Rhenium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Re und Atomnummer 75. Es ist ein silberfarben-weißes, schweres, Übergang-Metall der dritten Reihe in der Gruppe 7 des Periodensystems. Mit einer durchschnittlichen Konzentration von 1 Teil pro Milliarde (ppb) ist Rhenium eines der seltensten Elemente in der Kruste der Erde. Das freie Element hat den dritten höchsten Schmelzpunkt und höchsten Siedepunkt jedes Elements. Rhenium ähnelt Mangan chemisch und wird als ein Nebenprodukt von Molybdän und Kupferverbesserung erhalten. Rhenium zeigt in seinen Zusammensetzungen ein großes Angebot an Oxydationsstaaten im Intervall von 1 zu +7.

Entdeckt 1925 war Rhenium das letzte stabile zu entdeckende Element. Es wurde nach dem Fluss Rhein in Europa genannt.

Die Nickel-basierte Superlegierung für den Gebrauch in Düsenantrieben enthält bis zu 6 % Rhenium, Düsenantrieb-Aufbau den größten Gebrauch für das Element, mit der chemischen Industrie katalytischer Gebrauch machend, der als nächstes am meisten wichtig ist. Wegen der niedrigen Verfügbarkeit hinsichtlich der Nachfrage ist Rhenium unter den teuersten Metallen, mit einem durchschnittlichen Preis von etwa 4,575 US$ pro Kilogramm (August 2011).

Geschichte

Rhenium (Bedeutung:" Der Rhein") war das letzte zu entdeckende Element, ein stabiles Isotop habend (andere neue radioaktive Elemente sind in der Natur seitdem, wie Neptunium und Plutonium entdeckt worden). Die Existenz eines noch unentdeckten Elements an dieser Position im Periodensystem war zuerst von Dmitry Mendeleev vorausgesagt worden. Andere berechnete Information wurde von Henry Moseley 1914 erhalten. Wie man allgemein betrachtet, ist es von Walter Noddack, Ida Tacke und Otto Berg in Deutschland entdeckt worden. 1925 haben sie berichtet, dass sie das Element in Platin-Erz und im Mineral columbite entdeckt haben. Sie haben auch Rhenium in gadolinite und molybdenite gefunden. 1928 sind sie im Stande gewesen, 1 g des Elements herauszuziehen, indem sie 660 Kg von molybdenite bearbeitet haben. Der Prozess wurde so kompliziert und teuer, dass Produktion bis zum Anfang 1950 unterbrochen wurde, als Wolfram-Rhenium und Legierung des Molybdän-Rheniums bereit waren. Diese Legierung hat wichtige Anwendungen in der Industrie gefunden, die auf eine große Nachfrage nach dem vom molybdenite Bruchteil von Porphyr-Kupfererzen erzeugten Rhenium hinausgelaufen ist.

1908 hat japanischer Chemiker Masataka Ogawa bekannt gegeben, dass er das 43. Element entdeckt hat und es nipponium (Np) nach Japan genannt hat (der Nippon in Japanisch ist). Jedoch hat spätere Analyse die Anwesenheit von Rhenium (Element 75), nicht Element 43 angezeigt. Das Symbol Np wurde später für das Element-Neptunium verwendet.

Eigenschaften

Rhenium ist ein silberfarbenes Weißmetall mit einem der höchsten Schmelzpunkte aller Elemente, die durch nur das Wolfram und den Kohlenstoff überschritten sind. Es ist auch einer der dichtesten, überschrittenen nur durch Platin, Iridium und Osmium. Rhenium hat eine sechseckige Ende-gepackte Kristallstruktur, mit Gitter-Rahmen = 276.1 Premierminister und c = 445.6 Premierminister.

Seine übliche kommerzielle Form ist ein Puder, aber dieses Element kann durch das Drücken und sintering in einer Vakuum- oder Wasserstoffatmosphäre konsolidiert werden. Dieses Verfahren gibt nach eine Dichte über 90 % der Dichte des Metalls kompakt fest zu haben. Wenn ausgeglüht, ist dieses Metall sehr hämmerbar und kann gebogen, aufgerollt oder gerollt werden. Legierung des Rhenium-Molybdäns ist an 10 K superleitend; Legierung des Wolfram-Rheniums ist auch ungefähr 4-8 K abhängig von der Legierung superleitend. Rhenium-Metall führt an 2.4 K super.

Isotope

Rhenium hat ein stabiles Isotop, Rhenium 185, der dennoch im Minderheitsüberfluss vorkommt, hat eine Situation nur in einem anderem Element (Indium) gefunden. Natürlich vorkommendes Rhenium ist 37.4-%-Re, der stabiler und 62.6-%-Re ist, der nicht stabil ist, aber eine sehr lange Halbwertzeit (~10 Jahre) hat. Diese Lebenszeit wird durch den Anklage-Staat des Rhenium-Atoms betroffen. Der Beta-Zerfall von Re wird für die Datierung des Rhenium-Osmiums von Erzen verwendet. Die verfügbare Energie für diesen Beta-Zerfall (2.6 keV) ist einer der unter allen Radionukliden bekannten niedrigsten. Es gibt sechsundzwanzig andere anerkannte radioaktive Isotope von Rhenium.

Zusammensetzungen

Rhenium-Zusammensetzungen sind für alle neun Oxydationsstaaten zwischen 1 und +7 bekannt. Die Oxydation setzt +7, +6 fest, +4, und +2 sind am üblichsten. Rhenium ist gewerblich als Salze von perrhenate, einschließlich Natriums und Ammoniums perrhenates am verfügbarsten. Das sind weiße, wasserlösliche Zusammensetzungen.

Halogenide und oxyhalides

Die allgemeinsten Rhenium-Chloride sind ReCl, ReCl, ReCl und ReCl. Die Strukturen dieser Zusammensetzungen zeigen häufig das umfassende Re-Re-Abbinden, das für dieses Metall in Oxydationsstaaten tiefer charakteristisch ist als VII. Salze von [ReCl] zeigen ein vierfaches Metallmetallband. Obwohl das höchste Rhenium-Chlorid Re (VI) zeigt, gibt Fluor das d Ableitungsrhenium von Re (VIII) heptafluoride. Bromide und iodides von Rhenium sind auch weithin bekannt.

Wie Wolfram und Molybdän, mit dem es chemische Ähnlichkeiten teilt, bildet Rhenium eine Vielfalt von oxyhalides. Die oxychlorides sind am üblichsten, und schließen ReOCl, ReOCl ein.

Oxyde und Sulfide

Das allgemeinste Oxyd ist flüchtiger farbloser ReO, der eine molekulare Struktur verschieden von den meisten Metalloxyden annimmt. Die d1 Art ReO nimmt einen Defekt perovskite Struktur an. Andere Oxyde schließen ReO, ReO und ReO ein. Die Sulfide sind ReS und ReS. Salze von Perrhenate können zu tetrathioperrhenate durch die Handlung des Ammonium-Hydrosulfids umgewandelt werden.

Andere Zusammensetzungen

Rhenium diboride (ReB) ist eine harte Zusammensetzung, die die Härte hat, die diesem des Wolfram-Karbids, Silikonkarbids, Titan diboride oder Zirkonium diboride ähnlich ist.

Organorhenium vergleicht sich

Dirhenium decacarbonyl ist der allgemeinste Zugang zur organorhenium Chemie. Seine Verminderung mit dem Natriumsamalgam gibt Na [Re (CO)] mit Rhenium in der formellen Oxydation setzen 1 fest. Dirhenium decacarbonyl kann mit Brom zu bromopentacarbonylrhenium (I) oxidiert werden:

:Re (CO) + Br  2 Re (CO) Br

Die Verminderung dieses pentacarbonyl mit Zink und essigsaurer Säure gibt pentacarbonylhydridorhenium:

:Re (CO) Br + Zn + HOAc  Re (CO) H + ZnBr (OAc)

Trioxid von Methylrhenium ("MTO"), CHReO ist ein flüchtiger, farbloser Festkörper ist als ein Katalysator in einigen Laborexperimenten verwendet worden. Es kann durch viele Wege bereit sein, eine typische Methode ist die Reaktion von ReO und tetramethyltin:

:ReO + (CH) Sn  CHReO + (CH) SnOReO

Analoger alkyl und aryl Ableitungen sind bekannt. MTO katalysiert für die Oxydationen mit Wasserstoffperoxid. Terminal alkynes gibt die entsprechende Säure oder ester nach, innere alkynes geben diketones nach, und alkenes geben epoxides. MTO katalysiert auch die Konvertierung von Aldehyden und diazoalkanes in einen alkene.

Nonahydridorhenate

Ursprünglich Gedanke, um das rhenide Anion, Re zu sein, ist eine kennzeichnende Ableitung von Rhenium nonahydridorhenate, das Anion von ReH enthaltend, in dem der Oxydationsstaat von Rhenium wirklich +7 ist.

Ereignis

Rhenium ist eines der seltensten Elemente in der Kruste der Erde mit einer durchschnittlichen Konzentration von 1 ppb; andere Quellen setzen die Zahl von 0.5 ppb das Bilden davon das 77. reichlichste Element in der Kruste der Erde an. Rhenium wird wahrscheinlich frei in der Natur nicht gefunden (sein mögliches natürliches Ereignis ist unsicher), aber kommt in Beträgen bis zu 0.2 % im Mineral molybdenite vor (der in erster Linie Molybdän-Disulfid ist), die kommerzielle Hauptquelle, obwohl einzeln, molybdenite Proben mit bis zu 1.88 % sind gefunden worden. Chile hat die größten Rhenium-Reserven in der Welt, den Teil der Kupfererzlager, und war der Haupterzeuger bezüglich 2005. Es war nur kürzlich, dass das erste Rhenium-Mineral gefunden und (1994), ein Rhenium-Sulfid-Mineral (ReS) beschrieben wurde, der sich von einem fumarole auf Russlands Kudriavy Vulkan, der Insel Iturup in den Kurile Inseln verdichtet. Kudryavy entlädt bis zu 20-60 Kg Rhenium pro Jahr größtenteils in der Form des Rhenium-Disulfids. Genannter rheniite, dieses seltene Mineral befiehlt hohen Preisen unter Sammlern.

Produktion

Kommerzielles Rhenium wird aus bei Kupfersulfid-Erzen erhaltenem Molybdän-Benzin der Röster-Flusen herausgezogen. Einige Molybdän-Erze enthalten 0.001 % zu 0.2-%-Rhenium. Rhenium (VII) Oxyd und perrhenic Säure löst sich sogleich in Wasser auf; sie werden von Flusen-Staub und gasses durchgefiltert und durch das Hinabstürzen mit dem Kalium oder Ammoniumchlorid als die perrhenate Salze herausgezogen, und durch die Rekristallisierung gereinigt. Gesamtweltproduktion ist zwischen 40 und 50 Tonnen/Jahr; die Haupterzeuger sind in Chile, den Vereinigten Staaten, Peru und Kasachstan. Die Wiederverwertung von verwendetem Pt-Re Katalysator und spezieller Legierung erlaubt die Wiederherstellung weiterer 10 Tonnen pro Jahr. Preise für das Metall haben sich schnell Anfang 2008, von $ 1000-2000 pro Kg in 2003-2006 zu mehr als 10,000 $ im Februar 2008 erhoben. Die Metallform ist durch das Reduzieren von Ammonium perrhenate mit Wasserstoff bei hohen Temperaturen bereit:

:2 NHReO + 7 H  2 Re + 8 HO + 2 NH

Anwendungen

Rhenium wird zur Hoch-Temperatursuperlegierung hinzugefügt, die verwendet wird, um Düsenantrieb-Teile zu machen, 70 % der Weltrhenium-Produktion machend. Eine andere Hauptanwendung ist in Katalysatoren des Platin-Rheniums, die in erster Linie im Bilden bleifreien, hyper-dynamischen Benzins verwendet werden.

Legierung

Die Nickel-basierte Superlegierung hat sich verbessert kriechen Kraft mit der Hinzufügung von Rhenium. Die Legierung enthält normalerweise 3 % oder 6 % Rhenium. Die zweite Generationslegierung enthält 3 %; diese Legierung wurde in den Motoren des F-16 und F-15 verwendet, während die neuere dritte Einkristallgenerationslegierung 6 % Rhenium enthält; sie werden im F-22 und den F-35 Motoren verwendet. Rhenium wird auch in der Superlegierung, wie CMSX-4 (die 2. Information) und CMSX-10 verwendet (die 3. Information), die in Industriegasturbinenmotoren wie der GE 7FA verwendet werden. Rhenium kann Superlegierung veranlassen, mikrostrukturell nicht stabil zu werden, unerwünschten TCP (topologisch nahe gepackt) Phasen bildend. In der 4. und 5. Generationssuperlegierung wird Ruthenium verwendet, um diese Wirkung zu vermeiden. Unter anderen ist die neue Superlegierung EPM-102 (mit 3 % Ru) und TMS-162 (mit 6 % Ru), sowohl 6-%-Rhenium, sowie TMS-138 als auch TMS-174 enthaltend.

Für 2006 wird der Verbrauch als 28 % für General Electric, Rolls-Royce 28-%-Plc und 12-%-Pratt & Whitney, alle für die Superlegierung gegeben, während der Gebrauch für Katalysatoren nur für 14 % verantwortlich ist und die restlichen Anwendungen 18 % verwenden. 2006 waren 77 % des Rhenium-Verbrauchs in den Vereinigten Staaten in der Legierung. Die steigende Nachfrage nach militärischen Düsenantrieben und der unveränderlichen Versorgung hat es notwendig gemacht, Superlegierung mit einem niedrigeren Rhenium-Inhalt zu entwickeln. Zum Beispiel werden die neueren CFM Internationalen CFM56 Klingen der Hochdruckturbine (HPT) Rene N515 mit einem Rhenium-Inhalt von 1.5 % statt Renes N5 mit 3 % verwenden.

Rhenium verbessert die Eigenschaften des Wolframs. Legierung des Wolfram-Rheniums ist bei der niedrigen Temperatur hämmerbarer, ihnen erlaubend, leichter maschinell hergestellt zu werden. Die Hoch-Temperaturstabilität wird auch verbessert. Die Wirkungszunahmen mit der Rhenium-Konzentration, und deshalb wird Wolfram-Legierung mit bis zu 27 % von Re erzeugt, der die Löslichkeitsgrenze ist. Eine Anwendung für die Legierung des Wolfram-Rheniums ist Röntgenstrahl-Quellen. Der hohe Schmelzpunkt von beiden Zusammensetzungen, zusammen mit der hohen Atommasse, macht sie stabil gegen den anhaltenden Elektroneinfluss. Rhenium-Wolfram-Legierung wird auch als Thermoelemente angewandt, um Temperaturen bis zu 2200 °C zu messen.

Die hohe Temperaturstabilität, der niedrige Dampf-Druck, die gute Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit, Kreisbogen-Korrosion von Rhenium zu widerstehen, sind in der Selbstreinigung von elektrischen Kontakten nützlich. Insbesondere die Entladung, die während der Schaltung vorkommt, oxidiert die Kontakte. Jedoch, Rhenium-Oxyd ReO hat schlechte Stabilität (Subkalke an ~360 °C) und wird deshalb während der Entladung entfernt.

Rhenium hat einen hohen Schmelzpunkt und einen niedrigen Dampf-Druck, der dem Tantal und Wolfram jedoch ähnlich ist, Rhenium bildet keine flüchtigen Oxyde. Deshalb stellen Rhenium-Glühfäden eine höhere Stabilität aus, wenn der Glühfaden nicht im Vakuum, aber in der Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre bedient wird. Jene Glühfäden werden in Massenspektrometern in Ion-Maßen und in Blitzlicht-Lampen in der Fotografie weit verwendet.

Katalysatoren

Das Rhenium in der Form der Legierung des Rhenium-Platins wird als Katalysator für das katalytische Verbessern verwendet, das ein chemischer Prozess ist, um Erdölraffinerie-Naphtha mit niedrigen Oktaneinschaltquoten in hyper-dynamische flüssige Produkte umzuwandeln. Weltweit enthalten 30 % für diesen Prozess verwendete Katalysatoren Rhenium. Der olefin metathesis ist die andere Reaktion, für die Rhenium als Katalysator verwendet wird. Normalerweise wird ReO auf Tonerde für diesen Prozess verwendet. Rhenium-Katalysatoren sind gegen chemische Vergiftung vom Stickstoff, Schwefel und Phosphor sehr widerstandsfähig, und werden so in bestimmten Arten von hydrogenation Reaktionen verwendet.

Anderer Gebrauch

Re und Isotope von Re sind radioaktiv und werden für die Behandlung des Leber-Krebses verwendet. Sie beide haben ähnliche Durchdringen-Tiefe im Gewebe (5 Mm für Re und 11 Mm für Re), aber Re ist im Vorteil der längeren Lebenszeit (90 Stunden gegen 17 Stunden).

Verbunden durch periodische Tendenzen hat Rhenium eine ähnliche Chemie mit dem Technetium; geleistete Arbeit, um Rhenium auf Zielzusammensetzungen zu etikettieren, kann häufig zum Technetium übersetzt werden. Das ist für radiopharmacy nützlich, wo es schwierig ist, mit dem Technetium - besonders dem 99-M-Isotop zu arbeiten, das in der Medizin - wegen seines Aufwandes und kurzer Halbwertzeit verwendet ist.

Vorsichtsmaßnahme

Sehr wenig ist über die Giftigkeit von Rhenium und seinen Zusammensetzungen bekannt, weil sie in sehr kleinen Beträgen verwendet werden. Auflösbare Salze, wie die Rhenium-Halogenide oder perrhenates, konnten wegen Elemente außer Rhenium oder wegen Rheniums selbst gefährlich sein. Nur einige Zusammensetzungen von Rhenium sind für ihre akute Giftigkeit geprüft worden; zwei Beispiele sind Kalium perrhenate und Rhenium trichloride, die als eine Lösung in Ratten eingespritzt wurden. Der perrhenate hatte einen LD Wert von 2800 Mg/Kg nach sieben Tagen (das ist sehr niedrige Giftigkeit, die diesem von Tabellensalz ähnlich ist), und das Rhenium hat trichloride LD von 280 Mg/Kg gezeigt.

Links

• WebElements.com - Rhenium
• Tc und Symposien von Re in 2011-2014: http://www.technetium-99.ru /