Renium - Wikipedia

Renium –elementinin mövcudluğu D.Mendeleyev tərəfindən 1869-cu ildə fərz edilmişdir. 1925-ci ildə Valter Noddak, İda Take və Otto Berq 660 kq molibden filizinin emalı nəticəsində 1qram reniumun alınmasına nail olmuşlar. Son zamanlaradək reniumun, xüsusi olaraq heç bir qeyri-metallik elementlə birləşməsini saxlayan, mineral tapılmamışdır. 1992-ci ildə rus alimləri uzaq şərq adaları vulkanının boğazında renium disulfid birləşməsini aşkar etmişlər.Renium elementinin adı latın sözü Rhenusdan əmələ gəlib – Almaniyada Reyn çayının adıdır. Hələ 1871 ildə reniumun mövcuduğunu dövri sistemdə qrupdaki elementlərin analoji xassələrinə görə Mendeleyev proqnoz etmişdi. Bir çox digər metallardan fərqli olaraq, renium ərimə temperaturunda döyülmə zamanı sınmır. Renium yüksək temperaturlarda belə yüksək möhkəmliyini saxlayır və bu səbəbdən o, yüksək temperatur rejimlərində gedən proseslərdə geniş istifadə olunur. Bu yaxınlarda alimlərin diqqətini reniumun sadə birləşməsi – renium dibromid– elmdə məlum olan ən bərk maddə cəlb etmişdir. Digər ifrat bərk materiallardan fərqli olaraq, renium dibromidi yüksək təzyiqdən istifadə etmədən, alırlar. Renium hər-hansı bir elementdən daha çox oksidləşmə vəziyyətinə malikdir: –1, 0, +1, +2...+7; sonuncu reniumun adi vəziyyətidir. Bu metall 1964-cü ildə ilk olaraq metal-metal arasında, renium ionları nümunəsində [Re2Cl8]2–, dördlü rabitənin olmasının aşkar edilməsinə köməklik göstərmişdir. Renium elektrik kontaktlarında istifadə olunur, metallik naqil və ya folqa formasını ala bilir.

Reniumun alınmasının bir neçə üsulu var. Elementin filizdən alınması zamanı metalın 80% -i qatı molibden məhluluna keçir və ondan istənilən qədər əldə etmək olmur. Ona görə də optimal olaraq alınması üçün bu variantlar seçilib:

• Re birləşməsinin məhlula keçirilməsi, ardınca metalın çıxarılması yolu ilə;
• Xüsusi sobada hidrogenlə reduksiya yolu ilə.

Birinci halda yarımfabrikatları qələvi, duzlu və turşu məhlulu ilə ayırırlar. Bəzi vaxtlarda qaynar sudan istifadə edirlər. Sonra reniumu ayırmaq üçün absorbsiya,ekstraksiya, ion mübadiləsi, elektroliz və yaxud azhəllolan birləşmələrin çökdürmə üsulunu istifadə edirlər. Ikinci halda, ammonium perrenatın hidrogenlə reduksiyasını aparırlar. Bu isə yalnız temperaturu 800 ⁰C–yə çatan boru sobasında mümkündür. Bundan sonra alınmış tozu metalurji üsul ilə metala çevirirlər.

${\displaystyle {\mathsf {2NH_{4}ReO_{4}+7H_{2}\rightarrow 2NH_{3}+2Re+8H_{2}O}}}$ 

Renium – parıltılı gümüşü – ağ metaldır. Dispersiyasından asılı olaraq metal tozu qara və ya tünd boz rəngdə olur. Ağır elementlərdən olan renium paramaqnitdir. Renium bəzi fiziki xassələrinə görə VI qrupun elementlərinə yaxındır(molibden, volfram).

Adi temperaturda stabil renium havaya qarşı davamlıdır. 300⁰C–dən yüksək temperaturda metalın oksidləşməsi baş verir, 600 ⁰C-dən yuxarı isə bu proses daha da intensivləşir. Renium volframla müqayisədə oksidləşməyə qarşı daha davamlıdır. Qızdırıldıqda Re flüor, xlor və brom ilə reaksiyaya daxil olur. Metal, əksər turşuların (azot turşusu istisna olmaqla) təsirinə, yüksək temperatura,oksidləşməyə, korroziyyaya qarşı davamlıdır.Civə ilə renium amalqama əmələ gətirir. Renium hidrogen peroksidinin məhlulları ilə reaksiyaya girərək renium turşusu əmələ .gətirir

Re bahalı metal olduğuna görə onun istifadəsi məhduddur, yalnız başqa metallardan üstün olan yerdə istifadə olunur. Tərkibində Re olan ərintilər atom texnikası üçün əvəzolunmaz materialdır. Neftayırma sənayesində yüksək oktan ədədli benzin almaq üçün platinium-renium katalizatoru istifadə olunur. Ümumi dünya istehsalı 40 ilə 50 ton arasındadır; əsas istehsalçılar Çili, ABŞ, Peru və Polşadır. Istifadə olunan Pt-Re katalizatorunun və xüsusi ərintilərin təkrar istifadəsi ildə təxminən 10 ton bərpa etməyə imkan verir. Metalın qiyməti 2008-ci ilin əvvəlində, 2003-2006-cı illərdə 1000- 2000 dollardan 2008-ci ilin fevralında 10 min dollardan çox sürətlə artmışdır.

Renium yer səthində az yayılmış nadir səpələnmiş elementdir. Yer qabığında onun orta qiyməti 7·10-8 % təşkil edir. Renium səpələnmiş kimyəvi elementlərdən biri olduğundan sərbəst mineralı yoxdur. Yalnız molibdenit MoS2 mineralında reniumun miqdarı nisbətən çoxdur. Geokimyəvi və kimyəvi xassələrinin yaxınlığına görə renium molibden və volfram ilə genetik olaraq əlaqədardır. Belə ki, molibden və reniumun disulfidlərinin kristal qəfəsləri tamamilə eynidir, atom radiusları həm də renium və molibdenin 4 valentli ionlarının radiusları yaxındır. Molibdenitlərinin tərkibində reniumun çox olması ilk dəfə olaraq V.Noddaq tərəfindən göstərilmişdir. Reniumun əsas yayılmış mineralı Qazaxıstanda Cjeskaskan şəhərinin yaxınlığındakı filiz yataqlarında tapılmışdır (CuReS4). Renium eyni zamanda kolumbitdə, kolçedanda, nadir səpələnmiş metalların minerallarında çox az miqdarda qarışıq halda olur. Nadir səpələnmiş element olan reniumun dünyada ən çox yayılmış və ehtiyatı olan ölkə Rusiya hesab edilir. Rusiyada onun ehtiyatı 10-15 ton təşkil edir. Bu renium ehtiyatı 1992-ci ildə Kuril adalarında, İturun adalarında püskürən vulkanda tapılmışdır. Bundan başqa tərkibində renium olan daha yeni bir filiz Finlandiyada tapılmışdır. Azərbaycanda da tərkibində renium olan molibdenit yataqları vardır. Molibdenitlərin tərkibində reniumun yayılması miqdarını təyin etmək məqsədi ilə Azərbaycan Respublikasının bəzi sahələrində təcrübələr aparılmışdır. Aparılan tədqiqatlar göstərmşdir ki, Qafqazın mis molibden yataqlarında küllü miqdarda renium var. Ümumi qanunauyğunluğa görə yüksək temperaturlu molibdenitdən orta temperaturlu molibdenitə keçdikcə reniumun miqdarının artaraq təxminən 0,1% olması bu reqionun xüsusiyyəti ilə əlaqədardır və Zaqafqaziya bölgəsini reniumlu sahə hesab etmək olar.

Renium D.İ. Mendeleyevin dövrü sisteminin 7-ci qrupunda yerləşir. Reniuma yaxın yerləşən texnesium təbiətdə tapılmayıb. Reniuma dövrlər üzrə ən yaxın elementlər volfram və osmium, diaqonal üzrə isə molibden, uran və ruteniumdur. Renium və onun birləşmələrinin analoqları ilə müqayisəsindən onların xassələri haqqında ətraflı məlumat almaq mümkün olur. Bütün keçid elementlərində olduğu kimi reniumda sonuncudan əvvəlki elektron səviyyəsi 5d-dir. Bu onu göstərir ki, kimyəvi əlaqələrdə yalnız s elektronlar deyil d elektronlar da iştirak edir. Ona görə də renium bir neçə oksidləşmə dərəcəsinə malikdir, kompleksəmələgətirmə qabiliyyəti yüksəkdir və keçid elementlərində olan bir çox xüsusiyyətləri var. Atom və ion radiusuna görə renium, molibden, volfram, osmium, iridium və digər platin metallarına yaxındır. Atom radiusları belədir: Re–1.37, Mo–1.36, W–1.37, Os–1.34, İr–1.35, Mn–1.29, Tc–1.30 Bu elementlərin reniumun geokimyasında xüsusi əhəmiyyəti var. Renium birləşmələrdə bütün 7 elektronundan istifadə edir. +7-dən–1-ə qədər. Reniumun ən davamlı birləşmələri oksidləşmə dərəcəsi +7 və +4-dür. Ən xarakterik birləşmələri (+7) perrenat turşusu, bu turşunun duzları və renium 7-oksiddir. Renium və onun birləşmələrinin kimyəvi xassələri bir çox kitablarda geniş yazılmışdır. Otaq temperaturunda kompakt metal renium davamlıdır. Reniumun oksidləşməsi 600◦C-də başlayır, oksigen atmosferində isə 400◦C metal yanmağa başlayır. Ağ tüstünün əmələ gəlməsi Re2O7 əmələ gəlməsini göstərir bu tüstü çox tez uçma qabiliyyətinə malikdir. Nəm havada renium tədricən oksidləşir, nəticədə HReO4 perrenat turşusu əmələ gəlir. Perrenat turşusunu eyni zamanda Re2O7 suda həll etməklə alırlar. Renium nəm mühitdə yüksək korroziyaya davamlıq xassəsinə malikdir, otaq temperaturunda xlorid, sulfat və hidrogen florid turşularında həll olmur. İsti sulfat turşusu Re ilə reaksiyaya girərək HReO4 əmələ gətirir. Zəif qızdırdıqda bromlu suda renium asan həll olur. Metal renium azot turşusunda, hidrogen peroksidində həll olaraq perrenat turşusu əmələ gətirir. Perrenat ionu həm turş və həm də qələvi məhlullarda davamlıdır. Altıvalentli renium, renium 6-oksiddə ReO3 davamlıdır. Reniumun halogenidləri və oksihalo¬genidləri məlumdur: ReF6, ReOCl4. Bu yaxınlarda onun qatılaşdırılmış sulfat turşusundan alınması üsulu hazırlanmışdır. Turş məhlullarda zəif reduksiyaedicilərin təsiri ilə beşvalentli renium birləşmələri alınmışdır. Bu birləşmələr müəyyən kompleksəmələgətiricilərin olduğu mühitdə davamlıdır. Dörd valentli renium birləşmələri sulu məhlullarda müxtəlif kompleksəmələgətiricilərin və artıq miqdarda reduksiyaedicilərin iştirakı ilə əmələ gəlir. Dörd valentli renium birləşmələri turş və zəif turş mühitdə davamlıdır. Dörd valentli reniumun dioksidi, disulfidi, halogenidləri, oksihalogenidləri və müxtəlif kompleks birləşmələri məlumdur. Renium fiziki xassələrinə görə D.İ.Mendeleyev cədvəlinin 6-cı qrupunun çətin əriyən metallarına yaxındır.Metal renium çətin əriməsinə görə volframdan sonra ikinci metaldır. 5–7-ci qrup çətin əriyən metallar içərisində yalnız renium sıx halda düzəldilmiş heksaqonal qəfəsəyə malikdir. Qalanları isə kubik həcmə mərkəzləşmiş qəfəsə malikdirlər. Ona görə də renium yüksək elastiklik qabiliyyətinə malikdir. Bununla əlaqədar olaraq renium molibden və volframa nisbətən möhkəm və plastikdir. Renium elastiklik moduluna görə ancaq osmium və iridiumdan geri qalır. Bərkliyinə görə isə osmium, iridium və platindən geridədir. Renium yüksək temperaturda uzun müddət möhkəmliyini saxlayır. 5380C temperaturda möhkəmliyini saxlamaq həddi 77,7 kq∕mm2-a =dir. 10930C-də 56,7 kq/mm2 22050C-də 88kq/mm2-a bərabərdir. Beləliklə Re çətin əriyən metallardan Mo, Ta, Nb, Cr-dan möhkəmdir, yüksək temperatura daha davamlıdır. 200C temperaturda renium molibden və volframa nisbətən daha plastikdir, W və Mo bu temperaturda nisbətən kövrəkdir. Yüksək plastikliyi reniumu kristallaşma halında da saxlayır.

Renium və onun ərintiləri xüsusi fiziki-kimyəvi xassəyə malik olduğundan onlardan texnikanın müxtəlif sahələrində istifadə olunur. Reniumun yüksək ərimə temperaturuna (31800 C) malik olması və yüksək temperatur şəraitində mexaniki davamlılığı ondan istiyə davamlı materialların emalı sənayesində geniş istifadə etməyə imkan verir. Yüksək temperaturda buxar təzyiqinin az olması və xüsusi müqavimətinin çox olması (2,1•10-5) reniumdan elektron texnikasında geniş istifadə edilməsinə imkan verir. Reniumun platin elementləri və volfram ilə olan ərintiləri yüksək temperaturda yüksək elektrik hərəkət qüvvəssinə malik olduğundan onlardan 20000C-dən artıq temperaturda istifadə edilə bilən termocütlər hazırlanır. Aqressiv mühütdə korroziyaya qarşı davamlı olduğundan bir çox materilların səthini renium ərintiləri ilə örtmək lazım gəlir. Reniumun volfram və molibden ilə ərintiləri xüsusi əhəmiyyətə malikdir. Məsələn, ABŞ-də 1966-cı ildə istiliyə davamlı reniumun volfram və molibden ilə ərintilərinin hazırlanmasına bütün reniumun 75–80%-i sərf edilmişdir. Bu ərintilərin əsas tətbiq sahələri: elektronika-elektron lampalarının hissələri, enerjinin termoion çevricilərinin hissələri və s. Elektrotexnikada-yüksək temperaturu ölçmək üçün termocüt, elektrokontaktlar, aviokosmik texnikada-termoion mühərriklərində, raket hissələrində, atom texnikasında- radiasiyadan mühafizədə, reaktorlarının konstruksiya hissələrində və.s .Kimya sənayesində katalizator kimi ABŞ-də yaxın vaxtlarda reniumun 50%-i katalizator istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.Göstərilən tətbiq sahələrindən əlavə renium analitik kimyada da istifadə edilir. Renium silisidləri yarımkeçirici kimi istifadə edilir. 4.Renium ərintilərinin alınması Reniumun müxtəlif metallarla ərintiləri mövcuddur ki, həmin ərintilər elm və texnikanın müxtəlif sahələrində genis istifadə olunur. Reniumun müxtəlif metallarla birgə elektrolitik çökdürülməsi barədə ədəbiyyatda çoxlu məlumat var. Meyer platin elektrodu üzərində reniumun Ni, Co, Fe, Zn, Ge, Pd, Rh, Ag, Au metalları ilə elektrolitik çökməsi haqqında işlər aparmışdır. Bu zaman hidrogen ayrılması azalır, iki metalın çökməsinin cərəyana görə çıxımı 80%-ə çatır. Alınan çöküntülər keyfiyyətlidir. Ərintinin cərəyana görə çıxımının artması hidrogenin ifrat gərginliyinin ərinti üzərində təmiz reniuma nisbətən artması ilə izah edilir. Ədəbiyyatda iş məlumatlar var. Nederton və Xoltun işləri xüsusi əhəmiyyətə malikdir. Onlar göstərir ki, məhlulda reniumun qatılığını dəyişməklə, yüksək cərəyan çıxımı ilə tərkibində komponentlərin qatılıqları müxtəlif olan Re-Ni və Re-Co ərintiləri almaq olar. Ədəbiyyatda ikikomponentli Re–Fe, Re–Ni, Re–Co ərintilərinin alınması üçün müxtəlif tərkibli ammonium-sulfat elektrolitindən istifadə edilmiş və prosesə cərəyan sıxlıqlarının, temperaturun, komponentlərin qatılıqlarının təsiri öyrənilmişdir. Re-Cr ərintisi aşağıdakı tərkibli elektrolitdən alınmışdır: KReO4–50q/l, (NH4)2SO4–40q/l, H2SO4–75q/l, CrO3–15q/l. Təcrübələr 750C-də 100 A/dm2 cərəyan sıxlığında aparılmışdır. Bu zaman tərkibində 1% Cr olan 20% cərəyan çıxımlı parlaq Re–Cr ərintisi alınmışdır. Re–Cr ərintisi ümumiyyətlə xromlaşdırma məhsulunun tərkibinə perrenat əlavə etməklə də alınır. Üçlü renium-nikel-xrom ərintisi Z.M.Sominskaya, A.A.Nikitina, M.A.Qılkina, S.K.Sklyarenko, E.M.Savitskiy tərəfindən alınmışdır. Renium-tellur sisteminin elektrokimyəvi yolla alınmasını Şarinova və Songina civə elektrodu üzərində öyrənmişlər. Daha doğrusu, renium məhluluna tellurun əlavə edilməsi ilə civə elektrodu üzərində elektrokimyəvi proseslər tədqiq edilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, reniumun verilmiş məhlulunda, –0,35–0,8 V potensialda, bir dalğa müşahidə edilir. Lakin məhlula tellur əlavə edildikdə, –0,7 V potensialda maksimum dalğa müşahidə edilir ki, həmin maksimum nə tellur, nə də renium üçün ayrılıqda müşahidə edilmir. Tədqiqatlar nəticəsində reniumun tellurun çökməsinə katalitik təsiri aşkar edilmişdir. Salahova E.Ə. tərəfindən yarımkeçirici xassəyə malik Re–Te ərintisinin nazik təbəqələrinin alınması üçün xlorid-sulfat və qələvi elektrolitlərdən istifadə edilmişdir Re-W ərintisinin alınması üçün perrenat və volfram olan məhlula H2SO4 və (NH4)2SO4 əlavə edilmişdir. Yaxşı, keyfiyyətli Re–Cu ərintisini (tərkibində 50% Cu) reniumun qatı məhlulundan almaq olar: 50q/l KReO4 + 75q/l H2SO4 + 40q/l (NH4)2SO4 və 1q/l CuSO4 750C-də 100 A/dm2-də tərkibində 36% Cu olan ərinti alınmışdır. Tərkibində 2,4–3,0% Re olan ərinti CuSO4 –125q/l, H2SO4 –45q/l, NaReO4–200q/l tərkibli elektrolitdən 1–2 A/dm2 cərəyan sıxlığında alınmışdır. Renium-mis ərintisi almaq üçün CuSO4 və NH4ReO4 qarışığından ibarət məhlul təklif edilmişdir

• Г. Реми. Курс неорганической химии. Изд. Мир, 1974, Т 2, с.233-234.
• Химический энциклопедический словарь. М., « Советская энциклопедия», 1983 год, с. 505.
• Рений в новой технике. М.: Наука, 1970, 197 с.
• Ротинян А.Л. «Прикладная электрохимия», Л: «Химия», 1974, стр. 137-140.
• Савицский Е.М., Гылкина М.А. Сплавы рения. М.: Наука, 1965, 175 с.
• Савицский Е.М., Гылкина М.А., Левин А.М. Сплавы рения в электротехнике. М.: Энергия, 1980, 204 с.
• Сперанская Е.Ф. Электрохимия рения. Алма-ата: «Гылым», 1990, 190 с.
• Naor A., Eliaz N. Ammtiac quarterly. Properties and applications of rhenium and its alloys, (2010) 5(1) 11-15.
• Naor A., Eliaz N., et al. electrodeposition of Alloys of Rhenium with Iron-Group Metals from Aqueous Solutions // J. Electrochem. Soc. 2010, v.157, No7, D422–D427.
• Salakhova E.A. The electrochemical production of thin films of rhenium chalcogenides. Monograph, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014, 108 p.
• Salakhova E.A., Aliyev A.M. Obtaining the thin semiconductive covering Re-Se from sulphate electrolyte //Journal of Advanced in Materials and Physics Chemistry, 2012, v. 2, No 4, p. 253–255.
• Salakhova E.A., Aliyev A.M., Ibragimova K.F. The obtaining of thin films Re-S from tiocarbamid electrolytes and influence of various factor s on the alloys composition // American Chemical Science Journal, 2014, v.4, No3, p. 338–348.
• Erik Sserri. 30 saniyə kimya haqqında. Moskva: “Ripol klassik”, 2014, 155 s.