الرينيوم - إعادة ، العدد الذري 75
سعر الرينيوم ، حدوث ، استخراج ، تطبيقات
الرينيوم عنصر فلزي هو عنصر كيميائي برمز العنصر Re والرقم الذري 75. في الجدول الدوري للعناصر يقع في المجموعة الفرعية السابعة (المجموعة 7) أو مجموعة المنغنيز. إنه معدن انتقالي نادر للغاية ، فضي-أبيض ، لامع ، ثقيل. تُستخدم السبائك التي تحتوي على مكونات الرينيوم في محركات الطائرات ، وفي صناعة البنزين الخالي من الرصاص وفي المزدوجات الحرارية.
الوظائف البيولوجية للرينيوم غير معروفة ، فهي لا تحدث عادة في الكائن البشري. كما أنه ليس من المعروف أن المعدن له أي آثار سامة ؛ فهو يعتبر غير ضار من حيث النظافة المهنية.
قصة
تم التنبؤ بوجود الرينيوم اللاحق لأول مرة في عام 1871 من قبل ديمتري إيفانوفيتش مينديليف باسم Dwi-Mangan. من خلال انتظام الجدول الدوري الذي صممه ، خلص إلى أن عنصرين غير معروفين حتى الآن ، وهما التكنيشيوم والرينيوم اللاحقان ، يجب أن يكونا أقل من المنغنيز.
إيدا Noddack-Tacke
تم اكتشاف الرينيوم فقط في عام 1925 من قبل والتر نوداك وإيدا تاك وأوتو بيرج. قاموا بفحص كولومبيت للعثور على العناصر التي كانوا يبحثون عنها ، إيكا ودوي منجنيز. نظرًا لأن العينات تحتوي على كمية صغيرة جدًا من العناصر المطلوبة ، فقد كان لا بد من إثرائها بفصل المكونات الأخرى. أخيرًا ، يمكن اكتشاف الرينيوم المتأخر بواسطة التحليل الطيفي للأشعة السينية. ادعى Noddack و Tacke أيضًا أنهما عثرا على كميات صغيرة جدًا من المنغنيز إيكا (التكنيتيوم لاحقًا) ، لكن لا يمكن تأكيد ذلك من خلال إظهار العنصر. أطلقوا على العناصر اسم Rhenium (lat. RHENUS للراين) و masurium (من ماسوريا). ومع ذلك ، فإن هذا الأخير لم يسود بعد اكتشاف التكنيشيوم في عام 1937.
في عام 1928 ، تمكن Noddack و Tacke من استخلاص غرام واحد من الرينيوم من 660 كيلوغرامًا من خام الموليبدينوم لأول مرة. بسبب التكاليف المرتفعة ، لم يبدأ إنتاج كميات كبيرة حتى عام 1950 ، عندما كانت هناك حاجة أكبر لسبائك التنغستن والرينيوم المطورة حديثًا وسبائك الموليبدينوم والرينيوم.
ظهور
مع نسبة 0,7 جزء في البليون فقط في القشرة القارية ، يعتبر الرينيوم أندر من الروديوم والروثينيوم والإيريديوم. لا يحدث بشكل طبيعي ، ولكنه يرتبط حصريًا ببعض الخامات. نظرًا لأن الرينيوم له خصائص مشابهة للموليبدينوم ، فإنه يستخدم بشكل أساسي في خامات الموليبدينوم مثل لمعان الموليبدينوم MoS2 وجدت. يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 0,2٪ رينيوم. المعادن الأخرى التي تحتوي على الرينيوم هي الكولومبايت (الحديد ، المنغنيز) [NbO3] ، الجادولينيت Y2 Fe Be [O | SiO4]2 و Alvit ZrSiO4. يحتوي لوح مانسفيلد النحاسي أيضًا على كميات صغيرة من الرينيوم. توجد أكبر رواسب من الخامات المحتوية على الرينيوم في الولايات المتحدة وكندا وتشيلي.
حتى الآن ، يوجد معدن واحد فقط من معدن الرينيوم ، وهو rheniite (كبريتيد الرينيوم (IV) ، ReS2) اكتشف. كان الموقع في فومارول على فوهة بركان كودرجاوي (الروسية: Кудрявый) في جزيرة إيتوروب ، التي تنتمي إلى جزر الكوريل (روسيا).
استخراج والعرض
المادة الأساسية لاستخراج الرينيوم هي خامات الموليبدينوم ، وخاصة لمعان الموليبدينوم. إذا تم تحميصها في سياق استخراج الموليبدينوم ، يتراكم الرينيوم كأكسيد الرينيوم المتطاير (السابع) في الرماد المتطاير. يمكن تحويل هذا إلى بيررات الأمونيوم (NH4تكتنفها4) يتم تنفيذها.
ثم يتم اختزال بيررينات الأمونيوم إلى عنصر الرينيوم باستخدام الهيدروجين في درجات حرارة عالية.
المنتجون الرئيسيون في عام 2006 هم شيلي وكازاخستان والولايات المتحدة ، وبلغ إجمالي كمية الرينيوم المنتج حوالي 45 طنًا.
المواصفات
الخصائص الفيزيائية
الرينيوم معدن أبيض لامع ثقيل صلب يشبه البلاديوم والبلاتين. يتبلور في تعبئة سداسية قريبة من المجالات في المجموعة الفضائية P63/MMC مع معلمات الشبكة a = 276,1 مساءً و c = 445,8 م ووحدتين معادلة لكل خلية وحدة. كثافة الرينيوم 21,03 جم / سم3 يتم تجاوزها فقط من قبل ثلاثة معادن البلاتين الأوزميوم والإيريديوم والبلاتين.
عند 3186 درجة مئوية ، يمتلك الرينيوم واحدة من أعلى نقاط الانصهار لجميع العناصر. يتم تجاوزه فقط بأعلى درجة حرارة تنجستن معدني (3422 درجة مئوية) والكربون ومع ذلك ، فإن درجة الغليان البالغة 5596 درجة مئوية هي الأعلى من بين جميع المعادن وتتجاوز التنغستن (نقطة الغليان 5555 درجة مئوية) بمقدار 41 كلفن.
أقل من 1,7 كلفن ، يصبح الرينيوم موصلًا فائقًا.
يمكن معالجة الرينيوم بسهولة بالحدادة واللحام لأنه مطيل ، وعلى عكس التنجستن أو الموليبدينوم ، يظل كذلك حتى بعد إعادة التبلور. عند لحام الرينيوم ، لا يوجد تقصف من شأنه أن يؤدي إلى مزيد من الهشاشة وبالتالي ضعف خصائص المواد.
نشاط الرينيوم 1,0 ميغا بيكسل / كغ.
الخواص الكيميائية
على الرغم من أن الرينيوم ذو الإمكانات القياسية السلبية ليس معدنًا نبيلًا ، إلا أنه غير نشط في درجة حرارة الغرفة ومستقر للهواء. فقط عند تسخينه يتفاعل مع الأكسجين فوق 400 درجة مئوية لتكوين أكسيد الرينيوم (السابع). كما أنه يتفاعل مع الفلور والكلور والكبريت غير المعدني عند تسخينه.
الرينيوم غير قابل للذوبان في الأحماض غير المؤكسدة مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الهيدروفلوريك. على النقيض من ذلك ، فإن أحماض النيتريك والكبريتيك المؤكسدة تذوب الرينيوم بسهولة. بيررنات عديمة اللون (VII) من شكل ReO تتشكل بسهولة مع ذوبان الأكسدة4- أو rhenates الأخضر (VI) من نوع ReO42-.
النظائر
من المعروف أن ما مجموعه 34 نظيرًا و 20 أيزومرًا أساسيًا آخر من الرينيوم. من هؤلاء ، يأتي اثنان ، النظائر 185إعادة و 187إعادة ، بالطبع ، من قبل. 185Re ، الذي يمثل 37,40٪ من توزيع النظائر الطبيعية ، هو النظير المستقر الوحيد. الأكثر تكرارا بحصة 62,60٪ 187Re ضعيف النشاط الإشعاعي. يتفكك مع تسوس بيتا بعمر نصف يبلغ 4,12 · 1010سنوات أيضا 187Os ، مما أدى إلى نشاط محدد قدره 1020 بيكريل / جرام. إلى جانب الإنديوم ، الرينيوم هو أحد العناصر القليلة التي لها نظير مستقر ، ولكن غالبًا ما توجد في شكلها المشع في الطبيعة. يمكن الكشف عن كلا النظيرين بمساعدة التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي. من النظائر الاصطناعية 186إعادة و 188إعادة استخدامها كمتتبع. باعث بيتا الرئيسي هو 186إعادة استخدامها في الطب النووي في علاج تقويم الغشاء المخاطي. 188يستخدم Re كدواء مشع في علاج الأورام.
اضمحلال 187اعادة ايضا 187يسمى نظام التشغيل طريقة الرنيوم-الأوسيميوم تستخدم في الجيولوجيا لتحديد العمر النظائري للصخور أو المعادن. يتم استخدام الطريقة المتزامنة لتصحيح الأوزميوم الموجود مسبقًا
استعمال
لا يستخدم الرينيوم عادة كعنصر ، ولكنه يستخدم كمزيج في عدد كبير من السبائك. يستخدم حوالي 70٪ من الرينيوم كمادة مضافة في سبائك النيكل الفائقة. إضافة 4 إلى 6٪ رينيوم يحسن سلوك الزحف والتعب في درجات الحرارة العالية. تستخدم هذه السبائك كشفرات توربينية لمحركات الطائرات.
يتم استخدام 20٪ أخرى من الرينيوم المنتج لمحفزات البلاتين - الرنيوم. تلعب هذه دورًا رئيسيًا في زيادة عدد الأوكتان للبنزين الخالي من الرصاص من خلال إعادة التشكيل ("إعادة التشكيل"). وتتمثل ميزة الرينيوم في أنه ، مقارنةً بالبلاتين النقي ، لا يتم تعطيله بسرعة بواسطة رواسب الكربون على سطح المحفز ("فحم الكوك"). هذا يجعل من الممكن تنفيذ الإنتاج في درجات حرارة وضغوط منخفضة وبالتالي إنتاج أكثر اقتصادا. يمكن أيضًا إنتاج الهيدروكربونات الأخرى مثل البنزين والتولوين والزيلين باستخدام محفزات البلاتين والرينيوم.
المزدوجات الحرارية لقياس درجة الحرارة في درجات حرارة عالية (تصل إلى 2200 درجة مئوية) مصنوعة من سبائك البلاتين والرينيوم. باعتباره سبيكة مع معادن أخرى مثل الحديد أو الكوبالت أو التنجستن أو الموليبدينوم أو المعادن الثمينة ، يعمل الرينيوم على تحسين مقاومة الحرارة والتأثيرات الكيميائية. ومع ذلك ، فإن استخدامه محدود بسبب ندرة الرينيوم وارتفاع سعره.
يستخدم الرينيوم أيضًا في بعض التطبيقات الخاصة ، على سبيل المثال للكاثودات الساخنة في مطياف الكتلة أو ملامسات المفاتيح الكهربائية.
دليل
هناك عدة طرق لاكتشاف الرينيوم. الطرق الطيفية هي أحد الاحتمالات. للرينيوم لون لهب أخضر باهت مع خطوط طيفية مميزة عند 346 و 488,9 نانومتر.يمكن الكشف عن الرينيوم بطريقة الجاذبية من خلال حمض بيررنيك المتبلور بشكل مميز أو أملاح بيررينات مختلفة ، مثل رباعي فينيلارسونيوم بيررينات. تعتبر الطرق التحليلية الحديثة مثل مطياف الكتلة أو مطيافية الرنين المغناطيسي النووي مناسبة أيضًا للكشف عن العنصر.
سلامة
مثل العديد من المعادن ، يكون الرينيوم في شكل مسحوق سريع الاشتعال وقابل للاشتعال. لا يجوز استخدام الماء في الإطفاء بسبب إنتاج الهيدروجين. بدلاً من ذلك ، يجب استخدام عوامل إطفاء أو طفايات حريق معدنية. من ناحية أخرى ، فإن الرينيوم المضغوط غير قابل للاشتعال وغير ضار. الرينيوم ليس له أهمية بيولوجية معروفة للكائن البشري. على الرغم من عدم وجود معلومات أكثر دقة حول سمية الرينيوم وعدم وجود قيم سمية ، يعتبر الرينيوم آمنًا من حيث النظافة المهنية.
روابط
يشكل الرينيوم عددًا كبيرًا من المركبات ؛ كما هو الحال مع المنغنيز والتكنيشيوم ، فإن المركبات في حالات الأكسدة من −III إلى + VII معروفة. على عكس المنغنيز ، فإن المركبات في حالات الأكسدة العالية أكثر استقرارًا من المركبات السفلية.
أكسيد
ما مجموعه خمسة أكاسيد من الرينيوم معروفة ، الصفراء Re2O7، الأحمر ReO3، إعادة2O5، البني والأسود ReO2 و Re2O3. أكسيد الرينيوم (السابع) إعادة2O7 هو أكسيد الرنيوم الأكثر استقرارًا. وهو منتج وسيط في إنتاج الرينيوم ويمكن استخدامه كمركب بداية لتخليق مركبات الرينيوم الأخرى مثل ميثيل تريوكسورنيوم. يذوب في الماء ليشكل حامض بيررينيك المستقر HReO4. أكسيد الرينيوم (VI) ReO3 له بنية بلورية مميزة تعمل كنوع هيكل بلوري (نوع ثالث أكسيد الرينيوم).
هاليدات
من المعروف أن إجمالي 13 مركبًا من الرينيوم مع الهالوجينات الفلور والكلور والبروم واليود. يتفاعل الرينيوم بشكل تفضيلي لتكوين hexahalides من نوع ReX6. يؤدي هذا إلى تكوين فلوريد فلوريد أصفر شاحب (VI)6والرينيوم الأخضر (VI) كلوريد ReCl6 مباشرة من العناصر عند 125 درجة مئوية أو 600 درجة مئوية. يؤدي تفاعل الرينيوم مع الفلور تحت ضغط طفيف عند 400 درجة مئوية إلى ظهور فلوريد أصفر فاتح (السابع) ، بالإضافة إلى فلوريد الأوزميوم (السابع) واليود (السابع) فلوريد الهاليد المعروف الوحيد في حالة الأكسدة + VII كلوريد الرينيوم (V) الأحمر والبني (ReCl5)2 لديه هيكل داكن ، ثماني السطوح. الكلورة من ReO2 مع كلوريد الثيونيل يعطي كلوريد بوليمري أسود Re2Cl9، والتي تتكون من سلاسل من مجموعات Re-Cluster ثنائية الأبعاد التي يتم جسرها بواسطة ذرات الكلور. إذا تم تحلل كلوريدات الرنيوم الأعلى حرارياً عند درجة حرارة تزيد عن 550 درجة مئوية ، يتشكل كلوريد رينيوم ثلاثي الكلوريد (Re) باللون الأحمر الداكن3Cl9. من الناحية الهيكلية ، تتكون جزيئاتها من مجموعات معدنية مثلثة ، مسافات إعادة الإعادة البالغة 248 م تثبت صفة الرابطة المزدوجة للروابط المعدنية المعدنية. الهاليدات حساسة للماء وتتفاعل مع الماء لتكوين أكاسيد أو أكاسيد الهالوجين.
مزيد من مركبات الرينيوم
الرينيوم الأسود (السابع) كبريتيد Re2S7 المنتج من محاليل بيررينات عن طريق إدخال كبريتيد الهيدروجين. كما يعطي التحلل الحراري كبريتيد الرينيوم الأسود (IV) ReS2والتي يمكن الوصول إليها أيضا مباشرة من العناصر.
يشكل الرينيوم مجموعة متنوعة من المجمعات. كل من المجمعات الكلاسيكية ذات المراكز المعدنية الفردية والمجموعات المعدنية معروفة. في هذه ، تكون الروابط المتعددة للرينيوم والرنيوم أحيانًا أيضًا في شكل روابط ثلاثية أو رباعية. توجد رابطة رباعية في Re2X82-- أيون مركب (X عبارة عن ذرة هالوجين أو مجموعة ميثيل).
المركبات العضوية الفلزية للرينيوم معروفة أيضًا. مركب رينيوم عضوي مهم هو ثالث أكسيد الميثيلرنيوم (MTO) ، والذي يمكن استخدامه كمحفز لتفاعلات التفاعل الكيميائي مزدوج التبادل ، لإيبوكسدة الأوليفينات ولأوليفينات الألدهيدات. MTO ومحفزات الرينيوم الأخرى للتفاعل الكيميائي مزدوج التبادل تكون مقاومة بشكل خاص لسموم المحفزات.
