Rhenium (Re)
transition-metalSolid
Nguyên tử khối chuẩn
186,207 uCấu hình electron
[Xe] 6s2 4f14 5d5Nhiệt độ nóng chảy
3185,85 °CNhiệt độ sôi
5595,85 °CKhối lượng riêng
2,08e+4 kg/m³Trạng thái oxi hóa
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7Độ âm điện (Pauling)
1,9Năng lượng ion hóa (lần 1)
7,83352 eVNăm phát hiện
1925Bán kính nguyên tử
135 pmChi tiết
Rhenium is a very dense, high-melting transition metal in group 7, chemically related to manganese and technetium but far less abundant in the crust. It is notable for retaining strength at extreme temperature and for forming stable high oxidation states, especially +7. Natural rhenium occurs mainly as a trace substitute in molybdenite rather than as separate ores, making it a by-product metal of copper-molybdenum processing.
The element is silvery white with a metallic luster; its density is exceeded only by that of platinum, iridium, and osmium, and its melting point is exceeded only by that of tungsten and carbon.
The usual commercial form of the element is powder, but it can be consolidated by pressing and resistance-sintering in a vacuum or hydrogen atmosphere. This process produces a compact shape in excess of 90 percent of the density of the metal.
Annealed rhenium is very ductile, and can be bent, coiled, or rolled. Rhenium is used as an additive to tungsten and molybdenum -based alloys to impart useful properties.
The name derives from the Latin rhenus for the Rhine river in Germany. Rhenium was discovered by x-ray spectroscopy in 1925 by German chemists Walter Noddack, Ida Tacke, and Otto Berg.
Rhenium was discovered by the German chemists Ida Tacke-Noddack, Walter Noddack and Otto Carl Berg in 1925. They detected rhenium spectroscopically in platinum ores and in the minerals columbite ((Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6), gadolinite ((Ce, La, Nd, Y)2FeBe2Si2O10) and molybdenite (MoS2). Rhenium is present in these materials only in trace amounts. In 1928, Noddack and Berg were able to extract 1 gram of rhenium from 660 kilograms of molybdenite. Today, rhenium is obtained as a byproduct of refining molybdenum and copper.
Discovery of rhenium is generally attributed to Noddack, Tacke, and Berg, who announced in 1925 they had detected the element in platinum ore and columbite. They also found the element in gadolinite and molybdenite. By working up 660 kg of molybdenite in 1928 they were able to extract 1 g of rhenium.
Pure rhenium is a silvery-white to gray metallic solid with a bright luster when freshly prepared. It is hard, dense, and refractory, with one of the highest melting points among the elements. Powdered rhenium can be darker gray because of surface condition and particle size.
The largest use of rhenium is in nickel-based superalloys for turbine blades and other hot-section components, where small additions improve high-temperature strength and creep resistance. Rhenium is also used with platinum in reforming catalysts for petroleum refining. Tungsten-rhenium and molybdenum-rhenium alloys serve in high-temperature thermocouples, filaments, electrical contacts, and specialized X-ray tube targets. Its radioisotopes ¹⁸⁶Re and ¹⁸⁸Re have been studied and used in limited nuclear-medicine applications.
Rhenium is used in flash lamps for photography and for filaments in mass spectrographs and ion gages, but is most frequently used as an alloying agent in tungsten and molybdenum and as a catalyst for performing certain reactions to a type of hydrocarbon known as an olefin.
It is widely used as filaments for mass spectrographs and ion gauges. Rhenium-molybdenum alloys are superconductive at 10 K.
Rhenium is also used as an electrical contact material because it has good wear resistance and withstands arc corrosion. Thermocouples made of Re-W are used for measuring temperatures up to 2200C, and rhenium wire is used in photoflash lamps for photography.
Rhenium catalysts are exceptionally resistant to poisoning from nitrogen, sulfur, and phosphorus, and are used for hydrogenation of fine chemicals.
Isotopes in Geochronology
The rhenium-osmium dating method is of special interest for the dating of rhenium-bearing ores, gold deposits, copper-nickel deposits, and meteorites. This method is based on the beta-decay of 187Re (having a half-life of 41.6×109 years) to 187Os, an example of which appears in Fig. IUPAC.75.1 [515] H. M. Baioumy, L. B. Eglinton, B. Peucker-Ehrenbrink. Chem. Geol.285, 70 (2011)..
Isotopes in Medicine
186Re (with a half-life of 89 h) is a beta-emitting radioisotope that is used for cancer treatment, in particular for pain relief in bone cancer and in rheumatoid arthritis (see radiosynovectomy). It is produced from the stable isotope 185Re via the 185Re (n, γ) 186Re reaction [188] S. J. Adelstein, F. J. Manning. Isotopes for Medicine and the Life Sciences, pp. 20–25, National Academy Press, Washington DC (1995).. 186Re is also used for radiolabeling of cancer therapeutic agents [188] S. J. Adelstein, F. J. Manning. Isotopes for Medicine and the Life Sciences, pp. 20–25, National Academy Press, Washington DC (1995).. 188Re (with a half-life of 17 h) is used to irradiate coronary arteries with beta particles during insertion of an angioplasty balloon (a tiny balloon that is inserted into an artery and inflated to flatten plaque build-up and improve blood flow) and in palliative therapy, particularly for bone metastases. The beta irradiation can decrease scar tissue formation after the overstretching of arteries by angioplasty.
Rhenium chemistry spans oxidation states from negative values in carbonyl complexes to +7 in oxo compounds, with +4, +5, and +7 especially important. Perrhenic acid, HReO₄, and perrhenate salts containing ReO₄⁻ resemble perchlorates in charge and geometry but are less oxidizing under many conditions. Rhenium(VII) oxide, Re₂O₇, is the volatile anhydride of perrhenic acid. Rhenium disulfide, ReS₂, is a layered dichalcogenide with lower symmetry than many related sulfides. Dirhenium decacarbonyl, Re₂(CO)₁₀, is a common starting material in organorhenium chemistry.
See more information at the Rhenium compound page.
Massive rhenium metal is generally of low chemical reactivity, but dusts and fine powders present inhalation and fire-control concerns typical of refractory metals. Soluble perrhenate compounds can be absorbed and should be handled as toxicologically insufficiently characterized heavy-metal salts. Radioactive rhenium isotopes pose isotope-specific radiation hazards; their risk depends on half-life, emissions, chemical form, and administered or handled activity.
Rhenium is a trace element with no known essential biological role. In rocks it is commonly associated with sulfide minerals, especially molybdenite, and can be mobilized during weathering as the soluble perrhenate ion, ReO₄⁻. Seawater contains very low concentrations of dissolved rhenium, and marine sediments can record rhenium enrichment under reducing conditions. Industrial releases are mainly linked to mining, smelting, and catalyst handling.
Rhenium is obtained almost entirely as a by-product, principally from molybdenite concentrates generated in porphyry copper-molybdenum mining. During roasting, volatile rhenium oxides are captured from flue dusts and converted to ammonium perrhenate, NH₄ReO₄, or to metal powder. Supply is constrained because production depends on the output and processing choices of other metals rather than on primary rhenium mines. Demand is concentrated in aerospace superalloys and platinum-rhenium catalysts, so recycling from spent catalysts and high-value alloy scrap is important. Substitution is limited in some turbine applications, but alloy design can reduce rhenium content when supply or cost pressures are high.
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.
Rhenium is cosmically rare. Its stable and very long-lived isotopes are produced mainly by neutron-capture processes in earlier generations of stars, followed by dispersal into interstellar material. In planetary bodies it behaves as a siderophile and chalcophile trace element, so it partitions into metal and sulfide phases rather than forming abundant silicate minerals.
- Rhenium was one of the last stable elements to be discovered.
- Natural rhenium is dominated by ¹⁸⁷Re, which is radioactive with an extremely long half-life.
- The ¹⁸⁷Re-¹⁸⁷Os decay system is used for dating some sulfide ores and meteorites.
- Rhenium has a higher boiling point than any other element under standard tabulations.
- Perrhenate, ReO₄⁻, is often used as a nonradioactive chemical analogue for pertechnetate, TcO₄⁻.
Hình ảnh
Tính chất
Vật lý
- Bán kính nguyên tử (thực nghiệm)
- 135 pm So sánh Bán kính nguyên tử (thực nghiệm) của tất cả nguyên tố →
- Bán kính cộng hóa trị
- 151 pm So sánh Bán kính cộng hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Bán kính van der Waals
- 217 pm So sánh Bán kính van der Waals của tất cả nguyên tố →
- Bán kính kim loại
- 128 pm So sánh Bán kính kim loại của tất cả nguyên tố →
- Khối lượng riêng
- 2,08 × 104 kg/m³ So sánh Khối lượng riêng của tất cả nguyên tố →
- Thể tích mol
- 0,00885 L/mol
- Pha ở STP
- Rắn So sánh Pha ở STP của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ nóng chảy
- 3185,85 °C So sánh Nhiệt độ nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ sôi
- 5595,85 °C So sánh Nhiệt độ sôi của tất cả nguyên tố →
- Độ dẫn nhiệt
- 48 W/(m·K) So sánh Độ dẫn nhiệt của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt dung riêng
- 0,137 J/(g·K) So sánh Nhiệt dung riêng của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt dung mol
- 25,48 J/(mol·K) So sánh Nhiệt dung mol của tất cả nguyên tố →
- Cấu trúc tinh thể
- Lục phương xếp chặt So sánh Cấu trúc tinh thể của tất cả nguyên tố →
Hóa học
- Độ âm điện (Pauling)
- 1,9 So sánh Độ âm điện (Pauling) của tất cả nguyên tố →
- Độ âm điện (Allen)
- 1,6
- Ái lực electron
- 0,15 eV
- Năng lượng ion hóa (lần 1)
- 7,83352 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 1) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 2)
- 16,600057 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 2) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 3)
- 27,000093 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 3) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 4)
- 39,100135 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 4) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 5)
- 51,900179 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 5) của tất cả nguyên tố →
- Trạng thái oxi hóa
- −3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 So sánh Trạng thái oxi hóa của tất cả nguyên tố →
- Electron hóa trị
- 7 So sánh Electron hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Cấu hình electron
- [Xe] 6s2 4f14 5d5
Nhiệt động lực học
- Nhiệt nóng chảy
- 0,34927709 eV So sánh Nhiệt nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt hóa hơi
- 7,358657 eV So sánh Nhiệt hóa hơi của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt thăng hoa
- 8,032337 eV
- Nhiệt nguyên tử hóa
- 8,032337 eV
- Enthalpy nguyên tử hóa
- 8,021972 eV
Hạt nhân
- Proton
- 75 So sánh Proton của tất cả nguyên tố →
- Neutron
- 110 So sánh Neutron của tất cả nguyên tố →
- Các đồng vị đã biết
- 41 So sánh Các đồng vị đã biết của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền
- 1 So sánh Đồng vị bền của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền nhất
- Re-185
- Năm phát hiện
- 1925
Độ phổ biến
- Độ phổ biến (vỏ Trái Đất)
- 7e-4 mg/kg So sánh Độ phổ biến (vỏ Trái Đất) của tất cả nguyên tố →
- Độ phổ biến (đại dương)
- 4 × 10−6 mg/L So sánh Độ phổ biến (đại dương) của tất cả nguyên tố →
Cấu trúc tinh thể
- Hằng số mạng a
- 276 pm
Cấu trúc electron
- Số electron trong mỗi lớp
- 2, 8, 18, 32, 13, 2 So sánh Số electron trong mỗi lớp của tất cả nguyên tố →
Mã định danh
- Số CAS
- 7440-15-5 So sánh Số CAS của tất cả nguyên tố →
- Ký hiệu số hạng
- 6S5/2
- InChI
- InChI=1S/Re
- Khóa InChI
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N
Cấu hình electron Đo đạc
Re: 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²[Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²Mô hình nguyên tử
Các đồng vị khác nhau về số neutron, khối lượng và độ bền — không khác nhau về cấu hình electron của nguyên tử trung hòa.
Mô hình nguyên tử minh họa, không theo tỷ lệ.
Dấu vân tay nguyên tử
Phổ phát xạ / hấp thụ
Phân bố đồng vị
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã |
|---|---|---|---|
| 185 Bền | 184,9529545 ± 0,0000013 | 37,4000% | Bền |
Pha / Trạng thái
Lý do: thấp hơn nhiệt độ nóng chảy (3185,85 °C) một lượng 3160,8 °C
Sơ đồ minh họa, không theo tỷ lệ
Điểm chuyển pha
Năng lượng chuyển pha
Năng lượng cần để làm nóng chảy 1 mol tại nhiệt độ nóng chảy
Năng lượng cần để hóa hơi 1 mol tại nhiệt độ sôi
Năng lượng cần để làm thăng hoa 1 mol tại nhiệt độ thăng hoa
Khối lượng riêng
Ở điều kiện chuẩn
Ở điều kiện chuẩn
Phổ nguyên tử
Đang hiển thị 10 trên 75. Sắp xếp theo điện tích ion (tăng dần).
Dữ liệu vạch phổ ?
| Ion | Điện tích | Tổng số vạch | Xác suất chuyển mức | Ký hiệu mức năng lượng |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Dữ liệu mức năng lượng ?
| Ion | Điện tích | Mức năng lượng |
|---|---|---|
| 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 |
Bán kính ion
| Điện tích | Phối trí | Spin | Bán kính |
|---|---|---|---|
| +4 | 6 | Không có | 63 pm |
| +5 | 6 | Không có | 57.99999999999999 pm |
| +6 | 6 | Không có | 55.00000000000001 pm |
| +7 | 4 | Không có | 38 pm |
| +7 | 6 | Không có | 53 pm |
Hợp chất
Đồng vị (1)
Natural rhenium is a mixture of two stable isotopes. Twenty six other unstable isotopes are recognized.
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã | Kiểu phân rã | |
|---|---|---|---|---|---|
| 185 Bền | 184,9529545 ± 0,0000013 | 37,4000% ± 0,0200% | Bền | stable |
Tính chất mở rộng
Bán kính cộng hóa trị (mở rộng)
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö)
- 131 pm
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết đôi)
- 119 pm
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết ba)
- 110 pm
Bán kính van der Waals
- Batsanov
- 205 pm
- Alvarez
- 249 pm
- UFF
- 295,4 pm
- MM3
- 237 pm
Bán kính nguyên tử và kim loại
- Bán kính nguyên tử (Rahm)
- 249 pm
- Bán kính kim loại (C12)
- 137 pm
Các thang đánh số
- Mendeleev
- 57
- Pettifor
- 59
- Glawe
- 58
Các thang độ âm điện
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 5
- Gunnarsson–Lundqvist
- 5
- Robles–Bartolotti
- 4
Độ phân cực hóa và tán sắc
- Độ phân cực hóa lưỡng cực
- 62 a.u.
- Độ phân cực hóa lưỡng cực (độ không đảm bảo)
- 3 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 663 Ha·Bohr6
Thông số Miedema
- Thể tích mol Miedema
- 8,85 cm3/mol
- Mật độ electron Miedema
- 6
Rủi ro nguồn cung và kinh tế
- Mức độ tập trung sản xuất
- 51
- Rủi ro nguồn cung tương đối
- 6
- Phân bố trữ lượng
- 52
- Ổn định chính trị (quốc gia sản xuất lớn nhất)
- 68
- Ổn định chính trị (quốc gia có trữ lượng lớn nhất)
- 68
Chuyển pha và các dạng thù hình
| Nhiệt độ nóng chảy | 3458,15 K |
| Nhiệt độ sôi | 5863,15 K |
Phân loại trạng thái oxi hóa
Dữ liệu tham khảo chuyên sâu
Hằng số chắn (14)
| n | Orbital | 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 |
Chi tiết bán kính tinh thể (5)
| Điện tích | CN | Spin | rcrystal (pm) | Nguồn gốc |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Các kiểu phân rã đồng vị (54)
| Đồng vị | Chế độ | Cường độ |
|---|---|---|
| 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% |
Hệ số tán xạ tia X (516)
| Năng lượng (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 |
Dữ liệu bổ sung
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
7×10-4 milligrams per kilogram
Tài liệu tham khảo (1)
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
4×10-6 milligrams per liter
Tài liệu tham khảo (1)
Sources
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.
Tài liệu tham khảo (1)
- [6] Rhenium https://periodic.lanl.gov/75.shtml
Tài liệu tham khảo
(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.