Rhenium: aplicație și proprietăți

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Reniul, a cărui aplicare va fi discutată mai jos, este un element al tabelului periodic chimic sub indicele atomic 75 (Re). Numele substanței provine de la râul Rin din Germania. Anul descoperirii acestui metal este 1925. Primul lot semnificativ de material a fost obținut în 1928. Acest element aparține ultimului analog cu un izotop stabil. Prin el însuși, reniul este un metal cu o tentă albă, iar masa sa de pulbere este neagră. Punctele de topire și de fierbere variază de la +3186 la +5596 grade Celsius. Are caracteristici paramagnetice.

Funcții

Utilizarea reniului nu este atât de răspândită datorită parametrilor excepționali și a costului ridicat. La +300 °C, metalul începe să sufere în mod activ oxidarea, al cărui proces depinde de o creștere suplimentară a temperaturii. Acest element este mai stabil decât wolfram, practic nu interacționează cu hidrogenul și azotul, oferind doar adsorbție.

La încălzire, se observă o reacție cu clor, brom și fluor. Reniul nu se dizolvă numai în acid azotic, iar atunci când interacționează cu mercurul, se formează un amalgam. Reacția cu o compoziție apoasă de peroxidhidrogenul determină formarea acidului reniu. Acest element este singurul dintre metalele refractare care nu formează carburi. Utilizarea reniului nu are nicio participare la biochimie. Există puține informații disponibile despre toate efectele sale posibile. Printre faptele de încredere - toxicitatea și toxicitatea pentru organismele vii.

Producție

Reniul este un metal extrem de rar. În natură, se găsește cel mai adesea în combinație cu wolfram și molibden. În plus, impuritățile sunt prezente în zăcămintele minerale ale vecinilor săi din tabel. Reniul este extras predominant din zăcăminte de molibden prin extracția asociată.

În plus, elementul în cauză este extras din dzhezkazganit, un mineral natural foarte rar, care poartă numele așa după așezarea kazahă din apropierea zăcământului. Reniul poate fi izolat și din pirit, zirconiu, columbit.

Metalul este dispersat în întreaga lume în concentrație neglijabilă. Printre siturile miniere cunoscute, unde se găsește în cantități semnificative, se numără insula Kuril Iturup din Rusia. Depozitul a fost descoperit în 1992. Aici metalul este prezentat sub forma unei structuri asemănătoare cu molibdenul (ReS_2).

Exploatarea se desfășoară pe o platformă mică situată deasupra unui vulcan adormit. Acolo sunt active izvoare termale, ceea ce indică extinderea zăcământului, care, conform estimărilor preliminare, emite aproximativ 37 de tone din acest metal pe an.

Al doilea cel mai mare depozit este considerat a fi un depozit de reniu potrivit pentruextragerea elementelor industriale. Este situat în Finlanda și se numește Hitura. Acolo, metalul este extras dintr-un alt mineral - tarkyanit.

Primire

Reniul se obține prin prelucrarea materiilor prime primare, care au inițial un procent mic din acest material. Cel mai adesea, elementul este extras din sulfuri de cupru și molibden. Aliajele de reniu sunt supuse unui tratament pirometalurgic, care este utilizat atunci când se lucrează cu minereuri care sunt topite, transformate și prăjite.

Temperaturile de topire excesive fac posibilă obținerea unui oxid Re-207 mai mare, care este reținut prin dispozitive speciale de captare. Se întâmplă ca o parte a elementului să se aseze în funingine după ardere. Din această substanță se poate obține material pur cu ajutorul hidrogenului. Apoi, substanța pulbere rezultată este topită direct în lingouri de reniu. Utilizarea minereului pentru extragerea elementului în cauză este însoțită de apariția sedimentului în mată. Conversia ulterioară a acestei compoziții permite izolarea reniului prin expunerea la anumite gaze.

Momente tehnologice

Este posibil să se obțină concentrația dorită în timpul producției datorită proprietăților reniului și utilizării acidului sulfuric. După trecerea prin metode speciale de purificare, este posibil să izolați un element pur din minereu.

Această metodă nu este foarte productivă, randamentul unui produs pur nu este mai mare de 65%. Acest indicator variază în funcție de conținutul de metal din minereu. Pe această bază, științificcercetare pentru a identifica metode mai avansate și alternative de producție.

Tehnologiile moderne fac posibilă optimizarea proprietăților reniului obținut artificial. Această soluție permite utilizarea unei soluții apoase în locul uneia acide. Acest lucru face posibilă captarea mult mai mult metal pur în timpul curățării.

Aplicație

În primul rând, luați în considerare principalele caracteristici ale elementului în cauză, pentru care este deosebit de apreciat:

• Refractaritate.
• Expunere minimă la coroziune.
• Fără deformare atunci când este expus la substanțe chimice și acizi.

Deoarece prețul acestui metal este extrem de ridicat, acesta este folosit mai ales în cazuri rare. Principalul domeniu de aplicare al acestui element este producția de aliaje rezistente la căldură cu diferite metale, care sunt utilizate în construcția de rachete și în industria aviației. De regulă, renul este utilizat pentru producția de piese de schimb pentru luptătorii supersonici. Astfel de compuși includ cel puțin 6% metal.

O astfel de sursă s-a transformat rapid în instrumentul principal pentru crearea unităților de putere cu jet. Totodată, materialul a început să fie considerat o rezervă militaro-strategică. Cuplurile termice special prevăzute permit măsurarea temperaturilor în intervale uriașe. Elementul în cauză face posibilă prelungirea duratei de viață a majorității metalelor agregate. Din reniu, a cărui utilizare este discutată mai sus, arcuri sunt fabricate și pentru echipamente de precizie, metale de platină, spectrometre, manometre.

Dacămai precis, folosește tungsten acoperit cu ren. Datorită rezistenței sale la atacul chimic, acest metal este inclus în acoperirile de protecție împotriva mediilor acide și alcaline.

Fapte interesante

Rhenium este folosit și pentru a face contacte speciale. Au proprietatea de a se autocurăța în cazul unui scurtcircuit. Pe metalele obișnuite, rămâne oxid, care nu permite trecerea curentului. Curentul trece și prin aliaje de reniu, dar nu lasă urme în urma lui. În acest sens, contactele din acest metal au o durată de viață lungă.

Cel mai important aspect al utilizării reniului a fost posibilitatea utilizării acestuia pentru a crea catalizatori care ajută la producerea anumitor componente ale combustibilului pe benzină. Posibilitatea utilizării unui element chimic în industria produselor petroliere a condus la o creștere de câteva ori a cererii acestuia pe piața corespunzătoare. Lumea este serios interesată de acest material unic.

Stocuri

Este de remarcat faptul că stocul mondial de reniu este de cel puțin 13 mii de tone numai în zăcăminte de molibden și cupru. Ele sunt principalele surse ale acestei componente în industria metalurgică. Mai mult de 2/3 din tot reniul de pe planetă se găsește în astfel de configurații. Treimea rămasă este reziduurile secundare. Dacă reducem toate calculele rezervelor la un singur numitor, acestea ar trebui să fie suficiente pentru cel puțin trei sute de ani. În calculul oamenilor de știință, reciclarea nu a fost luată în considerare. Similarproiecte au fost dezvoltate de mult timp, unele dintre ele și-au dovedit valoarea.

Cost

Prețurile produselor din majoritatea categoriilor sunt formate de disponibilitatea și cererea produsului. O componentă precum reniul este unul dintre cele mai scumpe metale din lume, așa că nu orice producător își poate permite, deși are proprietăți unice care fac posibilă compensarea costurilor utilizării sale costisitoare. În același timp, renul are parametri pe care niciun alt metal nu îi are. Pentru crearea de structuri spațiale și aviatice, caracteristicile sale sunt ideale. Nu este surprinzător faptul că prețul reniului este mare, deși corespunde tuturor indicatorilor caracteristici acestui material unic.

Deja în 2011, costul mediu al reniului era de aproximativ 4,5 dolari SUA pe gram. Ulterior, nu a fost observată nicio tendință de scădere a prețurilor. Adesea, costul final depinde de gradul de purificare a metalului. Prețul materialului poate ajunge la mii de dolari sau mai mult.

Istoricul descoperirilor

Acest element a fost descoperit de chimiștii germani Ead și W alter Noddack în 1925. Ei au efectuat cercetări folosind analize columbispectrale în laboratorul grupului Siemens și Shake. După acest eveniment, un raport corespunzător a fost ținut la o întâlnire a chimiștilor germani de la Nürnberg. Un an mai târziu, o echipă de oameni de știință a izolat primele două miligrame de reniu din molibden.

Într-o formă relativ pură, elementul a fost obținut abia în 1928. Pentru obtinereaun miligram de substanță a trebuit să proceseze peste 600 de kilograme de molibden norvegian. Producția industrială a acestui metal a început și în Germania (1930). Capacitatea uzinelor de prelucrare a făcut posibilă obținerea a circa 120 kg de metal anual. La acel moment, acest lucru satisfacea pe deplin nevoia de reniu pe întreaga piață mondială. În America, primele 4,5 kg industriale dintr-un metal unic au fost obținute în 1943 prin prelucrarea molibdenului concentrat. Acest element a devenit ultimul metal descoperit cu un izotop stabil. Toți ceilalți analogi descoperiți mai devreme, inclusiv artificial, nu au avut astfel de proprietăți.

rezerve naturale

Până în prezent, în funcție de rezervele naturale ale metalului în cauză, lista zăcămintelor poate fi aranjată în următoarea ordine:

• mine chiliane.
• Statele Unite ale Americii.
• Insula Iturup, unde depozitele sunt estimate la până la 20 de tone pe an (sub formă de erupții de gaz vulcanic).

În Federația Rusă, zăcămintele de tip hidrogen cu jumătate de element sunt evaluate ca situri care au potențialul maxim pentru minereuri de cupru porfir și cupru-molibden. În total, conform previziunilor experților, zăcămintele de reniu din Rusia se ridică la 2900 de tone (76% din resursele statului). Cea mai mare parte a acestor zăcăminte este situată în bazinul cărbunelui din regiunea Moscovei (82%). Următorul domeniu în ceea ce privește rezervele este bazinul Briketno-Zheltukhinsky din regiunea Ryazan.

Rezultat

Reniul este un element chimic careaparține grupului de metale rare cu caracteristici unice. Proprietățile sale, locurile de extracție, domeniile de aplicare sunt descrise mai sus.