رنیم: کاربرد و خواص

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 13:53

رنیم، که کاربرد آن در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت، عنصری از جدول تناوبی شیمیایی تحت شاخص اتمی 75 (Re) است. نام این ماده از رودخانه راین در آلمان گرفته شده است. سال کشف این فلز 1925 است. اولین دسته قابل توجه مواد در سال 1928 به دست آمد. این عنصر متعلق به آخرین آنالوگ با ایزوتوپ پایدار است. رنیوم به خودی خود فلزی با رنگ سفید است و جرم پودر آن سیاه است. نقطه ذوب و جوش بین 3186+ تا 5596+ درجه سانتیگراد است. این ویژگی پارامغناطیس دارد.

ویژگی ها

استفاده از رنیم به دلیل پارامترهای استثنایی و هزینه بالای آن چندان گسترده نیست. در +300 درجه سانتیگراد، فلز به طور فعال شروع به اکسیداسیون می کند که روند آن به افزایش بیشتر دما بستگی دارد. این عنصر پایدارتر از تنگستن است، عملاً با هیدروژن و نیتروژن برهمکنش نمی‌کند و فقط جذب می‌کند.

هنگامی که گرم می شود، واکنش با کلر، برم و فلوئور مشخص می شود. رنیم فقط در اسید نیتریک حل نمی شود و هنگام تعامل با جیوه، آمالگام تشکیل می شود. واکنش با یک ترکیب پراکسید آبیهیدروژن باعث تشکیل اسید رنیم می شود. این عنصر در بین فلزات نسوز تنها عنصری است که کاربید تشکیل نمی دهد. استفاده از رنیم هیچ مشارکتی در بیوشیمی ندارد. اطلاعات کمی در مورد تمام اثرات احتمالی آن در دسترس است. در میان حقایق قابل اعتماد - سمیت و سمیت برای موجودات زنده.

تولید

رنیم یک فلز بسیار کمیاب است. در طبیعت، اغلب در ترکیب با تنگستن و مولیبدن یافت می شود. علاوه بر این، ناخالصی ها در ذخایر معدنی همسایگان آن در جدول وجود دارد. رنیوم عمدتاً از ذخایر مولیبدن از طریق استخراج مرتبط استخراج می‌شود.

علاوه بر این، عنصر مورد بحث از dzhezkazganite، یک ماده معدنی طبیعی بسیار کمیاب، استخراج می شود که به دلیل سکونتگاه قزاق در نزدیکی کانسار نامگذاری شده است. رنیوم را می توان از پیریت، زیرکونیوم و کلمبیت نیز جدا کرد.

این فلز با غلظت ناچیز در سراسر جهان پراکنده شده است. از جمله سایت های معدنی شناخته شده که در آن به مقدار قابل توجهی یافت می شود، جزیره کوریل ایتوروپ در روسیه است. این کانسار در سال 1992 کشف شد. در اینجا فلز به شکل ساختاری شبیه به مولیبدن ارائه می شود (ReS_2).

استخراج بر روی یک سکوی کوچک واقع در بالای یک آتشفشان خاموش انجام می شود. چشمه های حرارتی در آنجا فعال هستند که نشان دهنده گسترش کانسار است که طبق برآوردهای اولیه سالانه حدود 37 تن از این فلز منتشر می شود.

دومین کانسار بزرگ را کانسار رنیم مناسب می داننداستخراج عناصر صنعتی در فنلاند قرار دارد و هیتورا نام دارد. در آنجا، فلز از یک ماده معدنی دیگر - تارکیانیت استخراج می شود.

دریافت

رنیم از فرآوری مواد اولیه اولیه به دست می آید که در ابتدا درصد کمی از این ماده را دارند. اغلب این عنصر از سولفیدهای مس و مولیبدن استخراج می شود. آلیاژهای رنیم تحت عملیات پیرومتالورژیکی قرار می‌گیرند که هنگام کار با سنگ‌هایی که ذوب، تبدیل و برشته می‌شوند، استفاده می‌شود.

دمای ذوب بیش از حد امکان به دست آوردن اکسید بالاتر Re-207 را می دهد که توسط دستگاه های مخصوص به دام انداختن حفظ می شود. این اتفاق می افتد که بخشی از عنصر پس از شلیک در دوده ته نشین می شود. از این ماده به کمک هیدروژن می توان مواد خالصی به دست آورد. سپس ماده پودری به دست آمده مستقیماً در شمش های رنیم ذوب می شود. استفاده از سنگ معدن برای استخراج عنصر مورد نظر با ظاهر شدن رسوب در مات همراه است. تبدیل بیشتر این ترکیب باعث جداسازی رنیم از طریق قرار گرفتن در معرض گازهای خاص می شود.

لحظه های فناوری

به دلیل خواص رنیم و استفاده از اسید سولفوریک می توان در حین تولید به غلظت مطلوب رسید. پس از گذراندن روشهای خاص خالص سازی، می توان عنصر خالص را از کانه جدا کرد.

این روش چندان مولد نیست، بازده محصول خالص بیش از 65 درصد نیست. این شاخص بسته به محتوای فلز در سنگ معدن متفاوت است. بر این اساس علمیتحقیق برای شناسایی روش‌های پیشرفته‌تر و جایگزین تولید.

فناوری های مدرن امکان بهینه سازی خواص رنیم مصنوعی را فراهم می کند. این محلول امکان استفاده از محلول آبی را به جای محلول اسیدی فراهم می کند. این امکان جذب فلز خالص‌تر را در حین تمیز کردن فراهم می‌کند.

برنامه

ابتدا، ویژگی های اصلی عنصر مورد نظر را در نظر بگیرید، که به ویژه از آن قدردانی می شود:

• نسوز.
• قرار گرفتن حداقل در معرض خوردگی.
• بدون تغییر شکل در مواجهه با مواد شیمیایی و اسیدها.

به دلیل اینکه قیمت این فلز فوق العاده بالا است، عمدتاً در موارد نادر مورد استفاده قرار می گیرد. زمینه اصلی کاربرد این عنصر تولید آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت با فلزات مختلف است که در ساخت موشک و صنعت هوانوردی کاربرد دارد. به عنوان یک قاعده، رنیوم برای تولید قطعات یدکی جنگنده های مافوق صوت استفاده می شود. چنین ترکیباتی شامل حداقل 6 درصد فلز است.

چنین منبعی به سرعت به ابزار اصلی برای ایجاد واحدهای قدرت جت تبدیل شد. در همان زمان، مواد به عنوان یک ذخیره نظامی-استراتژیک در نظر گرفته شدند. جفت های حرارتی ارائه شده ویژه امکان اندازه گیری دما را در محدوده های بزرگ فراهم می کند. عنصر مورد بحث افزایش طول عمر بیشتر فلزات انباشته شده را ممکن می سازد. از رنیم، که در بالا به استفاده از آن پرداخته شد، فنرها برای تجهیزات دقیق، فلزات پلاتین، طیف سنج ها، فشارسنج ها نیز ساخته می شوند.

اگربه طور دقیق تر، از تنگستن با پوشش رنیم استفاده می کند. این فلز به دلیل مقاومت در برابر حملات شیمیایی در پوشش های محافظ در برابر محیط های اسیدی و قلیایی قرار می گیرد.

حقایق جالب

رنیم همچنین برای ایجاد تماس های خاص استفاده می شود. آنها دارای خاصیت خود تمیز شوندگی در صورت اتصال کوتاه هستند. روی فلزات معمولی اکسید باقی می ماند که اجازه عبور جریان را نمی دهد. جریان از آلیاژهای رنیم نیز عبور می کند، اما هیچ اثری از خود باقی نمی گذارد. از این نظر کنتاکت های ساخته شده از این فلز عمر طولانی دارند.

مهمترین جنبه استفاده از رنیم امکان استفاده از آن برای ایجاد کاتالیزورهایی بود که به تولید اجزای خاصی از سوخت بنزین کمک می کند. امکان استفاده از عنصر شیمیایی در صنعت فرآورده های نفتی منجر به افزایش چندین برابری تقاضای آن در بازار مربوطه شد. جهان به طور جدی به این ماده منحصر به فرد علاقه مند است.

سهام

شایان ذکر است که ذخایر جهانی رنیم تنها در ذخایر مولیبدن و مس حداقل 13 هزار تن است. آنها منابع اصلی این جزء در صنعت متالورژی هستند. بیش از 2/3 کل رنیم روی کره زمین در چنین پیکربندی هایی یافت می شود. یک سوم باقی مانده باقیمانده های ثانویه است. اگر همه محاسبات ذخایر را به یک مخرج تقلیل دهیم، باید حداقل برای سیصد سال کافی باشد. در محاسبات دانشمندان، بازیافت در نظر گرفته نشد. مشابهپروژه ها برای مدت طولانی توسعه یافته اند، برخی از آنها ارزش خود را ثابت کرده اند.

هزینه

قیمت محصولات در اکثر دسته بندی ها بر اساس در دسترس بودن و تقاضای محصول شکل می گیرد. عنصری مانند رنیوم یکی از گران‌ترین فلزات در جهان است، بنابراین هر تولیدکننده‌ای نمی‌تواند آن را بخرد، اگرچه دارای خواص منحصربه‌فردی است که جبران هزینه‌های استفاده گران قیمت آن را ممکن می‌سازد. در عین حال، رنیوم دارای پارامترهایی است که هیچ فلز دیگری ندارد. برای ایجاد فضا و سازه های هوانوردی، ویژگی های آن ایده آل است. تعجب آور نیست که قیمت رنیم بالا است، اگرچه با تمام شاخص های مشخصه این ماده منحصر به فرد مطابقت دارد.

در حال حاضر در سال 2011، میانگین هزینه رنیم حدود 4.5 دلار آمریکا در هر گرم بود. متعاقباً روند نزولی قیمت ها مشاهده نشد. اغلب هزینه نهایی بستگی به درجه خالص سازی فلز دارد. قیمت مواد می تواند به هزاران دلار یا بیشتر برسد.

تاریخچه کشف

این عنصر توسط شیمیدانان آلمانی Ead و W alter Noddack در سال 1925 کشف شد. آنها تحقیقاتی را با استفاده از تحلیل کلمبی طیفی در آزمایشگاه گروه زیمنس و شاک انجام دادند. پس از این رویداد، گزارش مربوطه در نشست شیمیدانان آلمانی در نورنبرگ برگزار شد. یک سال بعد، تیمی از دانشمندان دو میلی گرم اول رنیم را از مولیبدن جدا کردند.

به شکل نسبتاً خالص، این عنصر تنها در سال 1928 به دست آمد. برای گرفتنیک میلی گرم از این ماده باید بیش از 600 کیلوگرم مولیبدن نروژی را پردازش کند. تولید صنعتی این فلز نیز در آلمان (1930) آغاز شد. ظرفیت کارخانجات فرآوری باعث شد تا سالانه حدود 120 کیلوگرم فلز به دست آید. در آن زمان، این به طور کامل نیاز به رنیوم را در کل بازار جهانی برآورده می کرد. در آمریکا، اولین 4.5 کیلوگرم فلز منحصر به فرد صنعتی در سال 1943 با پردازش مولیبدن غلیظ به دست آمد. این عنصر بود که به آخرین فلز کشف شده با ایزوتوپ پایدار تبدیل شد. تمام آنالوگ های دیگر که قبلاً کشف شده بودند، از جمله به صورت مصنوعی، چنین خواصی را نداشتند.

ذخایر طبیعی

تا به امروز، با توجه به ذخایر طبیعی فلز مورد نظر، فهرست ذخایر را می توان به ترتیب زیر مرتب کرد:

• معادن شیلی.
• ایالات متحده آمریکا.
• جزیره ایتوروپ، جایی که ذخایر آن تا ۲۰ تن در سال تخمین زده می شود (به شکل فوران گازهای آتشفشانی).

در فدراسیون روسیه، ذخایر نیمه عنصری نوع هیدروژن به عنوان مکان هایی ارزیابی می شوند که دارای حداکثر پتانسیل برای سنگ معدن مس پورفیری و مس-مولیبدن هستند. در مجموع، طبق پیش بینی کارشناسان، ذخایر رنیم در روسیه 2900 تن (76 درصد از منابع دولت) است. سهم شیر از این ذخایر در حوضه زغال سنگ منطقه مسکو (82٪) واقع شده است. میدان بعدی از نظر ذخایر، حوضه بریکتنو-ژلتوکینسکی در منطقه ریازان است.

نتیجه

رنیم یک عنصر شیمیایی است کهمتعلق به گروه فلزات کمیاب با ویژگی های منحصر به فرد است. خواص، مکان های استخراج، دامنه های آن در بالا توضیح داده شده است.