Ren (pierwiastek)
Ren (Re, łac. rhenium) – pierwiastek chemiczny z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Nazwa pochodzi od nazwy rzeki Ren.
wolfram ← ren → osm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Wygląd | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
srebrzystobiały | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() Widmo emisyjne renu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ogólne informacje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwa, symbol, l.a. |
ren, Re, 75 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Grupa, okres, blok | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stopień utlenienia |
±I, II, III, IV, V, VI, VII | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości metaliczne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości tlenków |
średnio kwasowe | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan skupienia |
stały | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gęstość |
21020 kg/m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura topnienia |
3185 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura wrzenia |
5596 °C[1] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PubChem | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa) |
Istnienia tego pierwiastka metodami spektroskopowymi dowiedli Walter Noddack, Ida Tacke i Otto Berg w 1925 r.
W formie czystej pierwiastek ten jest srebrzystym błyszczącym metalem o dużej twardości. Metaliczny ren przypomina platynę (gęstość 21,09 g/cm³). Po wyżarzeniu staje się miękki i kowalny. Po obróbce uszlachetnia stopy metali, znacząco zwiększając ich twardość i odporność na korozję. Zaliczany jest do metali szlachetnych. Roztwarza się tylko w kwasach utleniających: kwasie azotowym i gorącym, stężonym kwasie siarkowym.
Ren występuje w skorupie ziemskiej w ilości 4×10-4 ppm. W przyrodzie występuje wyłącznie w stanie rozproszonym, głównie w molibdenicie, kolumbicie i łupkach miedzionośnych. Światowe zasoby renu szacuje się na maks. 17 tys. ton, największe występują w Chile, USA, Kanadzie, Kazachstanie, Rosji, Uzbekistanie i Peru. W Polsce ren występuje jako domieszka w złożach miedzi w okolicach Lubina. Największym producentem renu jest firma Molymet z Chile (w 2007 uzyskała ponad 20 ton[4]), zaraz za nią Phelps Dodge ze Stanów Zjednoczonych oraz Kazakhmys z Kazachstanu. W Europie jedynym producentem renu z własnych źródeł jest polska spółka KGHM Metraco (do roku 2014 KGHM Ecoren), która zajmuje czwarte miejsce wśród globalnych potentatów[5].
Związki renuEdytuj
Ren, w porównaniu do manganu, tworzy trwalsze związki na wyższych, a mniej trwałe na niższych stopniach utleniania[6]. Znane są 4 tlenki tego pierwiastka: czarny ReO
2, niebieski Re
2O
5, czerwony ReO
3 i żółty Re
2O
7, przy czym ten ostatni powstaje w wyniku ogrzewania renu na powietrzu[6][7] i stanowi końcowy produkt utleniania tego pierwiastka[7]. Jest on związkiem trwałym i jest słabym utleniaczem (w przeciwieństwie do Mn
2O
7, który jest mocnym utleniaczem)[6][7]. Ponadto znany jest nietrwały czarny uwodniony tlenek renu(III), Re
2O
3·2H
2O[7]. Tlenek renu(VI), ReO
3, jest jedynym trwałym tlenkiem manganowców na VI stopniu utlenienia[7]. Powstaje podczas ogrzewania tlenku renu(VII) z metalicznym renem[6] lub przez jego redukcję za pomocą CO[7].
Tlenek renu(VII) tworzy z wodą kwas renowy(VII) (kwas nadrenowy), który jest kwasem silnym. Jego sole to reniany(VII) (nadreniany)[6]. Stanowią one punkt wyjścia do całej chemii renu[7].
Tlenek renu(VI) jest mało reaktywny. Nie reaguje ani z wodą, ani z roztworami kwasów i zasad[7]. Po stopieniu z NaOH daje nietrwały renian(VI) sodu, Na
2ReO
4. W podobnej reakcji z tlenku renu(IV) można otrzymać również nietrwały renian(IV) sodu, Na
2ReO
3[6].
Z siarką ren tworzy dwa siarczki: Re
2S
7 i ReS
2[6][7]. W połączeniach z fluorowcami ren występuje na stopniach utlenienia III–VII. Znane są: ReI
3, ReBr
3, ReCl
3, ReI
4, ReBr
4, ReCl
4, ReF
4, ReBr
5, ReCl
5, ReF
5, ReCl
6, ReF
6 oraz ReF
7, który jest jedynym znanym halogenkiem metalu przejściowego na VII stopniu utlenienia[7].
Zastosowanie renuEdytuj
- jako składnik superstopów odpornych na pełzanie w wysokich temperaturach;
- w przemyśle lotniczym (monokrystaliczne łopatki silników odrzutowych, turbiny silników i osłony pojazdów, wykonywane z nadstopów na bazie niklu, zawierających od 3 do 6% renu);
- w przemyśle zbrojeniowym (rdzenie do pocisków przeciwpancernych)[8];
- do produkcji termopar, elementów grzewczych, styków elektrycznych, elektrod, elektromagnesów, lamp próżniowych i rentgenowskich, żarówek błyskowych, powłok metalicznych;
- jako katalizator w takich reakcjach jak: metateza, epoksydacja (metylotrioksoren), dihydroksylacja, m.in. w produkcji wysokooktanowych benzyn bezołowiowych;
- w medycynie (w zabiegu zwanym radioizotopową synowektomią (RSO) polegającym na zniszczeniu zapalnie zmienionej błony maziowej za pomocą promieniowania ß (beta) emitowanego przez promieniotwórczy izotop 186Re).
Technologia i proces produkcyjnyEdytuj
Ren pozyskuje się zazwyczaj z rud manganu. Podczas ich prażenia na powietrzu wszystkie obecne związki renu przekształcają się w lotny Re
2O
7 (temperatura wrzenia 360 °C), kondensujący następnie w postaci pyłu. Przetwarza się go w nadrenian amonu, NH
4ReO
4 (APR, z ang. ammonium perrhenate[9]) i redukuje za pomocą wodoru[7].
W Polsce technologię pozyskiwania związków renu ze ścieków z huty miedzi opracowano w KGHM Ecoren i Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach. Metoda wykorzystuje technologie hydrometalurgiczne – otrzymywanie metali z rud, koncentratów i innych surowców za pomocą roztworów odpowiednio dobranych związków chemicznych.
W Legnicy działa jedyna fabryka w Europie produkująca ren metaliczny pozyskiwany z własnych źródeł[10].
Technologia składa się z dwóch zasadniczych części, realizowanych w oddzielnych instalacjach. W początkowej fazie ściek jest filtrowany, a następnie przepuszcza się go przez kolumny wypełnione żywicą jonowymienną. Właśnie w nich odbywa się ważny etap całego procesu: „wyłapywanie” jonów renu. Następnie prowadzone jest wymywanie renu. W efekcie stężenie pierwiastka w roztworze znacznie wzrasta. Dopiero taki wzbogacony roztwór (eluat renowy) stanowi surowiec do produkcji nadrenianu amonu, a w dalszej kolejności metalicznego renu[11].
RynekEdytuj
- Cena średnia renu metalicznego od 1991 r.[12]
Najistotniejsze produkty handlowe renu to metal i APR[9]. W pierwszych 2 dekadach XXI w. ceny renu ulegały znaczącym zmianom. Przez pierwsze 5 lat osylowały one wokół 1000 USD/kg, po czym zaczęły wzrastać, dochodząc do 4000 USD/kg w 2012 r. Następnie zaczął się ich spadek do poprzedniego poziomu[12]. W efekcie nastąpiło zamknięcie wielu zakładów odzyskujących ren w procesie recyklingu oraz zakładów produkujących ten metal[9]
UwagiEdytuj
- ↑ Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.
PrzypisyEdytuj
- ↑ a b David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-29, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
- ↑ Ren (nr 204188) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-05]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
- ↑ Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number (ang.). Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-12-02].
- ↑ Rhenium: Son Of Moly, Hardassetsinvestor.com [data dostępu: 04.08.2009]
- ↑ Dwa lata działalności KGHM Metraco, Metale.org[martwy link]
- ↑ a b c d e f g Adam Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, wyd. 5, Warszawa: PWN, 2002, s. 916, ISBN 83-01-13654-5 .
- ↑ a b c d e f g h i j k Norman N. Greenwood , Alan Earnshaw , Chemistry of the Elements, wyd. 2, Oxford–Boston: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 1043–1049, ISBN 0-7506-3365-4 (ang.).
- ↑ Tomasz Majewski , Badanie procesów modyfikacji plazmowej proszków W i Re oraz mieszanek W-Re, 2011 .
- ↑ a b c Mineral Commodity Summaries, U.S. Geological Survey, 2021, DOI: 10.3133/mcs2021 [dostęp 2022-03-10] (ang.).
- ↑ Fabryka renu
- ↑ Ren. Technologia i proces produkcyjny, KGHM Ecoren, 9 października 2011 [dostęp 2022-03-10] [zarchiwizowane z adresu 2011-10-09] .
- ↑ a b Mineral Commodity Summaries, U.S. Geological Survey [dostęp 2022-03-10] (ang.).