Rhenium

český názevRhenium
latinský názevRhenium
anglický názevRhenium
chemická značkaRe
protonové číslo75
relativní atomová hmotnost186,207
perioda6
skupinaVII.B
zařazenípřechodné kovy
rok objevu1925
objevitelNoddack, Tackeová
Berg
teplota tání [°C]3180
teplota varu [°C]5627
hustota [g cm-3]21
hustota při teplotě tání [g cm-3]18,9
elektronegativita1,9
oxidační stavyIII ˜ VII
elektronová konfigurace[Xe]4f14 5d5 6s2
atomový poloměr [pm]188
kovalentní poloměr [pm]159
specifické teplo [J g-1K-1]0,13
slučovací teplo [kJ mol-1]33,2
tepelná vodivost [W m-1 K-1]48
elektrická vodivost [S m-1]5,6.106
1. ionizační potenciál [eV]7,88
tvrdost podle Mohse7
tvrdost podle Vickerse [MPa]2450
tvrdost podle Brinella [MPa]1320
modul pružnosti ve smyku [GPa]178
modul pružnosti v tahu [GPa]463
bod supravodivosti [K]1,7
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce rhenia

Chemický prvek rhenium je kujný kov, vzhledem podobný platině. Práškové rhenium je šedomodrý prášek. Kovové rhenium odolává většině minerálních kyselin s výjimkou kyseliny dusičné a koncentrované kyseliny sírové, ve kterých se velmi dobře rozpouští za vzniku kyseliny rhenisté HReO4:

3Re + 7HNO3 → 3HReO4 + 7NO + 2H2O
2Re + 7H2SO4 → 2HReO4 + 7SO2 + 6H2O

Ochotně reaguje s koncentrovaným roztokem peroxidu vodíku nebo s koncentrovaným hydroxidem sodným syceným kyslíkem:

2Re + 7H2O2 → 2HReO4 + 6H2O
4Re + 4NaOH + 7O2 → 4NaReO4 + 2H2O

Na vlhkém vzduchu se rhenium pomalu pokrývá vrstvou kyseliny rhenisté, nereaguje s vodíkem a dusíkem. S kyslíkem se slučuje až za teplot nad 1000°C, naopak s fluorem reaguje již za teploty 125°C za vzniku fluoridu rhenového ReF6, při teplotě 750°C vytváří fluorid rhenistý ReF7. S chlorem se při teplotě 400°C slučuje na chlorid rheničný ReCl5. Ochotně reaguje s fosforem za vzniku celé řady sloučenin, např. Re2P, ReP nebo ReP3, za vysokého tlaku se slučuje s oxidem uhelnatým za vzniku pentakarbonylu [Re(CO)5]2, s wolframem netvoří slitinu, ale intermetalickou sloučeninu W2Re3.

Ve sloučeninách vystupuje rhenium převážně jako čtyř a sedmimocné. Sloučeniny rhenia v jiných oxidačních stupních nejsou příliš časté, obvykle se jedná pouze o oxidy a chloridy.

Další chemické vlastnosti rhenia a jeho sloučenin se nejvíce podobají vlastnostem manganu.

Jednoduchý analytický důkaz rhenia v kyselém roztoku je možné provést zaváděním sulfanu, přítomnost rhenia se projeví vznikem sytě černé sraženiny sulfidu rhenistého Re2S7.

Výskyt rhenia v přírodě

Rhenium poprvé identifikovali Noddack, Tackeová a Berg v roce 1925 jako příměs v platinové rudě. V roce 1928 připravili kovové rhenium v množství 1 g zpracováním 660 kg molybdenitu.

Rhenium se v přírodě vyskytuje velmi vzácně, jeho obsah v zemské kůře se pohybuje okolo 0,00000001%. Přírodní rhenium je směsí stabilního izotopu 185Re a radioaktivního izotopu 187Re, který má poločas rozpadu 4,5.1010 let. Uměle bylo připraveno dalších 31 izotopů rhenia s nukleonovými čísly 160 ˜ 192.

Rhenium se nalézá jako ryzí kov a v několika minerálech, např. rhenit ReS2 a tarkianit (Cu,Fe)(Re,Mo)4S8. Poměrně značné množství rhenia se vyskytuje jako izomorfní náhrada molybdenu v molybdenitu MoS2, který je hlavním zdrojem pro průmyslovou výrobu rhenia.

Největším producentem rhenia bylo v roce 2012 s roční těžbou 27 t čistého kovu Chile, v USA bylo vytěženo 9,4 t, největším evropským producentem rhenia je s roční těžbou 6,2 t Polsko. Celosvětová roční výroba rhenia v roce 2012 činila 52 t. Ověřené světové zásoby rhenia jsou 2,5 Mt, z toho na Chile připadá 1,3 Mt. Celkové zásoby rhenia se odhadují na 5 Mt čistého kovu.

Výroba a využití rhenia

Rhenium se získává z odpadních kalů při výrobě mědi a molybdenu. Kaly se nejprve podrobí oxidaci, rhenium přejde na rhenistany, přídavkem roztoku KCl se vysráží rhenistan draselný KReO4, ze kterého se redukcí vodíkem připraví práškové rhenium:

2KReO4 + 7H2 → 2Re + 2KOH + 6H2O

Kovové rhenium se vyrábí slinováním práškového rhenia nebo redukcí rhenistanu amonného NH4ReO4 vodíkem:

2NH4ReO4 + 7H2 → 2Re + 2NH4OH + 6H2O

Cena surového chilského rhenia dosahovala v roce 2010 úrovně 2300 USD/kg, práškové kazašské rhenium o katalytické čistotě se obchodovalo za 4500-4900 USD/kg.

Naprostá většina vyrobeného rhenia se spotřebovává k legování slitin pro výrobu proudových motorů a plynových turbín. Z rhenia se vyrábějí termočlánky pro měření vysokých teplot a katalyzátory řady chemických reakcí. Diborid rhenia ReB2 je extrémně tvrdý a odolný materiál a má značnou perspektivu ve výrobě břitů obráběcích nástrojů. Fluorid rhenový ReF6 slouží jako zdroj rhenia pro pokovování elektrických kontaktů. Dimerní chlorid rheničný Re2Cl10 je katalyzátorem řady reakcí olefinů.

Zdroje

wolfram ← rhenium → osmium