Рений

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето
Рений
Рений – сребристо-сив метал
Сребристо-сив метал
Спектрални линии на рений
ВолфрамРенийОсмий
Tc

Re

Bh
Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z Рений, Re, 75
Група, период, блок 76d
Химическа серия преходен метал
Електронна конфигурация [Xe] 4f14 5d5 6s2
e- на енергийно ниво 2, 8, 18, 32, 13, 2
CAS номер 7440-15-5
Свойства на атома
Атомна маса 186,207 u
Атомен радиус (изч.) 135 (188) pm
Ковалентен радиус 151±7 pm
Степен на окисление 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, −1, −3
Оксид Re2O7, ReO3, Re2O5 и ReO2 (киселинни)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
1,9
Йонизационна енергия I: 760 kJ/mol
II: 1260 kJ/mol
III: 2510 kJ/mol
IV: 3640 kJ/mol
Физични свойства
Агрегатно състояние твърдо вещество
Кристална структура шестоъгълна плътноопакована
Плътност 21020 kg/m3
Температура на топене 3459 K (3186 °C)
Температура на кипене 5903 K (5630 °C)
Моларен обем 8,858×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене 60,43 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение 704 kJ/mol
Налягане на парата
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 3303 3614 4009 4500 5127 5954
Скорост на звука 4700 m/s при 20 °C
Специф. топл. капацитет 137 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост 5,6×106 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление 0,193 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост 48 W/(m·K)
Магнетизъм парамагнитен
Модул на еластичност 463 GPa
Модул на срязване 178 GPa
Модул на свиваемост 370 GPa
Коефициент на Поасон 0,3
Твърдост по Моос 7
Твърдост по Викерс 1350 – 7850 MPa
Твърдост по Бринел 1320 – 2500 MPa
История
Наименуван на реката Рейн
(на латински: Rhenus)
Откритие Масатака Огава (1908 г.)
Изолиране (1919 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
185Re 37,4 % стабилен
187Re 62,6 % 4,12×1010 г. β- 187Os

Реният (на латински: Rhenium), Re, е химичен елемент с пореден номер 75 в периодичната система. Член е на 7-а група, 6-ти период. Той е много рядък сребристобял, тежък, поливалентен метал. Открит е 1925 г. от Валтер Нодак и Ида Таке.

История[редактиране | редактиране на кода]

Реният е един от последните открити елементи, съществуващи в природата, и последният, притежаващ стабилен изотоп.[1][2] Съществуването му е предречено от Менделеев, но той не предстазва нищо за елемента, но например описва свойствата на скандия, галия и германия. Поради ниската разпространеност на съседните му W и Os, които са с четни поредни номера, 75-ият елемент трябва да е още по-рядък. Многократните усилия на учените да изолират елемента винаги били неуспешни.

През 1922 г. немските химици Ватлер Нодак и Еда Таке започват сериозни и ситематични изследвания за откриването на неизвестния елемент. В началото те оределят главните свойства, които би могъл да притежава елемета. Първоначално те изследвали платоновата група, но поради високата ѝ цена скоро преминават на руди на редкоземни елементи като гадолинит, колмбит и др. След тригодишна работа на около 1600 образеца и с помощта на Ото Берг, през 1925 г. те наблюдават серия от пет рентгенови линии на 75-ият елемент.

Изследователите нарекли новия елемент рениум със знак Re, в чест на латинското название на река Рейн и Рейнската провинция на Германия – родното място на Таке, която станала съпруга на Валтер Нодак.[1]

Разпространение[редактиране | редактиране на кода]

Реният е типичен преходен метал и е силно разсеян в природата. Намира се на 78-о място по разпорстранение сред елементите, като съдържанието му в земната кора е около 4.10-8%. Той не образува самстоятелни минерали, но има по-голямо съдържание в колумбита, танталита, циркона, минералите на редкоземните елементи, молибдените и медните сулфиди.[1]

Физични свойста[редактиране | редактиране на кода]

Реният е сребристобял и много твърд метал. Кристализира в хексагонална обемноцентрична решетка. Със своята плътност от 21,02 g/cm3, той се нарежна на четвърто място сред елементите, след Os, Ir и Pt. Топи се при 3186 °C, трети след C и W и кипи при 5596 °C.[1]

Изотопи[редактиране | редактиране на кода]

В природата реният е смес от два изотопа – 185Re и 187Re. Рений-187 има слаба β--радиоакитвност с период на полуразпад над възрастта на земята, поради което се счита за относително стабилен. Изследвани са 33 радиоактивни изотпа с А от 160 до 194.[1]

Реакцията може да се използва за радиоактивно датиране на астероиди.[1]

Химични свойства[редактиране | редактиране на кода]

Реният е преходен метал от 7-а група и 6-ти период. Има електронния строеж KLMN5s25p55d56s2 – добвя се 5d-електрон в сравнение с волфрама. Образува съединения във всички степени на окисление между (-1) и (+7), като най-стабилни са (+3), (+4), (+5) и (+7).[1] Като слаб метал, той е по-инертен от мангана.[2]

Компактинят рений е устойчив на въздуха при обикновени температури. Над 300 °C обарзува оксидите ReO3 и Re2O7, а интензиво се окислява над 600 °C. На влажен въздух бавно се окислява до HReO4.

Не реагира директно с азота и кислорода. Праховият рений адсорбира водород. При нагряване взаимодейства с F, Cl и Br, но не и с I. Реният е единственит метал, образуващ стабилен хептафлуорид (ReF7).

Почти не се разтваря в солна и Флуороводородна киселина. Реагира слабо с концентрирани сярна и азотна киселина при нагряване:[2]

, .

Образува амалгама с живака и е устойчив на разтопени Sn, Zn, Ag, Cu, Bi, но се разтваря слабо в Al и Ni.

Съединения[редактиране | редактиране на кода]

Халогениди и оксохалогениди[редактиране | редактиране на кода]

Познати халогениди на рения[2]
СО флуориди хлориди бромиди йодиди
+3 [ReCl3]3
тъмночервен
[ReBr3]3
червено-кафяв
[ReI3]3
блестящо черен
+4 ReF4
син
ReCl4
моравочервен
ReBr4
ReI4
+5 ReF5
жълто-зелен
ReCl5
кафяво-черен
ReBr5
тъмнокафяв
+6 ReF6
жълт
ReCl6
червен
+7 ReF7
жълт

Трихалогенидите се получават чрез термична дисоцияция на по-висши халогениди. Те са твърди, тримерни триъгълни клъстери с триъгълник от ковалентно свързани Re-атоми. От тетрахалогенидите най-добре е изучен ReCl4, който се получава при загряване на ReCl5 и [ReCl3]3. Смята се, че има връзки между рениевите атоми.[2] Висшите халогениди се получават чрез директен синтез при подходящи температура и налягане. Те са летливи вещества с молекулна кристална решетка, които хидролизират и се диспорпорционират при заграване:

,

.

Познати са оксохалогениди със сътав ReOX3, ReOX4, ReO3X и ReO2X3. Те са по-сатбилни от аналогичните халогениди и хидролизират с диспропорциониране.

Оксиди и хидроксиди[редактиране | редактиране на кода]

При рения са познати четири оксида – ReO2, Re2O5, ReO3, Re2O7. Диоксидът се получава при редукция на перренатни йони (ReO4-). ReO3 е единственият оксид от (+6) степен на окисление в групата и се получава при редукция на Re2O7. Той е червен и има метален блясък.[2] Може да образува ренати (ReO42-), които са тъмнозелени кристалохидрати. Re2O7 е нискотопим жълт прах и хидролизира до перрениева киселина, HReO4 и подобно на перйодната киселина координира две молекули вода до H3ReO5. Известни са перренати на множество метали.[2]

Производство[редактиране | редактиране на кода]

Реният не се намира свободно в природата, но се съдържа в много малки количества в минерала гадолинит и в концентрация до 0,2% в минерала молибденит. Основните суровинни източници с индустриално значение са Re–Mo концентрати, където е до 0,01 – 0,02% и в медно-сулфидни руди (до 0,002 – 0,0035% Re).[1] При нагряване и окисление на молибденовите руди при 550 – 650 °C, реният се увелича 50 – 95% с отделените газове във вид на летливия Re2O7. Металът се извлича от остатъчиня прах с воден разтвор на окислител, например MnO2 или се превръща в NH4ReO4, който чрез редукция с H2 отделя чист метал. И двата случая реният е под формата ва прах и се обработва по методите на праховата металургия.[2]

Световният добив на рений през 2008 г. възлиза на 57 тона. Най-големият производител е чилийската компания Molymet.

Употреба[редактиране | редактиране на кода]

По-голямата част от производството на рений е за платинено-рениевите катализатори в нефтохимията, които са необходими за получаването на безоловен и високооктанов бензин.[1] Реният е компонент във високотемпературни суперсплави, които се ползват при построяването на части за самолетни двигатели с работоспособност до 2000 °C на основата на WMo, Ni и Cr.[1] Друго приложение на този елемент е използването му в светкавиците на фотоапаратите.

От метала се правят електрически контакти, тъй като Re2O7, който се образува при искренето, е летлив и опвърхността на контакта остава чиста.[1] Термодвойки Pt–Re Mo–Re и W–Re могат са измерват температури до 2200 °C.

Техника на безпасност[редактиране | редактиране на кода]

Рениевите съединения са слабо токсични. Във вид на прах не е токсичен, но при вдишване довежда до слаби промени в тъканите.[1]

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в г д е ж з и к л м Лефтеров, Димитър. Химичните елементи итехните изтопи. София, Издателство на БАН „Проф. Марин Дринов“, 2015. ISBN 978-954-322-831-7. с. 381 – 383.
  2. а б в г д е ж з Киркова, Елена. Химия на елементите и техните съединения. София, Университетско издателство „Св. Климент Охридски“, 2013. ISBN 978-954-07-3504-7. с. 536 – 542.