RHENIUM: FUNN, EGENSKAPER, STRUKTUR, BRUK - KJEMI - 2026

Den rhenium er et metallisk element hvis kjemiske symbol er Re, og plassert i gruppe 7 i det periodiske system, to steder under mangan. Den deler med dette og teknetium egenskapen til å vise flere tall eller oksidasjonstilstander, fra +1 til +7. Det danner også et anion kalt perrhenat, ReO ₄ ^- , analogt med permanganat, MnO ₄ ^- .

Dette metallet er et av de sjeldneste og mangelvare i naturen, så prisen er høy. Det blir trukket ut som et biprodukt fra molybden og kobbergruvedrift. En av de mest relevante egenskapene til rhenium er det høye smeltepunktet, knapt overgått av karbon og wolfram, og dets høye tetthet, og er det dobbelte av bly.

Rhenium metall sfære. Kilde: Hi-Res Images of Chemical Elements / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Hans oppdagelse har kontroversielle og uheldige overtoner. Navnet 'rhenium' stammer fra det latinske ordet 'rhenus', som betyr Rhinen, den berømte tyske elven nær stedet der de tyske kjemikerne som isolerte og identifiserte dette nye elementet fungerte.

Rhenium har mange bruksområder, blant annet foredling av oktantallet av bensin, samt til fremstilling av ildfaste superlegeringer, bestemt til montering av turbiner og motorer til romfartøyer.

Oppdagelse

Eksistensen av to tunge elementer med kjemiske egenskaper som ligner mangan hadde allerede blitt forutsagt siden årene 1869, gjennom den periodiske tabellen til den russiske kjemikeren Dmitri Mendeleev. Det ble imidlertid ikke kjent på det tidspunktet hva deres atomnummer skulle være; og det var her i 1913 at prediksjonen til den engelske fysikeren Henry Moseley ble introdusert.

I følge Moseley må disse to elementene som tilhører mangangruppen ha atomnummer 43 og 75.

Et par år tidligere hadde den japanske kjemikeren Masataka Ogawa imidlertid oppdaget antatt element 43 i en prøve av mineralet torianitt. Etter å ha kunngjort resultatene i 1908, ønsket han å døpe dette elementet med navnet 'Niponio'. Dessverre beviste kjemikere den gang at Ogawa ikke hadde oppdaget element 43.

Og det gikk andre år da tre tyske kjemikere: Walter Noddack, Ida Noddack og Otto Berg i 1925 fant element 75 i mineralprøver av columbite, gadolinite og molybdenitt. Disse ga ham navnet rhenium, til ære for Rhinen i Tyskland ('Rhenus', på latin).

Masataka Ogawas feil var å ha identifisert elementet feil: han hadde oppdaget rhenium, ikke element 43, i dag kalt technetium.

Egenskaper ved renium

Reniumsituasjon i periodiske tabeller. ! Original: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Fysisk utseende

Renium markedsføres vanligvis som et gråaktig pulver. Dens metalliske brikker, vanligvis sfæriske dråper, er sølvgrå, som også er svært skinnende.

Molmasse

186,207 g / mol

Atomnummer

75

Smeltepunkt

3186 ºC

Kokepunkt

5630 ºC

tetthet

-I romtemperatur: 21,02 g / cm ³

-Høyre ved smeltepunktet: 18,9 g / cm ³

Rhenium er et metall som er nesten dobbelt så tett som bly selv. Således kan en sfære av renium som veier 1 gram likestilles med en robust blykrystall med samme masse.

elektro

1.9 på Pauling-skalaen

Ioniseringsenergier

Først: 760 kJ / mol

Andre: 1260 kJ / mol

Tredje: 2510 kJ / mol

Molar varmekapasitet

25,48 J / (mol K)

Termisk ledningsevne

48,0 W / (m K)

Elektrisk resistivitet

193 nΩ m

Mohs hardhet

7

isotoper

Rheniumatomer forekommer i naturen som to isotoper: ¹⁸⁵ Re, med en overflod på 37,4%; og ¹⁸⁷ Re, med en overflod på 62,6%. Rhenium er et av de elementene hvis mest forekommende isotop er radioaktiv; halveringstiden til ¹⁸⁷ Re er imidlertid veldig lang (4,12 · 10 ¹⁰ år), så den blir praktisk talt ansett som stabil.

reaktivitet

Rhenium metall er et materiale som er motstandsdyktig mot rust. Når den gjør det , fordamper oksidet sitt Re ₂ O ₇ ved høye temperaturer og brenner med en gulgrønn flamme. Reniumbitene motstår angrepet av konsentrert HNO ₃ ; men når den er varm, løses den opp for å generere rensyre og nitrogendioksyd, noe som gjør løsningen brun:

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

Rheniums kjemi er enorm, da den er i stand til å danne forbindelser med et bredt spekter av oksidasjonsnummer, samt etablere en quadrupolbinding mellom to rheniumatomer (fire Re-Re-kovalente bindinger).

Struktur og elektronisk konfigurasjon

Elektron skall av renium. Forfatter: Bruker: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia allmenninger

Reniumatomene grupperer seg i sine krystaller for å danne en kompakt heksagonal struktur, hcp, som er preget av å være veldig tett. Dette stemmer overens med det faktum at det er et metall med høy tetthet. Den metalliske bindingen, produktet av overlappingen av deres eksterne orbitaler, holder Re-atomene sterkt sammenhengende.

I denne metalliske bindingen Re-Re deltar valenselektronene, som er i henhold til den elektroniske konfigurasjonen:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

I prinsippet er det 5d og 6s orbitaler som overlapper hverandre for å komprimere Re-atomene i hcp-strukturen. Legg merke til at dets elektroner utgjør totalt 7, tilsvarende antallet for gruppen på det periodiske systemet.

Oksidasjonsnummer

Den elektroniske konfigurasjonen av renium lar oss med en gang se at atomet er i stand til å miste opptil 7 elektroner, for å bli den hypotetiske kation Re ⁷⁺ . Når det foreligger Re ⁷⁺ i en hvilken som helst rheniumforbindelsen antas , for eksempel i Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- ), sies det å ha et oksidasjonstall av 7, Re ( VII).

Andre positive oksidasjonstall for renium er: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ), og så videre opp til +7. På samme måte kan rhenium få elektroner ved å bli et anion. I disse tilfellene sies det å ha et negativt oksidasjonsnummer: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) og -1 (Re ^- ).

applikasjoner

Bensin

Rhenium, sammen med platina, brukes til å lage katalysatorer som øker oktanklassifiseringen til bensin, mens de senker blyinnholdet. På den annen side brukes reniumkatalysatorer til flere hydrogeneringsreaksjoner, dette på grunn av deres motstand mot å bli forgiftet av nitrogen, fosfor og svovel.

Ildfaste superlegeringer

Rhenium er et ildfast metall på grunn av dets høye smeltepunkt. Derfor legges det til nikkellegeringer for å gjøre dem ildfaste og motstandsdyktige mot høye trykk og temperaturer. Disse superlegeringene brukes mest til design av turbiner og motorer for romfartøy.

Wolframfilamenter

Rhenium kan også danne legeringer med wolfram, noe som forbedrer dens duktilitet og derfor letter fremstillingen av glødetrådene. Disse rhenium-wolfram filamentene brukes som røntgenkilder, og for utforming av termoelementer som er i stand til å måle temperaturer opp til 2200 ºC.

På samme måte ble disse reniumfilamentene en gang brukt til blitz fra arkaiske kameraer, og nå til lamper til sofistikert utstyr; som massespektrofotometer.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierce. (2020). Rhenium: bruk, historie, fakta og isotoper. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
3. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2020). Rhenium. PubChem Database., CID = 23947. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Rhenium. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Rhenium element fakta. Gjenopprettet fra: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18. november 2008). Rhenium. Kjemi i dets elementer. Gjenopprettet fra: chemistryworld.com