REN: ODKRYCIE, WŁAŚCIWOŚCI, STRUKTURA, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Renu jest elementem metalowym, którego chemiczny symbol jest ponownie i umieszcza w grupie 7 układu okresowego pierwiastków, dwa miejsca poniżej manganu. Dzieli się z tym i technetem właściwością wykazywania wielu liczb lub stopni utlenienia, od +1 do +7. Tworzy również anion zwany nadrenianem, ReO ₄ ^- , analogiczny do nadmanganianu, MnO ₄ ^- .

Ten metal jest jednym z najrzadszych i najbardziej rzadkich w przyrodzie, więc jego cena jest wysoka. Wydobywa się go jako produkt uboczny wydobycia molibdenu i miedzi. Jedną z najważniejszych właściwości renu jest jego wysoka temperatura topnienia, ledwo przewyższana przez węgiel i wolfram, oraz jego duża gęstość, dwukrotnie większa niż ołowiu.

Metalowa kula renu. Źródło: Hi-Res Images of Chemical Elements / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Jego odkrycie ma kontrowersyjny i niefortunny wydźwięk. Nazwa „ren” pochodzi od łacińskiego słowa „rhenus”, które oznacza Ren, słynną niemiecką rzekę w pobliżu miejsca, w którym pracowali niemieccy chemicy, którzy wyizolowali i zidentyfikowali ten nowy pierwiastek.

Ren ma wiele zastosowań, wśród których wyróżnia się uszlachetnianie liczby oktanowej benzyny, a także w produkcji nadstopów ogniotrwałych, przeznaczonych do montażu turbin i silników statków lotniczych.

Odkrycie

Istnienie dwóch ciężkich pierwiastków o właściwościach chemicznych podobnych do manganu było już przewidywane od 1869 roku za pomocą układu okresowego pierwiastków rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa. Jednak nie było wówczas wiadomo, jakie powinny być ich liczby atomowe; i to tutaj w 1913 roku wprowadzono przepowiednię angielskiego fizyka Henry'ego Moseleya.

Według Moseleya te dwa pierwiastki należące do grupy manganu muszą mieć liczby atomowe 43 i 75.

Jednak kilka lat wcześniej japoński chemik Masataka Ogawa odkrył domniemany pierwiastek 43 w próbce mineralnego torianitu. Po ogłoszeniu wyników w 1908 r. Chciał ochrzcić ten pierwiastek imieniem „Niponio”. Niestety, wówczas chemicy udowodnili, że Ogawa nie odkrył pierwiastka 43.

I tak minęły inne lata, kiedy w 1925 roku trzej niemieccy chemicy: Walter Noddack, Ida Noddack i Otto Berg znaleźli pierwiastek 75 w próbkach minerałów: kolumbitu, gadolinitu i molibdenitu. To nadało mu imię ren, na cześć niemieckiej rzeki Ren (po łacinie „Rhenus”).

Błąd Masataki Ogawa polegał na tym, że błędnie zidentyfikował pierwiastek: odkrył on renu, a nie pierwiastek 43, zwany dziś technetem.

Właściwości renu

Sytuacja renu w układzie okresowym pierwiastków. ! Oryginał: Ahoerstemeier Vector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Wygląd fizyczny

Ren jest zwykle sprzedawany w postaci szarego proszku. Jego metaliczne fragmenty, zazwyczaj kuliste krople, są srebrnoszare, które są również bardzo błyszczące.

Masa cząsteczkowa

186,207 g / mol

Liczba atomowa

75

Temperatura topnienia

3186 ºC

Temperatura wrzenia

5630 ºC

Gęstość

-W temperaturze pokojowej: 21,02 g / cm ³

-Prawo w temperaturze topnienia: 18,9 g / cm ³

Ren to metal, który jest prawie dwa razy gęstszy niż sam ołów. Zatem kulę renu ważącą 1 gram można przyrównać do solidnego kryształu ołowiu o tej samej masie.

Elektroujemność

1,9 w skali Paulinga

Energie jonizacji

Pierwsza: 760 kJ / mol

Po drugie: 1260 kJ / mol

Po trzecie: 2510 kJ / mol

Molowa pojemność cieplna

25,48 J / (mol K)

Przewodność cieplna

48,0 W / (m · K)

Rezystancja

193 nΩ m

Twardość Mohsa

7

Izotopy

Atomy renu występują w przyrodzie jako dwa izotopy: ¹⁸⁵ Re, z zawartością 37,4%; i ¹⁸⁷ Re, z obfitością 62,6%. Ren jest jednym z tych pierwiastków, których najobficiej występujący izotop jest radioaktywny; jednak okres półtrwania ¹⁸⁷ Re jest bardzo długi (4,12 · 10 · ¹⁰ lat), więc praktycznie uważa się go za stabilny.

Reaktywność

Metal renu to materiał odporny na rdzę. Kiedy to nastąpi, jego tlenek, Re ₂ O ₇ , ulatnia się w wysokich temperaturach i pali się żółtawo-zielonym płomieniem. Kawałki renu są odporne na atak skoncentrowanego HNO ₃ ; ale gdy jest gorący, rozpuszcza się, tworząc kwas renu i dwutlenek azotu, który zmienia kolor na brązowy:

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

Chemia renu jest ogromna, ponieważ jest on zdolny do tworzenia związków o szerokim spektrum stopni utlenienia, a także tworzenia wiązania kwadrupolowego między dwoma atomami renu (cztery wiązania kowalencyjne Re-Re).

Struktura i konfiguracja elektroniczna

Powłoka elektronowa renu. Autor: Użytkownik: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Atomy renu grupują się w kryształach, tworząc zwartą strukturę heksagonalną hcp, która charakteryzuje się dużą gęstością. Jest to zgodne z faktem, że jest to metal o dużej gęstości. Metaliczne wiązanie, produkt nakładania się ich zewnętrznych orbitali, utrzymuje silną spójność atomów Re.

W tym metalicznym wiązaniu, Re-Re, uczestniczą elektrony walencyjne, które są zgodne z konfiguracją elektronową:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

W zasadzie to orbitale 5d i 6s zachodzą na siebie, aby zagęścić atomy Re w strukturze hcp. Zauważ, że jego elektrony sumują się w sumie do 7, co odpowiada liczbie jego grupy w układzie okresowym.

Liczby utleniania

Elektroniczna konfiguracja renu pozwala od razu zobaczyć, że jego atom jest w stanie utracić do 7 elektronów, by stać się hipotetycznym kationem Re ⁷⁺ . Zakładając istnienie Re ⁷⁺ w jakimkolwiek związku renu, na przykład w Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- ), mówi się, że ma on stopień utlenienia +7, Re ( VII).

Inne dodatnie wartości utlenienia renu to: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) itd. Aż do +7. Podobnie ren może pozyskiwać elektrony, stając się anionem. W takich przypadkach mówi się, że ma ujemny stopień utlenienia: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) i -1 (Re ^- ).

Aplikacje

Benzyna

Ren wraz z platyną jest używany do tworzenia katalizatorów, które zwiększają liczbę oktanową benzyny, jednocześnie obniżając zawartość ołowiu. Z drugiej strony katalizatory renowe są wykorzystywane w wielu reakcjach uwodornienia, ze względu na ich odporność na zatrucie azotem, fosforem i siarką.

Superstopy ogniotrwałe

Ren jest metalem ogniotrwałym ze względu na wysoką temperaturę topnienia. Dlatego jest dodawany do stopów niklu, aby były ogniotrwałe i odporne na wysokie ciśnienia i temperatury. Te nadstopy są najczęściej używane do projektowania turbin i silników dla statków powietrznych.

Włókna wolframowe

Ren może również tworzyć stopy z wolframem, co poprawia jego ciągliwość, a tym samym ułatwia wytwarzanie włókien. Te włókna renu-wolframu są używane jako źródła promieniowania rentgenowskiego oraz do projektowania termopar zdolnych do pomiaru temperatury do 2200 ° C.

Podobnie, te włókna renu były kiedyś używane do błysków archaicznych aparatów fotograficznych, a teraz do lamp wyrafinowanego sprzętu; takie jak spektrofotometr mas.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierce. (2020). Ren: zastosowania, historia, fakty i izotopy. Badanie. Odzyskany z: study.com
3. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2020). Ren. Baza danych PubChem., CID = 23947. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Ren. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Dr Doug Stewart. (2020). Fakty dotyczące pierwiastka renu. Źródło: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18 listopada 2008). Ren. Chemia w jej elementach. Źródło: chemistryworld.com