Rhenium: použití a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-02 13:51

Rhenium, jehož použití bude diskutováno níže, je prvkem chemické periodické tabulky pod atomovým indexem 75 (Re). Název látky pochází z řeky Rýn v Německu. Rok objevu tohoto kovu je 1925. První významnější várka materiálu byla získána v roce 1928. Tento prvek patří k poslednímu analogu se stabilním izotopem. Rhenium je samo o sobě kov s bílým odstínem a jeho prášková hmota je černá. Teploty tání a varu se pohybují od +3186 do +5596 stupňů Celsia. Má paramagnetické vlastnosti.

Funkce

Použití rhenia není tak rozšířené kvůli jeho výjimečným parametrům a vysoké ceně. Při +300 °C začíná kov aktivně podléhat oxidaci, jejíž proces závisí na dalším zvyšování teploty. Tento prvek je stabilnější než wolfram, prakticky neinteraguje s vodíkem a dusíkem, poskytuje pouze adsorpci.

Při zahřívání dochází k reakci s chlórem, bromem a fluorem. Rhenium se nerozpouští pouze v kyselině dusičné a při interakci se rtutí vzniká amalgám. Reakce s vodnou peroxidovou kompozicívodík způsobuje tvorbu kyseliny rhenia. Tento prvek je jediný mezi žáruvzdornými kovy, který netvoří karbidy. Použití rhenia nemá žádnou účast v biochemii. O všech jeho možných účincích je k dispozici jen málo informací. Mezi spolehlivá fakta - toxicita a toxicita pro živé organismy.

Produkce

Rhenium je extrémně vzácný kov. V přírodě se nejčastěji vyskytuje v kombinaci s wolframem a molybdenem. Kromě toho jsou nečistoty přítomny v nerostných ložiskách jeho sousedů v tabulce. Rhenium se těží převážně z ložisek molybdenu prostřednictvím související těžby.

Dotyčný prvek se navíc získává z dzhezkazganitu, velmi vzácného přírodního minerálu, který je tak pojmenován po kazašské osadě poblíž ložiska. Rhenium lze izolovat také z pyritu, zirkonia, kolumbitu.

Kov je rozptýlen po celém světě v zanedbatelné koncentraci. Mezi známá těžební místa, kde se vyskytuje ve významném množství, patří Kurilský ostrov Iturup v Rusku. Ložisko bylo objeveno v roce 1992. Zde je kov prezentován ve formě struktury podobné molybdenu (ReS_2).

Těžba se provádí na malé plošině umístěné na vrcholu spící sopky. Jsou tam aktivní termální prameny, což svědčí o expanzi ložiska, které podle předběžných odhadů ročně vypustí asi 37 tun tohoto kovu.

Za druhé největší ložisko se považuje ložisko rhenia vhodné proprůmyslová extrakce prvků. Nachází se ve Finsku a jmenuje se Hitura. Tam se kov získává z jiného minerálu – tarkyanitu.

Přijmout

Rhenium se získává zpracováním primárních surovin, které mají zpočátku nízké procento tohoto materiálu. Nejčastěji se prvek získává ze sulfidů mědi a molybdenu. Slitiny rhenia jsou podrobeny pyrometalurgickému zpracování, které se používá při práci s rudami, které se taví, převádějí a praží.

Příliš vysoké teploty tání umožňují získat vyšší oxid Re-207, který je zadržován speciálními záchytnými zařízeními. Stává se, že část prvku se po vypálení usadí v sazích. Čistý materiál lze z této látky získat pomocí vodíku. Poté se výsledná prášková látka roztaví přímo do ingotů rhenia. Použití rudy pro těžbu příslušného prvku je doprovázeno výskytem sedimentu v kamínku. Další konverze tohoto složení umožňuje izolaci rhenia vystavením určitým plynům.

Technologické momenty

Při výrobě je možné dosáhnout požadované koncentrace díky vlastnostem rhenia a použití kyseliny sírové. Po průchodu speciálními metodami čištění je možné z rudy izolovat čistý prvek.

Tato metoda není příliš produktivní, výtěžek čistého produktu není vyšší než 65 %. Tento indikátor se mění v závislosti na obsahu kovu v rudě. Na tomto základě vědeckévýzkum k identifikaci pokročilejších a alternativních metod výroby.

Moderní technologie umožňují optimalizovat vlastnosti uměle získaného rhenia. Tento roztok umožňuje použití vodného roztoku místo kyselého. To umožňuje zachytit výrazně více čistého kovu během čištění.

Aplikace

Nejprve zvažte hlavní charakteristiky příslušného prvku, pro které je zvláště ceněn:

• Žáruvzdornost.
• Minimální vystavení korozi.
• Žádná deformace při vystavení chemikáliím a kyselinám.

Protože cena tohoto kovu je extrémně vysoká, používá se hlavně ve vzácných případech. Hlavní oblastí použití tohoto prvku je výroba žáruvzdorných slitin s různými kovy, které se používají při konstrukci raket a v leteckém průmyslu. Rhenium se zpravidla používá k výrobě náhradních dílů pro nadzvukové stíhačky. Takové sloučeniny obsahují alespoň 6 % kovu.

Z takového zdroje se rychle stal hlavní nástroj pro vytváření proudových pohonných jednotek. Zároveň se materiál začal považovat za vojensko-strategickou zálohu. Speciálně vybavené tepelné páry umožňují měřit teploty v obrovských rozsazích. Dotyčný prvek umožňuje prodloužit životnost většiny agregovaných kovů. Z rhenia, o jehož použití je řeč výše, se vyrábějí pružiny také pro přesná zařízení, platinové kovy, spektrometry, tlakoměry.

Pokudpřesněji řečeno, používá wolfram potažený rheniem. Vzhledem ke své odolnosti vůči chemickému napadení je tento kov součástí ochranných nátěrů proti kyselému a zásaditému prostředí.

Zajímavá fakta

Rhenium se také používá k navazování speciálních kontaktů. Mají schopnost samočištění v případě zkratu. Na běžných kovech zůstává oxid, který neumožňuje průchod proudu. Proud prochází i slitinami rhenia, ale nezanechává po sobě žádné stopy. V tomto ohledu mají kontakty vyrobené z tohoto kovu dlouhou životnost.

Nejdůležitějším aspektem použití rhenia byla možnost jeho použití k vytvoření katalyzátorů, které pomáhají produkovat určité složky benzínového paliva. Možnost použití chemického prvku v průmyslu ropných produktů vedla k několikanásobnému zvýšení jeho poptávky na odpovídajícím trhu. Svět se vážně zajímá o tento jedinečný materiál.

Akcie

Za zmínku stojí, že světová zásoba rhenia je minimálně 13 tisíc tun pouze v nalezištích molybdenu a mědi. Jsou hlavními zdroji této složky v hutním průmyslu. Více než 2/3 veškerého rhenia na planetě se nachází v takových konfiguracích. Zbývající třetina jsou sekundární zbytky. Pokud všechny výpočty rezerv zredukujeme na jediného jmenovatele, měly by vystačit minimálně na tři sta let. Při výpočtu vědců se s recyklací nepočítalo. Podobnýprojekty byly vyvíjeny dlouhou dobu, některé z nich se osvědčily.

Cena

Ceny produktů ve většině kategorií jsou tvořeny dostupností a poptávkou po produktu. Komponenta, jako je rhenium, je jedním z nejdražších kovů na světě, takže si jej nemůže dovolit každý výrobce, přestože má jedinečné vlastnosti, které umožňují kompenzovat náklady na jeho drahé použití. Rhenium má přitom parametry, které nemá žádný jiný kov. Pro vytváření vesmírných a leteckých struktur jsou jeho vlastnosti ideální. Není divu, že cena rhenia je vysoká, i když odpovídá všem ukazatelům charakteristickým pro tento unikátní materiál.

Již v roce 2011 byly průměrné náklady na rhenium asi 4,5 USD za gram. Následně nebyl pozorován žádný sestupný trend cen. Konečná cena často závisí na stupni čištění kovu. Cena materiálu může dosáhnout tisíců dolarů i více.

Historie objevů

Tento prvek objevili němečtí chemici Ead a W alter Noddackovi v roce 1925. Výzkum provedli pomocí kolumbispektrální analýzy v laboratoři skupiny Siemens a Shake. Po této události proběhla odpovídající zpráva na setkání německých chemiků v Norimberku. O rok později tým vědců izoloval první dva miligramy rhenia z molybdenu.

V relativně čisté formě byl prvek získán až v roce 1928. Pro získáníjeden miligram látky musel zpracovat přes 600 kilogramů norského molybdenu. Průmyslová výroba tohoto kovu začala také v Německu (1930). Kapacita zpracovatelských závodů umožňovala získat ročně asi 120 kg kovu. To tehdy plně uspokojilo potřebu rhenia na celém světovém trhu. V Americe bylo prvních průmyslových 4,5 kg unikátního kovu získáno v roce 1943 zpracováním koncentrovaného molybdenu. Právě tento prvek se stal posledním objeveným kovem se stabilním izotopem. Všechny ostatní analogy objevené dříve, včetně uměle, takové vlastnosti neměly.

Přírodní rezervace

K dnešnímu dni může být seznam ložisek podle přírodních zásob daného kovu uspořádán v následujícím pořadí:

• Chilské doly.
• Spojené státy americké.
• Ostrov Iturup, kde se ložiska odhadují až na 20 tun ročně (ve formě erupcí sopečného plynu).

V Ruské federaci jsou poloprvková ložiska vodíkového typu hodnocena jako místa, která mají maximální potenciál pro porfyrové měděné a měděno-molybdenové rudy. Celkem podle prognóz odborníků činí ložiska rhenia v Rusku 2900 tun (76 % státních zdrojů). Lví podíl těchto ložisek se nachází v uhelné pánvi Moskevské oblasti (82 %). Dalším polem z hlediska zásob je Briketno-Zheltukhinsky pánev v Rjazaňské oblasti.

Výsledek

Rhenium je chemický prvek, kterýpatří do skupiny vzácných kovů s unikátními vlastnostmi. Jeho vlastnosti, místa těžby, rozsahy jsou popsány výše.