РЕНІЙ: ВІДКРИТТЯ, ВЛАСТИВОСТІ, СТРУКТУРА, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Реній являє собою металевий елемент, хімічний символ Ре, і поміщений в групі 7 таблиці Менделєєва, два місця нижче марганцю. Він поділяє з цим і технецій властивість проявляти кілька чисел або станів окислення, від +1 до +7. Він також утворює аніон під назвою перренат, ReO ₄ ^- , аналогічний перманганату, MnO ₄ ^- .

Цей метал є одним з найрідкісніших і дефіцитних в природі, тому його ціна висока. Він видобувається як побічний продукт видобутку молібдену та міді. Однією з найбільш релевантних властивостей ренію є його висока температура плавлення, ледь перевершена вуглецем і вольфрамом, а також його висока щільність, що вдвічі перевищує показник свинцю.

Ренієва металева сфера. Джерело: Зображення високоякісних хімічних елементів / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Його відкриття має суперечливий і прикрий підтекст. Назва «реній» походить від латинського слова «rhenus», що означає Рейн, знамениту німецьку річку біля місця, де працювали німецькі хіміки, які виділяли та ідентифікували цей новий елемент.

Реній має безліч застосувань, серед яких виділяється доопрацювання октанового числа бензину, а також у виробництві вогнетривких суперплавів, призначених для складання турбін і двигунів космічних кораблів.

Відкриття

Існування двох важких елементів з хімічними характеристиками, подібними до марганцю, було передбачено вже з 1869 року через періодичну таблицю російського хіміка Дмитра Менделєєва. Однак тоді не було відомо, яким має бути їх атомний номер; і саме тут у 1913 році було введено передбачення англійського фізика Генрі Мозелі.

За словами Мозелі, ці два елементи, що належать до марганцевої групи, повинні мати атомні номери 43 та 75.

Парою років тому, проте, японський хімік Масатака Огава виявив передбачуваний елемент 43 у зразку мінералу торіаніт. Оголосивши свої результати у 1908 році, він хотів охрестити цей елемент назвою "Ніпоніо". На жаль, хіміки того часу довели, що Огава не виявив елемент 43.

І так минули інші роки, коли в 1925 році троє німецьких хіміків: Вальтер Ноддак, Айда Ноддак і Отто Берг знайшли елемент 75 у мінеральних зразках колубіту, гадолініту та молібденіту. Вони дали йому ім'я реній, на честь річки Рейн Німеччини ("Rhenus", латиною).

Помилка Масатака Огави полягала в тому, що вона неправильно ідентифікувала стихію: він виявив реній, а не елемент 43, який сьогодні називається технецій.

Властивості ренію

Ситуація ренію в періодичній таблиці. Оригінал: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Зовнішність

Реній зазвичай продається у вигляді порошку сіруватого кольору. Його металеві шматочки, як правило, кулясті краплі, сріблясто-сірі, які також дуже блискучі.

Молярна маса

186.207 г / моль

Атомне число

75

Точка плавлення

3186 ºC

Точка кипіння

5630 ºC

Щільність

-В кімнатній температурі: 21,02 г / см ³

-Права при температурі плавлення: 18,9 г / см ³

Реній - це метал, який майже вдвічі щільніший, ніж сам свинець. Таким чином, сферу ренію масою 1 грам можна прирівняти до міцного свинцевого кристала однакової маси.

Електронегативність

1,9 за шкалою Полінга

Енергії іонізації

По-перше: 760 кДж / моль

Другий: 1260 кДж / моль

Третя: 2510 кДж / моль

Молярна теплоємність

25,48 Дж / (моль К)

Теплопровідність

48,0 Вт / (м К)

Електричний опір

193 нОм м

Твердість Мооса

7

Ізотопи

Атоми ренію зустрічаються в природі як два ізотопи: ¹⁸⁵ Re, з великою кількістю 37,4%; та ¹⁸⁷ Re, із чисельністю 62,6%. Реній - один з тих елементів, найбільш поширений ізотоп яких є радіоактивним; однак період напіввиведення ¹⁸⁷ Re дуже довгий (4,12 · 10 ¹⁰ років), тому він практично вважається стабільним.

Реактивність

Метал ренію - матеріал, стійкий до іржі. Після цього його оксид, Re ₂ O ₇ , випаровується при високій температурі і горить жовтувато-зеленим полум'ям. Шматки ренію чинять опір атаці концентрованим HNO ₃ ; але при нагріванні він розчиняється, утворюючи ренінову кислоту та діоксид азоту, який стає розчином коричневим:

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

Хімія ренію величезна, оскільки він здатний утворювати сполуки з широким спектром окислювальних чисел, а також встановлювати квадрупольну зв’язок між двома атомами ренію (чотири ковалентні зв’язки Re-Re).

Структура та електронна конфігурація

Електронна оболонка ренію. Автор: Користувач: GregRobson (Грег Робсон). Вікімедіа

Атоми ренію групуються у своїх кристалах, утворюючи компактну шестикутну структуру, hcp, яка характеризується дуже щільною. Це відповідає тому, що це метал високої щільності. Металевий зв’язок, продукт перекриття їх зовнішніх орбіталей, утримує атоми Re сильно згуртованими.

У цьому металевому зв’язку Re-Re беруть участь валентні електрони, які відповідають електронній конфігурації:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

В принципі, орбіталі 5d і 6s перекриваються для ущільнення атомів Re в структурі hcp. Зауважимо, що його електрони складають загалом 7, що відповідає номеру його групи в періодичній таблиці.

Окислювальні числа

Електронна конфігурація ренію дозволяє відразу побачити, що його атом здатний втратити до 7 електронів, стати гіпотетичним катіоном Re ⁷⁺ . Якщо передбачається існування Re ⁷⁺ у будь-якому сполуці ренію, наприклад, у Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- ), то, як кажуть, має окислювальне число +7, Re ( VII).

Інші позитивні числа окислення ренію: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) і так далі до +7. Так само реній може набирати електрони, стаючи аніоном. У цих випадках кажуть, що має негативне число окислення: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) і -1 (Re ^- ).

Програми

Бензин

Реній разом з платиною використовують для створення каталізаторів, що підвищують октановий рейтинг бензину, знижуючи при цьому його вміст свинцю. З іншого боку, каталізатори ренію використовуються для багаторазових реакцій гідрування, що пояснюється їх стійкістю до отруєння азотом, фосфором та сіркою.

Вогнетривкі суперплани

Реній - це вогнетривкий метал завдяки високій температурі плавлення. Ось чому його додають до сплавів нікелю, щоб зробити їх вогнетривкими та стійкими до високих тисків і температур. Ці суперплани в основному використовуються для проектування турбін і двигунів для аерокосмічних кораблів.

Вольфрамові нитки

Реній також може утворювати сплави з вольфрамом, що покращує його пластичність і, отже, полегшує виготовлення ниток. Ці нитки ренію-вольфраму використовуються як джерела рентгенівських променів і для проектування термопар, здатних вимірювати температуру до 2200 ºC.

Так само ці ренієві нитки колись використовувались для спалахів архаїчних камер, а тепер для ламп складного обладнання; наприклад, мас-спектрофотометр.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Сара Пірс. (2020). Реній: використання, історія, факти та ізотопи. Вивчення. Відновлено з: study.com
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2020). Реній. PubChem База даних., CID = 23947. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Вікіпедія. (2020). Реній. Відновлено з: en.wikipedia.org
5. Доктор Дуг Стюарт. (2020). Факти ренію. Відновлено з: chemicool.com
6. Ерік Шеррі. (18 листопада 2008 р.). Реній. Хімія в її елементах. Відновлено з: chemistryworld.com