Qu'Est-Ce Que Le Rhénium Et Quelles Sont Ses Applications?

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Le rhénium est le deuxième élément avec un isotope stable jamais découvert sur Terre. Les scientifiques ont découvert le rhénium dans 1908. Ce composé chimique porte le nom du Rhin en Europe. Le rhénium est un métal lourd qui appartient à la troisième rangée de métaux de transition du groupe 7 dans le tableau périodique. Le symbole de son élément chimique est Re. Avec une concentration standard de 1ppb (partie par milliard), cet élément est l'un des métaux peu communs sur la croûte avec le point d'ébullition le plus élevé 2nd et le point de fusion le plus élevé de tous les éléments. Le métal ressemble chimiquement au technétium et au manganèse et est un sous-produit du raffinement et de l'extraction des minerais de cuivre et de molybdène.

Caractéristiques du rhénium

Le rhénium est de couleur blanc argenté et possède le troisième point de fusion après le carbone et le tungstène. Re est le quatrième élément le plus dense sur terre après l'osmium, l'iridium et le platine. Rhenium est livré avec une structure cristalline hexagonale étroitement compactée, plus un paramètre de réseau de c = 445.6pm et a = 276.1pm. Commercialement, le rhénium existe sous forme de poudre, mais il peut être consolidé par frittage et pressage dans une atmosphère d'hydrogène ou de vide. Le processus de consolidation produit un petit solide dont la densité est supérieure à 90% du métal. Lorsqu'il est chauffé, cet élément a tendance à être flexible et facilement roulé, enroulé et même plié. Les alliages tungstène-rhénium et rhénium-molybdène sont d'excellents conducteurs. À température ambiante, pression atmosphérique et en vrac, cet élément peut résister à l'eau régale, à l'acide nitrique dilué, à l'acide sulfurique, aux alcalis et à l'acide chlorhydrique.

Combien y a-t-il d'isotopes stables dans le rhénium?

Le rhénium n'a qu'un seul isotope stable (Rhénium-185) qui est l'un des éléments les plus rares que l'on ne trouve que dans deux éléments de tellure et d'indium. Rhénium trouvé naturellement-187 est seulement 62.6% et rhénium-185 37.4% est très instable avec une très longue demi-vie (1010 ans) qui est affecté par l'état de charge atomique. Rhénium-186 L'isotope a la plus longue demi-vie des années 200,000. Le rhénium contient plus d'isotopes radioactifs reconnus que 25.

Où est Rhenium Mined?

Avec une concentration moyenne de 1ppb (autres sources citant 0.5ppb), le rhénium est l'élément le plus rare de la croûte terrestre. Ce métal ne se trouve pas librement dans la nature; il se produit en quantités de 77% dans la molybdénite. Le Chili avait les plus importantes réserves de rhénium dans ses mines de cuivre et était le premier producteur à partir de 0.2. Le premier minerai de sulfure de rhénium connu s'est formé dans le volcan Kudriavy, dans l’île d’Iturp, en Russie, dans 2005. Le volcan Kudriavy produit annuellement environ 1994kg de rhénium sous forme de disulfure de rhénium qui se condense à partir de fumerolles.

Comment le rhénium est-il extrait de la molybdénite?

Le rhénium commercial est extrait du molybdène gazeux (torréfacteur) présent dans le sulfure de cuivre, et divers minerais de molybdénite contiennent au maximum 0.2% de rhénium. L'acide perrénique et l'oxyde de rhénium VII se dissolvent dans l'eau et sont donc filtrés des poussières avec de la poussière, puis ils précipitent le chlorure d'ammonium ou de potassium sous forme de perrhénates qui sont purifiés par recristallisation. La production annuelle mondiale totale de cet élément se situe entre 40-60tons / an, les principaux producteurs étant la Pologne, le Pérou, les États-Unis et le Chili. À propos de 10, des tonnes de Rhénium sont récupérées chaque année à partir de la récupération du catalyseur Pt-Re avec divers alliages exceptionnels. La structure métallique du rhénium est créée simplement en faisant tourner le perrhénate d’ammonium à travers de l’hydrogène gazeux à des températures extrêmement élevées. Le prix de ce métal est passé de $ 1000 à $ 2000 par kilogramme en 2003-2006 à $ 10,000 par kilogramme et plus en 2008, ce qui en fait l'un des métaux les plus chers au monde.

Applications significatives du rhénium

Les coûts élevés et la pénurie de l'élément Rhenium limitent ses applications; néanmoins, en raison de ses composants à haut point de fusion et de résistance à haute température, le rhénium est indispensable à la production des thermocouples pour mesurer les températures élevées dans l'atmosphère non oxydée. Environ 70% de la production mondiale de rhénium est utilisé pour produire des parties du turboréacteur. Les catalyseurs au platine et au rhénium contribuent à la production d'essence à indice d'octane élevé sans plomb.

Alliages

L'ajout de cet élément dans les superalliages à base de nickel a permis d'améliorer sa résistance. Les super-alliages ont 3-6% de rhénium. Les superalliages de troisième génération avec 6% rhénium sont utilisés dans la construction des pièces de moteur F-35 et F-22 tandis que les pièces de moteur F-16 et F-15 ont les superalliages de deuxième génération avec 3% rhénium. Les fabricants ajoutent du rhénium à d'autres superalliages tels que CMSX-10 et CMSX-4, qu'ils utilisent dans la fabrication de divers moteurs industriels à turbine à gaz comme le GE 7FA. Le rhénium peut rendre les superalliages micro-structurellement instables, formant ainsi des phases de compactage topologique indésirables (TCP). Pour une meilleure stabilité, le ruthénium est ajouté aux superalliages de génération 4th et 5th.

L'ajout de rhénium dans le tungstène contribue à améliorer ses propriétés; rendant ainsi les alliages tungstène-rhénium ductiles et faciles à travailler à basse température. La stabilité du tungstène à haute température augmente avec l'ajout de rhénium. L'équilibre de ces alliages tungstène-rhénium s'améliore avec une augmentation des concentrations de rhénium, raison pour laquelle l'alliage tungstène-rhénium a 27% rhénium, qui est leur limite de solubilité. L'ajout de rhénium au tungstène permet aux composites de répondre à des fonctions spécifiques telles qu'une ductilité améliorée, une résistivité supérieure et une résistance aux vibrations supérieure. De nombreuses sources de rayons X utilisent des alliages de tungstène-rhénium. Le point de fusion plus élevé de ces métaux stabilise leurs atomes contre un impact électronique prolongé.

catalyseurs

Le procédé de reformage catalytique (procédé de transformation du naphta de pétrole à faible indice d'octane en produits à indice d'octane élevé) utilise des alliages de rhénium et de platine comme catalyseurs. Globalement, 30% des catalyseurs utilisés dans le procédé de reformage catalytique comprend du rhénium. La métathèse des oléfines (un processus organique qui entraîne une redistribution des oléfines par régénération et scission de la double liaison carbone-carbone) utilise des catalyseurs à base de rhénium. De nombreux procédés d'hydrogénation utilisent des catalyseurs au rhénium, car ils résistent à toutes les formes d'empoisonnement chimique au phosphore, au soufre et à l'azote.

Autres applications

Re-188 et re-186 Les isotopes sont les isotopes radioactifs du rhénium utilisés dans le traitement du cancer du foie. Bien que ces isotopes aient une profondeur de pénétration tissulaire similaire (Re-188 pour 10mm et Re-186 pour 5mm), Re-186 a une durée de vie plus longue. Listeria monocytogenes aide à délivrer Re-188 dans le corps pendant le traitement expérimental du cancer du pancréas. Rhenium remplace parfaitement le technétium, dans le processus de la radio-pharmacie, car sa demi-vie est plus longue.