Рений

Рений (Rhenium), Re, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 75, атомная масса 186,207. Светло-серый металл. В природном рении два изотопа: стабильный 185Re (37,07%) и слаборадиоактивный 187Re (с периодом полураспада T1/2 = 1011 лет).

  В 1871 Д. И. Менделеев предсказал существование элемента с атомным весом 190 — аналога марганца — и назвал его «тримарганцем». В последующие годы появлялось много недостоверных сообщений об открытии этого элемента. Но лишь в 1925 нем. химики И. и В. Ноддак обнаружили его спектральным методом в минерале колумбите. Название рения происходит от латинского наименования р. Рейн (Rhenus) в Германии.

  Распространение в природе. Рений — типичный рассеянный элемент. Среднее содержание его в земной коре 7×108% по массе. Известны три минерала ренияокисел, сульфид и сульфоренат меди CuReS4 (минерал джезказганит). Как примесь рений встречается в минералах других[ элементов; его повышенные концентрации отмечены в колумбитах, танталитах, цирконатах, минералах редких земель, сульфидах меди и особенно в молибдените MoS2 (от 0,1 до 10-5%). Связь рения с молибденитом обусловлена изоморфизмом MoS2 и ReS2. Важный источник рения — некоторые медные сульфидные концентраты (0,002—0,005% Re).

  Физические и химические свойства. Рений кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной решётке (а = 2,760 , с = 4,458 ). Атомный радиус 1,373 , ионный радиус Re7+ 0,56 . Плотность 21,03 г/см3, tпл = 3180 ± 20 °С, tkип= 5900 °С. Удельная теплоёмкость 153 дж/(кг×К), или 0,03653 кал/(г×град) (0—1200 °С). Термический коэффициент линейного расширения 6,7×10-6 (20—500 °С). Удельное объёмное электрическое сопротивление 19,3×10-6 ом×см (20 °С). температура перехода в состояние сверхпроводимости 1,699 К; работа выхода 4,80 эв, парамагнитен.

  По тугоплавкости рений уступает лишь вольфраму. В отличие от вольфрама, рений пластичен в литом и рекристаллизованном состоянии и деформируется на холоду. Модуль упругости рения 470 Гн/м2, или 47 000 кгс/мм2 (выше, чем у других металлов, за исключением Os и Ir). Это обусловливает высокое сопротивление деформации и быстрый наклёп при обработке давлением. Рений отличается высокой длительной прочностью при температурах 1000—2000 °С.

  У атома Re семь внешних электронов; конфигурация высших энергетических уровней 5d56s2. На воздухе при обычной температуре рений устойчив. Окисление металла с образованием окислов (ReOs, Re2O7) наблюдается начиная с 300 °С и интенсивно протекает выше 600 °С. С водородом рений не реагирует вплоть до температуры плавления. С азотом не взаимодействует вообще. Рений, в отличие от других тугоплавких металлов, не образует карбидов. Фтор и хлор реагируют с рением при нагревании с образованием ReFe и ReCl5, с бромом и йодом металл непосредственно не взаимодействует. Пары серы при 700—800 °С дают с рением сульфид ReS2.

  Рений не корродирует в соляной и плавиковой кислотах любых концентраций на холоду и при нагревании до 100 °С. В азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте, в перекиси водорода металл растворяется с образованием рениевой кислоты. В растворах щелочей при нагревании рений медленно корродирует, расплавленные щёлочи растворяют его быстро.

  Для рения известны все валентные состояния от +7 до —1, что обусловливает многочисленность и разнообразие его соединений. Наиболее устойчивы соединения семивалентного рения. Рениевый ангидрид ReO7 — светло-жёлтое вещество, хорошо растворимое в воде. Рениевая кислота HReO4 — бесцветная, сильная; сравнительно слабый окислитель (в отличие от марганцевой HMnO4). При взаимодействии HReO4 с щелочами, окислами или карбонатами металлов образуются её соли — перренаты. Соединения иных степеней окисления рения — оранжево-красная трёхокись ReO3, тёмно-коричневая двуокись ReO2, легколетучие хлориды и оксихлориды ReCI5, ReOCl4, ReO3CI и др.

  Получение и применение. Основным источником рения служат молибденитовые концентраты (с содержанием Re 0,01—0,04%) и медные концентраты некоторых месторождений меди (с содержанием Re 0,002—0,003%). При окислительном обжиге молибденитовых концентратов (см. Молибден) рений удаляется с печными газами в виде Re2O7(tкип 360 °С), которая концентрируется в продуктах пылеуловительных систем (шламах, растворах). На различных стадиях производства черновой меди из концентратов рений также удаляется с газами. Если печные газы направляются в производство серной кислоты, рений концентрируется в промывной кислоте электрофильтров. Для извлечения рения из пылей и шламов применяют выщелачивание слабой H2SO4 с добавкой окислителя — пиролюзита. Из полученных растворов, а также из промывной серной кислоты рений извлекают сорбцией или экстракцией. Конечным продуктом является перренат аммония NH4ReO4. Восстанавливая его водородом, получают порошок рения, превращаемый затем в компактные заготовки методом порошковой металлургии. Применяют также плавку рения в электроннолучевых печах. Как тугоплавкий металл рений, а также сплавы W с Re используют в производстве электронных приборов. Кроме того, из рения и его сплавов с W изготавливают термопары для измерения температур до 2500 °С, электроконтакты и детали точных приборов. Сплавы Re с W, Mo, Ta отличаются высокой жаропрочностью. Они применяются в авиа- и космической технике. Рений и его соединения используются в качестве эффективных катализаторов при крекинге нефти.

 

  Лит.: Друце И., Рений, пер. с англ., М., 1951; Лебедев К. Б., Рений, М., 1963; Савицкий Е. М., Тылкина М. А., Поварова К. Б., Сплавы рения, М., 1965; Труды III Всесоюзного совещания по проблеме рения, ч. 1—2, М., 1970.

  А. Н. Зеликман.

 

 


ПраймКемикалсГрупп