RÉNIUM: OBJAV, VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Rénium je kovový prvok, ktorého chemická značka je Re, a umiestni sa v skupine 7 periodickej tabuľky, dve miesta pod mangán. Zdieľa s tým a technécium vlastnosť vykazovania viacerých čísel alebo oxidačných stavov od +1 do +7. To tiež tvorí anión, s názvom rhenistan, REO ₄ ^- , analogický s manganistanom, MnO ₄ ^- .

Tento kov je jedným z najvzácnejších a vzácnych v prírode, takže jeho cena je vysoká. Získava sa ako vedľajší produkt ťažby molybdénu a medi. Jednou z najdôležitejších vlastností rénium je jeho vysoká teplota topenia, sotva prekonaná uhlíkom a volfrámom, a jeho vysoká hustota, ktorá je dvakrát vyššia ako u olova.

Kovová guľa z rénium. Zdroj: Hi-Res obrázky chemických prvkov / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Jeho objav má kontroverzné a nešťastné podtexty. Názov „rénium“ pochádza z latinského slova „rhenus“, čo znamená Rýn, slávnu nemeckú rieku blízko miesta, kde pracovali nemeckí chemici, ktorí izolovali a identifikovali tento nový prvok.

Rénium má mnoho použití, medzi ktorými vyniká rafinácia oktánového čísla benzínu, ako aj pri výrobe žiaruvzdorných superzliatin určených na montáž turbín a motorov leteckých lodí.

objav

Existencia dvoch ťažkých prvkov s chemickými vlastnosťami podobnými mangánu už bola predpovedaná už od roku 1869 prostredníctvom periodickej tabuľky ruského chemika Dmitriho Mendeleeva. V tom čase však nebolo známe, aké majú byť ich atómové čísla; a tu bolo v roku 1913 predstavené predpovede anglického fyzika Henryho Moseleya.

Podľa Moseley musia mať tieto dva prvky patriace do skupiny mangánu atómové čísla 43 a 75.

O pár rokov skôr však japonský chemik Masataka Ogawa objavil údajný prvok 43 vo vzorke minerálneho torianitu. Po vyhlásení svojich výsledkov v roku 1908 chcel tento prvok pokrstiť názvom „Niponio“. Chemici v tom čase bohužiaľ dokázali, že Ogawa neobjavil prvok 43.

A tak ubehli ďalšie roky, keď v roku 1925 našli traja nemeckí chemici: Walter Noddack, Ida Noddack a Otto Berg, prvok 75 v minerálnych vzorkách columbitu, gadolinitu a molybdenitu. Toto mu dalo meno rénium na počesť rieky Rýn v Nemecku („Rhenus“, latinsky).

Chyba Masataka Ogawovej spočíva v tom, že tento prvok nesprávne identifikoval: objavil rénium, nie prvok 43, ktorý sa dnes nazýva technetium.

Vlastnosti rénium

Situácia s rénium v ​​periodickej tabuľke. ! Originál: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fyzický vzhľad

Rénium sa zvyčajne predáva ako sivý prášok. Jeho kovové kúsky, spravidla sférické kvapky, sú strieborno-šedé, ktoré sú tiež vysoko lesklé.

Molárna hmota

186,207 g / mol

Atómové číslo

75

Bod topenia

3186 ° C

Bod varu

5630 ° C

Hustota

-Na izbová teplota: 21,02 g / cm ³

-ADMINISTRATÍVNE v Teplota topenia: 18,9 g / cm ³

Rénium je kov, ktorý je takmer dvakrát tak hustý ako samotné olovo. Teda guľa z rénium s hmotnosťou 1 gram sa dá prirovnať k robustnému olovnatému kryštálu rovnakej hmotnosti.

electronegativity

1.9 v Paulingovej stupnici

Ionizačné energie

Najprv: 760 kJ / mol

Po druhé: 1260 kJ / mol

Po tretie: 2510 kJ / mol

Molárna tepelná kapacita

25,48 J / (mol K)

Tepelná vodivosť

48,0 W / (m K)

Elektrický odpor

193 nΩ m

Mohsova tvrdosť

7

izotopy

Atómy rénia sa vyskytujú v prírode ako dva izotopy: ¹⁸⁵ Re, s početnosťou 37,4%; a ¹⁸⁷ Re, s početnosťou 62,6%. Rénium je jedným z tých prvkov, ktorých najhojnejší izotop je rádioaktívny; polčas je ¹⁸⁷ Re veľmi dlhý (4,12,10 ¹⁰ rokov), takže sa prakticky považuje za stabilný.

reaktivita

Kov rénium je materiál odolný voči hrdzi. Ak sa tak stane, jeho oxid Re ₂ O ₇ sa pri vysokých teplotách vyparuje a horí žlto-zeleným plameňom. Kusy rénium odolávajú útoku koncentrovanej HNO ₃ ; ale keď je horúci, rozpúšťa sa a vytvára kyselinu rénovú a oxid dusičitý, čím sa roztok stáva hnedým:

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

Chémia rénium je rozsiahla, pretože je schopná tvoriť zlúčeniny so širokým spektrom oxidačných čísiel, ako aj vytvárať štvorväzbovú väzbu medzi dvoma atómami rénia (štyri Re-Re kovalentné väzby).

Štruktúra a elektronická konfigurácia

Elektrónový obal rénia. Autor: Užívateľ: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Atómy rénia sa zoskupujú v kryštáloch a vytvárajú kompaktnú hexagonálnu štruktúru hcp, ktorá sa vyznačuje veľmi hustou hustotou. To je v súlade so skutočnosťou, že ide o kov s vysokou hustotou. Kovová väzba, produkt prekrývania ich vonkajších orbitálov, udržuje atómy Re silne súdržné.

Na tejto kovovej väzbe Re-Re sa zúčastňujú valenčné elektróny, ktoré sú podľa elektronickej konfigurácie:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

Principiálne sú to 5d a 6s orbitaly, ktoré sa prekrývajú, aby zhutnili Re atómy v štruktúre hcp. Všimnite si, že jeho elektróny súčet celkom 7, čo zodpovedá počtu jeho skupiny v periodickej tabuľke.

Oxidačné čísla

Elektronická konfigurácia rénium nám umožňuje okamžite vidieť, že jeho atóm je schopný stratiť až 7 elektrónov, aby sa stal hypotetickým katiónom Re ⁷⁺ . Pri existencii Re ⁷⁺ v každom rénium zlúčeniny sa predpokladá , napríklad, v Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ² ), hovorí sa, že má číslo oxidácie +7, Re ( VII).

Ďalšie pozitívne oxidačné čísla pre rénium sú: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) a tak ďalej až +7. Podobne môže rénium získať elektróny tým, že sa stane aniónom. V týchto prípadoch, sa hovorí, že majú rad negatívnych oxidačné: -3 (Re ³ ) -2 (Re ² ) a 1 (Re ^- ).

aplikácia

benzín

Rénium, spolu s platinou, sa používa na výrobu katalyzátorov, ktoré zvyšujú oktánové číslo benzínu a súčasne znižujú jeho obsah olova. Na druhej strane sa réniové katalyzátory používajú pre viacnásobné hydrogenačné reakcie, čo je spôsobené ich odolnosťou voči otrave dusíkom, fosforom a sírou.

Žiaruvzdorné zliatiny

Rénium je žiaruvzdorný kov kvôli jeho vysokej teplote topenia. Preto sa pridáva do zliatin niklu, aby boli žiaruvzdorné a odolné vysokým tlakom a teplotám. Tieto zliatiny sa väčšinou používajú na navrhovanie turbín a motorov pre letecký priemysel.

Volfrámové vlákna

Rénium môže tiež vytvárať zliatiny s volfrámom, čo zlepšuje jeho ťažnosť a tým uľahčuje výrobu nekonečných vlákien. Tieto rénium-volfrámové vlákna sa používajú ako zdroje röntgenového žiarenia a na navrhovanie termočlánkov schopných merať teploty až do 2200 ° C.

Podobne boli tieto rénium vlákna používané k zábleskom archaických kamier a teraz k lampám sofistikovaného vybavenia; ako je hmotnostný spektrofotometer.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierceová. (2020). Rénium: Použitie, história, fakty a izotopy. Štúdia. Obnovené z: study.com
3. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2020). Rénium. PubChem Database., CID = 23947. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Rénium. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Doug Stewart. (2020). Fakty o rénium. Získané z: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18. november 2008). Rénium. Chémia v jej prvkoch. Získané z: chemistryworld.com