Preço de rênio, ocorrência, extração, aplicações

Rênio é um elemento químico com o símbolo do elemento Re e o número atômico 75. Na tabela periódica dos elementos está no 7º subgrupo (grupo 7) ou grupo do manganês. É um metal de transição pesado muito raro, branco-prateado, brilhante. Ligas com componentes de rênio são utilizadas em motores de aeronaves, na fabricação de gasolina sem chumbo e em termopares.

As funções biológicas do rênio não são conhecidas, normalmente não ocorre no organismo humano. O metal também não é conhecido por ter efeitos tóxicos, sendo considerado inofensivo em termos de higiene ocupacional.

História

A existência do rênio posterior foi prevista pela primeira vez em 1871 por Dmitri Ivanovich Mendeleev como Dwi-Mangan. A partir dos princípios da tabela periódica que projetou, concluiu que dois elementos ainda desconhecidos, o tecnécio e o rênio posteriores, devem estar abaixo do manganês.

O rênio só foi descoberto em 1925 por Walter Noddack, Ida Tacke e Otto Berg. Eles examinaram a columbita para encontrar os elementos que procuravam, manganês Eka e Dwi. Como as amostras continham apenas uma quantidade muito pequena dos elementos procurados, elas tiveram que ser enriquecidas separando os outros componentes. Finalmente, o rênio posterior pode ser detectado por espectroscopia de raios-X. Noddack e Tacke também alegaram ter encontrado quantidades muito pequenas de eka manganês (mais tarde tecnécio), mas isso não pôde ser confirmado pela representação do elemento. Eles chamaram os elementos de Rênio (lat. Rhenus para o Reno) e masurium (da Masúria). No entanto, este último não prevaleceu após a descoberta do tecnécio em 1937.

Em 1928, Noddack e Tacke conseguiram extrair um grama de rênio de 660 quilos de minério de molibdênio pela primeira vez. Por causa dos altos custos, a produção de quantidades significativas não começou até 1950, quando houve uma maior necessidade das ligas de tungstênio-rênio e molibdênio-rênio recém-desenvolvidas.

ocorrência

Com uma proporção de apenas 0,7 ppb na crosta continental, o rênio é mais raro que o ródio, o rutênio e o irídio. Não ocorre naturalmente, mas exclusivamente em alguns minérios. Uma vez que o rênio tem propriedades semelhantes ao molibdênio, ele é usado principalmente em minérios de molibdênio, como MoS de brilho de molibdênio₂ encontrado. Eles podem conter até 0,2% de rênio. Outros minerais contendo rênio são columbita (Fe, Mn) [NbO₃], Gadolinita Y₂ Fe Be [O | SiO₄]₂ e Alvit ZrSiO₄. A ardósia de cobre Mansfeld também contém pequenas quantidades de rênio. Os maiores depósitos de minérios contendo rênio estão nos Estados Unidos, Canadá e Chile.

Até agora, apenas um mineral de rênio, rheniita (sulfeto de rênio (IV), ReS₂) descoberto. O local ficava em uma fumarola na cratera do topo do vulcão Kudrjawyj (russo: Кудрявый) na ilha de Iturup, que pertence às Ilhas Curilas (Rússia).

Extração e apresentação

O material básico para a extração do rênio são os minérios de molibdênio, principalmente o brilho do molibdênio. Se forem torrados durante a extração de molibdênio, o rênio se acumula como óxido de rênio (VII) volátil nas cinzas volantes. Isso pode ser convertido em perrenato de amônio (NH₄ReO₄) são implementados.

O perrenato de amônio é então reduzido a rênio elementar usando hidrogênio em altas temperaturas.

Os principais produtores em 2006 foram Chile, Cazaquistão e Estados Unidos, a quantidade total de rênio produzida foi em torno de 45 toneladas.

Propriedades

Propriedades físicas

O rênio é um metal duro, branco e brilhante, semelhante ao paládio e à platina. Ele se cristaliza em um empacotamento hexagonal próximo de esferas no grupo espacial P6₃/mmc com os parâmetros da grade a = 276,1 pm e c = 445,8 pm e duas unidades de fórmula por célula unitária. A densidade do rênio é 21,03 g / cm³ só é superado pelos três metais de platina ósmio, irídio e platina.

Em 3186 ° C, o rênio tem um dos pontos de fusão mais altos de todos os elementos. Ele só é superado pelo tungstênio de maior fusão (3422 ° C) e carbono. No entanto, o ponto de ebulição de 5596 ° C é o mais alto de todos os metais e excede o tungstênio (ponto de ebulição 5555 ° C) em 41 K.

Abaixo de 1,7 K, o rênio se torna um supercondutor.

O rênio pode ser facilmente processado por forjamento e soldagem porque é dúctil e, ao contrário do tungstênio ou molibdênio, permanece assim mesmo após a recristalização. Ao soldar rênio, não há fragilização que levaria a uma fragilidade maior e, portanto, a propriedades do material mais pobres.

A atividade do rênio é de 1,0 MBq / kg.

Propriedades químicas

Embora o rênio com potencial padrão negativo não seja um metal nobre, ele não reage à temperatura ambiente e é estável ao ar. Somente quando aquecido reage com o oxigênio acima de 400 ° C para formar óxido de rênio (VII). Ele também reage com os não-metais flúor, cloro e enxofre quando aquecido.

O rênio não é solúvel em ácidos não oxidantes, como o ácido clorídrico ou o ácido fluorídrico. Em contraste, os ácidos sulfúrico e nítrico oxidantes dissolvem o rênio facilmente. Perrenatos incolores (VII) da forma ReO se formam facilmente com derretimentos de oxidação₄^- ou Rhenates verdes (VI) do tipo ReO₄^2-.

isótopo

São conhecidos um total de 34 isótopos e mais 20 isômeros principais de rênio. Destes, dois vêm, os isótopos ¹⁸⁵Re e ¹⁸⁷Re, claro, antes. ¹⁸⁵Re, que responde por 37,40% da distribuição natural do isótopo, é o único isótopo estável. Os mais frequentes com uma participação de 62,60% ¹⁸⁷Re é fracamente radioativo. Ele se desintegra com decaimento beta com meia-vida de 4,12 · 10¹⁰Anos também ¹⁸⁷Os, resultando em uma atividade específica de 1020 becquerels / grama. Junto com o índio, o rênio é um dos poucos elementos que possuem um isótopo estável, mas são mais comumente encontrados em sua forma radioativa na natureza. Ambos os isótopos podem ser detectados com o auxílio de espectroscopia de ressonância magnética nuclear. Dos isótopos artificiais são ¹⁸⁶Re e ¹⁸⁸Reutilizado como traçador. O principal emissor beta é ¹⁸⁶Reutilizado em medicina nuclear para terapia com radiossinoviortese. ¹⁸⁸Re é usado como uma droga radioativa na terapia de tumores.

A decadência de ¹⁸⁷Re também ¹⁸⁷Os é chamado método rénio-ósmio usado em geologia para determinação isotópica de idade de rochas ou minerais. O método isócrono é usado para corrigir o ósmio previamente existente

Usar

O rênio geralmente não é usado como um elemento, mas é usado como uma mistura em um grande número de ligas. Cerca de 70% do rênio é usado como aditivo em superligas de níquel. Uma adição de 4 a 6% de rênio melhora o comportamento de fluência e fadiga em altas temperaturas. Essas ligas são usadas como lâminas de turbina para motores de aeronaves.

Outros 20% do rênio produzido são usados ​​para catalisadores de platina-rênio. Estes desempenham um papel importante no aumento do número de octanas da gasolina sem chumbo por meio da reforma ("reniformação"). A vantagem do rênio é que, em comparação com a platina pura, ele não é desativado tão rapidamente por depósitos de carbono na superfície do catalisador (“coque”). Isso permite realizar a produção em temperaturas e pressões mais baixas e, assim, produzir de forma mais econômica. Outros hidrocarbonetos, como benzeno, tolueno e xileno, também podem ser produzidos com catalisadores de platina-rênio.

Termopares para medição de temperatura em altas temperaturas (até 2200 ° C) são feitos de ligas de platina-rênio. Também como uma liga com outros metais, como ferro, cobalto, tungstênio, molibdênio ou metais preciosos, o rênio melhora a resistência ao calor e às influências químicas. No entanto, seu uso é limitado pela raridade e alto preço do rênio.

O rênio também é usado em algumas aplicações especiais, por exemplo, para catodos quentes em espectrômetros de massa ou contatos em interruptores elétricos.

prova

Existem várias maneiras de detectar o rênio. Os métodos espectroscópicos são uma possibilidade. O rênio tem uma cor de chama verde pálida com linhas espectrais características em 346 e 488,9 nm. O rênio pode ser detectado gravimetricamente por meio do ácido perrênico de cristalização característica ou de vários sais de perrenato, como o perrenato de tetrafenilarsônio. Métodos analíticos modernos, como espectrometria de massa ou espectroscopia de ressonância magnética nuclear, também são adequados para detectar o elemento.

segurança

Como muitos metais, o rênio em pó é altamente inflamável e combustível. Nenhuma água pode ser usada para a extinção por causa do hidrogênio produzido. Em vez disso, devem ser usados ​​agentes extintores ou extintores de metal. O rênio compacto, por outro lado, é não inflamável e inofensivo. O rênio não tem significado biológico conhecido para o organismo humano. Embora nenhuma informação mais precisa seja conhecida sobre a toxicidade do rênio e não existam valores de toxicidade, o rênio é considerado seguro em termos de higiene ocupacional.

Conexões

O rênio forma um grande número de compostos; Tal como acontece com o manganês e o tecnécio, os compostos nos estados de oxidação de −III a + VII são conhecidos. Em contraste com o manganês, no entanto, os compostos nos estados de alta oxidação são mais estáveis ​​do que nos inferiores.

Óxido

Um total de cinco óxidos de rênio são conhecidos, o Re amarelo₂O₇Reo vermelho₃Re₂O₅ReO marrom-preto₂ e Re₂O₃. Óxido de rênio (VII) Re₂O₇ é o óxido de rênio mais estável. É um produto intermediário na produção de rênio e pode ser usado como composto de partida para a síntese de outros compostos de rênio, como o metiltrioxorênio. Ele se dissolve em água para formar o ácido perrênico estável HReO₄. Óxido de rênio (VI) ReO₃ tem uma estrutura cristalina característica que serve como um tipo de estrutura cristalina (tipo trióxido de rênio).

halogenetos

Um total de 13 compostos de rênio com os halogênios flúor, cloro, bromo e iodo são conhecidos. O rênio reage preferencialmente para formar hexahaletos do tipo ReX₆. Isso cria fluoreto de rênio (VI) amarelo claro ReF₆e cloreto de rênio (VI) verde ReCl₆ diretamente dos elementos a 125 ° C ou 600 ° C. A reação do rênio com o flúor sob leve pressão a 400 ° C leva ao fluoreto de rênio (VII) amarelo claro, além do fluoreto de ósmio (VII) e do fluoreto de iodo (VII), o único haleto conhecido no estado de oxidação + VII. Cloreto de rênio (V) vermelho-marrom (ReCl₅)₂ tem uma estrutura octaédrica dimérica. Cloração de ReO₂ com cloreto de tionila dá um cloreto preto polimérico Re₂Cl₉, que consiste em cadeias de clusters diméricos Re-Cl interligados por átomos de cloro. Se os cloretos de rênio superiores forem decompostos termicamente a mais de 550 ° C, vermelho escuro, cloreto de rênio (III) trimérico Re é formado₃Cl₉. Estruturalmente, suas moléculas consistem em aglomerados de metal triangulares, as distâncias Re-Re de 248 pm provando o caráter de ligação dupla das ligações metal-metal. Os haletos são sensíveis à água e reagem com a água para formar óxidos ou óxidos de halogênio.

Outros compostos de rênio

O sulfeto de rênio preto (VII) Re₂S₇ produzido a partir de soluções de perrenato pela introdução de sulfeto de hidrogênio. A decomposição térmica também dá ReS de sulfeto de rênio preto (IV)₂que também é acessível diretamente dos elementos.

O rênio forma uma variedade de complexos. Ambos os complexos clássicos com centros de metal individuais e clusters de metal são conhecidos. Nestes, as ligações múltiplas de rênio-rênio às vezes também estão na forma de ligações triplas ou quádruplas. Existe um vínculo quádruplo no Re₂X₈^2--Ion complexo (X é um átomo de halogênio ou um grupo metil).

Compostos organometálicos de rênio também são conhecidos. Um importante composto orgânico de rênio é o trióxido de metilrênio (MTO), que pode ser usado como catalisador para reações de metátese, para a epoxidação de olefinas e para a olefinação de aldeídos. MTO e outros catalisadores de rênio para metátese são particularmente resistentes a venenos de catalisador.

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