რენიუმი
75Re
186.21
4f14 5d5 6s2

რენიუმი[1][2] (ლათ. Rhenium; ქიმიური სიმბოლო — ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მეშვიდე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეშვიდე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, VIIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 75, ატომური მასა — 186.21, tდნ — 3186 °C, tდუღ — 5630 °C, სიმკვრივე — 21.02 გ/სმ3. ღია რუხი ფერის ლითონი. ბუნებრივი რენიუმი შეიცავს ორ იზოტოპს: სტაბილურს და სუსტად რადიოაქტიურს . 1871 წელს დ. მენდელეევმა იწინასწარმეტყველა 190 ატომური მასის მქონე ელემენტის (მანგანუმის ანალოგი) არსებობა და უწოდა მას „ტრიმარგანეცი“. 1925 წელს გერმანელმა ქიმიკოსებმა ი. და ვ. ნოდაკებმა რენიუმი აღმოაჩნეს მინერალ კოლუმბიტში სპექტრული მეთოდით.

რენიუმი, 75Re
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა ღია რუხი ფერის ლითონი
სტანდ. ატომური
წონა
Ar°(Re)
186.207±0.001
186.21±0.01 (დამრგვალებული)
რენიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი
ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი
ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი
კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი
რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი
ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი
ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი
Tc

Re

Bh
ვოლფრამირენიუმიოსმიუმი
ატომური ნომერი (Z) 75
ჯგუფი 7
პერიოდი 6 პერიოდი
ბლოკი d-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 4f14 5d5 6s2
ელექტრონი გარსზე 2, 8, 18, 32, 13, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში მყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
3186 °C ​(3459 K, ​​5767 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
5630 °C ​(5903 K, ​10170 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.) 21.02 გ/სმ3
სიმკვრივე (ლ.წ.) 18.9 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო 60.43 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო 704 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა 25.48 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K)-ზე 3303 3614 4009 4500 5127 5954
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი −3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7
ელექტროდული პოტენციალი
ელექტრო­უარყოფითობა პოლინგის სკალა: 1.9
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 760 კჯ/მოლ
  • 2: 1260 კჯ/მოლ
  • 3: 2510 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი ემპირიული: 137 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov) 151±7 პმ

რენიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება პირველადი ნუკლიდების სახით
მესრის სტრუქტურა მჭიდრო ჰექსაგონალური
ბგერის სიჩქარე 4700 მ/წმ (20 °C)
თერმული გაფართოება 6.2 µმ/(მ·K)
თბოგამტარობა 48.0 ვტ/(·K)
კუთრი წინაღობა 193 ნომ·მ (20 °C)
მაგნეტიზმი პარამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა +67.6×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული 463 გპა
წანაცვლების მოდული 178 გპა
დრეკადობის მოდული 370 გპა
პუასონის კოეფიციენტი 0.30
მოოსის მეთოდი 7.0
ვიკერსის მეთოდი 1350–7850 მპა
ბრინელის მეთოდი 1320–2500 მპა
CAS ნომერი 7440-15-5
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს მდინარე რაინის სახელის მიხედვით
აღმომჩენია იდა ნოდაკი, ვალტერ ნოდაკი, ოტო ბერგი (1925)
პირველი მიმღებია იდა ნოდაკი, ვალტერ ნოდაკი (1928)
რენიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ.
დაშლა
(t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
185Re 37.4% სტაბილური
186Re 3.7185 დღ-ღ β 186Os
ε 186W
187Re 62.6% 4.16×1010 წ β 187Os

რენიუმის არსებობა იწინასწარმეტყველა დიმიტრი მენდელეევმა («დვიმანგანუმი»), პერიოდული სისტემის ჯგუფის ელემენტების თვისებების ანალოგიით.

ელემენტი აღმოაჩინეს 1925 წელს გერმანელმა ქიმიკოსებმა იდა და ვალტერ ნოდაკებმა კომპანია Siemens & Halske-ის ლაბორატორიაში ჩატარებული კვლევებისას. ელემენტს მიეცა სახელწოდება რეინის პროვინციის პატივსაცემად გერმანიაში — იდა ნოლდაკის სამშობლო.

რენიუმი გახდა ბოლო აღმოჩენილი ელემენტი, რომელსაც გააჩნია სტაბილური იზოტოპი - ყველა სხვა შემდგომ ელემენტს (მათ შორის ხელოვნურად მიღებულს) არ გააჩნდათ სტაბილური იზოტოპები.

ბუნებაში

რედაქტირება

რენიუმის მსოფლიო მოპოვება

რედაქტირება

რენიუმის მსოფლიო მოპოვება 2006 წ. შეადგინა მიახლოებით 40 ტონამ. ყვერლაზე მსხვილ მწარმოებელს წარმოადგენს ჩილეს კომპანია Molymet[3].

ნედლეულის წყაროები და მისი მარაგი

რედაქტირება

რენიუმის ბუნებრივი მარაგის მიხედვით მსოფლიოში პირველ ადგილზეა ჩილე[4], მეორე ადგილზეა აშშ, ხოლო მესამეზე რუსეთი.

რენიუმის საერთო მსოფლიო მარაგი შეადგენს მიახლოებით 13 000 ტონას, მათ შორის 3500 ტონა მოლიბდენის ნადლეულში და 9500 ტ — სპილენძის ნედლეულში. რენიუმის მოხმარების პერსპექტიული დონის წელიწადში 40—50 ტონის დროს კაცობრიობას არსებული მარაგი კიდევ 250—300 წელს ეყოფა. მოყვანილ რიცხვს აქვს შეფასებითი ხასიათი, ლითონის მეორადი გამოყენების გათვალისწინების გარეშე.

კუნძულ იტურუპზე რენიუმის მარაგი რენიიტის სახით ფასდება 10—15 ტონამდე, ხოლო ვულკანური აირების სახით — 20 ტონამდე წელიწადში[5].

პრაქტიკულო თვალსაზრისით პირველადი რენიუმის მიღების ყველაზე მნიშვნელოვან ნედლეულის სამრეწველო მასშტაბის წყაროს წარმოადგენს მოლიბდენის და სპილენძის სულფიდური კონცენტრატები. მსოფლიო მოპოვების საერთო ბალანსში მათი წილი შეადგენს 80 %-ზე მეტი. დანარჩენი ძირითადად მოდის მეორად ნედლეულზე[6].

რენიუმის გეოქიმია

რედაქტირება

რენიუმი — ერთ ერთი ყველაზე იშვიათი ელემენტია დედამიწის ქერქზე. მისი კლარკის რიცხვია — 10−3 გრ/ტ. გეოქიმიური თვისებებით ის ძალიან ჰგავს პერიოდული სისტემის მის უფრო მეტად გავრცელებულ მეზობლებს — მოლიბდენს და ვოლფრამს. ამიტომაც მცირე მინარევების სახით ის შედის ამ ელემენტების მინერალებში. რენიუმის ძირითად წყაროს წარმოადგენს ზოგიერთი საბადოს მოლიბდენის მადნები, საიდანაც მას მოიპოვებენ როგორც თანაურ კომპონენტს.

რენიუმი გვხვდება იშვიათი მინერალის ჯეზკაზგანიტის (ჟესყაზგანიტი) (CuReS4) სახით, რომელიც ნაპოვნი იქნა ყაზახეთის ქალაქ ჯესყაზგანთან (თანამედროვე სახელია — ჟეზყაზგანი). ამას გარდა, მინარევის სახით რენიუმი შედის კოლუმბიტის, კოლჩედანების[7] შემადგენლობაში, ასევე ცირკონში და იშვიათმიწა ელემენტების მინერალებში[8].

რენიუმის ძალიან ძლიერ გაბნეულობაზე მეტყველებს ის ფაქტი, რომ ცნობილია მხოლოდ ერთი ეკონომიურად მომგებიანი რენიუმის საბადო, რომელიც რუსეთში მდებარეობს: იქ მისი მარაგი შეადგენს მიახლოებით 10-15 ტონას. ეს საბადო აღმოჩენილ იქნა 1992 წელს კუნძულ იტურუპზე, კურილიის კუნძულებზე[9].

რენიუმის თვისებები

რედაქტირება

ფიზიკური თვისებები

რედაქტირება

რენიუმი — ძნელად დნობადი მძიმე ლითონია, გარეგნულად, შესახედავად ფოლადს მოგვაგონებს. ლითონის ფხვნილი — შავი ან მუქი რუხი ფერისაა დისპერსიულობის მიხედვით. მთელი რიგი ფიზიკური თვისებების მიხედვით რენიუმი უახლოვდება VI ჯგუფის ძნელად დნობად ლითონებს (მოლიბდენი, ვოლფრამი), ასევე პლატინის ჯგუფის ლითონებს. დნობის ტემპერატურის მიხედვით რენიუმს უჭირავს მეორე ადგილი ლითონებს შორის, და ჩამორჩება მხოლოდ ვოლფრამს, ხოლო სიმკვრივით — მეოთხე ადგილზეა (ოსმიუმის, ირიდიუმის და პლატინის შემდეგ). სუფთა ლითონი პლასტიკურია ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ დრეკადობის მაღალი მოდულის შედეგად დამუშავების შემდეგ რენიუმის სიმაგრე ძალიან იზრდება. პლასტიკურობის აღსადგენად მას გამოწვავენ (უფრო სწორედ ავარვარებენ) წყალბადში, ინერტულ აირებში ან ვაკუუმში. რენიუმი უძლებს მრავალჯერად გახურება გაცივებას სიმტკიცის დაკარგვის გარეშე. მისი სიმტკიცე 1200 გრადუს ცელსიუსზე უფრო მაღალია, ვიდრე ვოლფრამის, მა მნიშვნელოვნად მაღალია მოლიბდენის სიმტკიცეზე. რენიუმის კუთრი ელექტრო წინაღობა ოთხჯერ მეტია, ვიდრე ვოლფრამის და მოლიბდენის[6].

ქიმიური თვისებები

რედაქტირება

კომპაქტური რენიუმი მდგრადია ჰაერზე ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე. 300 გრადუს ცელსიუსზე უფრო მაღალ ტემპერატურებზე შეიმჩნევა ლითონის დაჟანგვა, ინტენსიური ჟანგვა მიმდინარეობს 600 გრადუსზე უფრო მაღალ ტემპერატურებზე. რენიუმი უფრო მედეგია ჟანგვის მიმართ, ვიდრე ვოლფრამი, არ რეაგირებს უშუალოდ აზოტთან და წყალბადთან; რენიუმის ფხვნილი მხოლოდ ადსორბირებს წყალბადს. გახურებისას რენიუმი ურთიერთქმედებს ფტორთან, ქლორთან, და ბრომთან. რენიუმი თითქმის არ იხსნება მარილმჟავაში და ფტორწყალბადმჟავაში და მხოლოდ სუსტად რეაგირებს გოგირდმჟავაში გახურების დროსაც, მაგრამ ადვილად იხსნება აზოტმჟავაში. ვერცხლისწყალთან რენიუმი წარმოქმნის ამალგამას[10].

რენიუმი ურთიერთქმედებს წყალბადის პეროქსიდის წყალხსნარებთან რენიუმმჟავის წარმოქმნით.

ღირებულება

რედაქტირება

რენიუმი — ძვირფასი ლითონია. ფასი ძალიანაა დამოკიდებული ლითონის სიწმინდეზე, 1 კგ რენიუმი ღირს 1000-დან 10 000-მდე დოლარი[11][12].

რენიუმის მიღების ტექნოლოგია

რედაქტირება

რენიუმს იღებენ ნედლეულის გადამუშავებით რომელიც კომპონენტს შეიცავს ძალიან მცირე რაოდენობით (ძირითადად ეს არის სპილენძის ან მოლიბდენის სულფიდური ნედლეული).

რენიუმშემცველი სპილენძისა და მოლიბდენის სულფიდური ნედლეულის გადამუშავება ეყრდნობა პირომეტალურგიულ პროცესებს (დნობა, კონვერტაცია, ჟანგვითი გამოწვა). მაღალი ტემპერატურების პირობებში რენიუმი გადადის და იშლება მაღალი ოქსიდის Re2O7 სახით, რომელსაც შემდეგ აჩერებს მტვერ აირდამჭერი სისტემები.

რენიუმის არასრული დაჟანგვის შემთხვევაში მოლიბდენიტური კონცენტრატების გამოწვისას, მისი ნაწილი რჩება ნამწვში და შემდგომ გადადის ამიაკის ან სოდის ხსნარში, ხდება ნამწვის გამოტუტება (NH4ReO4), რომელსაც მოგვიანებით აღადგენენ წყალბადით:

2NH4ReO4 + 4H2 → N2 + 2Re + 8H2O.

მიღებული რენიუმის ფხვნილს ფხვნილური მეტალურგიის მეთოდების გამოყენებით გარდაქმნიან ლითონის ზოდებად.

ასე რომ, რენიუმის მიღების წყაროებს მოლიბდენიტური კონცენტრატების გადამუშავებისას შეიძლება წარმოადგენდეს მტვერდამჭერი სველი სისტემების გოგირდმჟავის ხსნარები და ნამწვების ჰიდრომეტალურგიული გადამუშავების შემდეგ დედა ხსნარები.

სპილენძის კონცენტრატების დნობისას აირებთან ერთად მიდის 56—60 % რენიუმი. ამიტომ რენიუმის მიღებისათვის გამოიყენება მტვერდამჭერი ფილტრების გოგირდმჟავით გამორეცხვისას მიღებული რენიუმმჟავა.

ხსნარებიდან რენიუმის გამოყოფის და გაწმენდის ძირითადი მეთოდებია — ექსტარქციული და სორბციული[6].

ამ მეთოდით ლითონის გამოსვლა მადნიდან შეადგენს 65-85%. ძვირი ლითონის ასეთი მცირე წილის მიღების გამო მიმდინარეობს ახალი ალტერნატიული მეთოდების ძიება და კვლევა (რაც ყველა გაბნეული ლითონების მიმართ შეიძლება გამოყენებულ იქნას). ერთ-ერთ თანამედროვე მეთოდს წარმოადგენს ნანოფრაქციების გამოყოფა წყალხსნარებში, და არა მჟავის ან ტუტის ხსნარებში. ასე რომ 2-3 თავით დაბლა იწევს მთელი რიგი ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ზღვარი, ანუ შეიძლება დაფიქსირდეს მნიშვნელოვნად მცირე კონცენტრაციებიც კი[13].

გამოყენება

რედაქტირება

რენიუმის უმნიშვნელოვანესი თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავენ მის გამიყენებას, ესაა: ძალიან მაღალი დნობის ტემპერატურა, მდგრადობა ქიმიური რეაგენტების მიმართ, კატალიტიკური აქტივობა (ამაში ის ახლოსაა პლატინოიდებთან). გამოიყენება როგორც მალეგირებელი ელემენტი ფოლადებში და რკინის შენადნობებში. რენიუმის მცირე რაოდენობის შეყვანით (< 0,5%) მნიშვნელოვნად იზრდება შენადნობის პლასტიკურიბა, მისი სიმტკიცის შენარჩუნებით.

რენიუმი გამოიყენება:

  • პლატინარენიუმის კატალიზატორების დასამზადებლად, რომელიც გამოიყენება მაღალოქტანიან კომპონენტიანი ბენზინის სინთეზისათვის, რომელიც გამოიყენება სასაქონლო ბენზინის წარმოებისათვის, სადაც არ საჭიროებს ტეტრაეთილტყვიის დამატებას.
  • ვოლფრამ-რენიუმის თერმოწყვილის დასამზადებლად, რომელიც იძლევა საშუალებას გაზომილ იქნას ტემპერატურა 2200 °C-მდე.
  • ვოლფრამისა და მოლიბდენის შენადნობებში. რენიუმის დამატება ერთდროულად ზრდის ამ ლითონების სიმტკიცეს და პლასტიკურობას.
  • გავარვარების ძაფების დასამზადებლად მას-სპექტრომეტრებში და იონურ მანომეტრებში.
  • რეაქტიულ ძრავებში. კერძოდ კი, მონოკრისტალურ ნიკელის რენიუმ შემცველ შენადნობებში, რომლებიც ფლობენ მაღალ ცეცხმედეგობას, გამოიყენება გაზოტურბინული ძრავების ფრთების დასამზადებლად[14].

ამას გარდა, რენიუმისაგან აკეთებენ თვითმწმენდ ელექტრო კონტაქტებს. წრედის ყოველი ჩართვისა და გამორთვის დროს ხდება ელექტრო განმუხტვა, რის შედეგად ლითონი იჟანგება. ზუსტად ასევე იჟანგება რენიუმიც, მაგრამ ოქსიდი Re2O7 აქროლადია შედარებით დაბალტემპერატურაზე (დუღილის ტემპერატურაა — რაღაც 362,4 გრადუს ცელსიუსი), და განმუხტვისას ის აქროლდება კონტაქტის ზედაპირიდან. ამიტომაც რენიუმის კონტაქტები დიდ ხანს ძლებენ.

ბიოლოგიური როლი

რედაქტირება

ნაკლებადსავარაუდოა, რომ რენიუმი მონაწილეობდეს ბიოქიმიურ პროცესებში. საერთოდ რენიუმის ზემოქმედების შესახებ ცოცხალ ორგანიზმზე ძალიან ცოტაა ცნობილი, არაა შესწავლილი მისი ტოქსიკურობა, ამიტომაც მის ნაერთებთან მუშაობისას საჭიროა სიფრთხილე.

იზოტოპები

რედაქტირება

ბუნებრივი რენიუმი შედგება ორი იზოტოპისაგან: 185Re (37,4 %) და 187Re (62,6 %). პირველი სტაბილურია, ხოლო მეორე განიცდის ბეტა-დაშლას რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია 43,5 მლრდ. წელი. ეს დაშლა გამოიყენება ძველი მადნების და მეტეორიტების დათარიღებისათვის (იხ. რენიუმ-ოსმიუმის მეთოდი) რენიუმ შემცველ მინერალებში სტაბილური იზოტოპის 187Os დაგროვების მიხედვით . 187Re-ის დაშლა საინტერესოა კიდევ იმით, რომ მისი ენერგია წარმოადგენს ყველაზე მცირეს (სულ 2,6 კევ) ყველა იზოტოპს შორის, რომლებიც ბეტა-დაშლას განიცდიან.

რესურსები ინტერნეტში

რედაქტირება
  1. დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 191
  2. ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 8, თბ., 1984. — გვ. 360.
  3. metaltorg.ru, რენიუმის მსოფლიო ბაზრის პრობლემები(რუსული), metaltorg.ru.
  4. Anderson, Steve T. 2005 Minerals Yearbook: Chile (PDF). United States Geological Survey. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2011-08-22. ციტირების თარიღი: 2008-10-26.
  5. კრემენეცკი ა., ქარხანა ვულკანზე, ნაუკა ი ჟიზნ, 2000.
  6. 6.0 6.1 6.2 კოროვინი ს. ს., ბუკინი ვ. ი., ფედოროვი პ. ი.,რეზნიკი ა. მ., იშვიათი და გაბნეული ელემენტები / რედ. კოროვინი ს. ს, ქიმია და ტექნოლოგია, ტ. 3, მოსკოვი: მისისი, 2003.
  7. იშვიათი და გაბნეული ელემენტების შესახებ
  8. რენიუმი საიტზე XuMuk.ru
  9. Федеральное агентство лесного хозяйства министерства природных ресурсов Российской Федерации[მკვდარი ბმული]
  10. ლებედევი კ. ბ., რენიუმი, მ: მეტალურგიზდატი, 1960.
  11. რენიუმი — XXI საუკუნის ლითონი. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2012-01-20. ციტირების თარიღი: 2012-03-31.
  12. რუსეთის ბაზრის ფასები ლითონებზე და ნედლეულზე
  13. Rusnanotech 2010 — მესამე საერთაშორისო ფორუმი ნანოტექნოლოგიებში 1-3 ნოემბერი 2010 წ. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 3 იანვარი 2011. ციტირების თარიღი: 31 მარტი 2012.
  14. კაბლოვი ე. ნ., თოლორაია ვ. ნ., ლითონმცოდნეობა და ლითონების თერმული დამუშავება // მონოკრისტალური ნიკელის რენიუმ შემცველი შენადნობები გაზოტურბინული ძრავების ფრთებისათვის (ლამელებისათვის), 2002.