Rhenium är det näst sista elementet med en stabil isotop som någonsin upptäckts på jorden. Forskare upptäckte Renium i 1908. Denna kemiska förening är uppkallad efter Rhenfloden i Europa. Rhenium är en tungmetall som tillhör den tredje raden av övergångsmetall i grupp 7 i det periodiska bordet. Symbolen för dess kemiska element är Re. Med en standardkoncentration av 1ppb (del per miljarder) är detta element en av de ovanliga metallerna på skorpan med den 2nd högsta kokpunkten och den 3rd högsta smältpunkten för alla element. Metallen liknar kemiskt teknetium och mangan, och det är en biprodukt av förfining och extraktion av koppar och molybdenmalm.
Kännetecken för renium
Rhenium är silvervitt i färg och har den tredje högsta smältpunkten efter kol och volfram. Re är det fjärde tätaste elementet på jorden efter osmium, iridium och platina. Rhenium levereras med en hexagonal, nära packad kristallstruktur plus en gitterparameter av c = 445.6pm och a = 276.1pm. Kommersiellt finns rhenium i pulverform, men det kan konsolideras genom sintring och pressning av det i en vätgas- eller vakuumatmosfär. Konsolideringsprocessen producerar ett litet fast material vars densitet är över 90% av metallen. Vid uppvärmning tenderar detta element att vara flexibelt och enkelt rullat, spolat och till och med böjt. Tungsten-rhenium och renium-molybdenlegeringar är utmärkta ledare. Vid rumstemperatur, atmosfärstryck och i bulkform kan detta element motstå vattenregion, utspädd salpetersyra, svavelsyra, alkalier och saltsyra.
Hur många stabila isotoper har rhenium?
Renium har bara en stabil isotop (renium-185) som är ett av de sällsynta elementen som hittas endast i två delar av tellur och indium. Naturligt fann rhenium-187 är bara 62.6% och rhenium-185 är 37.4% som är väldigt instabil med en mycket lång halveringstid (1010 år) som påverkas av atomladdningstillståndet. Renium-186 isotop har den längsta halveringstiden för 200,000 år. Rhenium har mer än 25-erkända radioaktiva isotoper.
Var är Rhenium Mined?
Med en genomsnittlig koncentration av 1ppb (andra källor som citerar 0.5ppb) är rhenium det 77th sällsynta elementet i jordskorpan. Denna metall hittas inte fritt i naturen; det förekommer i kvantiteter av 0.2% i molybdenit. Chile hade de mest betydande rheniumreserverna i sina kopparmalminor och var den främsta producenten från 2005. Det första kända rheniumsulfidmineralet bildades i Kudriavy vulkanen i Iturp Island Ryssland i 1994. Kudriavy vulkan producerar årligen 60kg renium i form av reniumdisulfid som kondenserar från fumaroler.
Hur är renium extraherad från molybdenit?
Kommersiellt rhenium utvinns från molybdengasen (rosterflödet) närvarande i kopparsulfiden och olika molybdenitmalmer har högst 0.2% renium. Perrensyra och rhenium VII oxid löses upp i vatten och därför filtreras de från rökgaserna med damm och utfälles sedan ammonium- eller kaliumklorid som perrhenatsalter som renas genom omkristallisation. Den totala globala årliga produktionen av detta element ligger mellan 40-60tons / år med de primära tillverkarna som Polen, Peru, USA och Chile. Om 10 ton renium återvinns årligen från beredningen av Pt-Re katalysator med olika exceptionella legeringar. Metallstrukturen av renium skapas genom att bara tumbla ammoniumperrenat genom vätegas vid extremt höga temperaturer. Priset på denna metall ökade från mellan $ 1000 och $ 2000 per kilo i 2003-2006 till $ 10,000 per kilo och över i 2008 vilket gör den till en av de dyraste metallerna i världen.
Betydande tillämpningar av renium
De höga kostnaderna och bristen på elementet Rhenium begränsar dess tillämpningar; På grund av dess komponenter med hög smältpunkt och högtemperaturmotstånd är rhenium emellertid oumbärligt vid framställning av termoelement för mätning av höga temperaturer i den ooxiderade atmosfären. Cirka 70% av den globala produktionen av rhenium används för att producera delar av jetmotorn. Platin-rheniumkatalysatorerna hjälper till vid framställning av högoktanbensin, som är blyfri.
Alloys
Tillsatsen av detta element i de nickelbaserade superlegeringarna har hjälpt till att förbättra sin styrka. Superlegeringarna har 3-6% rhenium. Den tredje generationens superlegeringar med 6% rhenium används i byggandet av F-35 och F-22-motordelar medan F-16 och F-15-motordelar har andra generationens superlegeringar med 3% rhenium. Tillverkare lägger till Rhenium till andra superlegeringar som CMSX-10 och CMSX-4 som de använder vid tillverkning av olika industriella gasturbinmotorer som GE 7FA. Renium kan göra superlegeringarna mikrostrukturellt instabila och bildar således en oönskad topologiskt nära packad (TCP) -fas. För förbättrad stabilitet tillsätts ruthenium till 4th och 5th generation superalloys.
Tillsats av rhenium i volfram hjälper till att förbättra dess egenskaper; sålunda gör volfram-rheniumlegeringarna rörliga och lätta att arbeta med vid låga temperaturer. Stabiliteten hos volfram vid höga temperaturer växer med tillsats av renium. Balansen hos dessa volfram-rheniumlegeringar förbättras med en ökning av rheniumkoncentrationer, och detta är anledningen till att volfram-rheniumlegering har 27% renium, vilket är deras löslighetsgräns. Tillsats av rhenium till volfram gör det möjligt för kompositerna att möta specifika funktioner som förbättrad duktilitet, högre resistivitet och överlägsen vibrationsmotstånd. Många röntgenkällor använder tungsten-rheniumlegeringar. Den högre smältpunkten hos dessa metaller stabiliserar sina atomer mot långvarig elektronpåverkan.
katalysatorer
Den katalytiska reformeringsprocessen (processen att omvandla lågoktan-petroleumnaftan till högoktanprodukter) använder rhenium-platinalegeringar som en katalysator. Globalt över 30% av katalysatorerna som användes i den katalytiska reformeringsprocessen har rhenium. Olefinmetathesis (en organisk process som medför en omfördelning av olefiner genom regenerering och klyvning av kol-kol-dubbelbindning) använder rheniumbaserade katalysatorer. Många hydrogeneringsprocesser använder reniumkatalysatorer eftersom de är resistenta mot alla former av kemisk förgiftning från fosfor, svavel och kväve.
Andra applikationer
Re-188 och Re-186 isotoper är de radioaktiva rheniumisotoper som används vid behandling av levercancer. Även om dessa isotoper har liknande vävnadspenetrationsdjup (Re-188 för 10mm och Re-186 för 5mm), Re-186 har en längre livstid. Listeria monocytogenes hjälper till att leverera Re-188 in i kroppen under experimentell behandling av bukspottskörtelcancer. Rhenium fungerar perfekt som ersättning för technetium, i radioapotekprocessen, eftersom det har en längre halveringstid.
