Rhenium: anvendelse og egenskaber

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 13:52

Rhenium, hvis anvendelse vil blive diskuteret nedenfor, er et element i det kemiske periodiske system under atomindekset 75 (Re). Navnet på stoffet kommer fra floden Rhinen i Tyskland. Året for opdagelsen af dette metal er 1925. Det første betydelige parti materiale blev opnået i 1928. Dette element tilhører den sidste analog med en stabil isotop. I sig selv er rhenium et metal med en hvid farvetone, og dens pulvermasse er sort. Smelte- og kogepunkter varierer fra +3186 til +5596 grader Celsius. Den har paramagnetiske egenskaber.

Funktioner

Brugen af rhenium er ikke så udbredt på grund af dets exceptionelle parametre og høje omkostninger. Ved +300 °C begynder metallet aktivt at gennemgå oxidation, hvis proces afhænger af en yderligere temperaturstigning. Dette grundstof er mere stabilt end wolfram, interagerer praktisk t alt ikke med brint og nitrogen og giver kun adsorption.

Ved opvarmning noteres en reaktion med klor, brom og fluor. Rhenium opløses ikke kun i salpetersyre, og når det interagerer med kviksølv, dannes et amalgam. Reaktion med en vandig peroxidsammensætningbrint forårsager dannelsen af rheniumsyre. Dette grundstof er det eneste blandt ildfaste metaller, der ikke danner karbider. Brugen af rhenium har ingen deltagelse i biokemi. Der er lidt information tilgængelig om alle dets mulige virkninger. Blandt de pålidelige fakta - toksicitet og toksicitet for levende organismer.

Produktion

Rhenium er et ekstremt sjældent metal. I naturen findes det oftest i kombination med wolfram og molybdæn. Derudover er urenheder til stede i mineralforekomsterne af sine naboer i tabellen. Rhenium udvindes overvejende fra molybdænforekomster gennem tilhørende udvinding.

Derudover er det pågældende grundstof udvundet af dzhezkazganit, et meget sjældent naturligt mineral, som er opkaldt efter den kasakhiske bosættelse nær forekomsten. Rhenium kan også isoleres fra pyrit, zirconium, columbit.

Metallet er spredt over hele verden i ubetydelig koncentration. Blandt de kendte minepladser, hvor den findes i betydelige mængder, er Kuril-øen Iturup i Rusland. Forekomsten blev opdaget i 1992. Her præsenteres metallet i form af en struktur, der ligner molybdæn (ReS_2).

Minedrift udføres på en lille platform placeret på toppen af en sovende vulkan. Termiske kilder er aktive der, hvilket indikerer udvidelsen af forekomsten, som ifølge foreløbige skøn udleder omkring 37 tons af dette metal om året.

Den næststørste forekomst anses for at være en rheniumforekomst egnet tilindustriel elementudvinding. Den ligger i Finland og hedder Hitura. Der udvindes metallet fra et andet mineral - tarkyanit.

Modtag

Rhenium opnås ved at forarbejde primære råmaterialer, som i starten har en lav procentdel af dette materiale. Oftest er grundstoffet udvundet af kobber og molybdænsulfider. Rheniumlegeringer udsættes for pyrometallurgisk behandling, som bruges, når man arbejder med malme, der smeltes, omdannes og brændes.

For høje smeltetemperaturer gør det muligt at opnå en højere oxid Re-207, som tilbageholdes af specielle indfangningsanordninger. Det sker, at en del af grundstoffet sætter sig i sod efter fyring. Rent materiale kan opnås fra dette stof ved hjælp af brint. Derefter smeltes det resulterende pulverstof direkte til rheniumbarrer. Anvendelsen af malm til udvinding af det pågældende grundstof ledsages af tilstedeværelsen af sediment i matten. Yderligere omdannelse af denne sammensætning tillader isolering af rhenium gennem eksponering for visse gasser.

Teknologiske øjeblikke

Det er muligt at opnå den ønskede koncentration under produktionen på grund af rheniums egenskaber og brugen af svovlsyre. Efter at have passeret gennem specielle oprensningsmetoder er det muligt at isolere et rent grundstof fra malmen.

Denne metode er ikke særlig produktiv, udbyttet af et rent produkt er ikke mere end 65%. Denne indikator varierer afhængigt af metalindholdet i malmen. På dette grundlag videnskabeligtforskning for at identificere mere avancerede og alternative produktionsmetoder.

Moderne teknologier gør det muligt at optimere egenskaberne af kunstigt opnået rhenium. Denne opløsning tillader brugen af en vandig opløsning i stedet for en sur. Dette gør det muligt at fange væsentligt mere rent metal under rengøring.

Application

Tænk først på hovedkarakteristikaene ved det pågældende element, som det er særligt værdsat for:

• Refractoriness.
• Minimal eksponering for korrosion.
• Ingen deformation ved eksponering for kemikalier og syrer.

Fordi prisen på dette metal er ekstremt høj, bruges det hovedsageligt i sjældne tilfælde. Det vigtigste anvendelsesområde for dette element er produktionen af varmebestandige legeringer med forskellige metaller, som bruges til konstruktion af raketter og luftfartsindustrien. Som regel bruges rhenium til fremstilling af reservedele til supersoniske jagerfly. Sådanne forbindelser omfatter mindst 6 % metal.

Sådan en kilde blev hurtigt hovedværktøjet til at skabe jetkraftenheder. Samtidig begyndte materialet at blive betragtet som en militærstrategisk reserve. Specielt forsynede termiske par gør det muligt at måle temperaturer i store områder. Det pågældende element gør det muligt at forlænge levetiden for de fleste aggregerede metaller. Fra rhenium, hvis anvendelse er diskuteret ovenfor, fremstilles fjedre også til præcisionsudstyr, platinmetaller, spektrometre, trykmålere.

Hvismere præcist bruger den rheniumbelagt wolfram. På grund af dets modstandsdygtighed over for kemiske angreb er dette metal inkluderet i beskyttende belægninger mod sure og alkaliske miljøer.

Interessante fakta

Rhenium bruges også til at skabe specielle kontakter. De har egenskaben af selvrensende i tilfælde af kortslutning. På almindelige metaller forbliver oxid, som ikke tillader passage af strøm. Strøm passerer også gennem rheniumlegeringer, men den efterlader ingen spor efter sig selv. I denne henseende har kontakter lavet af dette metal en lang levetid.

Det vigtigste aspekt ved brugen af rhenium var muligheden for at bruge det til at skabe katalysatorer, der hjælper med at producere visse komponenter i benzinbrændstof. Muligheden for at bruge et kemisk element i olieproduktindustrien førte til en stigning i efterspørgslen på det tilsvarende marked flere gange. Verden er seriøst interesseret i dette unikke materiale.

Aktier

Det er værd at bemærke, at verdensbestanden af rhenium er på mindst 13 tusinde tons kun i molybdæn- og kobberforekomster. De er hovedkilderne til denne komponent i den metallurgiske industri. Mere end 2/3 af alt rhenium på planeten findes i sådanne konfigurationer. Den resterende tredjedel er sekundære rester. Hvis vi reducerer alle beregninger af reserver til en enkelt nævner, burde de være nok i mindst tre hundrede år. I forskernes beregninger blev der ikke taget hensyn til genbrug. Lignendeprojekter er blevet udviklet i lang tid, nogle af dem har bevist deres værd.

Pris

Produktpriser i de fleste kategorier er dannet af produktets tilgængelighed og efterspørgsel. En komponent som rhenium er et af de dyreste metaller i verden, så ikke alle producenter har råd til det, selvom det har unikke egenskaber, der gør det muligt at udligne omkostningerne ved dets dyre brug. Samtidig har rhenium parametre, som intet andet metal har. Til skabelse af rum- og luftfartsstrukturer er dens egenskaber ideelle. Det er ikke overraskende, at prisen på rhenium er høj, selvom den svarer til alle indikatorer, der er karakteristiske for dette unikke materiale.

Allerede i 2011 var den gennemsnitlige pris for rhenium omkring 4,5 amerikanske dollars pr. gram. Efterfølgende blev der ikke observeret nogen nedadgående tendens i priserne. Ofte afhænger de endelige omkostninger af graden af rensning af metallet. Prisen på materialet kan nå op på tusindvis af dollars eller mere.

Opdagelseshistorik

Dette grundstof blev opdaget af de tyske kemikere Ead og W alter Noddack i 1925. De foretog forskning ved hjælp af columbispektral analyse i laboratoriet hos Siemens og Shake-gruppen. Efter denne begivenhed blev der afholdt en tilsvarende rapport på et møde mellem tyske kemikere i Nürnberg. Et år senere isolerede et hold videnskabsmænd de første to milligram rhenium fra molybdæn.

I en relativt ren form blev grundstoffet først opnået i 1928. For at fået milligram af stoffet skulle behandle over 600 kilo norsk molybdæn. Den industrielle produktion af dette metal startede også i Tyskland (1930). Forarbejdningsanlæggenes kapacitet gjorde det muligt at opnå omkring 120 kg metal årligt. På det tidspunkt opfyldte dette fuldt ud behovet for rhenium på hele verdensmarkedet. I Amerika blev de første industrielle 4,5 kg af et unikt metal opnået i 1943 ved forarbejdning af koncentreret molybdæn. Det var dette grundstof, der blev det sidste opdagede metal med en stabil isotop. Alle andre analoger opdaget tidligere, inklusive kunstigt, havde ikke sådanne egenskaber.

Naturreservater

Hidtil kan listen over aflejringer i henhold til det pågældende metals naturlige reserver ordnes i følgende rækkefølge:

• chilenske miner.
• USA.
• Iturup Island, hvor aflejringer anslås til op til 20 tons om året (i form af vulkanske gasudbrud).

I Den Russiske Føderation vurderes aflejringer af halvelement-brint-typen som steder, der har det maksimale potentiale for porfyrkobber og kobber-molybdænmalme. I alt, ifølge eksperternes prognoser, udgør rheniumforekomster i Rusland 2900 tons (76% af statens ressource). Størstedelen af disse forekomster er placeret i Moskva-regionens kulbassin (82%). Det næste felt med hensyn til reserver er Briketno-Zheltukhinsky-bassinet i Ryazan-regionen.

Resultat

Rhenium er et kemisk grundstof, dertilhører gruppen af sjældne metaller med unikke egenskaber. Dets egenskaber, udvindingssteder, omfang er beskrevet ovenfor.