RHENIUM: KHÁM PHÁ, THUỘC TÍNH, CẤU TRÚC, SỬ DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các rheni là một nguyên tố kim loại có hóa biểu tượng là Re, và được đặt trong nhóm 7 của bảng tuần hoàn, hai nơi dưới đây mangan. Nó chia sẻ với điều này và technetium thuộc tính thể hiện nhiều số hoặc trạng thái oxy hóa, từ +1 đến +7. Nó cũng tạo thành anion gọi là perrhenat, ReO ₄ ^- , tương tự với pemanganat, MnO ₄ ^- .

Kim loại này là một trong những kim loại hiếm và khan hiếm nhất trong tự nhiên, vì vậy giá của nó rất cao. Nó được chiết xuất như một sản phẩm phụ của khai thác mỏ đồng và molypden. Một trong những đặc tính phù hợp nhất của khí lưu biến là nhiệt độ nóng chảy cao, hầu như không bị cacbon và vonfram vượt qua, và tỷ trọng của nó cao, gấp đôi chì.

Quả cầu kim loại Rhenium. Nguồn: Hình ảnh độ phân giải cao của các nguyên tố hóa học / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Khám phá của ông có những âm bội gây tranh cãi và đáng tiếc. Cái tên 'rheni' bắt nguồn từ từ 'rhenus' trong tiếng Latinh, có nghĩa là Rhine, con sông nổi tiếng của Đức gần nơi các nhà hóa học người Đức đã phân lập và xác định nguyên tố mới này hoạt động.

Rhenium có rất nhiều công dụng, trong đó nổi bật là việc tinh chế xăng có trị số octan, cũng như trong sản xuất siêu hợp kim chịu lửa, dùng để lắp ráp tuabin và động cơ của tàu hàng không vũ trụ.

Khám phá

Sự tồn tại của hai nguyên tố nặng có đặc điểm hóa học tương tự như mangan đã được dự đoán từ những năm 1869, thông qua bảng tuần hoàn của nhà hóa học người Nga Dmitri Mendeleev. Tuy nhiên, lúc đó người ta không biết số nguyên tử của chúng là bao nhiêu; và chính tại đây vào năm 1913, tiên đoán của nhà vật lý người Anh Henry Moseley đã được đưa ra.

Theo Moseley, hai nguyên tố thuộc nhóm mangan này phải có số hiệu nguyên tử 43 và 75.

Tuy nhiên, vài năm trước đó, nhà hóa học Nhật Bản Masataka Ogawa đã phát hiện ra nguyên tố 43 trong một mẫu khoáng vật torianite. Sau khi công bố kết quả của mình vào năm 1908, ông muốn rửa tội cho nguyên tố này với cái tên 'Niponio'. Thật không may, các nhà hóa học thời đó đã chứng minh rằng Ogawa đã không phát hiện ra nguyên tố 43.

Và như vậy, những năm khác trôi qua khi vào năm 1925, ba nhà hóa học người Đức: Walter Noddack, Ida Noddack và Otto Berg, đã tìm thấy nguyên tố 75 trong các mẫu khoáng của columbit, gadolinit và molybdenit. Những thứ này đã mang lại cho ông cái tên hùng hậu, để vinh danh sông Rhine của Đức ('Rhenus', trong tiếng Latinh).

Sai lầm của Masataka Ogawa là đã sai trong việc xác định nguyên tố: ông đã phát hiện ra nguyên tố khí từ, không phải nguyên tố 43, ngày nay được gọi là tecneti.

Các thuộc tính của hetenium

Tình hình Rhenium trong bảng tuần hoàn. ! Bản gốc: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Ngoại hình

Rhenium thường được bán trên thị trường dưới dạng bột màu xám. Các mảnh kim loại của nó, thường là những giọt hình cầu, có màu xám bạc, cũng rất sáng bóng.

Khối lượng phân tử

186.207 g / mol

Số nguyên tử

75

Độ nóng chảy

3186 ºC

Điểm sôi

5630 ºC

Tỉ trọng

-Ở nhiệt độ phòng: 21,02 g / cm ³

-Ngay tại điểm nóng chảy: 18,9 g / cm ³

Rhenium là một kim loại có mật độ gần như gấp đôi chì. Do đó, một quả cầu lưu huỳnh nặng 1 gam có thể tương đương với một tinh thể chì mạnh có cùng khối lượng.

Độ âm điện

1,9 trên thang điểm Pauling

Năng lượng ion hóa

Đầu tiên: 760 kJ / mol

Thứ hai: 1260 kJ / mol

Thứ ba: 2510 kJ / mol

Nhiệt dung mol

25,48 J / (mol K)

Dẫn nhiệt

48,0 W / (m K)

Điện trở suất

193 nΩ m

Độ cứng Mohs

7

Đồng vị

Nguyên tử Rhenium xuất hiện trong tự nhiên dưới dạng hai đồng vị: ¹⁸⁵ Re, chiếm 37,4%; và ¹⁸⁷ Re, với mức dồi dào là 62,6%. Rhenium là một trong những nguyên tố có đồng vị phổ biến nhất là chất phóng xạ; tuy nhiên, chu kỳ bán rã của ¹⁸⁷ Re rất dài (4,12 · 10 ¹⁰ năm) nên trên thực tế được coi là ổn định.

Phản ứng

Kim loại Rhenium là vật liệu có khả năng chống gỉ. Khi đó, oxit của nó, Re ₂ O ₇ , bay hơi ở nhiệt độ cao và cháy với ngọn lửa màu vàng lục. Các mảnh của hecxni chống lại sự tấn công của HNO ₃ đậm đặc; nhưng khi nóng, nó hòa tan tạo ra axit lưu biến và nitơ đioxit, làm dung dịch chuyển sang màu nâu:

Re + 7HNO ₃ → HReO ₄ + 7 NO ₂ + 3H ₂ O

Tính chất hóa học của turoni rất rộng lớn, vì nó có khả năng tạo thành các hợp chất có phổ số oxy hóa rộng, cũng như thiết lập liên kết tứ cực giữa hai nguyên tử turoni (bốn liên kết cộng hóa trị Re-Re).

Cấu trúc và cấu hình điện tử

Vỏ êlectron của hemixenlulo. Tác giả: Người dùng: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Các nguyên tử hydronium nhóm lại với nhau trong tinh thể của chúng để tạo thành một cấu trúc lục giác đặc, hcp, có đặc điểm là rất đặc. Điều này phù hợp với thực tế rằng nó là một kim loại mật độ cao. Liên kết kim loại, sản phẩm của sự xen phủ các obitan bên ngoài của chúng, giữ cho các nguyên tử Re liên kết chặt chẽ.

Trong liên kết kim loại Re-Re này, các electron hóa trị tham gia, theo cấu hình điện tử:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

Về nguyên tắc, các obitan 5d và 6 xen phủ nhau để thu gọn các nguyên tử Re trong cấu trúc hcp. Lưu ý rằng các electron của nó có tổng cộng là 7, tương ứng với số thứ tự của nhóm của nó trong bảng tuần hoàn.

Số oxi hóa

Cấu hình điện tử của rheni cho phép chúng ta thấy ngay rằng nguyên tử của nó có khả năng mất tới 7 điện tử, để trở thành cation giả định Re ⁷⁺ . Khi sự tồn tại của Re ⁷⁺ được giả định trong bất kỳ hợp chất nào, ví dụ, trong Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- ), nó được cho là có số oxi hóa +7, Re ( VII).

Các số ôxy hóa dương khác của biến đổi nguyên là: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ), v.v. lên đến +7. Tương tự như vậy, rheni có thể nhận được electron bằng cách trở thành anion. Trong những trường hợp này, nó được cho là có số oxi hóa âm: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) và -1 (Re ^- ).

Các ứng dụng

Xăng

Rhenium, cùng với platin, được sử dụng để tạo ra chất xúc tác làm tăng chỉ số octan của xăng, đồng thời hạ thấp hàm lượng chì của nó. Mặt khác, chất xúc tác lưu biến được sử dụng cho nhiều phản ứng hydro hóa, điều này do khả năng chống nhiễm độc của nitơ, phốt pho và lưu huỳnh.

Siêu hợp kim chịu lửa

Rhenium là một kim loại chịu lửa do nhiệt độ nóng chảy cao. Đó là lý do tại sao nó được thêm vào hợp kim niken để làm cho chúng chịu lửa và chịu được áp suất và nhiệt độ cao. Các siêu hợp kim này chủ yếu được sử dụng để thiết kế tuabin và động cơ cho tàu hàng không vũ trụ.

Sợi vonfram

Rhenium cũng có thể tạo hợp kim với vonfram, giúp cải thiện độ dẻo của nó và do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất dây tóc. Các sợi vonfram-vonfram này được sử dụng làm nguồn phát tia X và để thiết kế các cặp nhiệt điện có khả năng đo nhiệt độ lên đến 2200 ºC.

Tương tự như vậy, những sợi dây này đã từng được sử dụng cho đèn flash của máy ảnh cổ, và bây giờ là đèn của các thiết bị tinh vi; chẳng hạn như máy quang phổ khối lượng.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Sarah Pierce. (Năm 2020). Rhenium: Công dụng, Lịch sử, Sự kiện & Đồng vị. Học. Phục hồi từ: study.com
3. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (Năm 2020). Rhenium. Cơ sở dữ liệu PubChem., CID = 23947. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (Năm 2020). Rhenium. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
5. Tiến sĩ Doug Stewart. (Năm 2020). Sự kiện về nguyên tố Rhenium. Phục hồi từ: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18 tháng 11 năm 2008). Rhenium. Hóa học trong các nguyên tố của nó. Phục hồi từ: chemistryworld.com