: Chile (PDF). United States Geological Survey. Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 26 октября 2008.
  5. Кременецкий А. Завод на вулкане (рус.) // Белоконева О. Журнал «Наука и жизнь». — Наука и жизнь, 2000. — № 11.
  6. 1 2 3 Коровин С. С., Букин В. И., Федоров П. И.,Резник А. М. Редкие и рассеянные элементы / Под общ. ред. Коровина С. С. — Химия и технология. — М.: МИСИС, 2003. — Т. 3.
  7. О редких и рассеянных элементах
  8. Рений на сайте XuMuk.ru
  9. Федеральное агентство лесного хозяйства министерства природных ресурсов Российской Федерации
  10. Рениевое поле на Кудрявом  (рус.). geol.msu.ru (1999). — Рениевое поле на Кудрявом - единственное месторождение рения в мире. Архивировано из первоисточника 27 мая 2012. Проверено 20 июля 2012.
  11. Лебедев К. Б. Рений. — М.: Металлургиздат, 1960.
  12. Рений — металл XXI века
  13. Цены российского рынка на металлы и сырье
  14. Rusnanotech 2010 — Третий Международный форум по нанотехнологиям 1-3 ноября 2010 г
  15. Каблов Е. Н., Толораия В. Н., Орехов Н. Г. Металловедение и термическая обработка металлов // Монокристаллические никелевые ренийсодержащие сплавы для турбинных лопаток ГТД. — № 7. — 2002. — С. 7—11.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Поможем написать реферат
Синонимы:

Полезное


Смотреть что такое "Рений" в других словарях:

  • РЕНИЙ — хим. элемент, символ Re (лат. Rhenium), ат. н. 75, ат. м. 186,20. Рений не только один из самых редких элементов, но и крайне рассеянный. Чистый рений серебристо белый металл, плотность 21030 кг/м3, tпл = 3180°С; он стоек к коррозии и жаропрочен …   Большая политехническая энциклопедия

  • РЕНИЙ — (символ Re), серебристо белый ПЕРЕХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ, впервые обнаруженный в 1925 г. Рений встречается в МОЛИБДЕНИТАХ и рудах ПЛАТИНЫ, из которых его получают как побочный продукт. Он тяжелый и используется в термопарах, карманных фонарях и нитях… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Рений —         Re (от лат. Rhenus p. Pейн * a. rhenium; н. Rhenium; ф. rhenium; и. renio), хим. элемент VII группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 75, ат. м. 186.207. B природе 2 изотопа: стабильный 185Re (37,398%) и радиоактивный 187Re (62,602%) c …   Геологическая энциклопедия

  • РЕНИЙ — (Rhenium), Re, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 75, атомная масса 186,207; металл. Открыт немецкими учеными В. Ноддаком и И. Таке в 1925 …   Современная энциклопедия

  • РЕНИЙ — (Rhenium), Re, хим. элемент побочной подгруппы VII группы периодич. системы элементов, ат. номер 75, ат. масса 186,207. Природный Р. состоит из двух изотопов: стабильного 185Re (37,40%) и слабо b радиоактпвного 187Re (62,60%, T1/2 = 4,3·1010 лет) …   Физическая энциклопедия

  • рений — сущ., кол во синонимов: 4 • богемий (1) • металл (86) • минерал (5627) • …   Словарь синонимов

  • Рений — (Rhenium), Re, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 75, атомная масса 186,207; металл. Открыт немецкими учеными В. Ноддаком и И. Таке в 1925.   …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • рений — 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.). ◁ Рениевый ая, ое. ● По названию Рейнской области в… …   Энциклопедический словарь

  • Рений — (Rhenium)         Re, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 75, атомная масса 186,207. Светло серый металл. В природном Р. два изотопа: стабильный 185Re (37,07%) и слаборадиоактивный 187Re (с периодом… …   Большая советская энциклопедия

  • РЕНИЙ — (лат. Rhenium), химич. элемент VII гр. пери одич. системы. Назв. от лат. Rhenus р. Рейн (открыт в Германии в 1925). Светло серый металл, один из самых тяжёлых и тугоплавких, плотн. 21,01 г/см3, tпл 3180 оС. Химически очень стоек. В природе… …   Естествознание. Энциклопедический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»