รีเนียมคืออะไรและมีการใช้งานอะไรบ้าง?

รีเนียมเป็นธาตุสุดท้ายตัวที่สองที่มีไอโซโทปเสถียรที่เคยค้นพบบนโลก นักวิทยาศาสตร์ค้นพบรีเนียมในปี 1908 สารประกอบทางเคมีนี้ตั้งชื่อตามแม่น้ำไรน์ในยุโรป รีเนียมเป็นโลหะหนักซึ่งอยู่ในแถวที่สามของโลหะทรานซิชันในกลุ่ม 7 ในตารางธาตุ สัญลักษณ์สำหรับองค์ประกอบทางเคมีคือ Re ด้วยความเข้มข้นมาตรฐาน 1ppb (ส่วนต่อพันล้าน) องค์ประกอบนี้เป็นหนึ่งในโลหะที่ผิดปกติบนเปลือกโลกที่มีจุดเดือดสูงที่สุดเป็นอันดับ 2 และจุดหลอมเหลวสูงสุดเป็นอันดับที่ 3 ขององค์ประกอบทั้งหมด โลหะมีลักษณะทางเคมีคล้ายกับเทมีทีเนียมและแมงกานีสและเป็นผลพลอยได้จากการปรับแต่งและสกัดแร่ทองแดงและโมลิบดีนัม

ลักษณะของรีเนียม

รีเนียมเป็นสีเงินสีขาวและมีจุดหลอมเหลวสูงเป็นอันดับสามรองจากคาร์บอนและทังสเตน Re เป็นองค์ประกอบที่หนาแน่นที่สุดอันดับสี่ของโลกรองจาก Osmium, Iridium และ Platinum รีเนียมมาพร้อมกับโครงสร้างผลึกหกเหลี่ยมที่บรรจุอย่างใกล้ชิดพร้อมพารามิเตอร์ขัดแตะของ c = 445.6pm และ a = 276.1pm ในเชิงพาณิชย์เรเดียมอยู่ในรูปแบบผง แต่สามารถรวมได้โดยการเผาและกดในไฮโดรเจนหรือบรรยากาศสุญญากาศ กระบวนการรวมจะสร้างของแข็งขนาดเล็กที่มีความหนาแน่นมากกว่า 90% ของโลหะ เมื่อถูกความร้อนส่วนประกอบนี้จะมีความยืดหยุ่นและรีดได้ง่ายขดและโค้งงอ ทังสเตน - รีเนียมและอัลลอยด์รีเนียมโมลิบดีนัมเป็นตัวนำที่ดีเยี่ยม ที่อุณหภูมิห้องความดันบรรยากาศและในรูปแบบจำนวนมากองค์ประกอบนี้สามารถต้านทานน้ำกัดกรด, กรดไนตริกเจือจางกรดซัลฟิวริก, ด่างและกรดไฮโดรคลอริก

ไอโซโทปเสถียรมีกี่รีเนียม?

รีเนียมมีไอโซโทปที่เสถียรเพียงตัวเดียว (เรนิเนียม -185) ซึ่งเป็นหนึ่งในธาตุที่หายากที่พบได้ในสองเทลเลียมและอินเดียมเท่านั้น โดยธรรมชาติพบว่ารีเนียม-187 มีเพียง 62.6% และเรเดียม-185 เป็น 37.4% ซึ่งไม่เสถียรมากกับครึ่งชีวิตที่ยาวนานมาก (1, 010 ปี) ซึ่งได้รับผลกระทบจากสถานะประจุปรมาณู ไอโซโทปของเรเดียม-186 มีอายุครึ่งชีวิตยาวนานที่สุด 200, 000 ปี รีเนียมมีไอโซโทปกัมมันตรังสีมากกว่า 25 ชนิดที่เป็นที่รู้จัก

เรเดียมอยู่ที่ไหนขุด?

ด้วยความเข้มข้นเฉลี่ย 1ppb (แหล่งอื่นอ้างอิง 0.5ppb) รีเนียมเป็นองค์ประกอบที่หายากที่สุดในเปลือกโลก 77th โลหะนี้ไม่สามารถพบได้อย่างอิสระในธรรมชาติ มันเกิดขึ้นในปริมาณ 0.2% ในโมลิบดีนัม ชิลีมีปริมาณสำรองรีเนียมที่สำคัญที่สุดในเหมืองแร่ทองแดงและเป็นผู้ผลิตอันดับต้น ๆ ในปี 2548 แร่แรกที่รู้จักกันดีเกิดขึ้นในภูเขาไฟ Kudriavy ในเกาะ Iturp ประเทศรัสเซียในปี 1994 ภูเขาไฟ Kudriavy ผลิตประมาณ 60 กิโลกรัมต่อปีในรูปของ รีเนียมไดซัลไฟด์ที่ควบแน่นจากฟูมาเรล

รีเนียมสกัดจากโมลิบดีนัมอย่างไร?

รีเนียมเชิงพาณิชย์ถูกขุดจากก๊าซโมลิบดีนัม (คั่ว - ปล่องควัน) ที่มีอยู่ในคอปเปอร์ซัลไฟด์และแร่โมลิบดีนัมต่าง ๆ มีเรเดียมสูงสุด 0.2% กรด Perrhenic และรีเนียม VII ออกไซด์ละลายในน้ำและดังนั้นพวกเขาจะถูกกรองจากก๊าซไอเสียด้วยฝุ่นแล้วแอมโมเนียมหรือโพแทสเซียมคลอไรด์ตกตะกอนเป็นเกลือ perrhenate ซึ่งบริสุทธิ์โดยการตกผลึกอีกครั้ง การผลิตประจำปีทั่วโลกโดยรวมขององค์ประกอบนี้อยู่ระหว่าง 40-60 ตัน / ปีโดยผู้ผลิตขั้นต้นคือโปแลนด์เปรูสหรัฐอเมริกาและชิลี เรเดียมประมาณ 10 ตันสามารถกู้คืนได้ทุกปีจากการใช้ตัวเร่งปฎิสัมพันธ์ของ Pt-Re ด้วยโลหะผสมที่หลากหลาย โครงสร้างโลหะของรีเนียมถูกสร้างขึ้นโดยการลดระดับแอมโมเนียมเพอเรเนทผ่านแก๊สไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงมาก ราคาของโลหะนี้เพิ่มขึ้นจากระหว่าง $ 1, 000 ถึง $ 2000 ต่อกิโลกรัมในปี 2003-2006 เป็น $ 10, 000 ต่อกิโลกรัมและสูงกว่าในปี 2008 ซึ่งทำให้เป็นหนึ่งในโลหะที่มีราคาแพงที่สุดในโลก

การประยุกต์ที่สำคัญของรีเนียม

ค่าใช้จ่ายสูงและการขาดแคลนองค์ประกอบของรีเนียมนั้น จำกัด การใช้งานของมัน อย่างไรก็ตามเนื่องจากส่วนประกอบของจุดหลอมเหลวสูงและความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงรีเนียมจึงขาดไม่ได้ในการผลิตเทอร์โมคับเปิลสำหรับการวัดอุณหภูมิสูงในบรรยากาศที่ไม่เกิดการออกซิไดซ์ ประมาณ 70% ของผลผลิตทั่วโลกของรีเนียมถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของเครื่องยนต์เจ็ท ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมรีเนียมช่วยในการผลิตน้ำมันเบนซินออกเทนสูงซึ่งไร้สารตะกั่ว

โลหะผสม

การเพิ่มองค์ประกอบนี้ในซูเปอร์อัลลอยที่ใช้นิกเกิลได้ช่วยปรับปรุงความแข็งแรงของมัน ซุปเปอร์อัลลอยด์มีรีเนียมประมาณ 3-6% ซูเปอร์อัลลอยรุ่นที่สามที่มีเรเดียม 6% ถูกนำมาใช้ในการสร้างชิ้นส่วนเครื่องยนต์ F-35 และ F-22 ในขณะที่ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ F-16 และ F-15 มีซูเปอร์อัลลอยด์รุ่นที่สองที่มีรีเนียม 3% ผู้ผลิตเพิ่ม Rhenium ให้กับ superalloys อื่น ๆ เช่น CMSX-10 และ CMSX-4 ซึ่งพวกเขาใช้ในการสร้างเครื่องยนต์ก๊าซเทอร์ไบน์อุตสาหกรรมต่างๆเช่น GE 7FA รีเนียมสามารถสร้างโครงสร้างโลหะผสมขนาดเล็กที่ไม่เสถียรได้ซึ่งจะสร้างเฟสที่ไม่เป็นที่ต้องการของโทโพโลยีอย่างแน่นหนา เพื่อเพิ่มเสถียรภาพ Ruthenium ถูกเพิ่มเข้ากับซุปเปอร์อัลลอยด์รุ่นที่ 4 และ 5

การเติมรีเนียมในทังสเตนช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของมัน จึงทำให้โลหะผสมทังสเตนรีเนียมเนียมมีความยืดหยุ่นและใช้งานได้ง่ายที่อุณหภูมิต่ำ ความเสถียรของทังสเตนที่อุณหภูมิสูงขึ้นเมื่อเติมเรเดียม ความสมดุลของโลหะผสมทังสเตนรีเนียมเหล่านี้เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของรีเนียมและนี่คือเหตุผลที่โลหะผสมทังสเตน - รีเนียมมี 27% รีเนียมซึ่งเป็นข้อ จำกัด ในการละลาย การเพิ่มรีเนียมไปยังทังสเตนทำให้คอมโพสิตสามารถตอบสนองการทำงานเฉพาะเช่นความเหนียวที่ดีขึ้นความต้านทานที่สูงขึ้นและความต้านทานการสั่นสะเทือนที่เหนือกว่า แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์จำนวนมากใช้โลหะผสมทังสเตนรีเนียม จุดหลอมเหลวที่สูงขึ้นของโลหะเหล่านี้ทำให้อะตอมของพวกเขาคงตัวจากการชนของอิเล็กตรอนที่ยาวนาน

ตัวเร่งปฏิกิริยา

กระบวนการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยา (กระบวนการเปลี่ยนแนฟทาปิโตรเลียมที่มีค่าออกเทนต่ำเป็นผลิตภัณฑ์ออกเทนสูง) ใช้โลหะผสมของรีเนียมเนียมแพลตตินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทั่วโลกมากกว่า 30% ของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในกระบวนการปฏิรูปตัวเร่งปฏิกิริยามีรีเนียม โอเลฟิน metathesis (กระบวนการอินทรีย์ที่สร้างการกระจายโอเลฟินโดยการฟื้นฟูและการแตกพันธะของคาร์บอน - คาร์บอนคู่) ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาตามรีเนียม กระบวนการไฮโดรจิเนชันหลายอย่างใช้ตัวเร่งปฏิกิริยารีเนียมเนื่องจากพวกมันสามารถทนต่อสารเคมีพิษทุกรูปแบบจากฟอสฟอรัสซัลเฟอร์และไนโตรเจน

แอปพลิเคชันอื่น ๆ

ไอโซโทป Re-188 และ Re-186 เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีที่ใช้ในการรักษามะเร็งตับ แม้ว่าไอโซโทปเหล่านี้จะมีความลึกทะลุเนื้อเยื่อที่คล้ายกัน (Re-188 สำหรับ 10 มม. และ Re-186 สำหรับ 5 มม.) แต่ Re-186 มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า Listeria monocytogenes ช่วยส่ง Re-188 เข้าสู่ร่างกายในระหว่างการทดลองรักษามะเร็งตับอ่อน รีเนียมทำงานอย่างสมบูรณ์เพื่อทดแทนเทคติเนียมในกระบวนการผลิตยาเนื่องจากมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานกว่า