Rhenium is het op één na laatste element met een stabiele isotoop die ooit op aarde is ontdekt. Wetenschappers hebben Rhenium ontdekt in 1908. Deze chemische verbinding is vernoemd naar de Rijn in Europa. Rhenium is een zwaar metaal dat behoort tot de derde rij overgangsmetaal in groep 7 in het periodiek systeem. Het symbool voor zijn chemische element is Re. Met een standaardconcentratie van 1ppb (deel per miljard) is dit element een van de ongebruikelijke metalen op de korst met het hoogste kookpunt 2nd en het hoogste smeltpunt 3rd van alle elementen. Het metaal lijkt chemisch op technetium en mangaan en is een bijproduct van de verfijning en extractie van koper- en molybdeenertsen.
Kenmerken van Rhenium
Rhenium is zilverachtig wit van kleur en heeft de op twee na hoogste smeltpunten na koolstof en wolfraam. Re is het vierde dichtste element op aarde na Osmium, Iridium en platina. Rhenium wordt geleverd met een hexagonale, dicht gepakte kristalstructuur plus een roosterparameter van c = 445.6pm en a = 276.1pm. Commercieel bestaat Rhenium in poedervorm, maar het kan worden geconsolideerd door het te sinteren en in een waterstof- of vacuümatmosfeer te persen. Het consolidatieproces produceert een kleine vaste stof waarvan de dichtheid meer is dan 90% van het metaal. Bij verhitting heeft dit element de neiging flexibel te zijn en gemakkelijk te rollen, op te rollen en zelfs te buigen. Wolfraam-rhenium en Rhenium-molybdeen-legeringen zijn uitstekende geleiders. Bij kamertemperatuur, atmosferische druk en in bulkvorm kan dit element bestand zijn tegen aquaregia, verdund salpeterzuur, zwavelzuur, alkaliën en zoutzuur.
Hoeveel stabiele isotopen heeft Rhenium?
Rhenium heeft slechts één stabiele isotoop (Rhenium-185), wat een van de zeldzaamste elementen is die alleen te vinden zijn in twee elementen telluur en indium. Natuurlijk gevonden renium-187 is alleen 62.6% en rhenium-185 is 37.4% die zeer onstabiel zijn met een zeer lange halfwaardetijd (1010 jaar) die wordt beïnvloed door de atoomladingstatus. Rhenium-186 isotoop heeft de langste halfwaardetijd van 200,000-jaren. Rhenium heeft meer dan 25 erkende radioactieve isotopen.
Waar wordt Rhenium gedolven?
Met een gemiddelde concentratie van 1ppb (andere bronnen die 0.5ppb aanhalen) is renium het 77th zeldzaamste element in de aardkorst. Dit metaal is niet vrij in de natuur te vinden; het komt voor in hoeveelheden van 0.2% in molybdeniet. Chili had de belangrijkste rheniumreserves in hun koperertsmijnen en was de topproducent vanaf 2005. Het eerste bekende rheniumsulfide-mineraal gevormd in Kudriavy-vulkaan op het Iturp-eiland Rusland in 1994. Kudriavy-vulkaan produceert jaarlijks ongeveer 60kg renium in de vorm van rheniumdisulfide dat condenseert uit fumarolen.
Hoe wordt Rhenium geëxtraheerd uit molybdeniet?
Commercieel renium wordt ontgonnen uit het molybdeengas (roosterkoken) dat aanwezig is in het kopersulfide en verschillende molybdenietertsen hebben een maximum van 0.2% renium. Perrheniumzuur en rhenium VII-oxide lossen op in water en worden daarom uit de rookgassen met stof gefilterd en vervolgens worden ammonium- of kaliumchloride neergeslagen als perrenaatzouten die worden gezuiverd door herkristallisatie. De totale jaarlijkse wereldwijde productie van dit element ligt tussen 40-60tons / jaar en de primaire producenten zijn Polen, Peru, de Verenigde Staten en Chili. Over 10 ton Rhenium wordt jaarlijks gewonnen uit de berging van de Pt-Re-katalysator met verschillende uitzonderlijke legeringen. De metalen structuur van renium wordt gecreëerd door het ammoniumperrhenaat alleen door extreem hoge temperaturen door waterstofgas te laten vallen. De prijs van dit metaal steeg van 1000 naar $ 2000 per kilogram in 2003-2006 naar $ 10,000 per kilogram en hoger in 2008, waardoor het een van de duurste metalen ter wereld is.
Aanzienlijke toepassingen van Rhenium
De hoge kosten en het tekort aan het element Rhenium beperken de toepassingen ervan; niettemin is rhenium vanwege de bestanddelen met een hoog smeltpunt en hoge temperatuurbestendigheid onmisbaar bij de productie van de thermokoppels voor het meten van hoge temperaturen in de niet-geoxideerde atmosfeer. Ongeveer 70% van de globale opbrengst van renium wordt gebruikt om delen van de straalmotor te produceren. De platina-reniumkatalysatoren helpen bij de productie van benzine met een hoog octaangehalte die loodvrij is.
Legeringen
De toevoeging van dit element in de superlegeringen op nikkelbasis heeft de sterkte ervan helpen verbeteren. De superlegeringen hebben 3-6% renium. De derde generatie superlegeringen met 6% renium worden gebruikt bij het bouwen van F-35- en F-22-motoronderdelen, terwijl de F-16- en F-15-motoronderdelen de tweede generatie superlegeringen hebben met 3% renium. Fabrikanten voegen Rhenium toe aan andere superlegeringen zoals CMSX-10 en CMSX-4, die ze gebruiken bij het maken van verschillende industriële gasturbinemotoren zoals GE 7FA. Rhenium kan superlegeringen microstructureel instabiel maken en zo een ongewenste topologisch dichte (TCP) fase vormen. Voor verbeterde stabiliteit wordt Ruthenium toegevoegd aan 4th en 5th generatie superlegeringen.
Toevoeging van renium in wolfraam helpt de eigenschappen ervan te verbeteren; daarmee de wolfraam-reniumlegeringen vervormbaar en gemakkelijk om mee te werken bij lage temperaturen. De stabiliteit van wolfraam bij hoge temperaturen groeit met de toevoeging van Rhenium. De balans van deze wolfraam-rheniumlegeringen verbetert met een toename in reniumconcentraties, en dit is de reden waarom wolfraam-rheniumlegering 27% rhenium heeft, wat hun oplosbaarheidslimiet is. Toevoeging van renium aan wolfraam maakt het mogelijk dat de composieten specifieke functies vervullen zoals verbeterde vervormbaarheid, hogere soortelijke weerstand en superieure weerstand tegen trillingen. Talrijke röntgenbronnen gebruiken wolfraam-renium-legeringen. Het hogere smeltpunt van deze metalen stabiliseert hun atomen tegen langdurige elektroneninslag.
katalysatoren
Het katalytische reformeringsproces (het proces van omzetting van petroleumnafta met een laag octaangetal tot producten met een hoog octaangehalte) maakt gebruik van Rhenium-platinalegeringen als katalysator. Globaal heeft 30% van de katalysatoren die worden gebruikt in het katalytische reformeringsproces rhenium. Olefin-metathese (een organisch proces dat herverdeling van alkenen door regeneratie en splitsing van koolstof-koolstof dubbele binding met zich meebrengt) maakt gebruik van op rhenium gebaseerde katalysatoren. Talrijke hydrogeneringsprocessen gebruiken rheniumkatalysatoren omdat ze bestand zijn tegen alle vormen van chemische vergiftiging door fosfor, zwavel en stikstof.
Andere toepassingen
Re-188 en Re-186 isotopen zijn de radioactieve rheniumisotopen die worden gebruikt bij de behandeling van leverkanker. Hoewel deze isotopen een vergelijkbare weefselpenetratiediepte hebben (Re-188 voor 10mm en Re-186 voor 5mm), Re-186 heeft een langere levensduur. Listeria monocytogenes helpt Re-188 in het lichaam tijdens de experimentele behandeling van alvleesklierkanker. Rhenium werkt perfect als vervanging voor technetium, in het radio-apotheekproces, omdat het een langere halfwaardetijd heeft.
