ИСТОРИЯ

ЗАЙМЕМСЯ
ХИМИЕЙ


Название: Рений (rhenium)
Порядковый номер: 75
Группа: vii
Период: 6
Электронное строение: 4f14 5d5 6s2
Атомная масса: 186,2
Электроотрицательность: 1,9
Температура плавления: 3180?С
Температура кипения: 5627?С
Плотность (г/см3): 21
Характерные степени окисления: +7
Цвет элемента: Серовато-белый
Открыт: В. Ноддак, И. Тэки, Отто Берг
Год открытия: 1925
Страна открытия: Германия

Рений (rhenium), re, химический элемент vii группы периодической системы Менделеева, атомный номер 75, атомная масса 186,207. Светло-серый металл. В природном Р. два изотопа: стабильный 185 re (37,07%) и слаборадиоактивный 187 re (с периодом полураспада t 1 /2 = 10 11 лет).

В 1871 Д. И. Менделеев предсказал существование элемента с атомным весом 190 — аналога марганца — и назвал его «тримарганцем». В последующие годы появлялось много недостоверных сообщений об открытии этого элемента. Но лишь в 1925 нем. химики И. и В. Ноддак обнаружили его спектральным методом в минерале колумбите. Название Р. происходит от латинского наименования р. Рейн (rhenus) в Германии.

Распространение в природе. Р. — типичный рассеянный элемент . Среднее содержание его в земной коре 7 ? 10 8 % по массе. Известны три минерала Р. — окисел, сульфид и сульфоренат меди cures 4 (минерал джезказганит). Как примесь Р. встречается в минералах других[ элементов; его повышенные концентрации отмечены в колумбитах, танталитах, цирконатах, минералах редких земель, сульфидах меди и особенно в молибдените mos 2 (от 0,1 до 10 -5 %). Связь Р. с молибденитом обусловлена изоморфизмом mos 2 и res 2 . Важный источник Р. — некоторые медные сульфидные концентраты (0,002—0,005% re).

Физические и химические свойства. Р. кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной решётке ( а = 2,760 å, с = 4,458 å). Атомный радиус 1,373 å, ионный радиус re 7 + 0,56 å. Плотность 21 , 03 г/см 3 , t пл = 3180 ± 20 °С, t kип = 5900 °С. Удельная теплоёмкость 153 дж/ ( кг ? К ) , или 0,03653 кал/ ( г ? град ) (0—1200 °С). Термический коэффициент линейного расширения 6,7 ? 10 -6 (20—500 °С). Удельное объёмное электрическое сопротивление 19,3 ? 10 -6 ом ? см (20 °С). температура перехода в состояние сверхпроводимости 1,699 К; работа выхода 4,80 эв, парамагнитен.

По тугоплавкости Р. уступает лишь вольфраму. В отличие от вольфрама, Р. пластичен в литом и рекристаллизованном состоянии и деформируется на холоду. Модуль упругости Р. 470 Гн/м 2 , или 47 000 кгс/мм 2 (выше, чем у других металлов, за исключением os и ir). Это обусловливает высокое сопротивление деформации и быстрый наклёп при обработке давлением. Р. отличается высокой длительной прочностью при температурах 1000—2000 °С.

У атома re семь внешних электронов; конфигурация высших энергетических уровней 5d 5 6s 2 . На воздухе при обычной температуре Р. устойчив. Окисление металла с образованием окислов (reos, re 2 o 7 ) наблюдается начиная с 300 °С и интенсивно протекает выше 600 °С. С водородом Р. не реагирует вплоть до температуры плавления. С азотом не взаимодействует вообще. Р., в отличие от других тугоплавких металлов, не образует карбидов. Фтор и хлор реагируют с Р. при нагревании с образованием refe и recl 5 , с бромом и йодом металл непосредственно не взаимодействует. Пары серы при 700—800 °С дают с Р. сульфид res 2 .

Р. не корродирует в соляной и плавиковой кислотах любых концентраций на холоду и при нагревании до 100 °С. В азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте, в перекиси водорода металл растворяется с образованием рениевой кислоты. В растворах щелочей при нагревании Р. медленно корродирует, расплавленные щёлочи растворяют его быстро.

Для Р. известны все валентные состояния от +7 до —1, что обусловливает многочисленность и разнообразие его соединений. Наиболее устойчивы соединения семивалентного Р. Рениевый ангидрид reo 7 — светло-жёлтое вещество, хорошо растворимое в воде. Рениевая кислота hreo 4 — бесцветная, сильная; сравнительно слабый окислитель (в отличие от марганцевой hmno 4 ). При взаимодействии hreo 4 с щелочами, окислами или карбонатами металлов образуются её соли — перренаты. Соединения иных степеней окисления Р. — оранжево-красная трёхокись reo 3 , тёмно-коричневая двуокись reo2, легколетучие хлориды и оксихлориды reci 5 , reocl 4 , reo 3 ci и др.

Получение и применение . Основным источником Р. служат молибденитовые концентраты (с содержанием re 0,01—0,04%) и медные концентраты некоторых месторождений меди (с содержанием re 0,002—0,003%). При окислительном обжиге молибденитовых концентратов Р. удаляется с печными газами в виде re 2 o 7 ( t кип 360 °С), которая концентрируется в продуктах пылеуловительных систем (шламах, растворах). На различных стадиях производства черновой меди из концентратов Р. также удаляется с газами. Если печные газы направляются в производство серной кислоты , Р. концентрируется в промывной кислоте электрофильтров. Для извлечения Р. из пылей и шламов применяют выщелачивание слабой h 2 so 4 с добавкой окислителя — пиролюзита. Из полученных растворов, а также из промывной серной кислоты Р. извлекают сорбцией или экстракцией. Конечным продуктом является перренат аммония nh 4 reo 4 . Восстанавливая его водородом, получают порошок p., превращаемый затем в компактные заготовки методом порошковой металлургии. Применяют также плавку Р. в электроннолучевых печах. Как тугоплавкий металл p., а также сплавы w с re используют в производстве электронных приборов. Кроме того, из Р. и его сплавов с w изготавливают термопары для измерения температур до 2500 °С, электроконтакты и детали точных приборов. Сплавы re с w, mo, ta отличаются высокой жаропрочностью. Они применяются в авиа- и космической технике. Р. и его соединения используются в качестве эффективных катализаторов при крекинге нефти.

Лит.: Друце И., Рений, пер. с англ., М., 1951; Лебедев К. Б., Рений, М., 1963; Савицкий Е. М., Тылкина М. А., Поварова К. Б., Сплавы рения, М., 1965; Труды iii Всесоюзного совещания по проблеме рения, ч. 1—2, М., 1970.

А. Н. Зеликман.

Назад



(С) Дистанционный творческий конкурс-проект "Моя Веб-страница", 2005
(С) Хмелев Алексей, 2005
http://www.eidos.ru/project/all/web/index.htm