Ren: zastosowanie i właściwości

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Ren, którego zastosowanie zostanie omówione poniżej, jest elementem chemicznego układu okresowego pod indeksem atomowym 75 (Re). Nazwa substancji pochodzi od rzeki Ren w Niemczech. Rok odkrycia tego metalu to 1925. Pierwszą znaczącą partię materiału uzyskano w 1928 roku. Pierwiastek ten należy do ostatniego analogu o stabilnym izotopie. Sam w sobie ren jest metalem o białym odcieniu, a jego sproszkowana masa jest czarna. Temperatura topnienia i wrzenia waha się od +3186 do +5596 stopni Celsjusza. Posiada właściwości paramagnetyczne.

Funkcje

Zastosowanie renu nie jest tak powszechne ze względu na jego wyjątkowe parametry i wysoki koszt. W temperaturze +300 °C metal zaczyna aktywnie ulegać utlenianiu, którego proces zależy od dalszego wzrostu temperatury. Pierwiastek ten jest bardziej stabilny niż wolfram, praktycznie nie wchodzi w interakcje z wodorem i azotem, zapewniając jedynie adsorpcję.

Po podgrzaniu obserwuje się reakcję z chlorem, bromem i fluorem. Ren nie rozpuszcza się tylko w kwasie azotowym, a podczas interakcji z rtęcią powstaje amalgamat. Reakcja z wodną kompozycją nadtlenkowąwodór powoduje powstawanie kwasu renu. Ten pierwiastek jako jedyny wśród metali ogniotrwałych nie tworzy węglików. Stosowanie renu nie ma udziału w biochemii. Niewiele jest dostępnych informacji o wszystkich możliwych skutkach. Wśród wiarygodnych faktów - toksyczność i toksyczność dla organizmów żywych.

Produkcja

Ren to niezwykle rzadki metal. W naturze najczęściej występuje w połączeniu z wolframem i molibdenem. Ponadto zanieczyszczenia są obecne w złożach mineralnych sąsiadów w stole. Ren wydobywany jest głównie ze złóż molibdenu poprzez skojarzone wydobycie.

Ponadto ten pierwiastek jest wydobywany z dzhezkazganitu, bardzo rzadkiego naturalnego minerału, którego nazwa pochodzi od osady kazachskiej w pobliżu złoża. Ren można również wyizolować z pirytu, cyrkonu, kolumbitu.

Metal jest rozproszony na całym świecie w znikomej koncentracji. Wśród znanych miejsc wydobycia, gdzie występuje w znacznych ilościach, znajduje się Kurylska Wyspa Iturup w Rosji. Złoże odkryto w 1992 roku. Tutaj metal jest przedstawiony w postaci struktury podobnej do molibdenu (ReS_2).

Wydobycie odbywa się na małej platformie znajdującej się na szczycie uśpionego wulkanu. Działają tam źródła termalne, co wskazuje na rozszerzanie się złoża, które według wstępnych szacunków emituje około 37 ton tego metalu rocznie.

Drugie największe złoże uważane jest za złoże renu odpowiednie dlaekstrakcja elementów przemysłowych. Znajduje się w Finlandii i nazywa się Hitura. Tam metal jest wydobywany z innego minerału - tarkyanitu.

Odbierz

Ren jest otrzymywany przez przetwarzanie surowców pierwotnych, które początkowo zawierają niski procent tego materiału. Najczęściej pierwiastek pozyskiwany jest z siarczków miedzi i molibdenu. Stopy renu poddawane są obróbce pirometalurgicznej, którą stosuje się przy obróbce rud, które są przetapiane, konwertowane i prażone.

Nadmierne temperatury topnienia umożliwiają uzyskanie wyższego tlenku Re-207, który jest zatrzymywany przez specjalne urządzenia wychwytujące. Zdarza się, że po wypaleniu część elementu osadza się w sadzy. Czysty materiał można uzyskać z tej substancji za pomocą wodoru. Następnie powstałą substancję proszkową wtapia się bezpośrednio we wlewki renu. Wykorzystaniu rudy do wydobycia danego pierwiastka towarzyszy pojawianie się osadów w macie. Dalsza konwersja tego składu umożliwia izolację renu poprzez ekspozycję na określone gazy.

Momenty technologiczne

Możliwe jest osiągnięcie pożądanego stężenia podczas produkcji dzięki właściwościom renu i zastosowaniu kwasu siarkowego. Po przejściu przez specjalne metody oczyszczania możliwe jest wyizolowanie z rudy czystego pierwiastka.

Ta metoda nie jest bardzo wydajna, wydajność czystego produktu nie przekracza 65%. Ten wskaźnik zmienia się w zależności od zawartości metalu w rudzie. Na tej podstawie naukowybadania mające na celu identyfikację bardziej zaawansowanych i alternatywnych metod produkcji.

Nowoczesne technologie umożliwiają optymalizację właściwości sztucznie pozyskiwanego renu. Rozwiązanie to pozwala na zastosowanie roztworu wodnego zamiast kwaśnego. Umożliwia to wychwytywanie znacznie większej ilości czystego metalu podczas czyszczenia.

Aplikacja

Najpierw rozważ główne cechy danego elementu, za który jest on szczególnie ceniony:

• Ogniotrwałość.
• Minimalne narażenie na korozję.
• Brak odkształceń pod wpływem chemikaliów i kwasów.

Ponieważ cena tego metalu jest bardzo wysoka, używa się go głównie w rzadkich przypadkach. Głównym obszarem zastosowania tego pierwiastka jest produkcja stopów żaroodpornych z różnymi metalami, które znajdują zastosowanie w budowie rakiet oraz przemyśle lotniczym. Z reguły do produkcji części zamiennych do myśliwców naddźwiękowych wykorzystuje się ren. Takie związki zawierają co najmniej 6% metalu.

Takie źródło szybko przekształciło się w główne narzędzie do tworzenia odrzutowych jednostek napędowych. Jednocześnie materiał zaczęto uważać za rezerwę wojskowo-strategiczną. Specjalnie dostarczone termopary pozwalają na pomiar temperatury w ogromnych zakresach. Omawiany element umożliwia wydłużenie żywotności większości kruszywa metali. Z renu, którego zastosowanie omówiono powyżej, wykonuje się również sprężyny do urządzeń precyzyjnych, platynowców, spektrometrów, manometrów.

Jeślidokładniej wykorzystuje wolfram pokryty renem. Ze względu na swoją odporność na agresję chemiczną metal ten wchodzi w skład powłok ochronnych chroniących przed środowiskami kwaśnymi i zasadowymi.

Ciekawe fakty

Ren jest również używany do nawiązywania specjalnych kontaktów. Posiadają właściwość samooczyszczania się w przypadku zwarcia. Na zwykłych metalach pozostaje tlenek, który nie pozwala na przepływ prądu. Prąd przepływa również przez stopy renu, ale nie pozostawia po sobie żadnych śladów. Pod tym względem styki wykonane z tego metalu mają długą żywotność.

Najważniejszym aspektem stosowania renu była możliwość wykorzystania go do tworzenia katalizatorów, które pomagają w produkcji niektórych składników paliwa benzynowego. Możliwość zastosowania pierwiastka chemicznego w przemyśle produktów naftowych spowodowała kilkukrotny wzrost jego zapotrzebowania na rynku odpowiadającym. Świat jest poważnie zainteresowany tym wyjątkowym materiałem.

Akcje

Warto zauważyć, że światowe zapasy renu wynoszą co najmniej 13 tysięcy ton tylko w złożach molibdenu i miedzi. Są głównym źródłem tego składnika w przemyśle metalurgicznym. W takich konfiguracjach znajduje się ponad 2/3 całego renu na planecie. Pozostała trzecia to pozostałości wtórne. Jeśli sprowadzimy wszystkie obliczenia rezerw do jednego mianownika, powinny wystarczyć na co najmniej trzysta lat. W obliczeniach naukowców nie uwzględniono recyklingu. Podobnyprojekty były rozwijane od dawna, niektóre z nich się sprawdzają.

Koszt

Ceny produktów w większości kategorii są kształtowane przez dostępność i popyt na produkt. Komponent taki jak ren jest jednym z najdroższych metali na świecie, dlatego nie każdego producenta może sobie na niego pozwolić, choć posiada unikalne właściwości, które pozwalają zrekompensować koszty jego kosztownego użytkowania. Jednocześnie ren ma parametry, jakich nie ma żaden inny metal. Do tworzenia konstrukcji kosmicznych i lotniczych jego cechy są idealne. Nic dziwnego, że cena renu jest wysoka, choć odpowiada wszystkim wskaźnikom charakterystycznym dla tego wyjątkowego materiału.

Już w 2011 roku średni koszt renu wynosił około 4,5 dolara za gram. W konsekwencji nie zaobserwowano tendencji spadkowej cen. Często ostateczny koszt zależy od stopnia oczyszczenia metalu. Cena materiału może sięgać tysięcy dolarów lub więcej.

Historia odkryć

Ten pierwiastek został odkryty przez niemieckich chemików Eada i W altera Noddack w 1925 roku. Przeprowadzili badania z wykorzystaniem analizy kolumbispektralnej w laboratorium grupy Siemens and Shake. Po tym wydarzeniu na spotkaniu niemieckich chemików w Norymberdze odbył się odpowiedni raport. Rok później zespół naukowców wyizolował pierwsze dwa miligramy renu z molibdenu.

W stosunkowo czystej postaci pierwiastek uzyskano dopiero w 1928 roku. Za zdobyciejeden miligram substancji musiał przetworzyć ponad 600 kilogramów norweskiego molibdenu. Przemysłową produkcję tego metalu rozpoczęto również w Niemczech (1930). Wydajność zakładów przetwórczych pozwoliła na pozyskanie ok. 120 kg metalu rocznie. W tym czasie w pełni zaspokoiło to zapotrzebowanie na ren na całym rynku światowym. W Ameryce pierwsze przemysłowe 4,5 kg unikalnego metalu uzyskano w 1943 r., przerabiając stężony molibden. To właśnie ten pierwiastek stał się ostatnim odkrytym metalem o stabilnym izotopie. Wszystkie inne odkryte wcześniej analogi, w tym sztucznie, nie miały takich właściwości.

Rezerwaty naturalne

Do tej pory, zgodnie z zasobami naturalnymi danego metalu, listę złóż można uporządkować w następującej kolejności:

• Chilijskie kopalnie.
• Stany Zjednoczone Ameryki.
• Wyspa Iturup, gdzie złoża szacowane są na do 20 ton rocznie (w formie erupcji gazu wulkanicznego).

W Federacji Rosyjskiej złoża półpierwiastkowego typu wodoru są oceniane jako miejsca o maksymalnym potencjale dla rud miedzi porfirowej i miedziowo-molibdenowych. W sumie, według prognoz ekspertów, złoża renu w Rosji wynoszą 2900 ton (76% zasobów państwowych). Lwia część tych złóż znajduje się w zagłębiu węglowym obwodu moskiewskiego (82%). Kolejnym polem pod względem rezerw jest dorzecze Briketno-Zheltukhinsky w obwodzie riazańskim.

Wynik

Ren jest pierwiastkiem chemicznym, którynależy do grupy metali rzadkich o unikalnych właściwościach. Jego właściwości, miejsca wydobycia, zakresy zostały opisane powyżej.