№75 Рений

История открытия:

Рений был открыт Ноддаком и Такке в 1925 г. Уже задолго до этого на основе периодической системы было очевидно существование двух еще не найденных аналогов марганца ("экамаргенцев"). Рений, как и технеций - чрезвычайно редкие элементы, и не могли быть найдены непосредственно в минералах по характеристическим спектрам. Требовалось предварительное обогащение, по меньшей мере, до 0,1% (граница чувствительности рентгеноспектрального метода), чтобы осуществить которое, Ноддак и Такке предсказали химические свойства "экамарганцев" на основе периодической системы. На основе этих гипотетических свойств они нашли способ разделения различных веществ и обогащения их искомым элементом настолько, что его открытие стало возможным. В результате, элемент 75 был открыт в концентрате родственных ему соседних элементов Mo, W, Ru и Os рентгеноспектрографическим методом. Новый элемент был назван рением (в честь Рейна).

Получение:

В настоящее время для технического получения рения используют некоторые доменные отходы мансфельдерских медных сланцев, которые сравнительно богаты им. Отходы, содержащие в среднем 0,005% Re, окисляют и затем выщелачивают. При этом рений в виде ионов ReO₄^- переходит в раствор вместе с большим количеством сульфатов тяжелых металлов. Основное количество этих сульфатов отделяется при упаривании, затем добавляют хлорид калия, после чего рений осаждается в виде перрената калия KReO₄. Его снова растворяют, прибавляют калиевую щелочь, для того чтобы освободиться от соосажденных тяжелых металлов, и путем повторной кристаллизации получают полностью очищенный продукт. Металлический рений образуется при прокаливании перрената калия в токе водорода.
KReO₄ + 7H₂ = 2KOH + 2Re + 6H₂O
Порошок металла отмывают водой от гидроксида калия. Если вместо перрената калия взять перренат аммония, то получится сразу чистый рений в виде блестящего металлического зеркала. Монокристаллическую проволоку из рения получают методом наращивания ван Аркеля и де Бура.

Физические свойства:

Рений - пластичный, серебристо-серый металл, похожий на платину. Совершенно чистый компактный рений довольно мягок и очень гибок. Тпл.= 3190°С.

Химические свойства:

Во влажном воздухе он окисляется при комнатной температуре до рениевой кислоты HReO₄. При нагревании реагирует с галогенами, парами серы. С водородом рений не реагирует. Не известны до сих пор и соединения с азотом. С фосфором он образует несколько соединений, Re₂P, ReP, ReP₂, ReP₃. С мышьяком получено соединение, приблизительно соответствующее формуле Re₃As₇. С кремнием он реагирует с образованием ReSi₂. С вольфрамом рений дает соединение W₂Re₃. С хромом соединения не образуется, но получаются широкого диапазона твердые растворы.
В соляной и плавиковой кислотах рений не растворим, но он быстро растворяется в азотной и более медленно в серной кислотах, образуя рениевую кислоту (рений(VII) кислота). При сплавлении с едким кали в присутствии достаточного количества кислорода рений переходит в соль рениевой кислоты.
В соединениях проявляет степень окисления от +7 до -1.

Важнейшие соединения:

Оксид рения(VII), Re₂О₇ светло-желтые кристаллы, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде. Получают окислением рения, сульфидов, сплавов рения кислородом. Летучее при повышенной температуре вещество (Ткип. 359°С). В отличие от Mn₂О₇ оксид рения(VII) устойчив и слабый окислитель.
Рений образует различные оксиды и других составов Re₂O₃, ReO₂, ReO₃
Рениевая кислота. HReO₄ - сильная, одноосновная кислота, существует только в растворах, бесцветна. При взаимодействии с щелочами образует соли перренаты. Перренаты лития, натрия, магния, других двухвалентных металлов хорошо растворимы, рубидия, цезия, серебра - плохо растворимы. В отличие от перманганата перренат калия совершенно устойчив в сильнощелочных растворах. Перренаты бесцветны и плавятся без разложения. При взаимодействии раствора рениевой кислоты с сероводородом образуется черный порошок Re₂S₇.
Хлорид рения(V), темно-коричневые кристаллы, гидролизуется водой.
Гептафторид рения. Желтые, легкоплавкие кристаллы, гидролизуется водой. Существуют таже оксофториды рения(VII): ReOF₅, ReO₂F₃, ReO₃F.

Применение:

Рений является катализатором в реакциях гидрирования, дегидрирования, крекинга. Рений оказался весьма подходящим при изготовлении наконечников перьев для авторучек, небольшие количества его придают высокую прочность и коррозийную устойчивость по отношению к подсыхающим чернилам. Помимо этого его применяют для производства платиновых сплавов, отличающихся механической прочностью, например для электродов. По твердости и прочности на растяжение платинорениевые сплавы (5% Re) превосходят не только чистую платину, но и сплавы платины с иридием (10% Ir), ранее применявшиеся для электродов.
Сплавы рения с вольфрамом и молибденом используются для изготовления термопар.

А. Высоких.

См. также:
С.И. Венецкий О редких и рассеянных. Рассказы о металлах. Секрет старых отвалов.