RENIU: DESCOPERIRE, PROPRIETĂȚI, STRUCTURĂ, UTILIZĂRI - CHIMIE

Reniu este un element metalic al cărui simbol chimic este Re, și plasat în grupul 7 din tabelul periodic, două locuri mai jos mangan. Împărtășește cu acesta și tehnetiu proprietatea de a prezenta mai multe numere sau stări de oxidare, de la +1 la +7. De asemenea, formează un anion numit perrhenat, ReO ₄^- , analog cu permanganatul, MnO ₄^- .

Acest metal este unul dintre cele mai rare și rare în natură, deci prețul său este ridicat. Este extras ca produs secundar al extracției de molibden și cupru. Una dintre cele mai relevante proprietăți ale reniu este punctul său de topire ridicat, abia depășit de carbon și tungsten și densitatea ridicată, fiind de două ori mai mare decât cea a plumbului.

Sferă metalică reniu. Sursa: Imagini Hi-Res ale elementelor chimice / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Descoperirea lui are acuzații controversate și nefericite. Denumirea „rhenium” provine de la cuvântul latin „rhenus”, care înseamnă Rin, celebrul râu german de lângă locul unde lucrau chimiștii germani care au izolat și identificat acest nou element.

Reniul are numeroase utilizări, printre care se evidențiază rafinarea numărului octanic de benzină, precum și în fabricarea supereroalelor refractare, destinate asamblării turbinelor și motoarelor navelor aerospatiale.

Descoperire

Existența a două elemente grele, cu caracteristici chimice similare cu cele ale manganului, a fost deja prevăzută încă din anii 1869, prin tabelul periodic al chimistului rus Dmitri Mendeleev. Cu toate acestea, nu se știa la acel moment care ar trebui să fie numerele lor atomice; și aici a fost introdusă în 1913 prezicerea fizicianului englez Henry Moseley.

Potrivit lui Moseley, aceste două elemente aparținând grupului de mangan trebuie să aibă numere atomice 43 și 75.

Cu câțiva ani mai devreme, însă, chimistul japonez Masataka Ogawa descoperise presupusul element 43 într-un eșantion de torianit mineral. După ce și-a anunțat rezultatele în 1908, a vrut să boteze acest element cu numele „Niponio”. Din păcate, la acea vreme, chimiștii au dovedit că Ogawa nu a descoperit elementul 43.

Și tot așa, alți ani au trecut când în 1925, trei chimisti germani: Walter Noddack, Ida Noddack și Otto Berg, au găsit elementul 75 în probe minerale de columbit, gadolinite și molibdenită. Acestea i-au dat numele de reniu, în onoarea râului Rin al Germaniei („Rhenus”, în latină).

Greșeala lui Masataka Ogawa a fost să fi identificat greșit elementul: descoperise reniu, nu elementul 43, astăzi numit technetium.

Proprietățile reniei

Situația reniu în tabelul periodic. ! Original: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Aspectul fizic

Reniu este comercializat de obicei sub formă de pulbere cenușie. Piesele sale metalice, în general picături sferice, sunt de culoare gri-argintiu, care sunt de asemenea foarte strălucitoare.

Masă molară

186.207 g / mol

Numar atomic

Punct de topire

3186 ºC

Punct de fierbere

5630 ºC

Densitate

Temperatura camerei -La: 21,02 g / cm ³

-Chiar la punctul de topire: 18,9 g / cm ³

Reniul este un metal care este aproape de două ori mai dens decât plumbul în sine. Astfel, o sferă de reniu care cântărește 1 gram poate fi echivalată cu un cristal robust de plumb din aceeași masă.

electronegativitate

1.9 pe scara Pauling

Energii de ionizare

Prima: 760 kJ / mol

Al doilea: 1260 kJ / mol

Al treilea: 2510 kJ / mol

Capacitate termică molară

25,48 J / (mol K)

Conductivitate termică

48,0 W / (m K)

Rezistență electrică

193 nΩ m

Duritate Mohs

izotopi

Atomii de reniu apar în natură sub formă de doi izotopi: ¹⁸⁵ Re, cu o abundență de 37,4%; și ¹⁸⁷ Re, cu o abundență de 62,6%. Reniul este unul dintre acele elemente al căror izotop cel mai abundent este radioactiv; cu toate acestea, timpul de înjumătățire din ¹⁸⁷ Re este foarte lung (4,12 · 10 ¹⁰ ani), deci este considerat practic stabil.

reactivitatea

Metalul reniu este un material rezistent la rugină. Când o face, oxidul său, Re ₂ O ₇ , se volatilizează la temperaturi ridicate și arde cu o flacără verde-gălbui. Bucățile de reniu rezistă atacului de HNO ₃ concentrat; dar când este fierbinte, se dizolvă pentru a genera acid rhenic și dioxid de azot, care devine soluția maro:

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

Chimia reniu este vastă, deoarece este capabilă să formeze compuși cu un spectru larg de numere de oxidare, precum și să stabilească o legătură cvadrupolă între doi atomi de reniu (patru legături covalente Re-Re).

Structura și configurația electronică

Cochilie electronică de reniu. Autor: Utilizator: GregRobson (Greg Robson). Comunele Wikimedia

Atomii de reniu sunt grupați în cristalele lor pentru a forma o structură hexagonală compactă, hcp, care se caracterizează prin a fi foarte densă. Acest lucru este în concordanță cu faptul că este un metal de înaltă densitate. Legătura metalică, produs al suprapunerii orbitalelor lor externe, menține atomii Re puternic coezivi.

La această legătură metalică, Re-Re, participă electronii de valență, care sunt conform configurației electronice:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

În principiu, orbitalele 5d și 6s se suprapun pentru a compacta atomii de Re în structura hcp. Rețineți că electronii săi adaugă un total de 7, corespunzând numărului grupului său din tabelul periodic.

Numere de oxidare

Configurația electronică a reniu ne permite să vedem dintr-o dată că atomul său este capabil să piardă până la 7 electroni, pentru a deveni ipotetic cation Re ⁷⁺ . Când se presupune existența Re ⁷⁺ în orice compus de reniu, de exemplu, în Re ₂ O ₇ (Re ₂⁷⁺ O ₇^2- ), se spune că are un număr de oxidare de +7, Re ( VII).

Alte numere de oxidare pozitive pentru riniu sunt: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) și așa mai departe până la +7. La fel, reniul poate câștiga electroni devenind un anion. În aceste cazuri, se spune că are un număr de oxidare negativ: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) și -1 (Re ^- ).

Aplicații

Benzină

Reniu, împreună cu platina, este utilizat pentru a crea catalizatori care cresc ratingul octanic al benzinei, reducând conținutul de plumb. Pe de altă parte, catalizatorii de reniu sunt folosiți pentru reacții multiple de hidrogenare, asta datorită rezistenței lor la otrăvire de azot, fosfor și sulf.

Superliguri refractare

Reniul este un metal refractar datorită punctului său de topire ridicat. De aceea, se adaugă la aliajele de nichel pentru a le face refractare și rezistente la presiuni și temperaturi ridicate. Aceste superaloane sunt utilizate mai ales pentru proiectarea turbinelor și a motoarelor pentru ambarcațiunile aerospațiale.

Filamente de wolfram

Reniu poate forma, de asemenea, aliaje cu tungsten, ceea ce îmbunătățește ductilitatea acestuia și, prin urmare, facilitează fabricarea filamentelor. Aceste filamente de reniu-tungsten sunt utilizate ca surse de raze X și pentru proiectarea de termocuple capabile să măsoare temperaturi de până la 2200 ºC.

De asemenea, aceste filamente de reniu au fost cândva folosite pentru sclipirile camerelor arhaice, iar acum pentru lămpile echipamentelor sofisticate; cum ar fi spectrofotometrul de masă.

Referințe

Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
Sarah Pierce. (2020). Rhenium: Utilizări, istoric, fapte și izotopi. Studiu. Recuperat din: studiu.com
Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2020). Reniu. Baza de date PubChem., CID = 23947. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Wikipedia. (2020). Reniu. Recuperat de la: en.wikipedia.org
Dr. Doug Stewart. (2020). Rhenium Element Facts. Recuperat de la: chemicool.com
Eric Scerri. (18 noiembrie 2008). Reniu. Chimia în elementele sale. Recuperat de la: chemistryworld.com

RENIU: DESCOPERIRE, PROPRIETĂȚI, STRUCTURĂ, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025