RENIJS: ATKLĀŠANA, ĪPAŠĪBAS, STRUKTŪRA, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Renijs ir metālisks elements, kura ķīmiskais simbols ir Re, un ievieto periodiskās tabulas 7. grupā, divas vietas zem mangāns. Kopā ar šo un tehnēciju tam ir īpašība eksponēt vairākus skaitļus vai oksidācijas stāvokļus no +1 līdz +7. Tas arī veido anjonu, ko sauc par perrenātu, ReO ₄ ^- , kas ir analogs permanganātam, MnO ₄ ^- .

Šis metāls ir viens no retākajiem un trūcīgākajiem dabā, tāpēc tā cena ir augsta. To iegūst kā molibdēna un vara ieguves blakusproduktu. Viena no visatbilstošākajām Renija īpašībām ir tā augstā kušanas temperatūra, kuru tik tikko pārspēj ogleklis un volframs, un tā augstais blīvums, divreiz pārsniedzot svina saturu.

Renija metāla sfēra. Avots: Hi-Res attēli par ķīmiskajiem elementiem / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Viņa atklājumam ir pretrunīgi un neveiksmīgi pārspīlējumi. Nosaukums “rēnijs” cēlies no latīņu vārda “rhenus”, kas nozīmē Reinu, slaveno vācu upi netālu no vietas, kur strādāja vācu ķīmiķi, kas izolēja un identificēja šo jauno elementu.

Rēnijam ir daudz lietojumu, starp kuriem izceļas benzīna oktānskaitļa precizēšana, kā arī ugunsizturīgu supersakausējumu ražošanai, kas paredzēti kosmisko kuģu turbīnu un motoru montāžai.

Atklājums

Divu smago elementu esamība ar ķīmiskajām īpašībām, kas līdzīgas mangāna īpašībām, jau kopš 1869. gada tika prognozēta caur krievu ķīmiķa Dmitrija Mendeļejeva periodisko tabulu. Tomēr tajā laikā nebija zināms, kādam jābūt viņu atomu skaitam; un tieši šeit 1913. gadā tika ieviests angļu fiziķa Henrija Moseleja pareģojums.

Pēc Moselija vārdiem, šiem diviem elementiem, kas pieder mangāna grupai, jābūt ar atomu numuriem 43 un 75.

Tomēr pāris gadus iepriekš japāņu ķīmiķis Masataka Ogawa minerālā torianīta paraugā bija atklājis domājamo elementu 43. Pēc rezultātu paziņošanas 1908. gadā viņš vēlējās kristīt šo elementu ar nosaukumu “Niponio”. Diemžēl toreizējie ķīmiķi pierādīja, ka Ogava nav atklājis 43. elementu.

Un tā, pagāja citi gadi, kad 1925. gadā trīs vācu ķīmiķi: Valters Noddaks, Ida Noddaka un Otto Bergs atrada elementu 75 kolumbīta, gadolinīta un molibdenīta minerālu paraugos. Viņi viņam par godu Vācijas Reinas upei (latīņu valodā “Rhenus”) piešķīra rēnija vārdu.

Masataka Ogawa kļūda bija kļūdaini identificējusi elementu: viņš bija atklājis reniumu, nevis 43. elementu, ko mūsdienās sauc par tehneciju.

Renija īpašības

Renija situācija periodiskajā tabulā. ! Oriģināls: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Ārējais izskats

Reniju parasti tirgo kā pelēcīgu pulveri. Tās metāla gabali, parasti sfēriski pilieni, ir sudrabaini pelēki, kas ir arī ļoti spīdīgi.

Molārā masa

186,207 g / mol

Atomu skaitlis

75

Kušanas punkts

3186 ºC

Vārīšanās punkts

5630 ºC

Blīvums

- istabas temperatūrā: 21,02 g / cm ³

-Tiesība kušanas temperatūrā: 18,9 g / cm ³

Renijs ir metāls, kas ir gandrīz divreiz blīvāks nekā pats svins. Tādējādi rēnija sfēru, kas sver 1 gramu, var pielīdzināt robustam svina kristālam ar tādu pašu masu.

Elektronegativitāte

1,9 pēc Polainga skalas

Jonizācijas enerģijas

Pirmais: 760 kJ / mol

Otrais: 1260 kJ / mol

Trešais: 2510 kJ / mol

Molārā siltuma jauda

25,48 J / (mol K)

Siltumvadītspēja

48,0 W / (m K)

Elektriskā pretestība

193 nm

Mosa cietība

7

Izotopi

Renija atomi dabā sastopami kā divi izotopi: ¹⁸⁵ Re, ar pārpilnību 37,4%; un ¹⁸⁷ Re, ar pārpilnību 62,6%. Renijs ir viens no tiem elementiem, kura visizplatītākais izotops ir radioaktīvs; tomēr ¹⁸⁷ Re eliminācijas pusperiods ir ļoti garš (4,12 · 10 ¹⁰ gadi), tāpēc to praktiski uzskata par stabilu.

Reaģētspēja

Renijs metāls ir materiāls, izturīgs pret rūsu. Kad tas izdalās, tā oksīds Re ₂ O ₇ augstās temperatūrās iztvaiko un deg ar dzeltenīgi zaļu liesmu. Renija gabali pretojas koncentrēta HNO ₃ uzbrukumam ; bet karsts tas izšķīst, veidojot renskābi un slāpekļa dioksīdu, kas šķīdumu padara brūnu:

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

Renija ķīmija ir plaša, jo tā spēj veidot savienojumus ar plašu oksidācijas numuru spektru, kā arī izveidot kvadrupola saiti starp diviem rēzija atomiem (četras Re-Re kovalento saiknes).

Struktūra un elektroniskā konfigurācija

Renija elektronu apvalks. Autors: Lietotājs: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia Commons

Renija atomi savos kristālos sagrupējas, veidojot kompaktu sešstūrainu struktūru, hcp, kurai raksturīga ļoti blīva struktūra. Tas saskan ar faktu, ka tas ir augsta blīvuma metāls. Metāliskā saite, kas veidojas no to ārējo orbitālu pārklāšanās, saglabā Atomus spēcīgi saliedētus.

Šajā metāliskajā saitē Re-Re piedalās valences elektroni, kas atbilst elektroniskajai konfigurācijai:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

Principā tas ir 5.d un 6.s orbitāles, kas pārklājas, lai kompakto Re-atomus hcp struktūrā sablīvētu. Ņemiet vērā, ka tā elektronu kopsumma ir 7, kas atbilst tā grupas skaitam periodiskajā tabulā.

Oksidācijas skaitļi

Renija elektroniskā konfigurācija ļauj uzreiz redzēt, ka tā atoms spēj zaudēt līdz 7 elektroniem, kļūt par hipotētisku katjonu Re ⁷⁺ . Ja tiek pieņemts , ka Re ⁷⁺ pastāv katrā rēnija savienojumā, piemēram, Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ² ), tad tiek teikts, ka tā oksidācijas skaitlis ir +7, Re ( VII).

Citi rēna pozitīvie oksidācijas skaitļi ir: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) un tā tālāk līdz +7. Tāpat arī rēnijs var iegūt elektronus, kļūstot par anjonu. Šajos gadījumos tiek apgalvots, ka tam ir negatīvs oksidācijas skaitlis: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) un -1 (Re ^- ).

Lietojumprogrammas

Benzīns

Renijs kopā ar platīnu tiek izmantots, lai izveidotu katalizatorus, kas palielina benzīna oktānskaitli, vienlaikus pazeminot tā svina saturu. No otras puses, rēnija katalizatori tiek izmantoti vairākām hidrogenēšanas reakcijām, ņemot vērā to izturību pret saindēšanos ar slāpekli, fosforu un sēru.

Ugunsizturīgi supersakausējumi

Renijs ir ugunsizturīgs metāls tā augstās kušanas temperatūras dēļ. Tieši tāpēc to pievieno niķeļa sakausējumiem, lai tie būtu ugunsizturīgi un izturīgi pret augstu spiedienu un temperatūru. Šos supersakausējumus galvenokārt izmanto, lai projektētu turbīnas un dzinējus kosmiskajiem kuģiem.

Volframa pavedieni

Renijs var veidot sakausējumus arī ar volframu, kas uzlabo tā elastību un tādējādi atvieglo pavedienu ražošanu. Šie rēnija-volframa pavedieni tiek izmantoti kā rentgenstaru avoti un tādu termopāru projektēšanai, kas spēj izmērīt temperatūru līdz 2200 ºC.

Tāpat šie rēnija pavedieni kādreiz tika izmantoti arhaisko kameru zibspuldzēm, bet tagad - sarežģītu iekārtu lampām; piemēram, masas spektrofotometrs.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Sāra Pīrsa. (2020). Renijs: lietojumi, vēsture, fakti un izotopi. Pētījums. Atgūts no: study.com
3. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2020). Renijs. PubChem datu bāze., CID = 23947. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Renijs. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Dr Doug Stewart. (2020). Renija elementa fakti. Atgūts no: chemicool.com
6. Ēriks Scerri. (2008. gada 18. novembris). Renijs. Ķīmija tās elementos. Atgūts no: chemistryworld.com