Rhenium: Anwendung und Eigenschaften

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-02 13:52

Rhenium, dessen Anwendung weiter unten diskutiert wird, ist ein Element des chemischen Periodensystems unter dem Atomindex 75 (Re). Der Name der Substanz stammt vom Fluss Rhein in Deutschland. Das Jahr der Entdeckung dieses Metalls ist 1925. Die erste bedeutende Materialcharge wurde 1928 erh alten. Dieses Element gehört zum letzten Analogon mit einem stabilen Isotop. Rhenium an sich ist ein Metall mit einem weißen Farbton, und seine Pulvermasse ist schwarz. Schmelz- und Siedepunkte reichen von +3186 bis +5596 Grad Celsius. Es hat paramagnetische Eigenschaften.

Funktionen

Die Verwendung von Rhenium ist aufgrund seiner außergewöhnlichen Parameter und hohen Kosten nicht so weit verbreitet. Bei +300 °C beginnt das Metall aktiv zu oxidieren, deren Verlauf von einer weiteren Temperaturerhöhung abhängt. Dieses Element ist stabiler als Wolfram, interagiert praktisch nicht mit Wasserstoff und Stickstoff und sorgt nur für Adsorption.

Beim Erhitzen wird eine Reaktion mit Chlor, Brom und Fluor festgestellt. Rhenium löst sich nicht nur in Salpetersäure auf, und bei Wechselwirkung mit Quecksilber bildet sich ein Amalgam. Reaktion mit einer wässrigen PeroxidzusammensetzungWasserstoff bewirkt die Bildung von Rheniumsäure. Dieses Element ist das einzige unter den Refraktärmetallen, das keine Karbide bildet. Die Verwendung von Rhenium hat keine Beteiligung in der Biochemie. Es gibt nur wenige Informationen über alle möglichen Auswirkungen. Unter den zuverlässigen Fakten - Toxizität und Toxizität für lebende Organismen.

Produktion

Rhenium ist ein extrem seltenes Metall. In der Natur kommt es am häufigsten in Kombination mit Wolfram und Molybdän vor. Darüber hinaus sind Verunreinigungen in den Mineralvorkommen seiner Nachbarn in der Tabelle vorhanden. Rhenium wird überwiegend aus Molybdänvorkommen durch zugehörige Gewinnung abgebaut.

Außerdem wird das fragliche Element aus Dzhezkazganit gewonnen, einem sehr seltenen natürlichen Mineral, das nach der kasachischen Siedlung in der Nähe der Lagerstätte benannt ist. Rhenium kann auch aus Pyrit, Zirkonium, Kolumbit isoliert werden.

Das Metall ist weltweit in vernachlässigbarer Konzentration verbreitet. Zu den bekannten Abbaustätten, wo es in bedeutenden Mengen gefunden wird, gehört die Kurileninsel Iturup in Russland. Die Lagerstätte wurde 1992 entdeckt. Hier präsentiert sich das Metall in Form einer Molybdän-ähnlichen Struktur (ReS_2).

Der Abbau erfolgt auf einer kleinen Plattform, die sich auf einem schlafenden Vulkan befindet. Dort sind Thermalquellen aktiv, was auf die Ausdehnung der Lagerstätte hinweist, die nach vorläufigen Schätzungen etwa 37 Tonnen dieses Metalls pro Jahr ausstößt.

Das zweitgrößte Vorkommen gilt als geeignetes Rheniumvorkommenindustrielle Elementextraktion. Es befindet sich in Finnland und heißt Hitura. Dort wird das Metall aus einem anderen Mineral gewonnen – Tarkyanit.

Empfangen

Rhenium wird durch die Verarbeitung von Primärrohstoffen gewonnen, die zunächst einen geringen Anteil an diesem Material aufweisen. Am häufigsten wird das Element aus Kupfer- und Molybdänsulfiden gewonnen. Rheniumlegierungen werden einer pyrometallurgischen Behandlung unterzogen, die bei der Verarbeitung von geschmolzenen, umgewandelten und gerösteten Erzen angewendet wird.

Zu hohe Schmelztemperaturen ermöglichen es, ein höheres Oxid Re-207 zu erh alten, das durch spezielle Fangvorrichtungen zurückgeh alten wird. Es kommt vor, dass sich ein Teil des Elements nach dem Brennen in Ruß absetzt. Aus dieser Substanz kann mit Hilfe von Wasserstoff reines Material gewonnen werden. Dann wird die resultierende Pulversubstanz direkt zu Rheniumbarren geschmolzen. Die Verwendung von Erz zur Gewinnung des betreffenden Elements geht mit dem Auftreten von Sedimenten in der Matte einher. Eine weitere Umwandlung dieser Zusammensetzung ermöglicht die Isolierung von Rhenium durch Kontakt mit bestimmten Gasen.

Technologische Momente

Aufgrund der Eigenschaften von Rhenium und der Verwendung von Schwefelsäure ist es möglich, die gewünschte Konzentration während der Produktion zu erreichen. Nach Durchlaufen spezieller Reinigungsverfahren ist es möglich, aus dem Erz ein reines Element zu isolieren.

Diese Methode ist nicht sehr ergiebig, die Ausbeute an reinem Produkt beträgt nicht mehr als 65%. Dieser Indikator variiert je nach Metallgeh alt im Erz. Auf dieser Grundlage wissenschaftlichForschung, um fortschrittlichere und alternative Produktionsmethoden zu identifizieren.

Moderne Technologien ermöglichen es, die Eigenschaften von künstlich gewonnenem Rhenium zu optimieren. Diese Lösung ermöglicht die Verwendung einer wässrigen Lösung anstelle einer sauren. Dadurch ist es möglich, bei der Reinigung deutlich mehr reines Metall einzufangen.

Bewerbung

Betrachten Sie zunächst die Hauptmerkmale des betreffenden Elements, für das es besonders geschätzt wird:

• Refraktärheit.
• Minimale Korrosionsbelastung.
• Keine Verformung bei Einwirkung von Chemikalien und Säuren.

Weil der Preis dieses Metalls extrem hoch ist, wird es hauptsächlich in seltenen Fällen verwendet. Das Hauptanwendungsgebiet dieses Elements ist die Herstellung von hitzebeständigen Legierungen mit verschiedenen Metallen, die im Raketenbau und in der Luftfahrtindustrie Verwendung finden. Rhenium wird in der Regel zur Herstellung von Ersatzteilen für Überschalljäger verwendet. Solche Verbindungen enth alten mindestens 6 % Metall.

Eine solche Quelle wurde schnell zum Hauptwerkzeug für die Herstellung von Düsenantriebseinheiten. Gleichzeitig wurde das Material als militärstrategische Reserve betrachtet. Speziell vorgesehene Thermoelemente ermöglichen die Messung von Temperaturen in großen Bereichen. Das betreffende Element ermöglicht es, die Lebensdauer der meisten aggregierten Metalle zu verlängern. Aus Rhenium, dessen Verwendung oben diskutiert wurde, werden auch Federn für Präzisionsgeräte, Platinmetalle, Spektrometer, Manometer hergestellt.

WennGenauer gesagt verwendet es rheniumbeschichtetes Wolfram. Aufgrund seiner chemischen Beständigkeit wird dieses Metall in Schutzbeschichtungen gegen saure und alkalische Umgebungen eingesetzt.

Interessante Fakten

Rhenium wird auch verwendet, um besondere Kontakte herzustellen. Sie haben die Eigenschaft, sich im Kurzschlussfall selbst zu reinigen. Auf gewöhnlichen Metallen bleibt Oxid zurück, das den Stromfluss nicht zulässt. Strom fließt auch durch Rheniumlegierungen, hinterlässt aber keine Spuren. Kontakte aus diesem Metall haben diesbezüglich eine lange Lebensdauer.

Der wichtigste Aspekt der Verwendung von Rhenium war die Möglichkeit, es zur Herstellung von Katalysatoren zu verwenden, die bei der Herstellung bestimmter Komponenten von Benzinkraftstoff helfen. Die Möglichkeit, ein chemisches Element in der Ölindustrie zu verwenden, führte zu einer mehrfachen Steigerung seiner Nachfrage auf dem entsprechenden Markt. Die Welt interessiert sich ernsthaft für dieses einzigartige Material.

Aktien

Es ist erwähnenswert, dass der Weltbestand an Rhenium mindestens 13.000 Tonnen nur in Molybdän- und Kupfervorkommen beträgt. Sie sind die Hauptquellen dieser Komponente in der metallurgischen Industrie. Mehr als 2/3 des gesamten Rheniums auf dem Planeten findet sich in solchen Konfigurationen. Das verbleibende Drittel sind sekundäre Rückstände. Wenn wir alle Berechnungen der Reserven auf einen Nenner bringen, sollten sie für mindestens dreihundert Jahre ausreichen. Bei der Berechnung der Wissenschaftler wurde das Recycling nicht berücksichtigt. ÄhnlichProjekte werden seit langem entwickelt, einige davon haben sich bewährt.

Kosten

Produktpreise in den meisten Kategorien werden durch die Verfügbarkeit und Nachfrage des Produkts gebildet. Eine Komponente wie Rhenium ist eines der teuersten Metalle der Welt, daher kann es sich nicht jeder Hersteller leisten, obwohl es einzigartige Eigenschaften hat, die es ermöglichen, die Kosten seines teuren Einsatzes zu kompensieren. Gleichzeitig hat Rhenium Parameter, die kein anderes Metall hat. Für die Schaffung von Weltraum- und Luftfahrtstrukturen sind seine Eigenschaften ideal. Es überrascht nicht, dass der Preis von Rhenium hoch ist, obwohl er allen für dieses einzigartige Material charakteristischen Indikatoren entspricht.

Schon im Jahr 2011 lag der durchschnittliche Preis für Rhenium bei etwa 4,5 US-Dollar pro Gramm. Anschließend war kein Abwärtstrend der Preise zu beobachten. Oft hängen die Endkosten vom Reinigungsgrad des Metalls ab. Der Materialpreis kann Tausende von Dollar oder mehr erreichen.

Discovery-Verlauf

Dieses Element wurde 1925 von den deutschen Chemikern Ead und W alter Noddack entdeckt. Sie forschten mittels Kolumbispektralanalyse im Labor der Siemens- und Shake-Gruppe. Im Anschluss an diese Veranst altung wurde auf einem Treffen deutscher Chemiker in Nürnberg ein entsprechender Bericht geh alten. Ein Jahr später isolierte ein Team von Wissenschaftlern die ersten zwei Milligramm Rhenium aus Molybdän.

In relativ reiner Form wurde das Element erst 1928 erh alten. Zum bekommenEin Milligramm der Substanz musste über 600 Kilogramm norwegisches Molybdän verarbeiten. Die industrielle Produktion dieses Metalls begann auch in Deutschland (1930). Die Kapazität der Verarbeitungsanlagen ermöglichte es, jährlich etwa 120 kg Metall zu gewinnen. Damit war damals der Bedarf an Rhenium auf dem gesamten Weltmarkt vollständig gedeckt. In Amerika wurden 1943 die ersten industriellen 4,5 kg eines einzigartigen Metalls durch die Verarbeitung von konzentriertem Molybdän gewonnen. Dieses Element wurde zum letzten entdeckten Metall mit einem stabilen Isotop. Alle anderen früher entdeckten Analoga, auch künstlich, hatten solche Eigenschaften nicht.

Naturschutzgebiete

Bis heute kann die Liste der Lagerstätten nach den natürlichen Vorkommen des betreffenden Metalls in folgender Reihenfolge geordnet werden:

• Chilenische Minen.
• Vereinigte Staaten von Amerika.
• Iturup Island, wo Vorkommen auf bis zu 20 Tonnen pro Jahr (in Form von vulkanischen Gasausbrüchen) geschätzt werden.

In der Russischen Föderation werden Halbelement-Wasserstoff-Lagerstätten als Standorte mit dem größten Potenzial für Porphyr-Kupfer- und Kupfer-Molybdän-Erze bewertet. Insgesamt belaufen sich die Rheniumvorkommen in Russland nach Expertenschätzungen auf 2900 Tonnen (76% der staatlichen Ressourcen). Der Löwenanteil dieser Lagerstätten befindet sich im Kohlebecken der Region Moskau (82 %). Das nächste Feld in Bezug auf Reserven ist das Briketno-Zheltukhinsky-Becken in der Region Rjasan.

Ergebnis

Rhenium ist ein chemisches Element, dasgehört zur Gruppe der seltenen Metalle mit einzigartigen Eigenschaften. Seine Eigenschaften, Abbauorte und Anwendungsbereiche sind oben beschrieben.