레늄 : 발견, 속성, 구조, 용도 - 화학

레늄은 화학적 인 상징 재 및 주기율표의 7 위치 망간 아래 두 곳에 금속 원소이다. 이것은 +1에서 +7까지 여러 수 또는 산화 상태를 나타내는 특성을 이것과 테크네튬과 공유합니다. 또한 퍼레이라 불리는 음이온, REO 형성 ₍₄₎^- , 과망간산 유사,의 MnO ₄^- .

이 금속은 자연에서 가장 희귀하고 희귀 한 금속 중 하나이므로 가격이 높습니다. 몰리브덴과 구리 채굴의 부산물로 추출됩니다. 레늄의 가장 관련성이 높은 특성 중 하나는 탄소와 텅스텐을 거의 능가하지 못하는 높은 융점과 납의 두 배인 고밀도입니다.

레늄 금속 구. 출처 : 화학 원소의 고해상도 이미지 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

그의 발견은 논란의 여지가 있고 불행한 배음을 가지고 있습니다. '레늄'이라는 이름은 라틴어 '레 누스'에서 유래되었는데, 이는이 새로운 원소를 분리하고 확인한 독일 화학자들이 일했던 지역 근처의 유명한 독일 강인 라인을 의미합니다.

레늄은 다양한 용도로 사용되며, 그중에서도 가솔린의 옥탄가의 정제는 물론 항공 우주선의 터빈과 엔진 조립을위한 내화 초합금의 제조에서도 두드러집니다.

발견

망간과 유사한 화학적 특성을 가진 두 가지 중원 소의 존재는 러시아 화학자 드미트리 멘델레예프의 주기율표를 통해 1869 년 이후 이미 예측되었습니다. 그러나 그 당시에는 원자 번호가 무엇인지 알 수 없었습니다. 1913 년 영국 물리학 자 헨리 모슬리에 대한 예언이 소개 된 곳이 바로 이곳입니다.

Moseley에 따르면 망간 그룹에 속하는이 두 원소는 원자 번호 43과 75를 가져야합니다.

그러나 몇 년 전에 일본의 화학자 오가와 마사 타카는 광물 토리아 나이트 샘플에서 추정되는 원소 43을 발견했습니다. 1908 년 자신의 결과를 발표 한 후 그는 '니 포니 오'라는 이름으로이 요소에 침례를주고 싶었습니다. 불행히도 당시의 화학자들은 Ogawa가 43 번 원소를 발견하지 못했다는 것을 증명했습니다.

그래서 1925 년에 세 명의 독일 화학자 인 Walter Noddack, Ida Noddack 및 Otto Berg가 콜럼 바이트,가 돌리 나이트 및 몰 리브 데 나이트의 광물 샘플에서 원소 75를 발견했을 때 다른 해가 지났습니다. 이것들은 그에게 독일의 라인강 (라틴어로 '레 누스')을 기리기 위해 레늄이라는 이름을주었습니다.

Masataka Ogawa의 실수는 원소를 잘못 식별 한 것이 었습니다. 그는 오늘날 테크네튬이라고 불리는 원소 43이 아니라 레늄을 발견했습니다.

레늄의 특성

주기율표의 레늄 상황. ! 원본 : Ahoerstemeier 벡터 : Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

외모

레늄은 일반적으로 칙칙한 분말로 판매됩니다. 일반적으로 구형 방울 인 금속 조각은 은회색이며 매우 광택이 있습니다.

몰 질량

186.207g / 몰

원자 번호

녹는 점

3186ºC

비점

5630 ºC

밀도

-at 실온 : 21.02 g / cm ³

18.9 g / cm : 융점 - 오른쪽에 ³

레늄은 납 자체보다 거의 두 배나 밀도가 높은 금속입니다. 따라서 무게가 1g 인 레늄 구는 동일한 질량의 견고한 납 결정과 동일 할 수 있습니다.

전기 음성도

1.9 폴링 척도

이온화 에너지

첫째 : 760 kJ / mol

두 번째 : 1260 kJ / mol

셋째 : 2510 kJ / mol

몰 열용량

25.48 J / (몰 K)

열 전도성

48.0W / (m · K)

전기 저항

193nΩ · m

모스 경도

동위 원소

레늄 원자는 자연에서 두 개의 동위 원소로 발생합니다 : ¹⁸⁵ Re, 풍부한 37.4 %; 및 ¹⁸⁷ Re, 62.6 %의 풍부함. 레늄은 가장 풍부한 동위 원소가 방사성 인 원소 중 하나입니다. 그러나 ¹⁸⁷ Re 의 반감기 는 매우 길기 때문에 (4.12 · 10 ¹⁰ 년) 실질적으로 안정적인 것으로 간주됩니다.

반동

레늄 금속은 녹에 강한 소재입니다. 그럴 경우 산화물 Re ₂ O ₇ 은 고온에서 휘발되어 황록색 불꽃으로 타 오릅니다. 레늄 조각 공격 레지스트 농축 HNO ₃ ; 그러나 뜨거우면 용해되어 렌 산과 이산화질소가 생성되어 용액이 갈색으로 변합니다.

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

레늄의 화학은 광범위한 산화수를 갖는 화합물을 형성 할 수있을뿐만 아니라 두 개의 레늄 원자 (4 개의 Re-Re 공유 결합) 사이에 4 중 극자 결합을 설정할 수 있기 때문에 방대합니다.

구조 및 전자 구성

레늄의 전자 껍질. 저자 : 사용자 : GregRobson (Greg Robson). 위키 미디어 커먼즈

레늄 원자는 결정으로 함께 모여 조밀 한 육각형 구조 인 hcp를 형성하는데, 이는 매우 조밀함을 특징으로합니다. 이것은 고밀도 금속이라는 사실과 일치합니다. 외부 궤도가 겹친 금속 결합은 Re 원자를 강력하게 응집력있게 유지합니다.

이 금속 결합 Re-Re에서 원자가 전자가 참여하며 이는 전자 구성에 따라 다음과 같습니다.

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

원칙적으로 hcp 구조에서 Re 원자를 압축하기 위해 겹치는 것은 5d 및 6s 궤도입니다. 전자는 주기율표의 그룹 수에 해당하는 총 7이됩니다.

산화 번호

레늄의 전자적 구성은 원자가 최대 7 개의 전자를 잃을 수 있다는 것을 즉시 볼 수있게하여 가상의 양이온 Re ^7+가 됩니다. 예를 들어 Re ₂ O ₇ (Re ₂⁷⁺ O ₇^2- )과 같은 레늄 화합물에서 Re ⁷⁺ 의 존재를 가정 하면 산화수는 +7, Re ( VII).

레늄에 대한 다른 양의 산화수는 +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) 등 최대 +7입니다. 마찬가지로 레늄은 음이온이되어 전자를 얻을 수 있습니다. 이 경우, 그것은 음의 산화수를 말한다 : 27 RE ( ³ ) -2 RE ( ² ) -1 (재 ^- ).

응용

가솔린

레늄은 백금과 함께 휘발유의 옥탄가를 높이고 납 함량을 낮추는 촉매를 만드는 데 사용됩니다. 반면에 레늄 촉매는 질소, 인 및 황에 의한 독성에 대한 내성으로 인해 다중 수소화 반응에 사용됩니다.

내화 초합금

레늄은 융점이 높아 내화성 금속입니다. 그렇기 때문에 니켈 합금에 첨가되어 내화성 및 고압 및 온도에 대한 내성이 있습니다. 이 초합금은 주로 항공 우주 선박용 터빈 및 엔진 설계에 사용됩니다.

텅스텐 필라멘트

레늄은 또한 텅스텐과 합금을 형성하여 연성을 향상시켜 필라멘트 제조를 용이하게합니다. 이러한 레늄-텅스텐 필라멘트는 X 선 소스로 사용되며 최대 2200ºC의 온도를 측정 할 수있는 열전대 설계에 사용됩니다.

마찬가지로,이 레늄 필라멘트는 한때 구식 카메라의 플래시에 사용되었고 지금은 정교한 장비의 램프에 사용되었습니다. 질량 분광 광도계와 같은.

참고 문헌

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