รีเนียม

รีเนียม ₇₅ Re
รีเนียม
การออกเสียง	/ ˈ riː ni ə m /ⓘ ( REE -nee-əm )
รูปร่าง	สีเทาเงิน
น้ำหนักอะตอมมาตรฐานA r °(Re)
	186.207 ± 0.001 ; 186.21 ± 0.01 ( ย่อ ) ;
เรเนียมในตารางธาตุ
เลขอะตอม( Z )	75
กลุ่ม	กลุ่ม 7
ระยะเวลา	คาบเรียนที่ 6
ปิดกั้น	ดีบล็อก
การจัดเรียงอิเล็กตรอน	[ Xe ] 4f 14 5d 5 6s 2
อิเล็กตรอนต่อเปลือก	2, 8, 18, 32, 13, 2
คุณสมบัติทางกายภาพ
เฟสที่ STP	แข็ง
จุดหลอมเหลว	3459 K (3186 °C, 5767 °F)
จุดเดือด	5903 K (5630 °C, 10,170 °F)
ความหนาแน่น(ที่อุณหภูมิ 20°C)	21.010 กรัม/ซม. 3
เมื่อเป็นของเหลว (ที่ อุณหภูมิหลอมเหลว )	18.9 กรัม/ซม³
ความร้อนของการหลอมเหลว	60.43 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการระเหย	704 กิโลจูล/โมล
ความจุความร้อนโมลาร์	25.48 จูล/(โมล·เคลวิน)
ความจุความร้อนจำเพาะ	136.835 จูล/(กก.·เคลวิน)
คุณสมบัติของอะตอม
สถานะออกซิเดชัน	ทั่วไป: +4, +7 −3, −1, 0, +1, +2, +3, +5, +6
ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี	ระดับคะแนนของพอลลิง: 1.9
พลังงานไอออนไนเซชัน	อันดับ 1: 760 กิโลจูล/โมล; อันดับที่ 2: 1260 กิโลจูล/โมล; อันดับ 3: 2510 กิโลจูล/โมล; ( มากกว่า );
รัศมีอะตอม	เชิงประจักษ์: 137 น.
รัศมีโควาเลนต์	151±7 น.
	เส้นสเปกตรัมของรีเนียม
คุณสมบัติอื่นๆ
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ	ดั้งเดิม
โครงสร้างผลึก	โครงสร้างผลึก แบบหกเหลี่ยม(hcp) ( hP2 )
ค่าคงที่แลตติส	a = 276.10 pm c = 445.84 pm (ที่ 20 °C)
การขยายตัวทางความร้อน	5.61 × 10 −6 /K (ที่ 20 °C)
การนำความร้อน	48.0 วัตต์/(เมตร⋅เคลวิน)
ความต้านทานไฟฟ้า	193 นาโนโอห์ม⋅เมตร (ที่ 20 องศาเซลเซียส)
การจัดเรียงแม่เหล็ก	พาราแมกเนติก
ความไวต่อสนามแม่เหล็กโมลาร์	+67.6 × 10 −6 ซม. 3 /โมล (293 K)
โมดูลัสของยัง	463 จีพีเอ
โมดูลัสเฉือน	178 จีพีเอ
โมดูลัสปริมาตร	370 จีพีเอ
ความเร็วเสียงแท่งบาง	4700 เมตร/วินาที (ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส)
อัตราส่วนปัวซอง	0.30
ความแข็งโมห์ส	7.0
ความแข็งแบบวิคเกอร์ส	1350–7850 เมกะปาสคาล
ความแข็งบริเนลล์	1320–2500 เมกะปาสคาล
หมายเลข CAS	7440-15-5
ประวัติศาสตร์
การตั้งชื่อ	หลังแม่น้ำไรน์ (ภาษาเยอรมัน: Rhein )
การค้นพบ	มาซาทากะ โอกาวะ(1908)
การแยกครั้งแรก	มาซาทากะ โอกาวะ(1919)
ตั้งชื่อโดย	วอลเตอร์ โนดแด็ค , ไอดา โนดแด็ค , ออตโต เบิร์ก(1925)
ไอโซโทปของรีเนียม วี; อี;
เบต้า+	184ว.
ε	186ว.

รีเนียมเป็นธาตุเคมีมีสัญลักษณ์Reและเลขอะตอม 75 เป็นโลหะทรานซิชัน หนักสีเงินเทา อยู่ใน แถวที่สาม หมู่ 7ของตารางธาตุมีความเข้มข้นเฉลี่ยประมาณ 1 ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) ทำให้รีเนียมเป็นหนึ่งในธาตุที่หายากที่สุดในเปลือกโลกมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด มีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกับแมงกานีสและเทคนีเซียม และได้มาจาก การเป็นผลพลอยได้จากการสกัดและการกลั่นแร่โมลิบเดนัมและทองแดงเป็นหลัก สามารถมี สถานะออกซิเดชันได้หลากหลายตั้งแต่ -3 ถึง +7

เรเนียมถูกค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2451 โดยมาซาทากะ โอกาวะแต่เขาเข้าใจผิดกำหนดให้เป็นธาตุที่ 43 (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อเทคนีเซียม ) แทนที่จะเป็นธาตุที่ 75 และตั้งชื่อว่านิปโพเนียมต่อมาถูกค้นพบอีกครั้งในปี พ.ศ. 2468 โดยวอลเตอร์ น็อดแด็กไอดา แทคเคและ^ออตโต เบิร์ก [ ¹⁰^]ซึ่งตั้งชื่อปัจจุบันให้กับเรเนียม โดยตั้งชื่อตามแม่น้ำไรน์ในยุโรป ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของตัวอย่างแรกสุดและนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์^[¹¹^]

ซูเปอร์อัลลอย ของรีเนียมที่มี นิกเกิลเป็นส่วนประกอบ หลัก ถูกนำมาใช้ในห้องเผาไหม้ ใบพัดกังหัน และหัวฉีดไอเสียของเครื่องยนต์เจ็ทอัลลอยเหล่านี้มีรีเนียมมากถึง 6% ทำให้การสร้างเครื่องยนต์เจ็ทเป็นการใช้งานที่ใหญ่ที่สุดของธาตุนี้ การใช้งานที่สำคัญรองลงมาคือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา : มันเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีเยี่ยมสำหรับการไฮโดรจิเนชันและการไอโซเมอไรเซชันและใช้ในการปฏิรูปแนฟทาแบบเร่งปฏิกิริยาเพื่อใช้ในน้ำมันเบนซิน (กระบวนการรีนิฟอร์มมิง) เป็นต้น เนื่องจากมีปริมาณน้อยเมื่อเทียบกับความต้องการ รีเนียมจึงมีราคาแพง โดยราคาสูงสุดเป็นประวัติการณ์ในปี 2008–09 อยู่ที่ 10,600 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม (4,800 ดอลลาร์สหรัฐต่อปอนด์) ณ ปี 2018 ราคาลดลงเหลือ 2,844 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม (1,290 ดอลลาร์สหรัฐต่อปอนด์) เนื่องจากการรีไซเคิลที่เพิ่มขึ้นและความต้องการตัวเร่งปฏิกิริยารีเนียมลดลง^{[ 12 ]}

ประวัติศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1908 นักเคมีชาวญี่ปุ่น มาซาทากะ โอกาวะประกาศว่าเขาค้นพบธาตุที่ 43 และตั้งชื่อว่านิปโพเนียม (Np) ตามชื่อประเทศญี่ปุ่น ( นิปปอนในภาษาญี่ปุ่น) อันที่จริง เขาค้นพบธาตุที่ 75 (รีเนียม) แทนที่จะเป็นธาตุที่ 43: ธาตุทั้งสองอยู่ในหมู่เดียวกันของตารางธาตุ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}งานของโอกาวะมักถูกอ้างอิงอย่างไม่ถูกต้อง เนื่องจากผลลัพธ์สำคัญบางส่วนของเขาได้รับการตีพิมพ์เป็นภาษาญี่ปุ่นเท่านั้น เป็นไปได้ว่าการยืนกรานของเขาในการค้นหาธาตุที่ 43 ทำให้เขาไม่ได้พิจารณาว่าเขาอาจค้นพบธาตุที่ 75 แทน ก่อนที่โอกาวะจะเสียชีวิตในปี ค.ศ. 1930 เคนจิโร คิมูระได้วิเคราะห์ตัวอย่างของโอกาวะโดยใช้สเปกโทรสโกปีรังสีเอกซ์ที่มหาวิทยาลัยจักรวรรดิโตเกียวและกล่าวกับเพื่อนว่า "มันคือรีเนียมที่สวยงามจริงๆ" เขาไม่ได้เปิดเผยเรื่องนี้ต่อสาธารณะ เพราะในวัฒนธรรมมหาวิทยาลัยของญี่ปุ่นก่อนสงครามโลกครั้งที่สองการชี้ให้เห็นความผิดพลาดของผู้อาวุโสถือเป็นเรื่องที่ไม่เหมาะสม แต่หลักฐานก็เป็นที่รู้จักในสื่อข่าวของญี่ปุ่นบางแห่งอยู่ดี เมื่อเวลาผ่านไปโดยไม่มีการทดลองซ้ำหรือการทำงานใหม่เกี่ยวกับนิปโพเนียม ข้ออ้างของโอกาวะก็จางหายไป^{[ 14 ]}ต่อมาสัญลักษณ์ Np ถูกนำมาใช้สำหรับธาตุเนปทูเนียมและชื่อ "นิโฮเนียม" ซึ่งตั้งชื่อตามประเทศญี่ปุ่นพร้อมกับสัญลักษณ์ Nh ถูกนำมาใช้สำหรับธาตุที่ 113 ในภายหลัง ธาตุที่ 113 ยังถูกค้นพบโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นและได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ผลงานของโอกาวะ^{[ 15 ]}ในปัจจุบัน ข้ออ้างของโอกาวะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นการค้นพบธาตุที่ 75 เมื่อมองย้อนกลับไป^{[ 14 ]}

เรเนียม ( ภาษาละติน : Rhenusหมายถึง " ไรน์ ") ^{[ 16 ]}ได้รับชื่อปัจจุบันเมื่อถูกค้นพบอีกครั้งโดยWalter Noddack , Ida NoddackและOtto Bergในประเทศเยอรมนีในปี 1925 พวกเขารายงานว่าตรวจพบธาตุนี้ในแร่แพลทินัมและในแร่โคลัมไบต์พวกเขายังพบเรเนียมในแกโดลิไนต์และโมลิบดีไนต์อีก ด้วย ^{[ 17 ]}ในปี 1928 พวกเขาสามารถสกัดธาตุนี้ได้ 1 กรัมโดยการแปรรูปโมลิบดีไนต์ 660 กิโลกรัม^{[ 18 ]}ในปี 1968 มีการประมาณการว่า 75% ของโลหะเรเนียมในสหรัฐอเมริกาถูกนำไปใช้ในการวิจัยและพัฒนา โลหะ ผสมทนไฟใช้เวลาหลายปีนับจากนั้นก่อนที่ซูเปอร์อัลลอยจะถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}

การระบุลักษณะผิดพลาดครั้งแรกโดย Ogawa ในปี พ.ศ. 2451 และงานสุดท้ายในปี พ.ศ. 2468 ทำให้เรเนียมอาจเป็นธาตุเสถียรสุดท้ายที่เข้าใจได้ฮาฟเนียมถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2466 ^{[ 21 ]}และธาตุใหม่ทั้งหมดที่ค้นพบหลังจากนั้นไม่มีไอโซโทปเสถียร^{[ 22 ]}

ลักษณะเฉพาะ

รีเนียมเป็นโลหะสีเงินขาว มีจุดหลอมเหลว สูงที่สุดชนิดหนึ่งใน บรรดาธาตุทั้งหมด รองจากทังสเตน เท่านั้น (ที่ความดันมาตรฐานคาร์บอนจะระเหิดแทนที่จะหลอมเหลว แม้ว่าจุดระเหิด ของ คาร์บอนจะใกล้เคียงกับจุดหลอมเหลวของทังสเตนและรีเนียมก็ตาม) นอกจากนี้ยังมีจุดเดือด สูงที่สุดชนิดหนึ่งในบรรดาธาตุทั้งหมด และสูงที่สุดในกลุ่มธาตุเสถียร อีกทั้งยังมีความหนาแน่นสูง ที่สุดชนิดหนึ่ง รองจากแพลทินัมอิริเดียมและออสเมียม เท่านั้น รีเนียมมีโครงสร้างผลึกแบบหกเหลี่ยมอัดแน่น

รูปแบบเชิงพาณิชย์ทั่วไปคือผง แต่ธาตุนี้สามารถรวมตัวกันได้โดยการอัดและเผาผนึกในสุญญากาศหรือ บรรยากาศ ไฮโดรเจนกระบวนการนี้ทำให้ได้ของแข็งที่แน่นหนาซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่า 90% ของความหนาแน่นของโลหะ เมื่ออบอ่อนโลหะนี้จะมีความยืดหยุ่นสูงและสามารถดัด ม้วน หรือรีดได้^{[ 23 ]}โลหะ ผสม รีเนียม-โมลิบเดนัมเป็นตัวนำยิ่งยวดที่ 10 Kโลหะผสมทังสเตน-รีเนียมก็เป็นตัวนำยิ่งยวดเช่นกัน^{[ 24 ]}ที่อุณหภูมิประมาณ 4–8 K ขึ้นอยู่กับโลหะผสม โลหะรีเนียมเป็นตัวนำยิ่งยวดที่1.697 ± 0.006 K . ^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}

ในรูปของมวลสารที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศ ธาตุนี้จะต้านทานต่อด่าง กรดซัลฟิวริก กรด ไฮโดรคลอริก กรดไนตริกและ กรด อะควาเรเจียอย่างไรก็ตาม จะทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเมื่อได้รับความร้อน^{[ 27 ]}

ไอโซโทป

เรเนียมมี ไอโซโทป เสถียร หนึ่ง ไอโซโทป คือ เรเนียม-185 ซึ่งพบได้ในปริมาณน้อย ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่พบได้เฉพาะในธาตุอื่นอีกสองธาตุ ( อินเดียมและเทลลูเรียม ) เรเนียมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติมี^185Re เพียง 37.4% และ^187Re 62.6% ซึ่งไม่เสถียร แต่มี ครึ่งชีวิตยาวนานมาก(41.6 พันล้านปี) ^{[ 9 ]}เรเนียมธรรมชาติหนึ่งกิโลกรัมปล่อยรังสี 1.07 MBqเนื่องจากการมีอยู่ของไอโซโทปนี้ อายุการใช้งานนี้อาจได้รับผลกระทบอย่างมากจากสถานะประจุของอะตอมเรเนียม^{[ 28 ]}^{[ 29 ]}การสลายตัวแบบเบตาของ^187Reใช้สำหรับ การหาอายุ ของแร่โดยใช้เรเนียม-ออสเมียมพลังงานที่ใช้ได้สำหรับการสลายตัวแบบเบตา (2.6 keV ) นี้ต่ำเป็นอันดับสองที่ทราบในบรรดาไอโซโทปกัมมันตรังสี ทั้งหมด รองจากการสลายตัวจาก¹¹⁵ In ไปเป็น¹¹⁵ Sn* ที่ถูกกระตุ้น (0.147 keV) ^{[ 30 ]}ไอโซโทปเรเนียม-186m โดดเด่นในฐานะที่เป็นไอโซโทปกึ่งเสถียรที่ มีอายุยืนยาวที่สุดชนิดหนึ่ง โดยมีครึ่งชีวิตประมาณ 200,000 ปี มีไอโซโทปที่ไม่เสถียรอื่นๆ อีก 33 ชนิดที่ได้รับการยอมรับ ตั้งแต่¹⁶⁰ Re ถึง¹⁹⁴ Re ซึ่งไอโซโทปที่มีอายุยืนยาวที่สุดคือ¹⁸³ Re โดยมีครึ่งชีวิต 70 วัน^{[ 9 ]}

สารประกอบ

สารประกอบรีเนียมเป็นที่รู้จักสำหรับสถานะออกซิเดชัน ทั้งหมด ระหว่าง −3 และ +7 ยกเว้น −2 สถานะออกซิเดชัน +7, +4 และ +3 เป็นสถานะที่พบได้บ่อยที่สุด^{[ 31 ]}รีเนียมมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มากที่สุดในรูปของเกลือเพอร์รี เนต รวมถึงโซเดียมและแอมโมเนียมเพอร์รีเนตสารประกอบเหล่านี้เป็นสีขาวและละลายน้ำได้^{[ 32 ]}ไอออนเตตระไทโอเพอร์รีเนต [ReS ₄ ] ⁻ เป็นไปได้^{[ 33 ]}

เฮไลด์และออกซีเฮไลด์

รีเนียมคลอไรด์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือ ReCl ₆ , ReCl ₅ , ReCl ₄และReCl ₃^{[ 34} ] โครงสร้างของสารประกอบเหล่านี้มักมีพันธะ Re-Re ที่กว้างขวาง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของโลหะนี้ในสถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่า VII เกลือของ [Re ₂ Cl ₈ ] ²⁻มี พันธะโลหะ-โลหะ สี่พันธะแม้ว่ารีเนียมคลอไรด์ที่สูงที่สุดจะมี Re(VI) แต่ฟลูออรีนจะให้อนุพันธ์ d ⁰^Re (VII) คือรีเนียมเฮปตาฟลูออไร ด์ โบรไมด์และไอโอไดด์ของรีเนียมก็เป็นที่รู้จักกันดีเช่นกัน รวมถึงรีเนียมเพนตาโบรไมด์และรีเนียมเตตระไอโอไดด์

เช่นเดียวกับทังสเตนและโมลิบเดนัม ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกัน รีเนียมสามารถสร้างสารประกอบออกซีฮาไลด์ ได้หลากหลายชนิด โดย สารประกอบ ออกซีคลอไรด์เป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่_ReOCl₄และ_ReOCl₃

ออกไซด์และซัลไฟด์

กรดเพอร์เรนิก ( H₄Re₂O₉ ) _มี_{โครงสร้าง}ที่ไม่เป็นไปตามแบบแผน_{ทั่วไป}

ออกไซด์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือRe ₂ O ₇ สีเหลืองที่ระเหยง่าย รีเนียมไตรออกไซด์สีแดงReO ₃มี โครงสร้างคล้าย เพอร์รอฟสไกต์ ออกไซด์อื่นๆ ได้แก่ Re ₂ O ₅ , ReO ₂และ Re ₂ O ₃^{[ 34} ] ซัลไฟด์คือReS ₂และRe ₂ S _{7 เกลือเพอร์รีเนตสามารถเปลี่ยนเป็นเตตระไทโอเพอร์รี}^เนตได้โดยการกระทำของแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์^[³³^]

สารประกอบอื่นๆ

รีเนียมไดโบไรด์ (ReB ₂ ) เป็นสารประกอบแข็งที่มีความแข็งใกล้เคียงกับทังสเตนคาร์ไบด์ซิลิคอนคาร์ไบด์ไทเทเนียมไดโบไรด์หรือเซอร์โคเนียมไดโบไรด์^{[ 35 ]}

สารประกอบออร์กาโนรีเนียม

ไดร์รีเนียมเดคาคาร์บอนิลเป็นสารตั้งต้นที่พบได้บ่อยที่สุดในเคมีออร์กาโนรีเนียม การลดไดร์รีเนียมเดคาคาร์บอนิลด้วยโซเดียมอะมัลกัมจะให้ Na[Re(CO) ₅ ] โดยมีรีเนียมอยู่ในสถานะออกซิเดชันอย่างเป็นทางการ −1 ^{[ 36 ]}ไดร์รีเนียมเดคาคาร์บอนิลสามารถถูกออกซิไดซ์ด้วยโบรมีนเป็นโบรโมเพนตาคาร์บอนิลรีเนียม(I)ได้^{[ 37 ]}

Re ₂ (CO) ₁₀ + Br ₂ → 2 Re(CO) ₅ Br

การลดเพนตาคาร์บอนิลนี้ด้วยสังกะสีและกรดอะซิติกจะให้เพนตาคาร์บอนิลไฮดริโดรีเนียม : ^{[ 38 ]}

เรื่อง(CO) ₅ Br + Zn + HOAc → เรื่อง(CO) ₅ H + ZnBr(OAc)

เมทิลรีเนียมไตรออกไซด์₍ " MTO"), CH₃ReO₃ _เป็นของแข็งระเหยง่ายไม่มีสี ซึ่งใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการทดลองในห้องปฏิบัติการบางอย่าง สามารถเตรียมได้หลายวิธี วิธีทั่วไปคือปฏิกิริยาระหว่าง_Re₂O₇และเตตรา_{เมทิล}ทิน:

Re ₂ O ₇ + (CH ₃ ) ₄ Sn → CH ₃ ReO ₃ + (CH ₃ ) ₃ SnOReO ₃

อนุพันธ์อัลคิลและอะริลที่คล้ายคลึงกันเป็นที่รู้จัก MTO เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ อัลไคน์ปลายให้กรดหรือเอสเทอร์ที่สอดคล้องกัน อัลไคน์ภายในให้ไดคีโตน และอัลคีนให้อีพอกไซด์ MTO ยังเร่งปฏิกิริยาการแปลงอัลดีไฮด์และไดอะโซอัลเคนให้เป็นอัลคีน อีกด้วย ^{[ 39 ]}

โนนาไฮดริโดรีเนต

อนุพันธ์ที่โดดเด่นของรีเนียมคือโนนาไฮดริโดรีเนต^ซึ่งเดิมทีคิดว่าเป็น ไอออน รีไนด์ Re⁻ แต่แท้จริงแล้วประกอบด้วยReH²⁻₉แอนไอออนที่มีสถานะออกซิเดชันของรีเนียมเป็น +7

เคมีวิเคราะห์ของรีเนียม

สารเคมีส่วนใหญ่ของรีเนียมสามารถแยกแยะได้ด้วยสเปกโทรสโกปีอิเล็กตรอน สำหรับโพลีออกโซรีเนต หลักฐานขององค์ประกอบส่วนใหญ่มาจากโครงสร้างผลึกสำหรับของแข็งและจากสเปกตรัมมวลสำหรับสารละลาย^{[ 40 ]}สำหรับสารประกอบรีเนียมเชิงซ้อนที่ลดลง XANES มีประโยชน์มาก^{[ 41 ]}

การเกิดขึ้น

เรเนียมเป็นหนึ่งในธาตุที่หายากที่สุดในเปลือกโลกโดยมีความเข้มข้นเฉลี่ย 1 ppb ^{[ 34 ]}แหล่งข้อมูลอื่นอ้างถึงตัวเลข 0.5 ppb ทำให้เป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 77 ในเปลือกโลก^{[ 42 ]}เรเนียมอาจไม่พบในธรรมชาติในรูปอิสระ (ความเป็นไปได้ของการเกิดขึ้นในธรรมชาติยังไม่แน่นอน) แต่พบในปริมาณมากถึง 0.2% ^{[ 34 ]}ในแร่โมลิบดีไนต์ (ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ ) ซึ่งเป็นแหล่งเชิงพาณิชย์หลัก แม้ว่าจะพบตัวอย่างโมลิบดีไนต์เดี่ยวที่มีเรเนียมมากถึง 1.88% ก็ตาม^{[ 43 ]}ชิลีมีแหล่งสำรองเรเนียมที่ใหญ่ที่สุดในโลก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแหล่งแร่ทองแดง และเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดในปี 2548 ^{[ 44 ]}เพิ่งไม่นานมานี้ (ในปี 1994) ที่มีการค้นพบและอธิบายแร่ เรเนียมชนิดแรก ซึ่งเป็น แร่เรเนียมซัลไฟด์ (ReS ₂ ) ที่ควบแน่นจากปล่อง ภูเขาไฟ บนภูเขาไฟKudriavy บนเกาะ Iturupในหมู่เกาะ Kuril [ ^{45 ] Kudriavy}ปล่อยเรเนียมออกมามากถึง 20–60 กิโลกรัมต่อปี ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของเรเนียมไดซัลไฟด์^{[ 46 ]}^{[ 47 ]} แร่หายากชนิดนี้ มีชื่อว่าrheniiteและมีราคาสูงในหมู่นักสะสม^{[ 48 ]}

การผลิต

เรเนียมประมาณ 80% ถูกสกัดจากแหล่งแร่โมลิบเดนัมแบบพอฟิรี^{[ 49 ]}แร่บางชนิดมีเรเนียม 0.001% ถึง 0.2% ^{[ 34 ]}การเผาแร่ทำให้เรเนียมออกไซด์ระเหย^{[ 43 ]}เรเนียม(VII) ออกไซด์และกรดเพอร์เรนิกละลายน้ำได้ง่าย พวกมันถูกชะล้างจากฝุ่นและก๊าซไอเสีย และสกัดโดยการตกตะกอนด้วยโพแทสเซียมหรือแอมโมเนียมคลอไรด์ในรูป เกลือ เพอร์ เรเนต และทำให้บริสุทธิ์โดยการตกผลึกใหม่ [ ^{34 ] ผลผลิต}ทั่วโลกรวมอยู่ที่ระหว่าง 40 ถึง 50 ตันต่อปี ผู้ผลิตหลักอยู่ในชิลี สหรัฐอเมริกา เปรู และโปแลนด์^{[ 50 ]}การรีไซเคิลตัวเร่งปฏิกิริยา Pt-Re ที่ใช้แล้วและโลหะผสมพิเศษช่วยให้สามารถกู้คืนได้อีก 10 ตันต่อปี ราคาโลหะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงต้นปี 2551 จาก 1,000–2,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมในช่วงปี 2546–2549 เป็นมากกว่า 10,000 ดอลลาร์สหรัฐในเดือนกุมภาพันธ์ 2551 ^{[ 51 ]}^{[ 52 ]}โลหะชนิดนี้เตรียมได้โดยการลดแอมโมเนียมเพอร์รีเนตด้วยไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง: ^{[ 32 ]}

2 NH ₄ ReO ₄ + 7 H ₂ → 2 Re + 8 H ₂ O + 2 NH ₃

มีเทคโนโลยีสำหรับการสกัดรีเนียมที่เกี่ยวข้องจากสารละลายที่มีประสิทธิภาพของการชะล้างแร่ยูเรเนียมใต้ดิน^{[ 53 ]}

แอปพลิเคชัน

เรเนียมถูกเติมลงในซูเปอร์อัลลอยที่ทนความร้อนสูงซึ่งใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์เจ็ท^{[ 54 ]}โดยใช้เรเนียมถึง 70% ของการผลิตทั่วโลก^{[ 55 ]}การใช้งานหลักอีกอย่างหนึ่งคือในตัวเร่งปฏิกิริยา แพลทินัม-เรเนียม ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตน้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่ว ที่มีค่าออกเท น สูง ^[⁵⁶^]

โลหะผสม

ซูเปอร์ อัลลอยที่มีนิกเกลเป็นส่วนประกอบหลักมีความแข็งแรงต่อการคืบ ที่ดีขึ้น เมื่อเติมรีเนียม อัลลอยเหล่านี้มักมีรีเนียม 3% หรือ 6% ^{[ 57 ]}อัลลอยรุ่นที่สองมีรีเนียม 3% อัลลอยเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในเครื่องยนต์ของF-15 และ F-16ในขณะที่อัลลอยรุ่นที่สามแบบผลึกเดี่ยวที่ใหม่กว่ามีรีเนียม 6% ซึ่งถูกนำไปใช้ในเครื่องยนต์ ของ F-22และF-35 ^{[ 56 ]}^{[ 58 ]}รีเนียมยังถูกใช้ในซูเปอร์อัลลอย เช่น CMSX-4 (รุ่นที่ 2) และ CMSX-10 (รุ่นที่ 3) ที่ใช้ใน เครื่องยนต์ กังหันก๊าซ อุตสาหกรรม เช่น GE 7FA รีเนียมอาจทำให้ซูเปอร์อัลลอยมีโครงสร้างจุลภาคที่ไม่เสถียร ทำให้เกิดเฟส ที่บรรจุแน่นทางทอพอโลยี (TCP ) ที่ไม่พึงประสงค์ ใน ซูเปอร์อัลลอยรุ่นที่ 4 และ 5 มีการใช้ รูทีเนียม เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบนี้ ซูเปอร์อัลลอยใหม่อื่นๆ ได้แก่EPM-102 (มี Ru 3%) และ TMS-162 (มี Ru 6%) ^{[ 59 ]}รวมถึง TMS-138 ^{[ 60 ]}และ TMS-174 ^{[ 61 ]}^{[ 62 ]}

สำหรับปี 2549 การบริโภคระบุว่าGeneral Electric ใช้ 28%, Rolls-Royce plc ใช้ 28% และPratt & Whitney ใช้ 12% ซึ่งทั้งหมดใช้สำหรับซูเปอร์อัลลอย ในขณะที่การใช้สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยามีเพียง 14% และการใช้งานที่เหลือใช้ 18% ^{[ 55 ]}ในปี 2549 การบริโภครีเนียมในสหรัฐอเมริกา 77% อยู่ในรูปของอัลลอย^{[ 56 ]}ความต้องการเครื่องยนต์เจ็ททางทหารที่เพิ่มขึ้นและอุปทานที่คงที่ทำให้จำเป็นต้องพัฒนาซูเปอร์อัลลอยที่มีปริมาณรีเนียมต่ำลง ตัวอย่างเช่น ใบพัดกังหันแรงดันสูง (HPT) รุ่นใหม่CFM International CFM56จะใช้ Rene N515 ที่มีปริมาณรีเนียม 1.5% แทน Rene N5 ที่มี 3% ^{[ 63 ]}^{[ 64 ]}

รีเนียมช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของทังสเตนโลหะผสมทังสเตน-รีเนียมมีความยืดหยุ่นมากขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้สามารถขึ้นรูปได้ง่ายขึ้น ความเสถียรที่อุณหภูมิสูงก็ดีขึ้นเช่นกัน ผลกระทบจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของรีเนียม ดังนั้นโลหะผสมทังสเตนจึงผลิตขึ้นโดยมีรีเนียมสูงถึง 27% ซึ่งเป็นขีดจำกัดการละลาย^{[ 65 ]}ลวดทังสเตน-รีเนียมถูกสร้างขึ้นมาเพื่อพัฒนาลวดที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นหลังจากการตกผลึกใหม่ ซึ่งช่วยให้ลวดสามารถตอบสนองวัตถุประสงค์ด้านประสิทธิภาพเฉพาะ รวมถึงความต้านทานการสั่นสะเทือนที่เหนือกว่า ความยืดหยุ่นที่ดีขึ้น และความต้านทานไฟฟ้าที่สูงขึ้น^{[ 66 ]}การใช้งานอย่างหนึ่งของโลหะผสมทังสเตน-รีเนียมคือ แหล่งกำเนิด รังสีเอ็กซ์จุดหลอมเหลวสูงของทั้งสองธาตุ ร่วมกับมวลอะตอมสูง ทำให้มีความเสถียรต่อการกระทบของอิเล็กตรอนเป็นเวลานาน^{[ 67 ]}โลหะผสมรีเนียมทังสเตนยังถูกนำมาใช้เป็นเทอร์โมคัปเปิลเพื่อวัดอุณหภูมิได้ถึง 2200 ° C ^{[ 68 ]}

ความเสถียรต่ออุณหภูมิสูง ความดันไอต่ำความต้านทานการสึกหรอ ที่ดี และความสามารถในการทนต่อการกัดกร่อนจากประกายไฟของรีเนียม มีประโยชน์ในการทำความสะอาดหน้าสัมผัสไฟฟ้า ด้วยตนเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การปล่อยประจุที่เกิดขึ้นระหว่างการสลับทางไฟฟ้าจะทำให้หน้าสัมผัสเกิดการออกซิเดชัน อย่างไรก็ตาม รีเนียมออกไซด์ Re ₂ O ₇มีความระเหยง่าย (ระเหิดที่อุณหภูมิประมาณ 360 °C) ดังนั้นจึงถูกกำจัดออกไปในระหว่างการปล่อยประจุ^{[ 55 ]}

เรเนียมมีจุดหลอมเหลวสูงและความดันไอต่ำคล้ายกับแทนทาลัมและทังสเตน ดังนั้นไส้หลอดเรเนียมจึงแสดงความเสถียรที่สูงกว่าหากใช้งานในบรรยากาศที่มีออกซิเจน ไม่ใช่ในสุญญากาศ^{[ 69 ]}ไส้หลอดเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลเกจไอออน^{[ 70 ]}และ หลอด ไฟแฟลชในการถ่ายภาพ^{[ 71 ]}

ตัวเร่งปฏิกิริยา

รีเนียมในรูปของโลหะผสมรีเนียม-แพลทินัมถูกใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมีในการแปลงแนฟทา จากโรงกลั่นปิโตรเลียมที่มี ค่าออกเทนต่ำให้เป็นผลิตภัณฑ์เหลวที่มีค่าออกเทนสูง ทั่วโลก 30% ของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในกระบวนการนี้มีรีเนียมเป็น ส่วนประกอบ ^{[ 72 ]}ปฏิกิริยาเมตาธีซิสของโอเลฟินเป็นปฏิกิริยาอื่นที่ใช้รีเนียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยปกติจะใช้ Re ₂ O ₇บนอะลูมินาสำหรับกระบวนการนี้^{[ 73 ]}ตัวเร่งปฏิกิริยารีเนียมมีความทนทานต่อการเป็นพิษทางเคมีจากไนโตรเจน กำมะถัน และฟอสฟอรัสสูงมาก ดังนั้นจึงใช้ในปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันบางชนิด^{[ 23 ]}^{[ 74 ]}^{[ 75 ]}

การใช้งานอื่นๆ

ไอโซโทป¹⁸⁶ Re และ¹⁸⁸ Re เป็นสารกัมมันตรังสีและใช้ในการรักษาโรคมะเร็งตับทั้งสองชนิดมีความลึกในการแทรกซึมในเนื้อเยื่อที่คล้ายกัน (5 มม. สำหรับ¹⁸⁶ Re และ 11 มม. สำหรับ¹⁸⁸ Re) แต่¹⁸⁶ Re มีข้อได้เปรียบคือมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานกว่า (90 ชั่วโมงเทียบกับ 17 ชั่วโมง) ^{[ 76 ]}^{[ 77 ]}

^{ไอโซโทป 188} Re ยังถูกนำมาใช้ในการทดลองในการรักษาโรคมะเร็งตับอ่อนแบบใหม่ โดยส่งผ่านทางแบคทีเรียListeria monocytogenes [ ^{78 ] ไอโซโทป} 188 ^Reยังถูกใช้สำหรับ การบำบัด มะเร็งผิวหนัง ด้วยเรเนียม (rhenium-SCT ) การรักษานี้ใช้คุณสมบัติของไอโซโทปในฐานะตัวปล่อยเบต้าสำหรับการบำบัดด้วยรังสี ระยะใกล้ ในการรักษามะเร็งเซลล์ฐานและมะเร็งเซลล์สความัสของผิวหนัง^{[ 79 ]}

เรเนียมมี ความสัมพันธ์ตามแนวโน้มเป็นระยะและมีเคมีที่คล้ายคลึงกับเทคนีเซียมงานที่ทำเพื่อติดฉลากเรเนียมลงบนสารประกอบเป้าหมายมักจะสามารถนำไปใช้กับเทคนีเซียมได้ ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับเภสัชรังสี เนื่องจากเทคนีเซียมทำงานได้ยาก โดยเฉพาะ ไอโซโทป เทคนีเซียม-99mที่ใช้ในทางการแพทย์ เนื่องจากมีราคาแพงและมีครึ่งชีวิตสั้น^{[ 76 ]}^{[ 80 ]}

เรเนียมใช้ในการผลิตอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูง เช่นไจโรสโคป [ ^{81 ] ความ}หนาแน่นสูงความเสถียรเชิงกล และคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน^{[ 82 ]} ทำให้มั่นใจได้ถึง ความทนทาน และประสิทธิภาพที่แม่นยำ ของอุปกรณ์ในสภาวะที่ต้องการ เรเนียมแคโทดยังถูกใช้เพื่อความเสถียรและความแม่นยำในการวิเคราะห์สเปกตรัมอีกด้วย^{[ 83 ]}

เรเนียมถูกใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ นิวเคลียร์ และอิเล็กทรอนิกส์ และแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในเครื่องมือทางการแพทย์^{[ 84 ]}ในอุตสาหกรรมจรวด มีการใช้ในส่วนประกอบเครื่องยนต์สำหรับจรวดบูสเตอร์^{[ 85 ]}^{[ 86 ]}นอกจากนี้ เรเนียมยังถูกนำมาใช้ใน โครงการ SP-100เนื่องจากมีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ^{[ 87 ]}

ความแข็งแกร่งและจุดหลอมเหลวสูงของเรเนียมทำให้เป็นวัสดุปะเก็นทั่วไปสำหรับการทดลองแรงดันสูงในเซลล์เพชรแอนวิล^{[ 88 ]}^{[ 89 ]}

เรเนียมถูกนำมาใช้ในการถ่ายภาพในช่วงทศวรรษ 1960 โดยใช้เป็นตัวจุดไฟสำหรับหลอดไฟแฟลชของ General Electric (หลอดไฟ GE #5, M5, AG1 ได้รับการโฆษณาว่า «รับประกันตัวจุดไฟเรเนียม») ^{[ 90 ]}

ข้อควรระวัง

ข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นพิษของรีเนียมและสารประกอบของรีเนียมมีน้อยมาก เนื่องจากมีการใช้ในปริมาณน้อยมาก เกลือที่ละลายน้ำได้ เช่น รีเนียมเฮไลด์หรือเพอร์รีเนต อาจเป็นอันตรายได้เนื่องจากธาตุอื่นที่ไม่ใช่รีเนียม หรือเนื่องจากรีเนียมเอง^{[ 91 ]}มีเพียงสารประกอบของรีเนียมไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่ได้รับการทดสอบความเป็นพิษเฉียบพลัน ตัวอย่างเช่น โพแทสเซียมเพอร์รีเนตและรีเนียมไตรคลอไรด์ ซึ่งถูกฉีดเป็นสารละลายเข้าไปในหนู เพอร์รีเนตมี ค่า LD ₅₀เท่ากับ 2800 มก./กก. หลังจากเจ็ดวัน (ซึ่งมีความเป็นพิษต่ำมาก คล้ายกับเกลือแกง) และรีเนียมไตรคลอไรด์แสดงค่า LD ₅₀เท่ากับ 280 มก./กก. ^{[ 92 ]}

หมายเหตุ

^การขยายตัวทางความร้อนของ Rh เป็นแบบแอนไอโซโทรปิก : พารามิเตอร์สำหรับแต่ละแกนผลึก (ที่ 20 °C) คือ α_a = 6.07 × 10 ⁻⁶ /K, α _c = 4.69 × 10 ⁻⁶ /K และ α _{เฉลี่ย} = α _V /3 = 5.61 × 10 ⁻⁶ /K. ^{[ 4 ]}

อ่านเพิ่มเติม

สเคอร์รี, เอริค (2013). นิทานแห่งธาตุทั้งเจ็ด . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด, ISBN 9780195391312.

ลิงก์ภายนอก

เรเนียมในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)

[7] การขยายตัวทางความร้อนของ Rh เป็นแบบแอนไอโซโทรปิก : พารามิเตอร์สำหรับแต่ละแกนผลึก (ที่ 20 °C) คือ α_a = 6.07 × 10 ⁻⁶ /K, α _c = 4.69 × 10 ⁻⁶ /K และ α _{เฉลี่ย} = α _V /3 = 5.61 × 10 ⁻⁶ /K. ^{[ 4 ]}

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 6 ]

[ 5 ]

[ a ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

ออ

[

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]

[ 30 ]

[ 31 ]

[ 32 ]

[ 33 ]

[ 34

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[ 41 ]

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

45 ] Kudriavy

[ 46 ]

[ 47 ]

[ 48 ]

[ 49 ]

[ 50 ]

[ 51 ]

[ 52 ]

[ 53 ]

[ 54 ]

[ 55 ]

[

[ 57 ]

[ 58 ]

[ 59 ]

[ 60 ]

[ 61 ]

[ 62 ]

[ 63 ]

[ 64 ]

[ 65 ]

[ 66 ]

[ 67 ]

[ 68 ]

[ 69 ]

[ 70 ]

[ 71 ]

[ 72 ]

[ 73 ]

[ 74 ]

[ 75 ]

[ 76 ]

[ 77 ]

78 ] ไอโซโทป

[ 79 ]

[ 80 ]

81 ] ความ

[ 82 ]

[ 83 ]

[ 84 ]

[ 85 ]

[ 86 ]

[ 87 ]

[ 88 ]

[ 89 ]

[ 90 ]

[ 91 ]

[ 92 ]