Il renio È un elemento metallico il cui simbolo chimico è Re, e si trova nel gruppo 7 della tavola periodica, due posti sotto il manganese. Condivide con questo e il tecnezio la proprietà di esibire più numeri o stati di ossidazione, da +1 a +7. Forma anche un anione chiamato perrenato, ReO4-, analogo al permanganato, MnO4-.
Questo metallo è uno dei più rari e scarsi in natura, quindi il suo prezzo è alto. Viene estratto come sottoprodotto del molibdeno e dell'estrazione del rame. Una delle proprietà più rilevanti del renio è il suo alto punto di fusione, appena superato da carbonio e tungsteno, e la sua alta densità, essendo doppia rispetto a quella del piombo..
La sua scoperta ha sfumature controverse e sfortunate. Il nome "renio" deriva dal latino "rhenus", che significa Reno, il famoso fiume tedesco vicino al sito dove operavano i chimici tedeschi che isolarono e identificarono questo nuovo elemento..
Il renio ha numerosi impieghi, tra i quali spicca l'affinamento del numero di ottani della benzina, nonché nella fabbricazione di superleghe refrattarie, destinate all'assemblaggio di turbine e motori di navi aerospaziali..
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L'esistenza di due elementi pesanti con caratteristiche chimiche simili a quelle del manganese era già stata predetta sin dagli anni 1869, attraverso la tavola periodica del chimico russo Dmitri Mendeleev. Tuttavia, a quel punto non si sapeva quale dovessero essere i loro numeri atomici; e fu qui nel 1913 che fu introdotta la predizione del fisico inglese Henry Moseley.
Secondo Moseley, questi due elementi appartenenti al gruppo del manganese devono avere numeri atomici 43 e 75.
Un paio di anni prima, tuttavia, il chimico giapponese Masataka Ogawa aveva scoperto il presunto elemento 43 in un campione del minerale torianite. Dopo aver annunciato i suoi risultati nel 1908, volle battezzare questo elemento con il nome "Niponio". Sfortunatamente, i chimici dell'epoca dimostrarono che Ogawa non aveva scoperto l'elemento 43..
E così, passarono altri anni quando nel 1925 tre chimici tedeschi: Walter Noddack, Ida Noddack e Otto Berg, trovarono l'elemento 75 in campioni minerali di columbite, gadolinite e molibdenite. Questi gli hanno dato il nome di renio, in onore del fiume Reno di Germania ('Rhenus', in latino).
L'errore di Masataka Ogawa è stato quello di aver sbagliato l'identificazione dell'elemento: aveva scoperto il renio, non l'elemento 43, chiamato oggi tecnezio..
Il renio è solitamente commercializzato come una polvere grigiastra. I suoi pezzi metallici, generalmente gocce sferiche, sono grigio argento, anch'essi molto lucidi..
186,207 g / mol
75
3186 ºC
5630 ºC
-A temperatura ambiente: 21,02 g / cm3
-Giusto al punto di fusione: 18,9 g / cm3
Il renio è un metallo che è quasi due volte più denso del piombo stesso. Pertanto, una sfera di renio del peso di 1 grammo può essere equiparata a un robusto cristallo al piombo della stessa massa.
1.9 della scala Pauling
Primo: 760 kJ / mol
Secondo: 1260 kJ / mol
Terzo: 2510 kJ / mol
25,48 J / (mol K)
48,0 W / (m · K)
193 nΩ m
7
Gli atomi di renio si presentano in natura come due isotopi: 185Re, con un'abbondanza del 37,4%; Y 187Re, con un'abbondanza del 62,6%. Il renio è uno di quegli elementi il cui isotopo più abbondante è radioattivo; tuttavia, l'emivita di 187Re è molto grande (4.121010 anni), quindi è praticamente considerato stabile.
Il renio metallico è un materiale resistente alla ruggine. Quando lo fa, è ruggine, ReDueO7, si volatilizza ad alte temperature e brucia con una fiamma verde-giallastra. I pezzi di renio resistono all'attacco HNO3 concentrato; ma quando è caldo, si dissolve per generare acido renico e biossido di azoto, che fa diventare marrone la soluzione:
Re + 7HNO3 → HReO4 + 7 NODue + 3HDueO
La chimica del renio è vasta, poiché è in grado di formare composti con un ampio spettro di numeri di ossidazione, oltre a stabilire un legame quadrupolare tra due atomi di renio (quattro legami covalenti Re-Re)..
Gli atomi di renio si raggruppano nei loro cristalli per formare una struttura esagonale compatta, hcp, caratterizzata dall'essere molto densa. Ciò è coerente con il fatto che si tratta di un metallo ad alta densità. Il legame metallico, prodotto della sovrapposizione dei loro orbitali esterni, mantiene gli atomi di Re fortemente coesi.
In questo legame metallico, Re-Re, partecipano gli elettroni di valenza, che sono secondo la configurazione elettronica:
[Xe] 4f14 5 D5 6sDue
In linea di principio, sono gli orbitali 5d e 6s che si sovrappongono per compattare gli atomi di Re nella struttura hcp. Si noti che i suoi elettroni si sommano fino a un totale di 7, corrispondente al numero del suo gruppo nella tavola periodica..
La configurazione elettronica del renio ci permette di vedere subito che il suo atomo è in grado di perdere fino a 7 elettroni, per diventare l'ipotetico catione Re7+. Quando si presume l'esistenza del Re7+ in qualsiasi composto di renio, ad esempio, in ReDueO7 (RiDue7+O7Due-), si dice che abbia un numero di ossidazione di +7, Re (VII).
Altri numeri di ossidazione positivi per il renio sono: +1 (Re+), +2 (RiDue+), +3 (Re3+) e così via fino a +7. Inoltre, il renio può guadagnare elettroni diventando un anione. In questi casi si dice che abbia un numero di ossidazione negativo: -3 (Re3-), -2 (RiDue-) e -1 (Ri-).
Il renio, insieme al platino, viene utilizzato per creare catalizzatori che aumentano il numero di ottano della benzina, riducendo il suo contenuto di piombo. D'altra parte, i catalizzatori di renio vengono utilizzati per molteplici reazioni di idrogenazione, questo a causa della loro resistenza all'avvelenamento da azoto, fosforo e zolfo..
Il renio è un metallo refrattario grazie al suo alto punto di fusione. Ecco perché viene aggiunto alle leghe di nichel per renderle refrattarie e resistenti alle alte pressioni e temperature. Queste superleghe sono utilizzate principalmente per la progettazione di turbine e motori per navi aerospaziali..
Il renio può anche formare leghe con il tungsteno, che ne migliora la duttilità e quindi facilita la produzione dei filamenti. Questi filamenti di renio-tungsteno vengono utilizzati come sorgenti di raggi X e per la progettazione di termocoppie in grado di misurare temperature fino a 2200 ºC..
Allo stesso modo, questi filamenti di renio una volta erano usati per i flash di macchine fotografiche arcaiche, e ora per le lampade di sofisticate apparecchiature; come lo spettrofotometro di massa.
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