Властивості ренію

Реній [Rhenium; від лат. назв. річки Рейн (Rhenus) в зах. Європі], Re – хім. елемент VII групи періодичної системи елементів; ат. н. 75, ат.м. 186, 207. Блискучий сірий метал. У з’єднаннях виявляє ступеня окислення від -1 до +7. Відомі ізотопи Р. з масовими числами від 182 до 191. Найбільш поширені з них-стабільний ізотоп 187Re (62,93%) і ізотоп 185Re (37,07%). Існування Р. передбачив (1872) рус. хімік Д. І. Менделєєв. Відкрили Р. (1925) нем. вчені В. Ноддак та І. Такке при дослідженні уральської платинової руди. Початок пром. застосування Р. відноситься до 50-м рр. 20 в. Реній- рідкісний розсіяний елемент. Кларк цього елемента в земній корі становить приблизно 1,0 х 10-7. Власних мінералів не утворює, супроводжує мінералам молібдену, міді, платини, цинку, свинцю та ін.
Кристалічна решітка Р. гексагональна щільноупакована з періодами а = 2,757 А; с = 4,456 А; с / а = 1,616. Щільність 21,01 г / см3; tпл 3180 ° С; tкип +5654) ° С. Переходи. теплопровідності 0,14 кал / см х сек х град; питома теплоємність 0,032 кал / г х град; СР коеф. термічного розширення (т-ра 20-1000 ° С) 6,7 х 10 -6 град-1; питомий електричний опір 19,3 мком х см; температурний коеф. електричного опору 3,9 х 10-3 град-1. Робота виходу електронів 4,8-5,1 ев. Т-ра переходу в надпровідний стан 1,7 К. Р. парамагнитен. Модуль норм, пружності 47000 кгс / мм2. Пластичний, піддається деформуванню в холодному стані і сильно зміцнюється. Наклеп в 3,5 рази більше, ніж у вольфраму і молібдену. Межа міцності відпаленого Р. складає 110, деформованого – 225 кгс / мм2; твердість відпаленого Р. рама 250, деформірованного- 800 кгс / мм2 подовження відпаленого Р. становить 25, деформованого – 2%. Т-ра початку рекристалізації при ступені деформації 10% – 1550 ° С, 20% – 1350 ° С, 60% – 1200 ° С. Р. відрізняється високою корозійною стійкістю у вологому і агресивному середовищах.
Майже не розчиняється у звичайних умовах в сірчаної та соляної к-тах. Легко розчиняється в азотній к-ті. Чи не окислюється на повітрі при звичайній і невисокою т-рах, значно окислюється на повітрі при т-рі> 600 ° С з утворенням летючого окисла Re207. Утворює сполуки з берилієм, бором, фосфором, миш’яком, киснем, сіркою, селеном, фтором, хлором, бромом та ін. Стабільних карбідів і гідридів не утворює. Для Р. характерні металеві з’єднання з перехідними металами – хі-фази, сигма-фази і Лавеса фази зі структурами типу α-Мп, β-U і MgZn2. Особливість Р.- висока розчинність в перехідних металах з об’емноцентрірованной-ної кубічної гратами, яка доходила до 65 ат.%.
У пром-сті використовують гл. чином сплави Р. з вольфрамом і молібденом. Р. (в області твердого розчину при вмісті 30 ат.%) Надає унікальний вплив на хром, молібден і вольфрам, підвищуючи одночасно їх міцність, пластичність і зварюваність, знижує т-ру переходу в крихке стан, запобігає охруп–чіваніе після рекристалізації – « ренієвий ефект ». Застосовують також подвійні і багатокомпонентні сплави з нікелем, танталом, кобальтом та ін. Джерелами пром. отримання Р. служать молібденові, мідні та молібденовомедние концентрати, продукти їх переробки, відходи переробки мідистих сланців і пром. води.
Металевий ренієвий порошок отримують відновленням ренію з солей (перрената амонію) воднем; ЕлектроХіт. виділенням з розчинів; термічною дисоціацією галогенідів. Компактний Р. і його сплави отримують пресуванням ренієвого порошку, спіканням і зварюванням (штабики); дугового і електроннопроменевою плавкою (зливки); електроннопроменевою зонної плавкою (монокристали). Напівфабрикати з Р. (прутки, дріт, фольгу) отримують деформуванням (куванням, прокаткою, волочінням) в холодному стані з частими проміжними відпалу або з нагріванням у вакуумі.
Товарні форми Р. і його сплавів – прутки, дріт, стрічка, фольга і т. П. Р. і його сплави застосовують в електроніці – деталі електровакуумних приладів (катоди, нагрівачі та ін.), Електроконтакти, високотемпературні термопари, пружні елементи – торсіони і розтяжки мікронних перетинів міцністю 350 кгс / мм2; ефективні пла-тінореніевие каталізатори в нафтопереробній проммсти. Перспективно застосування Р. і його сплавів для створення тонкоплівкових, високоомних, стабільних і високотемпературних резисторних мікросхем вимірювальної техніки та мікроелектроніки, антифрикційних п особливо міцних матеріалів, тензодат-чиков, покриттів та ін.
Характеристика елемента. Внаслідок лантаноїдне стиснення атомні та іонні радіуси техніці і ренію практично рівні, тому їх властивості в значній мірі подібні між собою.
На відміну від марганцю орбіталі їх зовнішньої та пред зовнішнього рівнів зближені і внутрішні підрівні вносять значний внесок в освіту хімічних зв’язків. Тому для них не характерні низькі ступеня окислення, а найстійкішою, на противагу марганцю, є вища + 7.
У міру зростання ступенів окислення зростає прагнення до утворення складних аніонів і посилюється кислотний характер оксидів. Потрібно відзначити, що, незважаючи на великі молекулярні маси гептоксідов Re2О7, вони є летючими сполуками і возгоняются ще до температури плавлення. У цьому позначається характер ковалентних зв’язків в молекулах.
Властивості простих речовин і сполук. У вигляді компактних простих речовин реній як елемент являє собою світло-сріблясті метал: реній з сіруватим відтінком. За зовнішнім виглядом нагадує платину; зазвичай його отримують у вигляді порошків сірого кольору. Температури плавлення у нього одна з найвищих, реній – другий після вольфраму метал по тугоплавкости (tпл = 3180 ° С).
Реній при звичайних температурах досить стійкий. При нагріванні до 400 ° С в атмосфері кисню він згоряють з утворенням летючих оксидів Re2О7. У вологому повітрі метал повільно окислюється до кисневмісних кислот H2ReO4 і HReO4. Метал розчиняється в соляній кислоті, але реагують з «царською горілкою», концентрованої азотної або гарячої концентрованої сірчаної.
Елементам відповідає ряд оксидів, з яких нижчі Rе2Oз; ReO2; ReO3; можуть бути отриманий тільки непрямим шляхом. Відповідні їм гідроксиди являють собою швидше за все суміш гідратованих оксидів типу Re2O3 · xH20. Найбільш
вивчені вищі оксиди. Вони легко розчиняються у воді з утворенням кислих розчинів. Причому оксид ренію реагує більш активно, навіть на повітрі він гігроскопічний. Оксид твердий Re2O7 струму не проводить.
У рідкому ж Re207 проводить. Так як стійкими є стану +7, то всі інші сполуки мають більш-менш помітними відновними властивостями, тому що елементи прагнуть перейти в своє найбільш стабільний стан. Кислоти ренію і солі цих кислот стійкі, добре розчинні, крім солей калію, рубідію і срібла.
Отримання і використання. Реній отримують з молібденових концентратів. При окислювальному випаленні реній у вигляді Re2O7улетучівается і затримується димо- та пиловловлювачами.
Реній використовується для створення твердих і тугоплавких сплавів. Наприклад, сплав танталу з ренієм і вольфрамом добре себе зарекомендував як матеріал теплозахисних екранів повертаються на Землю космічних апаратів.

Посилання на основну публікацію