レニウム：発見、特性、構造、用途 - 化学

レニウムは、その化学記号のReであり、周期律表のグループ7に配置され、マンガン下の2つの場所の金属元素です。これは、テクネチウムと、+ 1から+7までの複数の数または酸化状態を示す特性を共有します。また、過レニウム呼ばれるアニオン、REO形成₄^-、過マンガンに類似した、のMnO ₄^-。

この金属は、自然界で最も希少で希少な金属の1つであるため、価格が高くなっています。それは、モリブデンと銅の採掘の副産物として抽出されます。レニウムの最も重要な特性の1つは、炭素とタングステンにほとんど及ばない高融点であり、その密度は鉛の2倍です。

レニウム金属球。出典：化学元素の高解像度画像/ CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0）

彼の発見には、物議を醸す不幸な含みがある。「レニウム」という名前は、ラテン語の「rhenus」に由来しています。これは、この新しい元素を分離して特定したドイツの化学者が働いた場所の近くの有名なドイツの川、ライン川を意味します。

レニウムには多くの用途があり、その中でもガソリンのオクタン価の改善が際立つほか、航空宇宙船のタービンやエンジンの組み立てに使用される耐火性超合金の製造にも優れています。

発見

ロシアの化学者ドミトリメンデレーエフの周期表を通じて、マンガンの化学特性に似た2つの重元素の存在は1869年以来すでに予測されていました。しかし、その原子番号がどうあるべきかは当時は知られていませんでした。そして1913年にイギリスの物理学者ヘンリー・モーズリーの予測が導入されたのはここでした。

Moseleyによれば、マンガングループに属するこれらの2つの元素は、原子番号43および75を持つ必要があります。

しかし、数年前、日本の化学者小川正貴は、鉱物トリアナイトのサンプルから、元素43と思われるものを発見しました。1908年に彼の結果を発表した後、彼はこの要素を「Niponio」という名前で洗礼したいと考えました。残念ながら、当時の化学者は、小川が元素43を発見していないことを証明しました。

1925年にウォルターノダック、アイダノダック、オットーベルクの3人のドイツ人化学者がコロンバイト、ガドリナイト、モリブデナイトの鉱物サンプルから元素75を発見したとき、他の年が経過しました。これらは彼にドイツのライン川（ラテン語で「レヌス」）に敬意を表してレニウムの名前を与えた。

小川正孝の過ちは、元素の特定が間違っていたことでした。彼は、今日のテクネチウムと呼ばれる、元素43ではなくレニウムを発見しました。

レニウムの特性

周期表のレニウムの状況。！オリジナル：AhoerstemeierVector：Sushant savla / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）

外見

レニウムは通常灰色がかった粉末として販売されています。その金属片は、一般的に球形の滴で、シルバーグレーで、非常に光沢があります。

モル質量

186.207 g / mol

原子番号

融点

3186ºC

沸点

5630ºC

密度

-室温で：21.02 g / cm ³

-融点右：18.9 g / cm ³

レニウムは、鉛自体のほぼ2倍の密度の金属です。したがって、重量が1グラムのレニウムの球体は、同じ質量の堅牢な鉛結晶と同等と見なすことができます。

電気陰性

ポーリングスケールで1.9

イオン化エネルギー

最初：760 kJ / mol

第二：1260 kJ / mol

第三：2510 kJ / mol

モル熱容量

25.48 J /（mol K）

熱伝導率

48.0 W /（m K）

電気抵抗率

193nΩm

モース硬度

同位体

レニウム原子は、2つの同位体として自然界に存在します：¹⁸⁵ Re、存在量は37.4％。そして¹⁸⁷の再、62.6パーセントの豊富な。レニウムは最も豊富な同位体が放射性であるそれらの要素の1つです。ただし、¹⁸⁷ Reの半減期は非常に長い（4.12・10 ¹⁰年）ので、実際には安定していると見なされます。

反応性

金属レニウムはサビに強い素材です。酸化すると、その酸化物Re ₂ O ₇は高温で揮発し、黄緑色の炎で燃えます。レニウム片は、濃縮HNO _3の攻撃に抵抗します。しかし、高温になると溶解してレニウム酸と二酸化窒素が生成され、溶液が褐色になります。

Re + 7HNO ₃ → HReO ₄ + 7 NO ₂ + 3H ₂ O

レニウムの化学は、2つのレニウム原子（4つのRe-Re共有結合）間で四重極結合を確立するだけでなく、幅広い酸化数の化合物を形成できるため、広大です。

構造と電子構成

レニウムの電子殻。著者：ユーザー：GregRobson（Greg Robson）。ウィキメディアコモンズ

レニウム原子は結晶中で一緒にグループ化され、非常に密度が高いことを特徴とするコンパクトな六角形構造hcpを形成します。これは、それが高密度金属であるという事実と一致しています。それらの外部軌道のオーバーラップの積である金属結合は、Re原子を強く凝集性に保ちます。

この金属結合、Re-Reには、電子構成に応じた価電子が関与します。

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

原則として、hcp構造のRe原子を圧縮するために重なるのは5dおよび6s軌道です。その電子は合計で7になることに注意してください。これは、周期表上のそのグループの数に対応します。

酸化数

レニウムの電子配置により、その原子が最大7個の電子を失うことができることがすぐにわかり、仮想的な陽イオンRe ⁷⁺になることができます。レニウム化合物にRe ⁷⁺が存在すると仮定すると、たとえば、Re ₂ O ₇（Re ₂⁷⁺ O ₇^2-）では、酸化数が+ 7、Re（ VII）。

レニウムの他の正の酸化数は、⁺ 1（Re ⁺）、+ 2（Re ²⁺）、+ 3（Re ³⁺）で、最大+7まで続きます。同様に、レニウムはアニオンになることによって電子を得ることができます。これらのケースでは、それは負の酸化数を有すると言われている：-3（RE ^3-）-2（RE ^2-）と-1（RE ^-）。

用途

ガソリン

レニウムはプラチナとともに、鉛の含有量を下げながらガソリンのオクタン価を高める触媒を作成するために使用されます。一方、レニウム触媒は、複数の水素化反応に使用されます。これは、窒素、リン、硫黄による被毒に対する耐性があるためです。

耐火超合金

レニウムは融点が高いため、高融点金属です。それがニッケル合金に添加されて、それらを耐火性にし、高圧および高温に耐性にする理由です。これらの超合金は、主に航空宇宙船のタービンやエンジンの設計に使用されます。

タングステンフィラメント

レニウムはタングステンと合金を形成することもできます。これにより、その延性が向上し、フィラメントの製造が容易になります。これらのレニウムタングステンフィラメントは、X線源として、および最大2200ºCの温度を測定できる熱電対の設計に使用されます。

同様に、これらのレニウムフィラメントは、かつては古風なカメラのフラッシュに使用されていましたが、現在は高度な機器のランプに使用されていました。質量分析計など。

参考文献

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サラ・ピアス。（2020）。レニウム：用途、歴史、事実、同位体。調査。回収元：study.com
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エリック・セリ。（2008年11月18日）。レニウム。その要素の化学。回収元：chemistryworld.com

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