Rhenium: matumizi na sifa

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 14:03

Rhenium, matumizi ambayo yatajadiliwa hapa chini, ni kipengele cha jedwali la upimaji la kemikali chini ya fahirisi ya atomiki 75 (Re). Jina la dutu hii linatokana na mto Rhine nchini Ujerumani. Mwaka wa ugunduzi wa chuma hiki ni 1925. Kundi la kwanza muhimu la nyenzo lilipatikana mwaka wa 1928. Kipengele hiki ni cha analog ya mwisho na isotopu imara. Kwa yenyewe, rhenium ni chuma na tint nyeupe, na molekuli yake ya unga ni nyeusi. Viwango vya kuyeyuka na kuchemsha vinaanzia +3186 hadi +5596 digrii Selsiasi. Ina sifa za paramagnetic.

Vipengele

Matumizi ya rhenium hayajaenea sana kutokana na vigezo vyake vya kipekee na gharama yake ya juu. Katika +300 ° C, chuma huanza kufanya oxidation kikamilifu, mchakato ambao unategemea ongezeko zaidi la joto. Kipengele hiki ni thabiti zaidi kuliko tungsten, kiutendaji hakiingiliani na hidrojeni na nitrojeni, hutoa tu adsorption.

Inapokanzwa, majibu yenye klorini, bromini na florini hujulikana. Rhenium haina kufuta tu katika asidi ya nitriki, na wakati wa kuingiliana na zebaki, amalgam huundwa. Mmenyuko na utungaji wa peroxide yenye majihidrojeni husababisha kuundwa kwa asidi ya rhenium. Kipengele hiki ndicho pekee kati ya metali za kinzani ambazo hazifanyi carbides. Matumizi ya rhenium haina ushiriki katika biochemistry. Kuna habari kidogo inayopatikana kuhusu athari zake zote zinazowezekana. Miongoni mwa mambo ya hakika - sumu na sumu kwa viumbe hai.

Uzalishaji

Rhenium ni metali adimu sana. Kwa asili, mara nyingi hupatikana pamoja na tungsten na molybdenum. Kwa kuongeza, uchafu upo katika amana za madini za majirani zake kwenye meza. Rhenium huchimbwa zaidi kutoka kwa amana za molybdenum kupitia uchimbaji husika.

Kwa kuongezea, kipengele kinachohusika kimetolewa kutoka kwa dzhezkazganite, madini asilia adimu sana, ambayo yamepewa jina la makazi ya Kazakh karibu na hifadhi. Rhenium pia inaweza kutengwa na pyrite, zirconium, columbite.

Madini yametawanywa kote ulimwenguni katika mkusanyiko usio na maana. Miongoni mwa maeneo ya madini yanayojulikana, ambapo hupatikana kwa kiasi kikubwa, ni Kisiwa cha Kuril cha Iturup nchini Urusi. Hifadhi hiyo iligunduliwa mnamo 1992. Hapa chuma kinawasilishwa kwa namna ya muundo sawa na molybdenum (ReS_2).).

Uchimbaji madini unafanywa kwenye jukwaa dogo lililo juu ya volcano iliyolala. Chemchemi za joto zinafanya kazi huko, ambayo inaonyesha upanuzi wa amana, ambayo, kulingana na makadirio ya awali, hutoa takriban tani 37 za chuma hiki kwa mwaka.

Amana ya pili kwa ukubwa inachukuliwa kuwa amana ya rhenium inayofaauchimbaji wa vipengele vya viwanda. Iko nchini Ufini na inaitwa Hitura. Huko, chuma hutolewa kutoka kwa madini mengine - tarkyanite.

Pokea

Rhenium hupatikana kwa kuchakata malighafi msingi, ambayo mwanzoni ilikuwa na asilimia ndogo ya nyenzo hii. Mara nyingi, kipengele hicho hutolewa kutoka kwa sulfidi za shaba na molybdenum. Aloi za rhenium zinakabiliwa na matibabu ya pyrometallurgical, ambayo hutumiwa wakati wa kufanya kazi na madini ambayo huyeyushwa, kubadilishwa na kuchomwa.

Kiwango cha juu cha joto myeyuko hurahisisha kupata oksidi ya juu zaidi ya Re-207, ambayo huhifadhiwa kwa vifaa maalum vya kunasa. Inatokea kwamba sehemu ya kitu hukaa kwenye soti baada ya kurusha. Nyenzo safi zinaweza kupatikana kutoka kwa dutu hii kwa msaada wa hidrojeni. Kisha dutu inayotokana na poda inayeyuka moja kwa moja kwenye ingots za rhenium. Matumizi ya ore kwa ajili ya uchimbaji wa kipengele kinachohusika yanafuatana na kuonekana kwa sediment katika matte. Ubadilishaji zaidi wa utunzi huu huruhusu kutengwa kwa rhenium kupitia kuathiriwa na gesi fulani.

Nyakati za kiteknolojia

Inawezekana kufikia ukolezi unaohitajika wakati wa uzalishaji kutokana na sifa za rhenium na matumizi ya asidi ya sulfuriki. Baada ya kupitia njia maalum za utakaso, inawezekana kutenga kipengele safi kutoka kwenye ore.

Njia hii haina tija sana, mavuno ya bidhaa safi si zaidi ya 65%. Kiashiria hiki kinatofautiana kulingana na maudhui ya chuma katika ore. Kwa msingi huu, kisayansiutafiti ili kubaini mbinu za juu zaidi na mbadala za uzalishaji.

Teknolojia za kisasa hurahisisha kuboresha sifa za rhenium iliyopatikana kwa njia bandia. Suluhisho hili linaruhusu matumizi ya suluhisho la maji badala ya asidi. Hii hurahisisha kunasa chuma safi zaidi wakati wa kusafisha.

Maombi

Kwanza, zingatia sifa kuu za kipengele husika, ambacho kinathaminiwa sana:

• Kinzani.
• Mfiduo mdogo wa kutu.
• Hakuna mgeuko unapoathiriwa na kemikali na asidi.

Kwa sababu bei ya chuma hiki ni ya juu sana, hutumiwa sana katika hali nadra. Eneo kuu la matumizi ya kipengele hiki ni uzalishaji wa aloi zinazokinza joto na metali mbalimbali, ambazo hutumiwa katika ujenzi wa roketi na sekta ya anga. Kama sheria, rhenium hutumiwa kwa utengenezaji wa vipuri vya wapiganaji wa supersonic. Misombo kama hii inajumuisha angalau 6%.

Chanzo kama hiki kilibadilika haraka kuwa zana kuu ya kuunda vitengo vya nishati ya ndege. Wakati huo huo, nyenzo zilianza kuchukuliwa kuwa hifadhi ya mkakati wa kijeshi. Wanandoa wa joto wanaotolewa maalum huruhusu kupima joto katika safu kubwa. Kipengele kinachohusika hufanya iwezekanavyo kupanua maisha ya huduma ya metali nyingi zilizokusanywa. Kutoka kwa rhenium, matumizi ambayo yamejadiliwa hapo juu, chemchemi pia hufanywa kwa vifaa vya usahihi, metali za platinamu, spectrometers, kupima shinikizo.

Kamakwa usahihi zaidi, hutumia tungsten iliyofunikwa na rhenium. Kutokana na uwezo wake wa kustahimili mashambulizi ya kemikali, metali hii imejumuishwa katika mipako ya kinga dhidi ya mazingira ya asidi na alkali.

Hali za kuvutia

Rhenium pia hutumika kutengeneza waasiliani maalum. Wana mali ya kusafisha binafsi katika tukio la mzunguko mfupi. Juu ya metali ya kawaida, oksidi inabakia, ambayo hairuhusu kifungu cha sasa. Ya sasa pia hupitia aloi za rhenium, lakini haiacha athari yoyote nyuma yenyewe. Katika suala hili, mawasiliano yaliyotengenezwa kwa chuma hiki huwa na maisha marefu ya huduma.

Kipengele muhimu zaidi cha matumizi ya rhenium ilikuwa uwezekano wa kuitumia kuunda vichocheo vinavyosaidia kuzalisha vipengele fulani vya mafuta ya petroli. Uwezekano wa kutumia kipengele cha kemikali katika tasnia ya bidhaa za mafuta ulisababisha kuongezeka kwa mahitaji yake katika soko linalolingana mara kadhaa. Ulimwengu unavutiwa sana na nyenzo hii ya kipekee.

Hifadhi

Inafaa kukumbuka kuwa hifadhi ya ulimwengu ya rhenium ni angalau tani elfu 13 katika amana za molybdenum na shaba pekee. Wao ni vyanzo kuu vya sehemu hii katika sekta ya metallurgiska. Zaidi ya 2/3 ya rhenium yote kwenye sayari hupatikana katika usanidi kama huo. Ya tatu iliyobaki ni mabaki ya sekondari. Ikiwa tunapunguza mahesabu yote ya hifadhi kwa denominator moja, inapaswa kutosha kwa angalau miaka mia tatu. Katika hesabu ya wanasayansi, kuchakata hakuzingatiwa. Sawamiradi imetengenezwa kwa muda mrefu, baadhi yao imethibitisha thamani yake.

Gharama

Bei za bidhaa katika aina nyingi hutokana na upatikanaji na mahitaji ya bidhaa. Sehemu kama vile rhenium ni moja ya metali ghali zaidi ulimwenguni, kwa hivyo sio kila mtengenezaji anayeweza kumudu, ingawa ina mali ya kipekee ambayo inafanya uwezekano wa kumaliza gharama za matumizi yake ya gharama kubwa. Wakati huo huo, rhenium ina vigezo ambavyo hakuna chuma kingine. Kwa ajili ya kuundwa kwa nafasi na miundo ya anga, sifa zake ni bora. Haishangazi kwamba bei ya rhenium ni ya juu, ingawa inalingana na viashiria vyote vya nyenzo hii ya kipekee.

Tayari mwaka wa 2011, wastani wa gharama ya rhenium ilikuwa takriban dola za Kimarekani 4.5 kwa gramu. Baadaye, hakuna mwelekeo wa kushuka kwa bei ulizingatiwa. Mara nyingi gharama ya mwisho inategemea kiwango cha utakaso wa chuma. Bei ya nyenzo inaweza kufikia maelfu ya dola au zaidi.

Historia ya uvumbuzi

Kipengele hiki kiligunduliwa na wanakemia wa Ujerumani Ead na W alter Noddack mnamo 1925. Walifanya utafiti kwa kutumia uchambuzi wa columbispectral katika maabara ya kikundi cha Siemens na Shake. Baada ya tukio hili, ripoti sambamba ilifanyika katika mkutano wa wanakemia wa Ujerumani huko Nuremberg. Mwaka mmoja baadaye, timu ya wanasayansi ilitenga miligramu mbili za kwanza za rhenium kutoka kwa molybdenum.

Katika umbo safi kiasi, kipengele kilipatikana mwaka wa 1928 pekee. Kwa kupatamiligramu moja ya dutu hii ilibidi kuchakata zaidi ya kilo 600 za molybdenum ya Kinorwe. Uzalishaji wa viwanda wa chuma hiki pia ulianza Ujerumani (1930). Uwezo wa mitambo ya usindikaji ulifanya iwezekane kupata takriban kilo 120 za chuma kila mwaka. Wakati huo, hii ilikidhi kikamilifu haja ya rhenium katika soko zima la dunia. Huko Amerika, kilo 4.5 za kwanza za chuma cha kipekee zilipatikana mnamo 1943 kwa usindikaji wa molybdenum iliyojilimbikizia. Ilikuwa ni kipengele hiki ambacho kilikuwa chuma cha mwisho kilichogunduliwa na isotopu imara. Analogi zingine zote zilizogunduliwa hapo awali, pamoja na zile za uwongo, hazikuwa na sifa kama hizo.

Hifadhi asili

Hadi sasa, kulingana na hifadhi asili ya chuma husika, orodha ya amana inaweza kupangwa kwa mpangilio ufuatao:

• Migodi ya Chile.
• Marekani.
• Kisiwa cha Iturup, ambapo amana hukadiriwa hadi tani 20 kwa mwaka (katika mfumo wa milipuko ya gesi ya volcano).

Katika Shirikisho la Urusi, amana za nusu-elementi ya aina ya hidrojeni hutathminiwa kama tovuti ambazo zina uwezo wa juu zaidi wa madini ya shaba na shaba-molybdenum. Kwa jumla, kulingana na utabiri wa wataalam, amana za rhenium nchini Urusi ni tani 2900 (76% ya rasilimali ya serikali). Sehemu kubwa ya amana hizi iko katika bonde la makaa ya mawe la mkoa wa Moscow (82%). Sehemu inayofuata kwa upande wa hifadhi ni bonde la Briketno-Zheltukhinsky katika eneo la Ryazan.

matokeo

Rhenium ni kipengele cha kemikali ambachoni ya kundi la metali adimu zenye sifa za kipekee. Sifa zake, maeneo ya uchimbaji, mawanda yameelezwa hapo juu.