RENI: DESCOBRIMENT, PROPIETATS, ESTRUCTURA, USOS - QUIMICA - 2025

El reni és un element metàl·lic el símbol químic és Re, i se situa en el grup 7 de la taula periòdica, a dos llocs per sota de l'manganès. Comparteix amb aquest i el tecneci la propietat d'exhibir múltiples números o estats d'oxidació, des +1 a +7. Així mateix, forma un anió anomenat perrenato, reu ₄ ^-, anàleg a l'permanganat, MnO ₄ ^-.

Aquest metall és un dels més rars i escassos en la naturalesa, per la qual cosa el seu preu és elevat. S'extreu com un subproducte de la mineria de l'molibdè i de el coure. Una de les propietats més rellevants de l'reni és el seu alt punt de fusió, tot just superat pel carboni i tungstè, i la seva gran densitat, sent el doble que la de l'plom.

Esfera metàl·lica de reni. Font: Hi-Res Images ofChemical Elements / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

El seu descobriment té matisos polèmics i desafortunats. El nom de 'reni' deriva de la paraula llatina 'Rhenus', que significa Rhin, el famós riu alemany proper a el lloc on van treballar els químics alemanys que van aïllar i van identificar aquest nou element.

El reni té nombrosos usos, entre els quals destaca el refinament de l'octanatge de la gasolina, així com en la fabricació de superaliatges refractàries, destinades per a l'acoblament de turbines i motors de naus aeroespacials.

descobriment

L'existència de dos elements pesats amb característiques químiques similars a les de l'manganès ja es venia predient des dels anys 1869, a través de la taula periòdica el químic rus Dmitri Mendeleev. No obstant això, no se sabia per llavors quines havien de ser els seus números atòmics; i va ser aquí el 1913 quan es va introduir la predicció de el físic anglès Henry Moseley.

D'acord a Moseley, aquests dos elements pertanyents a el grup de l'manganès devien tenir nombres atòmics 43 i 75.

Un parell d'anys abans, però, el químic japonès Masataka Ogawa havia descobert el suposat element 43 en una mostra de mineral torianita. Després d'anunciar els seus resultats en 1908, va voler batejar aquest element amb el nom de 'niponio'. Desafortunadament, els químics de aleshores van demostrar que Ogawa no havia descobert a l'element 43.

I així, van passar altres anys quan en 1925 3 químics alemanys: Walter Noddack, Anada Noddack, i Otto Berg, van trobar l'element 75 en mostres minerals de columbita, gadolinita i molibdenita. Aquests li van donar el nom de reni, en honor al riu Rin d'Alemanya ('Rhenus', en llatí).

L'error de Masataka Ogawa va ser el d'haver desencertat en la identificació de l'element: havia descobert a l'reni, no a l'element 43, anomenat avui dia tecneci.

Propietats de l'reni

Situació de l'reni en la taula periòdica. ! Original: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

aparença física

El reni sol comercialitzar en forma de pols grisenc. Les seves peces metàl·liques, generalment gotes esfèriques, són de color gris platejat, les quals són a més altament brillants.

massa molar

186,207 g / mol

nombre atòmic

75

Punt de fusió

3186 ºC

Punt d'ebullició

5630 ºC

densitat

-A temperatura ambient: 21,02 g / cm ³

-Just en el punt de fusió: 18,9 g / cm ³

El reni és un metall que és gairebé el doble de vegades més dens que el mateix plom. Així, una esfera de reni que pesa 1 gram pot equiparar-se a un vidre robust de plom de la mateixa massa.

electronegativitat

1,9 en l'escala de Pauling

Energies d'ionització

Primera: 760 kJ / mol

Segona: 1260 kJ / mol

Tercera: 2510 kJ / mol

Capacitat calorífica molar

25,48 J / (mol · K)

conductivitat tèrmica

48,0 W / (m · K)

resistivitat elèctrica

193 nΩ · m

Duresa de Mohs

7

isòtops

Els àtoms d'reni es presenten a la natura com dos isòtops: ¹⁸⁵ Re, amb una abundància de l'37,4%; i ¹⁸⁷ Re, amb una abundància de el 62,6%. El reni és un d'aquests elements l'isòtop més abundant és radioactiu; però, el temps de vida mitjana de l' ¹⁸⁷ Re és molt gran (4,12 · 10 ¹⁰ anys), de manera que pràcticament se li considera estable.

reactivitat

El reni metàl·lic és un material resistent a oxidar-se. Quan ho fa, el seu òxid, Re ₂ O ₇, es volatilitza a altes temperatures i crema amb una flama verda groguenca. Les peces de reni resisteixen l'atac de HNO ₃ concentrat; però en calent, es dissol per generar àcid rénico i diòxid de nitrogen, el qual acoloreix de marró la solució:

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

La química de l'reni és vasta, ja que és capaç de formar compostos amb un ampli espectre de nombres d'oxidació, així com establir un enllaç quadrupol entre dos àtoms de reni (quatre enllaços covalents Re-Re).

Estructura i configuració electrònica

Capa d'electrons de l'reni. Autor: User: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Els àtoms d'reni s'agrupen en els seus vidres per originar una estructura hexagonal compacta, hcp, la qual es caracteritza per ser molt densa. Això concorda amb el fet de ser un metall de gran densitat. L'enllaç metàl·lic, producte de l'encavalcament de les seves orbitals externs, manté els àtoms Re fortament cohesionats.

En aquest enllaç metàl·lic, Re-Re, participen els electrons de valència, els quals són segons la configuració electrònica:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

En principi, són els orbitals 5d i 6s els que es solapen per compactar els àtoms Re en l'estructura hcp. Cal notar que els seus electrons sumen un total de 7, corresponent a el número del seu grup a la taula periòdica.

Números d'oxidació

La configuració electrònica de l'reni permet d'una vegada entreveure que el seu àtom és capaç de perdre fins a 7 electrons, per convertir-se en l'hipotètic catió Re ⁷⁺. Quan s'assumeix l'existència de l'Re ⁷⁺ en un compost qualsevol de reni, per exemple, en el Re ₂ O ₇ (Re ₂ ^{7 +} O ₇ ^2-), es diu que té un nombre d'oxidació de +7, Re (VII).

Altres números d'oxidació positius per al reni són: +1 (Re ⁺), +2 (Re ²⁺), +3 (Re ³⁺), i així successivament fins a +7. Així mateix, el reni pot guanyar electrons convertint-se en un anió. En aquests casos, es diu que té un nombre d'oxidació negatiu: -3 (Re ^3-), -2 (Re ^2-) i -1 (Re ^-).

usos

gasolina

El reni, juntament amb el platí, s'utilitza per crear catalitzadors que augmenten el grau de octanatge de la gasolina, a el mateix temps que disminueixen el seu contingut de plom. D'altra banda, els catalitzadors de reni es destinen a múltiples reaccions d'hidrogenació, això a causa de la seva resistència a enverinar pel nitrogen, fòsfor i sofre.

superaliatges refractàries

El reni és un metall refractari producte de la seva alt punt de fusió. És per això que s'addiciona als aliatges de níquel per tornar-refractàries i resistents a grans pressions i temperatures. Aquestes superaliatges s'utilitzen majoritàriament per al disseny de turbines i motors per a naus aeroespacials.

Filaments de tungstè

El reni també pot formar aliatges amb el tungstè, la qual cosa millora la seva ductilitat i, per tant, facilita la fabricació dels filaments. Aquests filaments reni-tungstè s'utilitzen com a fonts de raigs X, i per al disseny de termocuplas capaços de mesurar temperatures fins als 2200 ºC.

Així mateix, aquests filaments de reni es van destinar una vegada per als flaixos de càmeres fotogràfiques arcaiques, i actualment per als llums d'equips sofisticats; com ara l'espectrofotòmetre de masses.

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierce. (2020). Rhenium: Uses, History, Facts & Isotopes. Study. Recuperat de: study.com
3. National Center for Biotechnology Information. (2020). Rhenium. PubChem Database., CID = 23947. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Wikipedia. (2020). Rhenium. Recuperat de: en.wikipedia.org
5. Dr. Doug Stewart. (2020). Rhenium Element Facts. Recuperat de: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18 de novembre de 2008). Rhenium. Chemistry in its elements. Recuperat de: chemistryworld.com