РЕНИЙ: ОТКРИТИЕ, СВОЙСТВА, СТРУКТУРА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ

В рения е метален елемент, чиято химична символ е Re, и се поставят в група 7 на периодичната таблица, две места под манган. Той споделя с това и technetium свойството да проявява множество числа или окислителни състояния, от +1 до +7. Той също така образува анион, наречен перренат, ReO ₄ ^-, аналогичен на перманганат, MnO ₄ ^-.

Този метал е един от най-редките и оскъдни в природата, така че цената му е висока. Добива се като страничен продукт от добив на молибден и мед. Едно от най-важните свойства на рения е неговата висока точка на топене, едва надминато от въглерод и волфрам, и високата му плътност, която е два пъти по-висока от оловото.

Рений метална сфера. Източник: Hi-Res изображения на химични елементи / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Откритието му има противоречиви и злощастни обертонове. Името „рений“ произлиза от латинската дума „rhenus“, което означава Рейн, прочутата немска река в близост до мястото, където работеха германските химици, които изолират и идентифицират този нов елемент.

Rhenium има многобройни приложения, сред които се откроява усъвършенстването на октановото количество бензин, както и при производството на огнеупорни свръх сплави, предназначени за сглобяване на турбини и двигатели на космически кораби.

откритие

Наличието на два тежки елемента с химически характеристики, подобни на тези на мангана, вече е било предвидено от годините 1869 г. чрез периодичната таблица на руския химик Дмитрий Менделеев. Тогава обаче не се знаеше какви трябва да са атомните им номера; и именно тук през 1913 г. е въведено предсказанието на английския физик Хенри Мозели.

Според Мозели тези два елемента, принадлежащи към групата на мангана, трябва да имат атомни номера 43 и 75.

Няколко години по-рано обаче японският химик Масатака Огава открил предполагаем елемент 43 в проба от минерала торианит. След като обяви резултатите си през 1908 г., той иска да кръсти този елемент с името „Niponio“. За съжаление химиците по това време доказаха, че Огава не е открил елемент 43.

И така минаха други години, когато през 1925 г. трима немски химици: Уолтър Нодак, Ида Нодак и Ото Берг откриха елемент 75 в минерални проби от колумбит, гадолинит и молибденит. Те му дадоха името на рений, в чест на река Рейн в Германия („Rhenus“, на латински).

Грешката на Масатака Огава беше, че неправилно е идентифицирал стихията: той е открил рений, а не елемент 43, днес наричан технеций.

Свойства на рения

Рения ситуация в периодичната таблица. ! Оригинал: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Външен вид

Ренийът обикновено се продава като сивкав прах. Неговите метални парчета, като цяло сферични капки, са сребристосиви, които също са силно блестящи.

Моларна маса

186.207 g / mol

Атомно число

Точка на топене

3186 ºC

Точка на кипене

5630 ºC

плътност

-При стайна температура: 21.02 гр / см ³

-Right на точка на топене: 18,9 гр / см ³

Ренийът е метал, който е почти два пъти по-плътен от самия олово. Така сфера от рений с тегло 1 грам може да бъде приравнена към здрав оловен кристал със същата маса.

Електроотрицателност

1.9 по скалата на Полинг

Йонизационни енергии

Първо: 760 kJ / mol

Второ: 1260 kJ / mol

Трето: 2510 kJ / mol

Моларен топлинен капацитет

25,48 J / (мол K)

Топлопроводимост

48,0 W / (m K)

Електрическо съпротивление

193 nΩ m

Моос твърдост

Изотопи

Рениевите атоми се срещат в природата като два изотопа: ¹⁸⁵ Re, с изобилие от 37,4%; и ¹⁸⁷ Re, с изобилие от 62,6%. Ренийът е един от онези елементи, чийто най-изобилен изотоп е радиоактивен; полуразпадът на ¹⁸⁷ Re обаче е много дълъг (4.12 · 10 ¹⁰ години), така че на практика се счита за стабилен.

реактивност

Ренийният метал е материал, устойчив на ръжда. Когато това се случи, си оксид, Re ₂ O ₇, volatilizes при високи температури и изгаряния с жълтеникаво-зелен пламък. Парчетата рений устоят атаката на концентрирана HNO ₃; но когато е горещо, той се разтваря, за да генерира ренова киселина и азотен диоксид, което превръща разтвора в кафяво:

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

Химията на рения е огромна, тъй като е способна да образува съединения с широк спектър от окислителни числа, както и да установява квадруполна връзка между два рениеви атома (четири Re-Re ковалентни връзки).

Структура и електронна конфигурация

Електронна обвивка на рений. Автор: Потребител: GregRobson (Грег Робсън). Wikimedia commons

Рениевите атоми се групират заедно в кристалите си и образуват компактна шестоъгълна структура, hcp, която се характеризира с това, че е много плътна. Това е в съответствие с факта, че това е метал с висока плътност. Металната връзка, продукт на припокриването на техните външни орбитали, поддържа Re атомите силно сплотени.

В тази метална връзка, Re-Re, участват валентните електрони, които са в съответствие с електронната конфигурация:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

По принцип именно орбиталите 5d и 6s се припокриват, за да уплътнят Re атомите в структурата на hcp. Обърнете внимание, че нейните електрони се равняват на общо 7, което съответства на броя на неговата група в периодичната таблица.

Окислителни числа

Електронната конфигурация на рения ни позволява да видим веднага, че неговият атом е способен да загуби до 7 електрона, да се превърне в хипотетичен катион Re ⁷⁺. Когато се предполага наличието на Re ⁷⁺ във всяко рениево съединение, например в Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2-), се казва, че има окислително число от +7, Re (VII).

Други положителни окислителни числа за рений са: +1 (Re ⁺), +2 (Re ²⁺), +3 (Re ³⁺) и т.н. до +7. По същия начин, ренийът може да спечели електрони, превръщайки се в анион. В тези случаи се казва, че има отрицателно окислително число: -3 (Re ^3-), -2 (Re ^2-) и -1 (Re ^-).

Приложения

бензин

Ренийът, заедно с платината, се използва за създаване на катализатори, които повишават октановото число на бензина, като същевременно понижават съдържанието на олово. От друга страна, рениевите катализатори се използват за множество реакции на хидрогениране, което се дължи на тяхната устойчивост на отравяне с азот, фосфор и сяра.

Огнеупорни свръх сплави

Ренийът е огнеупорен метал поради високата си точка на топене. Ето защо той се добавя към никеловите сплави, за да ги направи огнеупорни и устойчиви на високи налягания и температури. Тези супер-сплави се използват най-вече за проектиране на турбини и двигатели за космически кораби.

Волфрамови нишки

Ренийът също може да образува сплави с волфрам, което подобрява пластичността му и следователно улеснява производството на нишките. Тези рений-волфрамови нишки се използват като източници на рентгенови лъчи и за проектиране на термодвойки, способни да измерват температури до 2200 ° С.

По същия начин тези рениеви нишки някога са били използвани за светкавиците на архаичните камери, а сега за лампите на сложно оборудване; такъв като мас-спектрофотометър.

Препратки

Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
Сара Пиърс. (2020). Рений: Употреби, история, факти и изотопи. Изследване. Възстановено от: study.com
Национален център за информация за биотехнологиите. (2020). Рений. PubChem база данни., CID = 23947. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Wikipedia. (2020). Рений. Възстановено от: en.wikipedia.org
Д-р Дъг Стюарт. (2020). Факти на рениевия елемент. Възстановено от: chemicool.com
Ерик Шери. (18 ноември 2008 г.). Рений. Химия в нейните елементи. Възстановено от: chemistryworld.com

РЕНИЙ: ОТКРИТИЕ, СВОЙСТВА, СТРУКТУРА, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025