Renio - Re, número atómico 75
Precio de renio, ocurrencia, extracción, aplicaciones
Renio es un elemento químico con el símbolo del elemento Re y el número atómico 75. En la tabla periódica de los elementos está en el séptimo subgrupo (grupo 7) o grupo de manganeso. Es un metal de transición pesado, brillante, de color blanco plateado muy raro. Las aleaciones con componentes de renio se utilizan en motores de aviones, en la fabricación de gasolina sin plomo y en termopares.
Las funciones biológicas del renio no se conocen, normalmente no ocurre en el organismo humano. Tampoco se sabe que el metal tenga efectos tóxicos; se considera inofensivo en términos de higiene ocupacional.
Historia
La existencia del renio posterior fue predicha por primera vez en 1871 por Dmitri Ivanovich Mendeleev como Dwi-Mangan. A partir de las regularidades de la tabla periódica que diseñó, llegó a la conclusión de que debajo del manganeso debe haber dos elementos aún desconocidos, posteriormente tecnecio y renio.
Ida Noddack-Tacke
El renio solo fue descubierto en 1925 por Walter Noddack, Ida Tacke y Otto Berg. Examinaron la columbita para encontrar los elementos que estaban buscando, manganeso Eka y Dwi. Dado que las muestras contenían solo una cantidad muy pequeña de los elementos buscados, tuvieron que enriquecerse separando los demás componentes. Finalmente, el renio posterior podría detectarse mediante espectroscopía de rayos X. Noddack y Tacke también afirmaron haber encontrado cantidades muy pequeñas de eka manganeso (más tarde tecnecio), pero esto no pudo ser confirmado por la representación del elemento. Llamaron a los elementos Renio (lat. Rhenus para el Rin) y masurio (de Masuria). Este último, sin embargo, no prevaleció después del descubrimiento del tecnecio en 1937.
En 1928, Noddack y Tacke pudieron extraer un gramo de renio de 660 kilogramos de mineral de molibdeno por primera vez. Debido a los altos costos, la producción de cantidades significativas no comenzó hasta 1950, cuando hubo una mayor necesidad de aleaciones de tungsteno-renio y molibdeno-renio recientemente desarrolladas.
Ocurrencia
Con una proporción de solo 0,7 ppb en la corteza continental, el renio es más raro que el rodio, el rutenio y el iridio. No ocurre naturalmente, sino exclusivamente ligado en algunos minerales. Dado que el renio tiene propiedades similares al molibdeno, se encuentra principalmente en minerales de molibdeno como el brillo de molibdeno MoS2 encontró. Estos pueden contener hasta un 0,2% de renio. Otros minerales que contienen renio son la columbita (Fe, Mn) [NbO3], Gadolinita Y2 Fe Be [O | SiO4]2 y Alvit ZrSiO4. La pizarra de cobre de Mansfeld también contiene pequeñas cantidades de renio. Los mayores depósitos de minerales que contienen renio se encuentran en Estados Unidos, Canadá y Chile.
Hasta ahora, solo un mineral de renio, reniita (sulfuro de renio (IV), ReS2) descubierto. El sitio estaba en una fumarola en el cráter de la cima del volcán Kudrjawyj (en ruso: Кудрявый) en la isla de Iturup, que pertenece a las Islas Kuriles (Rusia).
Extracción y presentación.
El material básico para la extracción de renio son los minerales de molibdeno, especialmente el lustre de molibdeno. Si se tuestan en el curso de la extracción de molibdeno, el renio se acumula como óxido de renio (VII) volátil en las cenizas volantes. Esto se puede convertir en perrenato de amonio (NH4ReO4) están implementados.
El perrenato de amonio se reduce luego a renio elemental usando hidrógeno a altas temperaturas.
Los principales productores en 2006 fueron Chile, Kazajstán y Estados Unidos, la cantidad total de renio producido fue de alrededor de 45 toneladas.
Propiedades
Propiedades fisicas
El renio es un metal pesado duro, de color blanco brillante, que se parece al paladio y al platino. Cristaliza en un empaque cerrado hexagonal de esferas en el grupo espacial. P63/MMC con los parámetros de la cuadrícula a = 276,1 pm y c = 445,8 pm y dos unidades de fórmula por celda unitaria. La densidad del renio es 21,03 g / cm3 sólo es superado por los tres metales platino, osmio, iridio y platino.
A 3186 ° C, el renio tiene uno de los puntos de fusión más altos de todos los elementos. Solo es superado por el tungsteno de metal de mayor fusión (3422 ° C) y el carbono. Sin embargo, el punto de ebullición de 5596 ° C es el más alto de todos los metales y supera al tungsteno (punto de ebullición de 5555 ° C) en 41 K.
Por debajo de 1,7 K, el renio se convierte en un superconductor.
El renio se puede procesar fácilmente mediante la forja y la soldadura porque es dúctil y, a diferencia del tungsteno o el molibdeno, permanece así incluso después de la recristalización. Al soldar renio, no hay fragilización que conduciría a una mayor fragilidad y, por lo tanto, a peores propiedades del material.
La actividad del renio es de 1,0 MBq / kg.
Propiedades quimicas
Aunque el renio con un potencial estándar negativo no es un metal noble, no reacciona a temperatura ambiente y es estable al aire. Solo cuando se calienta reacciona con el oxígeno por encima de 400 ° C para formar óxido de renio (VII). También reacciona con los no metales flúor, cloro y azufre cuando se calienta.
El renio no es soluble en ácidos no oxidantes como el ácido clorhídrico o el ácido fluorhídrico. Por el contrario, los ácidos sulfúrico y nítrico oxidantes disuelven el renio fácilmente. Los perrenatos incoloros (VII) de la forma ReO se forman fácilmente con fusión por oxidación4- o retenes verdes (VI) del tipo ReO42-.
isótopo
Se conocen un total de 34 isótopos y otros 20 isómeros centrales de renio. De estos, vienen dos, los isótopos 185Re y 187Re, por supuesto, antes. 185Re, que representa el 37,40% de la distribución de isótopos naturales, es el único isótopo estable. El más frecuente con una participación del 62,60% 187Re es débilmente radiactivo. Se desintegra con desintegración beta con una vida media de 4,12 · 1010Años también 187Os, resultando en una actividad específica de 1020 bequerelios / gramo. Junto con el indio, el renio es uno de los pocos elementos que tienen un isótopo estable, pero se encuentran más comúnmente en su forma radiactiva en la naturaleza. Ambos isótopos pueden detectarse con la ayuda de espectroscopia de resonancia magnética nuclear. De los isótopos artificiales son 186Re y 188Re utilizado como trazador. El principal emisor beta es 186Re utilizado en medicina nuclear para la terapia de radiosinoviortesis. 188Re se utiliza como fármaco radiactivo en la terapia de tumores.
La decadencia de 187Re también 187Os se llama método renio-osmio utilizado en geología para la determinación de la edad isotópica de rocas o minerales. El método isócrono se utiliza para corregir el osmio previamente existente.
Utilizar
El renio generalmente no se usa como elemento, pero se usa como aditivo en una gran cantidad de aleaciones. Aproximadamente el 70% del renio se utiliza como aditivo en las superaleaciones de níquel. Una adición de 4 a 6% de renio mejora el comportamiento de fluencia y fatiga a altas temperaturas. Estas aleaciones se utilizan como álabes de turbinas para motores de aviones.
Otro 20% del renio producido se utiliza para catalizadores de platino-renio. Estos juegan un papel importante en el aumento del número de octanos de la gasolina sin plomo mediante el reformado ("reniformado"). La ventaja del renio es que, en comparación con el platino puro, no se desactiva tan rápidamente por los depósitos de carbón en la superficie del catalizador ("coquización"). Esto permite realizar la producción a temperaturas y presiones más bajas y, por lo tanto, producir de manera más económica. También se pueden producir otros hidrocarburos como benceno, tolueno y xileno con catalizadores de platino-renio.
Los termopares para la medición de temperatura a altas temperaturas (hasta 2200 ° C) están hechos de aleaciones de platino-renio. También como aleación con otros metales como hierro, cobalto, tungsteno, molibdeno o metales preciosos, el renio mejora la resistencia al calor y a las influencias químicas. Sin embargo, su uso está limitado por la rareza y el alto precio del renio.
El renio también se utiliza en algunas aplicaciones especiales, por ejemplo, para cátodos calientes en espectrómetros de masas o contactos en interruptores eléctricos.
prueba
Hay varias formas de detectar el renio. Los métodos espectroscópicos son una posibilidad. El renio tiene un color de llama verde pálido con líneas espectrales características a 346 y 488,9 nm. El renio se puede detectar gravimétricamente a través del ácido perrénico de cristalización característica o varias sales de perrenato, como el perrenato de tetrafenilarsonio. Los métodos analíticos modernos como la espectrometría de masas o la espectroscopia de resonancia magnética nuclear también son adecuados para detectar el elemento.
seguridad
Como muchos metales, el renio en forma de polvo es altamente inflamable y combustible. No se puede utilizar agua para extinguir debido al hidrógeno producido. En su lugar, deben utilizarse agentes extintores o extintores de incendios metálicos. El renio compacto, por otro lado, no es inflamable e inofensivo. El renio no tiene ningún significado biológico conocido para el organismo humano. Aunque no se conoce información más precisa sobre la toxicidad del renio y no existen valores de toxicidad, el renio se considera seguro en términos de higiene ocupacional.
Conexiones
El renio forma una gran cantidad de compuestos; Como ocurre con el manganeso y el tecnecio, se conocen compuestos en los estados de oxidación de -III a + VII. Sin embargo, a diferencia del manganeso, los compuestos en los estados de alta oxidación son más estables que en los más bajos.
Óxido
Se conocen un total de cinco óxidos de renio, el amarillo Re2O7, rojo ReO3, Re2O5, marrón-negro ReO2 y re2O3. Óxido de renio (VII) Re2O7 es el óxido de renio más estable. Es un producto intermedio en la producción de renio y se puede utilizar como compuesto de partida para la síntesis de otros compuestos de renio como el metiltrioxortenio. Se disuelve en agua para formar el ácido perrénico estable HReO.4. Óxido de renio (VI) ReO3 tiene una estructura cristalina característica que sirve como un tipo de estructura cristalina (tipo trióxido de renio).
haluros
Se conocen un total de 13 compuestos de renio con los halógenos flúor, cloro, bromo y yodo. El renio reacciona preferentemente para formar hexahaluros del tipo ReX6. Esto crea fluoruro de renio (VI) amarillo pálido ReF6y cloruro verde de renio (VI) ReCl6 directamente de los elementos a 125 ° C o 600 ° C. La reacción de renio con flúor bajo una ligera presión a 400 ° C conduce a fluoruro de renio (VII) amarillo claro, además de fluoruro de osmio (VII) y fluoruro de yodo (VII), el único haluro conocido en el estado de oxidación + VII. Cloruro de renio (V) marrón rojizo (ReCl5)2 tiene una estructura dimérica, octaédrica. Cloración de ReO2 con cloruro de tionilo da un cloruro polimérico negro Re2Cl9, que consta de cadenas de grupos diméricos de Re-Cl que están unidos por átomos de cloro. Si los cloruros de renio más altos se descomponen térmicamente a más de 550 ° C, se forma cloruro de renio (III) trimérico rojo oscuro Re3Cl9. Estructuralmente, sus moléculas consisten en grupos de metales triangulares, las distancias Re-Re de 248 pm prueban el carácter de doble enlace de los enlaces metal-metal. Los haluros son sensibles al agua y reaccionan con el agua para formar óxidos u óxidos de halógeno.
Otros compuestos de renio
El sulfuro de renio negro (VII) Re2S7 producido a partir de soluciones de perrenato mediante la introducción de sulfuro de hidrógeno. La descomposición térmica también produce sulfuro de renio (IV) negro ReS2que también es accesible directamente desde los elementos.
El renio forma una variedad de complejos. Se conocen tanto complejos clásicos con centros metálicos individuales como grupos metálicos. En estos, los enlaces múltiples renio-renio a veces también se encuentran en forma de enlaces triples o cuádruples. Existe un enlace cuádruple en el Re2X82--Ion complejo (X es un átomo de halógeno o un grupo metilo).
También se conocen compuestos organometálicos de renio. Un importante compuesto orgánico de renio es el trióxido de metilrhenio (MTO), que puede usarse como catalizador para reacciones de metátesis, para la epoxidación de olefinas y para la olefinación de aldehídos. El MTO y otros catalizadores de renio para metátesis son particularmente resistentes a los venenos de los catalizadores.
