錸(Ruthenium),是第六周期(qī)VII B族過渡金屬,元素符號Re,它是地(dì)殼中最稀有的元素之一,平均含量(liàng)估值(zhí)為十億分之一,同(tóng)時也是(shì)熔點和(hé)沸點最高的元素之一。金屬錸(lái)堅硬、耐磨、耐腐蝕,在空氣中穩定,在高溫(wēn)下與硫蒸氣(qì)合成二硫化錸(lái),與氟、氯、溴(xiù)形成鹵化物。錸不溶於鹽酸(suān),但溶於熱的濃硫酸。
圖1 錸(lái)金屬(shǔ)
1871年,俄國化(huà)學家德米特裏•門捷列夫在發布元素周期(qī)表時(shí)就曾預測,在自(zì)然界中(zhōng)存在一個尚(shàng)未發現原(yuán)子量為190的“類錳”元素。1914年,英國物理學家亨(hēng)利•莫塞(sāi)萊推算(suàn)了有(yǒu)關該(gāi)元素的一些數據。1925年,德國化學家(jiā)沃爾特•諾達克(Walter Noddack)、伊達•諾達克(Ida Noddack)、奧托•伯格(Otto Berg)用X射線在鉑礦和铌鐵礦中探測到了這種元素,並根(gēn)據萊茵河的名(míng)字Rhein將該元素命名為Rhenium。
1.物理性質
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Re |
所屬周期 |
6 |
所屬族數 |
VIIB |
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密度 |
21.04g/cm³ |
熔點 |
3186℃ |
沸點 |
5596℃ |
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186.207 |
75 |
1.97 Â |
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2-8-18-32-13-2 |
外圍電(diàn)子層(céng)排布 |
4f14 5d5 6s2 |
地(dì)殼中含量 |
0.0004ppm |
2.化學性質
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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 760 kJ/mol 第二電(diàn)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 |
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3. 應用領域
錸主要應用於航空航天、電子工業和石油化工等領(lǐng)域,具體應用如下:
(1)航天(tiān)、航(háng)空、重型船舶、火電、兵器等重工(gōng)裝備(bèi)領(lǐng)域,高溫(wēn)高壓作業(yè)環境中的發動機、燃燒室、燃氣輪機用材。
(2)其它類似高溫高壓工況用抗蠕變、耐燒蝕、高耐磨、高(gāo)強(qiáng)度類合金材料。
(3)航天電推進係統特種電極、電子管,空間小型核反(fǎn)應堆(duī)驅動裝置極限用材。
(4)錸-鉑合金是催化重(chóng)整過程(chéng)中的一種催化劑。
4. 錸資源及二次(cì)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(zì)然界沒有發現可供工業開采的錸礦石,但由(yóu)於錸鉬2種元素具有相(xiàng)似的晶格常數,因而多以類質同象進入輝(huī)鉬礦和銅鉬礦中。根據美國地質調查(chá)局(jú)( U.S.Geological Survey,USGS) 統計,世界(jiè)錸儲量約為2500 t,其中智(zhì)利的錸資源最為(wéi)豐富,儲量約為1300 t,占世界錸儲量的53%,其次是美(měi)國和俄羅斯。我國的錸資源儲(chǔ)量較少,探明的儲量(liàng)為237t,但品味低,幾乎全部伴生於鉬礦中。錸的(de)最大用(yòng)途是用於製造航空發動機渦輪葉片,其次是應用於石油化工行業(yè)的鉑-錸重整催化劑。
隨著航空航天、石油化工(gōng)領域的飛速發展,預計(jì)2015~2030年全球錸需求量約2800t,平均每年需求(qiú)量約150t。目(mù)前中國錸(lái)消(xiāo)費量約占全球消費(fèi)量的1/7,預計2030年,中國錸需求(qiú)量約40t,占(zhàn)全球(qiú)比例將接近1/5。以國內錸儲(chǔ)量237t計算,按照預測的消費趨勢,國(guó)內錸(lái)資源僅能保障到2025年前後,資源保障(zhàng)程度較低。含錸二(èr)次資源回(huí)收利用是彌補一次資源嚴重不足的重要途徑。全世界有80%的錸來自開采的錸礦物,有20%的(de)錸來自二次資源回收利用(yòng),而且回收再利用的錸占錸消耗量的比例也在逐年增加。
5. 相關主要產品
(1)高錸酸銨
高錸酸銨是化學物質,分(fèn)子式是NH4ReO4,分子量268.24,CAS號13598-65-7。為白色片狀結晶,微溶於冷水,溶於(yú)熱水。用於石油化工行業製造鉑錸雙金屬重整催化劑、製造(zào)純錸金屬粉(fěn)末(mò)或製品,含錸合金錸元素添加,以及用作其它含錸化合物或複(fù)合(hé)材料的原材料。
(2)錸(lái)粉
錸粉在(zài)常溫的空氣中穩定,在空氣中(zhōng)保存時會吸濕,錸與氟和氯在加熱下反應。在冷的和熱的鹽酸和氫氟酸中,錸不受(shòu)腐蝕,在硝酸、熱濃硫酸和過氧化氫中能(néng)被溶解(jiě)。用途:錸元素標樣,各類錸部(bù)件的基料以及各類(lèi)高溫合金的錸(lái)元素添(tiān)加劑。
(3)高純錸粒
高(gāo)純錸金屬(shǔ)經高溫高壓加工後具有一定形狀的(de)小柱狀顆粒,外觀呈銀色。作為合金元素添加使用的錸粒,其化(huà)學成分的純度和致密(mì)狀態是衡量(liàng)其品(pǐn)質的主要參考指標。用途:中致密度錸錠可用(yòng)作超高溫(wēn)合金中的(de)錸元素添加劑,高致密錠可用(yòng)作製造棒材、絲材或高溫結構件。

圖2錸粉和錸粒實物照片