รีเนียม: แอปพลิเคชั่นและคุณสมบัติ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

Rhenium ซึ่งจะกล่าวถึงการใช้งานด้านล่างนี้ เป็นองค์ประกอบของตารางธาตุเคมีภายใต้ดัชนีอะตอม 75 (Re) ชื่อของสารนี้มาจากแม่น้ำไรน์ในประเทศเยอรมนี ปีที่ค้นพบโลหะนี้คือ พ.ศ. 2468 ได้รับวัสดุชุดแรกที่สำคัญในปี พ.ศ. 2471 องค์ประกอบนี้เป็นของอะนาล็อกตัวสุดท้ายที่มีไอโซโทปที่เสถียร โดยตัวมันเองรีเนียมเป็นโลหะที่มีโทนสีขาวและมวลผงของมันคือสีดำ จุดหลอมเหลวและจุดเดือดอยู่ระหว่าง +3186 ถึง +5596 องศาเซลเซียส มีลักษณะเป็นพาราแมกเนติก

คุณสมบัติ

การใช้รีเนียมยังไม่แพร่หลายนักเนื่องจากพารามิเตอร์พิเศษและราคาสูง ที่อุณหภูมิ +300 °C โลหะจะเริ่มเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างแข็งขัน กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอีก องค์ประกอบนี้มีความเสถียรมากกว่าทังสเตน ในทางปฏิบัติไม่มีปฏิกิริยากับไฮโดรเจนและไนโตรเจน โดยให้การดูดซับเท่านั้น

เมื่อถูกความร้อน จะเกิดปฏิกิริยากับคลอรีน โบรมีน และฟลูออรีน รีเนียมไม่ละลายในกรดไนตริกเท่านั้นและเมื่อทำปฏิกิริยากับปรอทจะเกิดอะมัลกัมขึ้น ปฏิกิริยากับองค์ประกอบเปอร์ออกไซด์ที่เป็นน้ำไฮโดรเจนทำให้เกิดกรดรีเนียม องค์ประกอบนี้เป็นโลหะทนไฟเพียงชนิดเดียวที่ไม่ก่อให้เกิดคาร์ไบด์ การใช้รีเนียมไม่มีส่วนร่วมในชีวเคมี มีข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับผลกระทบที่เป็นไปได้ทั้งหมด ท่ามกลางข้อเท็จจริงที่เชื่อถือได้ - ความเป็นพิษและความเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิต

การผลิต

รีเนียมเป็นโลหะที่หายากมาก ในธรรมชาติมักพบร่วมกับทังสเตนและโมลิบดีนัม นอกจากนี้ยังมีสิ่งสกปรกอยู่ในแหล่งแร่ของเพื่อนบ้านในตาราง รีเนียมส่วนใหญ่ขุดจากเงินฝากโมลิบดีนัมผ่านการสกัดที่เกี่ยวข้อง

นอกจากนี้ องค์ประกอบที่เป็นปัญหายังสกัดจาก dzhezkazganite ซึ่งเป็นแร่ธาตุธรรมชาติที่หายากมาก ซึ่งตั้งชื่อตามนิคมของคาซัคใกล้แหล่งฝาก รีเนียมยังสามารถแยกได้จากไพไรต์ เซอร์โคเนียม โคลัมไบท์

โลหะกระจัดกระจายไปทั่วโลกโดยมีความเข้มข้นเพียงเล็กน้อย ในบรรดาแหล่งขุดที่มีชื่อเสียงซึ่งมีปริมาณมากคือเกาะ Kuril แห่ง Iturup ในรัสเซีย เงินฝากถูกค้นพบในปี 1992 ที่นี่โลหะถูกนำเสนอในรูปแบบของโครงสร้างที่คล้ายกับโมลิบดีนัม (ReS₂₎

การขุดจะดำเนินการบนแท่นขนาดเล็กที่ตั้งอยู่บนภูเขาไฟที่อยู่เฉยๆ น้ำพุร้อนมีการใช้งานอยู่ที่นั่น ซึ่งบ่งบอกถึงการขยายตัวของเงินฝาก ซึ่งตามการประมาณการเบื้องต้น ปล่อยโลหะนี้ประมาณ 37 ตันต่อปี

การฝากที่ใหญ่เป็นอันดับสองถือเป็นการฝากรีเนียมที่เหมาะกับการสกัดองค์ประกอบทางอุตสาหกรรม ตั้งอยู่ในฟินแลนด์และเรียกว่า Hitura ที่นั่น โลหะถูกสกัดจากแร่อื่น - ทาร์ไคไนต์

รับ

รีเนียมได้มาจากการแปรรูปวัตถุดิบหลัก ซึ่งในขั้นต้นจะมีเปอร์เซ็นต์ของวัสดุนี้ต่ำ ส่วนใหญ่มักจะสกัดองค์ประกอบจากทองแดงและโมลิบดีนัมซัลไฟด์ โลหะผสมรีเนียมต้องผ่านการบำบัดด้วยไพโรเมทัลโลหการ ซึ่งใช้ในการทำงานกับแร่ที่หลอม แปรรูป และคั่ว

อุณหภูมิหลอมเหลวที่มากเกินไปทำให้ได้ออกไซด์ Re-207 ที่สูงขึ้น ซึ่งถูกเก็บรักษาไว้โดยอุปกรณ์ดักจับพิเศษ มันเกิดขึ้นที่ส่วนหนึ่งขององค์ประกอบที่ตกตะกอนในเขม่าหลังจากการยิง วัสดุบริสุทธิ์สามารถหาได้จากสารนี้โดยใช้ไฮโดรเจน จากนั้นสารที่เป็นผงที่ได้จะถูกหลอมโดยตรงลงในแท่งรีเนียม การใช้แร่ในการสกัดองค์ประกอบที่เป็นปัญหานั้นมาพร้อมกับลักษณะของตะกอนในผิวด้าน การแปลงองค์ประกอบนี้เพิ่มเติมช่วยให้แยกรีเนียมผ่านการสัมผัสกับก๊าซบางชนิด

ช่วงเวลาแห่งเทคโนโลยี

เป็นไปได้ที่จะบรรลุความเข้มข้นที่ต้องการในระหว่างการผลิตเนื่องจากคุณสมบัติของรีเนียมและการใช้กรดซัลฟิวริก หลังจากผ่านกรรมวิธีการทำให้บริสุทธิ์แบบพิเศษแล้ว ก็สามารถแยกธาตุบริสุทธิ์ออกจากแร่ได้

วิธีนี้ไม่ได้ผลมาก ผลผลิตบริสุทธิ์ไม่เกิน 65% ตัวบ่งชี้นี้จะแตกต่างกันไปตามปริมาณโลหะในแร่ บนพื้นฐานนี้วิทยาศาสตร์การวิจัยเพื่อระบุวิธีการผลิตขั้นสูงและทางเลือก

เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพคุณสมบัติของรีเนียมที่ได้จากการสังเคราะห์ สารละลายนี้อนุญาตให้ใช้สารละลายที่เป็นน้ำแทนกรดได้ ทำให้สามารถจับโลหะบริสุทธิ์ได้มากขึ้นอย่างมากในระหว่างการทำความสะอาด

แอปพลิเคชัน

ขั้นแรก ให้พิจารณาคุณลักษณะหลักขององค์ประกอบที่เป็นปัญหา ซึ่งได้รับการชื่นชมเป็นพิเศษ:

• การหักเหของแสง
• สัมผัสกับการกัดกร่อนน้อยที่สุด
• ไม่เสียรูปเมื่อสัมผัสกับสารเคมีและกรด

เนื่องจากราคาของโลหะนี้สูงมาก ส่วนใหญ่จะใช้ในกรณีที่หายาก พื้นที่หลักของการใช้องค์ประกอบนี้คือการผลิตโลหะผสมทนความร้อนกับโลหะต่างๆ ซึ่งใช้ในการสร้างจรวดและอุตสาหกรรมการบิน ตามกฎแล้วรีเนียมจะใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนอะไหล่สำหรับเครื่องบินรบความเร็วเหนือเสียง สารประกอบดังกล่าวมีโลหะอย่างน้อย 6%

แหล่งที่มาดังกล่าวได้กลายเป็นเครื่องมือหลักในการสร้างหน่วยพลังงานไอพ่นอย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน วัสดุดังกล่าวเริ่มถูกมองว่าเป็นกำลังสำรองทางยุทธศาสตร์ทางการทหาร คู่ระบายความร้อนที่จัดให้เป็นพิเศษช่วยให้สามารถวัดอุณหภูมิได้ในช่วงกว้าง องค์ประกอบที่เป็นปัญหาทำให้สามารถยืดอายุการใช้งานของโลหะรวมส่วนใหญ่ได้ จากรีเนียม การใช้งานที่กล่าวไว้ข้างต้น สปริงยังทำขึ้นสำหรับอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ โลหะแพลตตินัม สเปกโตรมิเตอร์ เกจวัดแรงดัน

ถ้าแม่นยำยิ่งขึ้นโดยใช้ทังสเตนเคลือบรีเนียม เนื่องจากทนต่อสารเคมี โลหะนี้จึงรวมอยู่ในสารเคลือบป้องกันสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ

รีเนียมยังใช้ติดต่อพิเศษ มีคุณสมบัติทำความสะอาดตัวเองได้ในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจร สำหรับโลหะธรรมดายังมีออกไซด์ซึ่งไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กระแสยังไหลผ่านโลหะผสมรีเนียม แต่ก็ไม่ทิ้งร่องรอยใด ๆ ไว้เบื้องหลัง ในเรื่องนี้คอนแทคเลนส์โลหะนี้มีอายุการใช้งานยาวนาน

สิ่งสำคัญที่สุดของการใช้รีเนียมคือความเป็นไปได้ของการใช้รีเนียมเพื่อสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่ช่วยผลิตส่วนประกอบบางอย่างของเชื้อเพลิงเบนซิน ความเป็นไปได้ของการใช้องค์ประกอบทางเคมีในอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์น้ำมันทำให้ความต้องการในตลาดที่เกี่ยวข้องเพิ่มขึ้นหลายเท่า โลกให้ความสนใจอย่างจริงจังในเนื้อหาที่ไม่เหมือนใครนี้

หุ้น

เป็นที่น่าสังเกตว่าสต็อกรีเนียมของโลกมีอย่างน้อย 13,000 ตันในเงินฝากโมลิบดีนัมและทองแดงเท่านั้น เป็นแหล่งที่มาหลักของส่วนประกอบนี้ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา พบรีเนียมมากกว่า 2/3 ของโลกในรูปแบบดังกล่าว ส่วนที่สามที่เหลือคือสารตกค้างทุติยภูมิ หากเราลดการคำนวณเงินสำรองทั้งหมดให้เหลือเพียงส่วนเดียว ก็ควรจะเพียงพอสำหรับอย่างน้อยสามร้อยปี ในการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ ไม่ได้คำนึงถึงการรีไซเคิล คล้ายกันโครงการต่างๆ ได้รับการพัฒนามาอย่างยาวนาน โดยบางโครงการได้พิสูจน์คุณค่าของตนแล้ว

ต้นทุน

ราคาสินค้าในหมวดส่วนใหญ่จะเกิดจากความพร้อมและความต้องการของสินค้า ส่วนประกอบ เช่น รีเนียมเป็นโลหะที่มีราคาแพงที่สุดชนิดหนึ่งในโลก ดังนั้นไม่ใช่ผู้ผลิตทุกรายที่สามารถซื้อได้ แม้ว่าจะมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ทำให้สามารถชดเชยต้นทุนการใช้งานที่มีราคาแพงได้ ในขณะเดียวกัน รีเนียมก็มีพารามิเตอร์ที่โลหะอื่นไม่มี สำหรับการสร้างโครงสร้างอวกาศและการบินนั้นมีลักษณะเฉพาะ ไม่น่าแปลกใจที่ราคาของรีเนียมจะสูงแม้ว่าจะสอดคล้องกับตัวบ่งชี้ทั้งหมดของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์นี้

แล้วในปี 2554 ต้นทุนรีเนียมเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 4.5 เหรียญสหรัฐต่อกรัม ต่อมาไม่พบแนวโน้มราคาลดลง บ่อยครั้งต้นทุนสุดท้ายขึ้นอยู่กับระดับของการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะ ราคาของวัสดุสามารถสูงถึงหลายพันดอลลาร์หรือมากกว่านั้น

ประวัติการค้นพบ

ธาตุนี้ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวเยอรมัน Ead และ W alter Noddack ในปี 1925 พวกเขาทำการวิจัยโดยใช้การวิเคราะห์ columbispectral ในห้องปฏิบัติการของกลุ่ม Siemens และ Shake หลังจากเหตุการณ์นี้ มีการจัดรายงานที่เกี่ยวข้องในการประชุมของนักเคมีชาวเยอรมันในนูเรมเบิร์ก อีกหนึ่งปีต่อมา ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้แยกรีเนียม 2 มิลลิกรัมแรกออกจากโมลิบดีนัม

ในรูปแบบที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ องค์ประกอบนี้ได้มาในปี 1928 เท่านั้น เพื่อรับสารหนึ่งมิลลิกรัมต้องดำเนินการกับโมลิบดีนัมนอร์เวย์มากกว่า 600 กิโลกรัม การผลิตทางอุตสาหกรรมของโลหะนี้เริ่มต้นในเยอรมนีเช่นกัน (1930) กำลังการผลิตของโรงงานแปรรูปทำให้สามารถรับโลหะได้ประมาณ 120 กิโลกรัมต่อปี ในเวลานั้นสิ่งนี้ตอบสนองความต้องการรีเนียมในตลาดโลกอย่างเต็มที่ ในอเมริกา โลหะที่มีเอกลักษณ์เฉพาะสำหรับอุตสาหกรรม 4.5 กก. แรกได้รับในปี 1943 โดยการประมวลผลโมลิบดีนัมเข้มข้น เป็นองค์ประกอบที่กลายเป็นโลหะล่าสุดที่ค้นพบด้วยไอโซโทปที่เสถียร แอนะล็อกอื่นๆ ทั้งหมดที่ค้นพบก่อนหน้านี้ รวมทั้งของปลอม ไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว

ทรัพยากรธรรมชาติ

ถึงวันที่ ตามปริมาณสำรองตามธรรมชาติของโลหะที่เป็นปัญหา รายการเงินฝากสามารถจัดเรียงตามลำดับต่อไปนี้:

• เหมืองชิลี
• สหรัฐอเมริกา
• เกาะอิตูรุปซึ่งมีปริมาณตะกอนประมาณ 20 ตันต่อปี (ในรูปของก๊าซภูเขาไฟระเบิด)

ในสหพันธรัฐรัสเซีย แหล่งแร่ไฮโดรเจนชนิดครึ่งองค์ประกอบได้รับการประเมินว่าเป็นไซต์ที่มีศักยภาพสูงสุดสำหรับแร่ทองแดงพอร์ฟีรีและทองแดง-โมลิบดีนัม ตามการคาดการณ์ของผู้เชี่ยวชาญ เงินฝากรีเนียมในรัสเซียมีจำนวน 2900 ตัน (76% ของทรัพยากรของรัฐ) ส่วนแบ่งของสิงโตของเงินฝากเหล่านี้ตั้งอยู่ในลุ่มน้ำถ่านหินภูมิภาคมอสโก (82%) พื้นที่ต่อไปในแง่ของเงินสำรองคือลุ่มน้ำ Briketno-Zheltukhinsky ในภูมิภาค Ryazan

ผลลัพธ์

รีเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นของกลุ่มโลหะหายากที่มีลักษณะเฉพาะ อธิบายคุณสมบัติ สถานที่สกัด ขอบเขตไว้ด้านบน