錸(Ruthenium),是(shì)第(dì)六周期VII B族過渡金屬,元素符號Re,它是地殼中最稀有的元素之(zhī)一,平均含量估值為(wéi)十億分之一,同(tóng)時也是熔(róng)點和沸點最高的元素之一。金屬錸堅硬、耐磨、耐腐蝕,在空氣中穩(wěn)定,在(zài)高溫(wēn)下與硫蒸氣合成二(èr)硫(liú)化錸,與氟、氯、溴形成鹵化物。錸不溶於(yú)鹽酸,但溶於熱的濃硫酸。
圖1 錸金屬
1871年,俄國化學家德米特裏•門捷列(liè)夫在發布元素周期表時就(jiù)曾預測,在自然界中存在一個尚未發現原子量為190的“類錳”元(yuán)素。1914年,英國物理(lǐ)學家亨利•莫(mò)塞萊(lái)推算了(le)有關該元素的(de)一些數據(jù)。1925年,德(dé)國化學家沃爾特•諾達克(Walter Noddack)、伊達•諾達(dá)克(Ida Noddack)、奧托•伯格(Otto Berg)用X射線在鉑礦和(hé)铌鐵礦中探測到了這種元素,並根據萊茵河的名字Rhein將該元素命名(míng)為Rhenium。
1.物理性質
Re |
所屬周期 |
6 |
所屬族數(shù) |
VIIB |
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密度 |
21.04g/cm³ |
熔點 |
3186℃ |
沸(fèi)點 |
5596℃ |
186.207 |
75 |
1.97 Â |
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2-8-18-32-13-2 |
外圍電子層(céng)排布 |
4f14 5d5 6s2 |
地殼中含量 |
0.0004ppm |
2.化學性質
六方晶胞 |
a =276.1pm b=276.1pm c=445.6pm α=90。 β=90。 γ=120。 |
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常(cháng)見化合價 |
+7,+6,+4,+3 |
第一電離能(néng) 760 kJ/mol 第二電離能 1260 kJ/mol 第三電離能 2510 kJ/mol 第四電(diàn)離能 3640kJ/mol |
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Main:Re+7; Other:Re-1, Re0, Re+1, Re+2, Re+3, Re+5, Re+6, Re+4 |
3. 應用領域
錸主(zhǔ)要應用(yòng)於航(háng)空航天、電子工業和石油化工等領域,具體應用如下:
(1)航天、航空、重型船(chuán)舶、火電、兵器等重工裝備領(lǐng)域,高溫高壓作業環境中的發動(dòng)機、燃燒室、燃氣輪機用材。
(2)其它類似高溫高(gāo)壓(yā)工況用抗蠕變、耐燒蝕、高耐磨、高強度類合金材料。
(3)航天(tiān)電推進係統特種電極、電子(zǐ)管,空間小型核反應(yīng)堆驅動(dòng)裝置極(jí)限用材。
(4)錸-鉑合金是催化重整過程中的一種催化劑。
4. 錸資源及二次循環利用
錸的資源(yuán)含量稀少且分散,僅高於鏷和鐳等元素。目前自然界沒有發現可供(gòng)工業開采的錸礦石,但由於錸鉬2種元素具有相(xiàng)似的晶格(gé)常數,因而多以類質同象進入輝鉬礦(kuàng)和(hé)銅鉬礦中(zhōng)。根據美(měi)國地質調查局( U.S.Geological Survey,USGS) 統計,世界錸儲量約為2500 t,其(qí)中(zhōng)智利的錸(lái)資源最為(wéi)豐富,儲量約為1300 t,占(zhàn)世界錸儲量的53%,其次是美國和俄羅斯。我國的錸資源儲量較少,探明的(de)儲(chǔ)量為237t,但品味低,幾乎全部伴生於鉬礦中。錸的最大用途是用於製造航空發動機渦輪葉片,其次是(shì)應用於石油化工行業的鉑-錸重整催化劑。
隨著航空航天、石油化工領域的飛速發展,預計2015~2030年全球錸需求(qiú)量約2800t,平均(jun1)每年需求量約150t。目前中國錸消費量約占全球消費量的1/7,預計2030年,中國(guó)錸需求(qiú)量約40t,占全球比例將接近1/5。以國內錸儲量237t計算,按照預測的消費趨勢,國內錸資源僅能保障到2025年前後,資源保障(zhàng)程度較(jiào)低。含錸二次資源回收利用(yòng)是彌補一次資源嚴重不足的(de)重要途(tú)徑。全(quán)世(shì)界有80%的錸來(lái)自開采的錸礦物,有20%的錸來自二次資源回收利用,而且回收再利用(yòng)的錸占錸消耗量的比例也在(zài)逐年增加。
5. 相關主(zhǔ)要產品
(1)高錸酸銨(ǎn)
高錸(lái)酸銨是化學物質,分子式是NH4ReO4,分子量268.24,CAS號(hào)13598-65-7。為白色片狀結晶,微溶於冷水,溶於熱水。用於石油化工行業製造鉑錸雙金屬重整催(cuī)化劑、製造純錸金(jīn)屬粉末或製品,含錸合金錸元素(sù)添加,以及用作其它含錸化合物(wù)或複合材料的原材料。
(2)錸粉
錸粉在(zài)常溫的空(kōng)氣中穩定,在空氣中(zhōng)保存時會吸濕(shī),錸(lái)與氟(fú)和氯在加熱下反(fǎn)應(yīng)。在冷(lěng)的和熱的鹽酸和氫氟酸中,錸不受腐蝕,在(zài)硝酸、熱濃硫酸和過氧化氫中能被溶解。用途:錸元素標(biāo)樣,各類錸部件的基(jī)料以及各類高溫合金的錸(lái)元素添加劑。
(3)高純(chún)錸粒
高純錸金屬經高溫(wēn)高壓加工後具有一定形狀的(de)小(xiǎo)柱狀顆粒,外觀呈銀色。作為合金元素添加使(shǐ)用的錸粒,其化學成分的純(chún)度和致密(mì)狀態是(shì)衡(héng)量其品(pǐn)質的主要(yào)參考指標。用途:中致密度錸錠可用作超高溫合金中的錸(lái)元素添加劑,高致密錠可用作製造棒材、絲材或(huò)高溫結構件。
圖2錸粉和錸(lái)粒實物照片