الرينيوم: التطبيق والخصائص

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

الرينيوم ، الذي سيتم مناقشة تطبيقه أدناه ، هو عنصر من عناصر الجدول الدوري الكيميائي تحت المؤشر الذري 75 (Re). يأتي اسم المادة من نهر الراين في ألمانيا. عام اكتشاف هذا المعدن هو عام 1925. تم الحصول على أول دفعة مهمة من المادة في عام 1928. ينتمي هذا العنصر إلى آخر نظير له نظير مستقر. الرينيوم في حد ذاته معدن ذو صبغة بيضاء ، وكتلة المسحوق سوداء. تتراوح درجات الانصهار والغليان من +3186 إلى +5596 درجة مئوية. لها خصائص بارامغناطيسية.

الميزات

استخدام الرينيوم ليس منتشرًا على نطاق واسع بسبب معاييره الاستثنائية وتكلفته العالية. عند +300 درجة مئوية ، يبدأ المعدن في الخضوع للأكسدة بنشاط ، وتعتمد العملية على زيادة أخرى في درجة الحرارة. هذا العنصر أكثر ثباتًا من التنجستن ، وعمليًا لا يتفاعل مع الهيدروجين والنيتروجين ، ويوفر فقط الامتزاز.

عند التسخين ، لوحظ تفاعل مع الكلور والبروم والفلور. لا يذوب الرينيوم فقط في حمض النيتريك ، وعند التفاعل مع الزئبق يتشكل ملغم. تفاعل مع تركيبة بيروكسيد مائييتسبب الهيدروجين في تكوين حمض الرينيوم. هذا العنصر هو الوحيد بين المعادن المقاومة للصهر الذي لا يشكل الكربيدات. استخدام الرينيوم ليس له أي مشاركة في الكيمياء الحيوية. هناك القليل من المعلومات المتاحة حول جميع آثاره المحتملة. من بين الحقائق الموثوقة - السمية والسمية للكائنات الحية

الإنتاج

الرينيوم معدن نادر للغاية. في الطبيعة ، يوجد غالبًا في تركيبة مع التنغستن والموليبدينوم. بالإضافة إلى ذلك ، توجد شوائب في الرواسب المعدنية لجيرانها في الجدول. يتم استخراج الرينيوم في الغالب من رواسب الموليبدينوم من خلال الاستخراج المرتبط.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخراج العنصر المعني من dzhezkazganite ، وهو معدن طبيعي نادر جدًا ، والذي سمي بهذا الاسم على اسم مستوطنة كازاخستان بالقرب من الرواسب. يمكن أيضًا عزل الرينيوم عن البيريت والزركونيوم والكولومبايت.

المعدن منتشر في جميع أنحاء العالم بتركيز ضئيل. من بين مواقع التعدين المعروفة ، حيث توجد بكميات كبيرة ، جزيرة الكوريل في إتوروب في روسيا. تم اكتشاف الوديعة في عام 1992. هنا يتم تقديم المعدن في شكل هيكل مشابه للموليبدينوم (ReS_2).

يتم التعدين على منصة صغيرة تقع أعلى بركان خامد. تنشط الينابيع الحرارية هناك مما يدل على اتساع الترسبات التي تنبعث حسب التقديرات الأولية نحو 37 طنا من هذا المعدن سنويا.

ثاني أكبر إيداع يعتبر من رواسب الرينيوم المناسبة لهاستخراج العنصر الصناعي. تقع في فنلندا وتسمى Hitura. هناك ، يتم استخراج المعدن من معدن آخر - التاركيانيت.

تلقي

يتم الحصول على الرينيوم من خلال معالجة المواد الخام الأولية ، والتي تحتوي في البداية على نسبة منخفضة من هذه المادة. في أغلب الأحيان ، يتم استخلاص العنصر من النحاس وكبريتيدات الموليبدينوم. تتعرض سبائك الرينيوم للمعالجة بالمعادن الحرارية ، والتي تستخدم عند العمل بالخامات المصهورة والمحولّة والمحمصة.

درجات حرارة الانصهار المفرطة تجعل من الممكن الحصول على أكسيد أعلى من Re-207 ، والذي يتم الاحتفاظ به بواسطة أجهزة ملائمة خاصة. يحدث أن يستقر جزء من العنصر في السخام بعد إطلاق النار. يمكن الحصول على مادة نقية من هذه المادة بمساعدة الهيدروجين. ثم يتم إذابة مادة المسحوق الناتجة مباشرة في سبائك الرينيوم. ويرافق استخدام الخام لاستخراج العنصر المعني ظهور الرواسب في غير اللامع. يسمح التحويل الإضافي لهذه التركيبة بعزل الرينيوم من خلال التعرض لغازات معينة.

لحظات تكنولوجية

من الممكن تحقيق التركيز المطلوب أثناء الإنتاج بسبب خصائص الرينيوم واستخدام حامض الكبريتيك. بعد المرور بطرق تنقية خاصة يمكن عزل عنصر نقي من الخام.

هذه الطريقة ليست منتجة للغاية ، لا يزيد عائد منتج نقي عن 65٪. يختلف هذا المؤشر حسب محتوى المعدن في الخام. على هذا الأساس علميبحث للتعرف على طرق إنتاج أكثر تقدمًا وبديلة.

التقنيات الحديثة تجعل من الممكن تحسين خصائص الرينيوم المتحصل عليه صناعياً. يسمح هذا المحلول باستخدام محلول مائي بدلاً من محلول حمضي. هذا يجعل من الممكن التقاط المزيد من المعادن النقية أثناء التنظيف.

التطبيق

أولاً ، ضع في اعتبارك الخصائص الرئيسية للعنصر المعني ، والذي يحظى بتقدير خاص:

• حران.
• الحد الأدنى من التعرض للتآكل.
• لا تشوه عند التعرض للمواد الكيميائية والأحماض.

لأن سعر هذا المعدن مرتفع للغاية ، فإنه يستخدم بشكل أساسي في حالات نادرة. المجال الرئيسي لتطبيق هذا العنصر هو إنتاج سبائك مقاومة للحرارة من معادن مختلفة ، والتي تستخدم في صناعة الصواريخ وصناعة الطيران. كقاعدة عامة ، يتم استخدام الرينيوم لإنتاج قطع غيار للمقاتلين الأسرع من الصوت. تحتوي هذه المركبات على ما لا يقل عن 6٪ معدن.

تحول هذا المصدر بسرعة إلى الأداة الرئيسية لإنشاء وحدات طاقة نفاثة. في الوقت نفسه ، بدأت المواد تعتبر احتياطيًا عسكريًا استراتيجيًا. تسمح الأزواج الحرارية المقدمة خصيصًا بقياس درجات الحرارة في نطاقات ضخمة. يتيح العنصر المعني إطالة عمر الخدمة لمعظم المعادن المجمعة. من الرينيوم ، الذي نوقش استخدامه أعلاه ، يتم تصنيع الينابيع أيضًا للمعدات الدقيقة ، والمعادن البلاتينية ، ومقاييس الطيف ، ومقاييس الضغط.

إذابتعبير أدق ، فإنه يستخدم التنجستن المطلي بالرينيوم. نظرًا لمقاومته للهجوم الكيميائي ، يتم تضمين هذا المعدن في الطلاءات الواقية ضد البيئات الحمضية والقلوية.

حقائق مثيرة للاهتمام

يستخدم الرينيوم أيضًا لعمل اتصالات خاصة. لديهم خاصية التنظيف الذاتي في حالة حدوث ماس كهربائي. على المعادن العادية ، يبقى أكسيد ، والذي لا يسمح بمرور التيار. يمر التيار أيضًا عبر سبائك الرينيوم ، لكنه لا يترك أي أثر وراءه. في هذا الصدد ، فإن جهات الاتصال المصنوعة من هذا المعدن لها عمر خدمة طويل.

كان أهم جانب من جوانب استخدام الرينيوم هو إمكانية استخدامه لإنشاء محفزات تساعد في إنتاج مكونات معينة من وقود البنزين. أدت إمكانية استخدام عنصر كيميائي في صناعة المنتجات النفطية إلى زيادة الطلب عليه في السوق المقابلة عدة مرات. يهتم العالم بجدية بهذه المادة الفريدة.

الأسهم

وتجدر الإشارة إلى أن المخزون العالمي من الرينيوم لا يقل عن 13 ألف طن فقط في رواسب الموليبدينوم والنحاس. هم المصادر الرئيسية لهذا المكون في صناعة المعادن. تم العثور على أكثر من 2/3 من كل الرينيوم على هذا الكوكب في مثل هذه التكوينات. الثلث المتبقي هو المخلفات الثانوية. إذا قلصنا جميع حسابات الاحتياطيات إلى قاسم واحد ، فيجب أن تكون كافية لمدة ثلاثمائة عام على الأقل. في حساب العلماء ، لم يتم أخذ إعادة التدوير في الاعتبار. مماثلتم تطوير المشاريع لفترة طويلة ، بعضها أثبت جدواها.

التكلفة

تتشكل أسعار المنتجات في معظم الفئات حسب توفر المنتج والطلب عليه. يعتبر عنصر مثل الرينيوم أحد أغلى المعادن في العالم ، لذلك لا يستطيع كل مصنع تحمله ، على الرغم من أنه يتمتع بخصائص فريدة تجعل من الممكن تعويض تكاليف استخدامه باهظ الثمن. في الوقت نفسه ، يحتوي الرينيوم على معلمات لا يمتلكها أي معدن آخر. من أجل إنشاء هياكل الفضاء والطيران ، فإن خصائصها مثالية. ليس من المستغرب أن يكون سعر الرينيوم مرتفعًا رغم أنه يتوافق مع جميع المؤشرات المميزة لهذه المادة الفريدة.

بالفعل في عام 2011 ، كان متوسط تكلفة الرينيوم حوالي 4.5 دولار أمريكي للجرام. بعد ذلك ، لم يلاحظ أي اتجاه هبوطي في الأسعار. غالبًا ما تعتمد التكلفة النهائية على درجة تنقية المعدن. يمكن أن يصل سعر المادة إلى آلاف الدولارات أو أكثر.

تاريخ الاكتشاف

اكتشف الكيميائي الألماني إيد ووالتر نوداك هذا العنصر في عام 1925. لقد أجروا بحثًا باستخدام التحليل Columbispectral في مختبر مجموعة Siemens and Shake. بعد هذا الحدث ، تم عقد تقرير مقابل في اجتماع للكيميائيين الألمان في نورمبرج. بعد مرور عام ، عزل فريق من العلماء أول ميليغرامين من الرينيوم من الموليبدينوم.

في شكل نقي نسبيًا ، تم الحصول على العنصر فقط في عام 1928. للحصول علىكان على مليغرام واحد من المادة معالجة أكثر من 600 كيلوغرام من الموليبدينوم النرويجي. بدأ الإنتاج الصناعي لهذا المعدن أيضًا في ألمانيا (1930). جعلت قدرة مصانع المعالجة من الممكن الحصول على حوالي 120 كجم من المعدن سنويًا. في ذلك الوقت ، كان هذا يلبي تمامًا الحاجة إلى الرينيوم في السوق العالمية بأكملها. في أمريكا ، تم الحصول على أول 4.5 كجم صناعي من معدن فريد في عام 1943 عن طريق معالجة الموليبدينوم المركز. كان هذا العنصر هو آخر معدن تم اكتشافه بنظير مستقر. جميع النظائر الأخرى المكتشفة سابقًا ، بما في ذلك بشكل مصطنع ، لم يكن لها مثل هذه الخصائص.

المحميات الطبيعية

حتى الآن ، وفقًا للاحتياطيات الطبيعية للمعدن المعني ، يمكن ترتيب قائمة الودائع بالترتيب التالي:

• مناجم تشيلي.
• الولايات المتحدة الأمريكية.
• جزيرة إيتوروب ، حيث تقدر الرواسب بما يصل إلى 20 طنًا سنويًا (على شكل ثورات بركانية غازية).

في الاتحاد الروسي ، يتم تقييم رواسب الهيدروجين نصف العنصر كمواقع لديها أقصى إمكانات لخامات النحاس السماقي والنحاس الموليبدينوم. في المجموع ، وفقًا لتوقعات الخبراء ، تبلغ رواسب الرينيوم في روسيا 2900 طن (76 ٪ من موارد الدولة). يقع نصيب الأسد من هذه الودائع في حوض الفحم بمنطقة موسكو (82٪). الحقل التالي من حيث الاحتياطيات هو حوض Briketno-Zheltukhinsky في منطقة ريازان.

نتيجة

الرينيوم عنصر كيميائيينتمي إلى مجموعة المعادن النادرة ذات الخصائص الفريدة. وصفت خصائصه وأماكن الاستخراج والنطاقات أعلاه.