Рений (Re)
Переходный металлТвёрдое тело
Стандартная относительная атомная масса
186,207 uЭлектронная конфигурация
[Xe] 6s2 4f14 5d5Температура плавления
3185,85 °CТемпература кипения
5595,85 °CПлотность
2,08e+4 kg/m³Степени окисления
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7Электроотрицательность (по Полингу)
1,9Энергия ионизации (1-я)
7,83352 eVГод открытия
1925Атомный радиус
135 pmПодробные сведения
Рений — это очень плотный, тугоплавкий переходный металл группы 7, химически родственный марганцу и технецию, но значительно менее распространённый в земной коре. Он примечателен тем, что сохраняет прочность при экстремально высоких температурах и образует устойчивые высокие степени окисления, особенно +7. В природе рений встречается главным образом как следовая примесь в молибдените, а не в виде отдельных руд, что делает его побочным металлом при переработке медно-молибденовых руд.
Элемент серебристо-белый с металлическим блеском; по плотности его превосходят только платина, иридий и осмий, а по температуре плавления — только вольфрам и углерод.
Обычная коммерческая форма элемента — порошок, однако его можно уплотнить прессованием и спеканием сопротивлением в вакууме или в атмосфере водорода. Этот процесс позволяет получить компактное изделие с плотностью более 90 процентов от плотности металла.
Отожжённый рений очень пластичен и может быть согнут, свит в спираль или прокатан. Рений используется как добавка к сплавам на основе вольфрама и молибдена для придания им полезных свойств.
Название происходит от латинского rhenus, обозначающего реку Рейн в Германии. Рений был открыт методом рентгеновской спектроскопии в 1925 году немецкими химиками Вальтером Ноддаком, Идой Такке и Отто Бергом.
Рений был открыт немецкими химиками Идой Такке-Ноддак, Вальтером Ноддаком и Отто Карлом Бергом в 1925 году. Они спектроскопически обнаружили рений в платиновых рудах и в минералах колумбите ((Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6), гадолините ((Ce, La, Nd, Y)2FeBe2Si2O10) и молибдените (MoS2). Рений присутствует в этих материалах лишь в следовых количествах. В 1928 году Ноддак и Берг смогли извлечь 1 грамм рения из 660 килограммов молибденита. Сегодня рений получают как побочный продукт переработки молибдена и меди.
Открытие рения обычно приписывают Ноддаку, Такке и Бергу, которые объявили в 1925 году, что обнаружили этот элемент в платиновой руде и колумбите. Они также нашли этот элемент в гадолините и молибдените. При переработке 660 кг молибденита в 1928 году им удалось извлечь 1 г рения.
Чистый рений — серебристо-белое до серого металлическое твёрдое вещество с ярким блеском в свежеприготовленном состоянии. Он твёрдый, плотный и тугоплавкий, обладает одной из самых высоких температур плавления среди элементов. Порошкообразный рений может быть более тёмно-серым из-за состояния поверхности и размера частиц.
Наибольшее применение рения связано с никелевыми суперсплавами для лопаток турбин и других горячих узлов, где небольшие добавки повышают высокотемпературную прочность и сопротивление ползучести. Рений также используется вместе с платиной в каталитических системах риформинга для нефтепереработки. Сплавы вольфрама с рением и молибдена с рением применяются в высокотемпературных термопарах, нитях накала, электрических контактах и специализированных мишенях рентгеновских трубок. Его радиоизотопы ¹⁸⁶Re и ¹⁸⁸Re изучались и использовались в ограниченных приложениях ядерной медицины.
Рений используется в фотоспышках для фотографии, а также в нитях накала масс-спектрографов и ионных манометров, но чаще всего применяется как легирующий компонент в вольфраме и молибдене и как катализатор для проведения некоторых реакций с типом углеводорода, известным как олефин.
Он широко используется в качестве нитей накала для масс-спектрографов и ионных манометров. Сплавы рения с молибденом сверхпроводящи при 10 K.
Рений также используется как материал электрических контактов, поскольку обладает хорошей износостойкостью и выдерживает дуговую коррозию. Термопары из Re-W используются для измерения температур до 2200C, а рениевая проволока применяется в фотоспышках для фотографии.
Катализаторы на основе рения исключительно устойчивы к отравлению азотом, серой и фосфором и используются для гидрирования тонкой химической продукции.
Изотопы в геохронологии
Метод рений-осмиевого датирования представляет особый интерес для датирования ренийсодержащих руд, золотых месторождений, медно-никелевых месторождений и метеоритов. Этот метод основан на β-распаде 187Re (имеющего период полураспада 41.6×109 лет) в 187Os; пример этого показан на Fig. IUPAC.75.1 [515] H. M. Baioumy, L. B. Eglinton, B. Peucker-Ehrenbrink. Chem. Geol.285, 70 (2011)..
Изотопы в медицине
186Re (с периодом полураспада 89 ч) — это β-излучающий радиоизотоп, используемый для лечения рака, в частности для снятия боли при раке костей и при ревматоидном артрите (см. радиосиновэктомия). Он получается из стабильного изотопа 185Re посредством реакции 185Re (n, γ) 186Re [188] S. J. Adelstein, F. J. Manning. Isotopes for Medicine and the Life Sciences, pp. 20–25, National Academy Press, Washington DC (1995).. 186Re также используется для радиомечения терапевтических противораковых средств [188] S. J. Adelstein, F. J. Manning. Isotopes for Medicine and the Life Sciences, pp. 20–25, National Academy Press, Washington DC (1995).. 188Re (с периодом полураспада 17 ч) используется для облучения коронарных артерий бета-частицами во время введения баллона для ангиопластики (маленького баллона, который вводят в артерию и раздувают, чтобы расплющить атеросклеротические отложения и улучшить кровоток), а также в паллиативной терапии, особенно при костных метастазах. Бета-облучение может уменьшать образование рубцовой ткани после чрезмерного растяжения артерий при ангиопластике.
Химия рения охватывает степени окисления от отрицательных значений в карбонильных комплексах до +7 в оксо-соединениях, при этом особенно важны +4, +5 и +7. Рениевая кислота, HReO₄, и соли перрената, содержащие ReO₄⁻, по заряду и геометрии напоминают перхлораты, но во многих условиях являются менее окисляющими. Оксид рения(VII), Re₂O₇, — летучий ангидрид рениевой кислоты. Дисульфид рения, ReS₂, — слоистый дихалькогенид с более низкой симметрией, чем у многих родственных сульфидов. Дирений декакарбонил, Re₂(CO)₁₀, — распространённый исходный материал в химии ренияорганических соединений.
See more information at the Rhenium compound page.
Массивный рений в целом обладает низкой химической реакционной способностью, однако пыли и мелкие порошки создают характерные для тугоплавких металлов проблемы вдыхания и пожарного контроля. Растворимые перренатные соединения могут абсорбироваться и должны рассматриваться как соли тяжёлых металлов с недостаточно охарактеризованной токсикологией. Радиоактивные изотопы рения представляют изотоп-специфические радиационные опасности; их риск зависит от периода полураспада, излучений, химической формы и введённой или обращаемой активности.
Рений — следовый элемент, не имеющий известной биологической роли. В горных породах он обычно ассоциирован с сульфидными минералами, особенно с молибденитом, и может мобилизоваться при выветривании в виде растворимого перренат-иона, ReO₄⁻. Морская вода содержит очень низкие концентрации растворённого рения, а морские осадки могут фиксировать его обогащение в восстановительных условиях. Промышленные выбросы в основном связаны с добычей, плавкой и обращением с катализаторами.
Рений получают почти исключительно как побочный продукт, главным образом из молибденитовых концентратов, образующихся при порфировой медно-молибденовой добыче. При обжиге летучие оксиды рения улавливают из пылей газоочистки и превращают в перренат аммония, NH₄ReO₄, или в металлический порошок. Предложение ограничено, поскольку производство зависит от выпуска и технологических решений по другим металлам, а не от собственных рениевых рудников. Спрос сосредоточен в аэрокосмических суперсплавах и платинорениевых катализаторах, поэтому рециклинг из отработанных катализаторов и ценного лома сплавов важен. Замещение в некоторых турбинных применениях ограничено, но проектирование сплавов может снизить содержание рения при высоком давлении на предложение или стоимость.
Рений не встречается в природе в свободном виде или в виде соединения в отдельном минеральном виде. Однако он широко распространён в земной коре в количестве около 0,001 ppm. Промышленный рений в США сегодня получают из пыли обжиговых газов молибдена, получаемой из медно-сульфидных руд, добываемых в окрестностях Майами, Аризона, и в других районах Аризоны и Юты.
Некоторые молибдены содержат от 0,002% до 0,2% рения. В настоящее время в Соединённых Штатах ежегодно производится более 150 000 тройских унций рения. Общая оценочная запасённость рения в свободном мире составляет 3500 тонн. Металлический рений получают восстановлением перрений аммония водородом при повышенных температурах.
Рений космически редок. Его стабильные и очень долгоживущие изотопы образуются главным образом в результате процессов захвата нейтронов в более ранних поколениях звезд с последующим рассеянием в межзвездное вещество. В планетных телах он ведет себя как сидерофильный и халькофильный рассеянный элемент, поэтому распределяется в металлические и сульфидные фазы, а не образует обильные силикатные минералы.
- Рений был одним из последних стабильных элементов, открытых в природе.
- Природный рений преимущественно представлен ¹⁸⁷Re, который радиоактивен и имеет чрезвычайно большой период полураспада.
- Система распада ¹⁸⁷Re-¹⁸⁷Os используется для датирования некоторых сульфидных руд и метеоритов.
- Рений имеет более высокую температуру кипения, чем любой другой элемент согласно стандартным таблицам.
- Перренат, ReO₄⁻, часто используют как нерадиоактивный химический аналог пертехнетата, TcO₄⁻.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Атомный радиус (эмпирический)
- 135 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
- Ковалентный радиус
- 151 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 217 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Металлический радиус
- 128 pm Сравнить Металлический радиус у всех элементов →
- Плотность
- 2,08 × 104 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Молярный объём
- 0,00885 L/mol
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- 3185,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- 5595,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
- Теплопроводность
- 48 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
- Удельная теплоёмкость
- 0,137 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
- Молярная теплоёмкость
- 25,48 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
- Кристаллическая структура
- Гексагональная плотноупакованная Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →
Химические свойства
- Электроотрицательность (по Полингу)
- 1,9 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
- Электроотрицательность (по Аллену)
- 1,6
- Сродство к электрону
- 0,15 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 7,83352 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 16,600057 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 27,000093 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 39,100135 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 51,900179 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- −3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 7 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Xe] 6s2 4f14 5d5
Термодинамические свойства
- Теплота плавления
- 0,34927709 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 7,358657 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота сублимации
- 8,032337 eV
- Теплота атомизации
- 8,032337 eV
- Энтальпия атомизации
- 8,021972 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 75 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 110 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 41 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 1 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Наиболее стабильный изотоп
- Re-185
- Год открытия
- 1925
Распространённость
- Содержание в земной коре
- 7e-4 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
- Содержание в океане
- 4 × 10−6 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →
Кристаллическая структура
- Параметр решётки a
- 276 pm
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 18, 32, 13, 2 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 7440-15-5 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 6S5/2
- InChI
- InChI=1S/Re
- Ключ InChI
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
Re: 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²[Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 185 Стабильный | 184,9529545 ± 0,0000013 | 37,4000% | Стабильный |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 3160,8 °C ниже температуры плавления (3185,85 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации
Плотность
При стандартных условиях
При стандартных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 75. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Re I | 0 | 432 | 0 | 0 |
| Re II | +1 | 56 | 0 | 0 |
| Re III | +2 | 1381 | 1381 | 1381 |
| Re IV | +3 | 982 | 982 | 982 |
| Re V | +4 | 401 | 401 | 401 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Re I | 0 | 291 |
| Re II | +1 | 140 |
| Re III | +2 | 232 |
| Re IV | +3 | 162 |
| Re V | +4 | 80 |
| Re VI | +5 | 2 |
| Re VII | +6 | 2 |
| Re VIII | +7 | 2 |
| Re IX | +8 | 2 |
| Re X | +9 | 2 |
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +4 | 6 | Нет данных | 63 пм |
| +5 | 6 | Нет данных | 57.99999999999999 пм |
| +6 | 6 | Нет данных | 55.00000000000001 пм |
| +7 | 4 | Нет данных | 38 пм |
| +7 | 6 | Нет данных | 53 пм |
Соединения
Изотопы (1)
Natural rhenium is a mixture of two stable isotopes. Twenty six other unstable isotopes are recognized.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 185 Стабильный | 184,9529545 ± 0,0000013 | 37,4000% ± 0,0200% | Стабильный | stable |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 131 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 119 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
- 110 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Batsanov
- 205 pm
- Alvarez
- 249 pm
- UFF
- 295,4 pm
- MM3
- 237 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 249 pm
- Металлический радиус (КЧ 12)
- 137 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 57
- Pettifor
- 59
- Glawe
- 58
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 5
- Gunnarsson–Lundqvist
- 5
- Robles–Bartolotti
- 4
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 62 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 3 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 663 Ha·Bohr6
Параметры Мидемы
- Молярный объём по Мидеме
- 8,85 cm3/mol
- Электронная плотность по Мидеме
- 6
Риски поставок и экономика
- Концентрация производства
- 51
- Относительный риск поставок
- 6
- Распределение запасов
- 52
- Политическая стабильность (ведущий производитель)
- 68
- Политическая стабильность (страна с крупнейшими запасами)
- 68
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 3458,15 K |
| Температура кипения | 5863,15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (14)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,4522 |
| 2 | p | 4,438 |
| 2 | s | 19,5902 |
| 3 | d | 13,5453 |
| 3 | p | 21,5655 |
| 3 | s | 22,3515 |
| 4 | d | 36,9456 |
| 4 | f | 39,0752 |
| 4 | p | 34,6268 |
| 4 | s | 33,6436 |
Подробные данные о кристаллических радиусах (5)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Происхождение |
|---|---|---|---|---|
| 4 | VI | 77 | from r^3 vs V plots, from metallic oxides, | |
| 5 | VI | 72 | estimated, | |
| 6 | VI | 69 | estimated, | |
| 7 | IV | 52 | ||
| 7 | VI | 67 |
Типы распада изотопов (54)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 159 | p | — |
| 159 | A | — |
| 160 | p | 89% |
| 160 | A | 11% |
| 161 | p | 100% |
| 161 | A | — |
| 162 | A | 94% |
| 162 | B+ | — |
| 163 | B+ | — |
| 163 | A | 32% |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (516)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 1,8209 |
| 10,1617 | — | 1,91145 |
| 10,3261 | — | 2,0065 |
| 10,4931 | — | 2,10629 |
| 10,6628 | — | 2,21103 |
| 10,8353 | — | 2,28753 |
| 11,0106 | — | 2,3602 |
| 11,1886 | — | 2,43518 |
| 11,3696 | — | 2,51255 |
| 11,5535 | — | 2,59237 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
7×10-4 milligrams per kilogram
Источники (1)
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
4×10-6 milligrams per liter
Источники (1)
Источники
Sources of this element.
Rhenium does not occur free in nature or as a compound in a distinct mineral species. It is, however, widely spread throughout the earth's crust to the extent of about 0.001 ppm. Commercial rhenium in the U.S. today is obtained from molybdenum roaster-flue dusts obtained from copper-sulfide ores mined in the vicinity of Miami, Arizona and elsewhere in Arizona and in Utah.
Some molybdenum contains from 0.002% to 0.2% rhenium. More than 150,000 troy ounces of rhenium are now being produced yearly in the United States. The total estimated Free World reserve of rhenium metal is 3500 tons. Rhenium metal is prepared by reducing ammonium perrhentate with hydrogen at elevated temperatures.
Источники (1)
- [6] Rhenium https://periodic.lanl.gov/75.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Rhenium.
The element property data was retrieved from publications.