الرينيوم Rhenium – الخواص الفيزيائية والكيميائية

ما هو عنصر الرينيوم Rhenium؟

– الرينيوم Rhenium هو عنصر من عناصر الجدول الدوري: العدد الذري = 75، العدد الكتلي = 186

– الرمز الكيميائي لعنصر الرينيوم يرمز له بالرمز: ¹⁸⁶Re₇₅

– التوزيع الإلكتروني له: Xe]₅₄ 6s² 4f¹⁴ 5d⁵]

– الرينيوم فلز فضي اللون، ثقيل وصعب الانصهار.

– كما يمتاز بمقاومته العالية للكهرباء.

– إن الرينيوم النقي قابل للسحب والطرق.

– يوصف من الفلزات المقاومة للتأكل لكنه يتأكسد ببطء بالحرارة إذا كان في جو من الأكسجين.

– لا يتأثر فلز الرينيوم بحمض HCl أو HF لكنه يتأثر ببطء بحمض الكبريتيك، ويهاجمه حمض النيتريك HNO₃ بعنف مشكلاً حمض فوق الرينيـوم HReO₄

– يصبح فلز الرينيـوم قاسياً جداً عندما يتغلغل الهيدروجين في شبكته البلورية كما يصبح قليل التوصيل للكهرباء.

– الرينيوم النقي أكثر كثافة من الذهب.

– الرينيوم لديه أعلى نقطة غليان من أي عنصر.

– الجدول التالي يوضح الخواص العامة لعنصر الرينيوم كما يلي:

اكتشافه ووجوده في الطبيعة Discovery of Rhenium

– اكتشف من قبل العالمين (الترنوداك) و (ايراتايك) سنة 1925م.

– اشتق اسمه من الكلمة الألمانية (Rhien) والتي تعني نهر الراين، وكان آخر عنصر مستقر وغير مشع يتم العثور عليه.

– يوجد ممتزجاً بخامات المولبيدن وخاصة خام المولبيدنيت Molybdenite بنسبة لا بأس بها كما أن بعض الفلزات المعدنية في النرويج تحتوي 20 جزءًا بالمليون من معدن الرينيوم.

– الرينيوم نادر جدًا في الطبيعة: ذرة واحدة فقط من كل مليار في قشرة الأرض هي ذرة رينيوم.

تحضير الرينيوم Preparation of Rhenium

– يمكن الحصول على فلز الرينيوم من اختزال رينات الأمونيوم  NH₄ReO₄ بالهيدروجين بدرجة حرارة 400 م^o.

– كما يستخلص أيضاً بالأكسدة القوية لمركبات الرينيوم فنحصل على أيونات فوق الرينات ^–[ReO₄]

– وبإضافة محلول KCl يرسب ملح فوق رينات البوتاسيوم KReO₄ قليل الذوبان، وينقى هذا الملح بالبلورة المتتابعة.    

  2KOH + 2Re + 6H₂O → 2KReO₄ + 7H₂

– يغسل مسحوق الرينيوم بالماء للتخلص من هيدروكسيد البوتاسيوم، ويفضل اختزال فوق رينات الأمونيوم NH₄ReO₄ عوضاً عن فوق رينات البوتاسيوم KReO₄ لأن مسحوق الرينيـوم الناتج عن فوق رينات الأمونيوم لا يحتاج لعملية الغسل.

مركبات الرينيوم Rhenium Compounds

(1) أكاسيد الرينيـوم Oxides Rhenium

 (أ) ثالث أكسيد الرينيوم ReO₃

– في هذه المركب تكون درجة أكسدة الرينيوم (6+)

– نحصل على هذا الأكسيد من التفكك الحراري لمركبات الإضافة ReO₇[C₄H₈O₂] للأكسيد ReO₇ ، وثنائي أوكسان C₄H₈O₂، بتسخين أكسيد الرينيوم ReO₃ نحصل على أكسيدين للرينيـوم ذوي درجات أكسدة مختلفة، وذلك على النحو التالي:

3Re₂O₇ + ReO₂ → ReO₃

– لأكسيد الرينيوم ReO₃ بنية مكعبة، وبتفاعله مع الأسس القلوية تتشكل أملاح الرينات M₂ReO₄

(ب) أكسيد الرينيوم السباعي Re₂O₇

– نحصل عليه من تسخين الرينيوم بالهواء أو في جو من الأكسجين أو بتسخين أكاسيد الرينيوم الأخرى بدرجة 200 م^o

– يتميز هذا الأكسيد بجسم صلب أصفر يختزل تحت درجة 300 م^o أو بالهيدروجين إلى ثاني أكسيد الرينيـوم ReO₂.

(2) هاليدات الرينيـوم Halides Rhenium

(أ) كلوريد الرينيـوم الثلاثي ReCl₃

– نحصل عليه من التفكك الحراري لكلوريد الرينيـوم الخماسي ReCl₅ كما بالمعادلة:

 ReCl₅ →  ReCl₃ + Cl₂

(ب) بروميد الرينيـوم الثلاثي ReBr₃

– نحصل عليه من تأثير البروم في معدن الرينيـوم في درجة حرارة 300 م^o كما بالمعادلة الآتية:

 2Re + 3Br₂  → 2ReBr₃

(جـ) فلوريد الرينيـوم السداسي ReF₆

– الذي نحصل عليه من تأثير غاز الفلور على الرينيـوم 120 م^o بدرجة ويتميه كما يلي:

3ReF₆ + 10H₂O → ReO₂ + 2HReO₄ + 18HF

– يؤثر فلوريد الرينيـوم السداسي في السليكا كما بالمعادلة:

2ReF₆ + SiO₂ → SiF₄ + 2ReOF₄

(د) فلوريد الرينيـوم الرباعي ReF₄

– الذي نحصل عليه من اختزال فلوريد الرينيـوم السداسي ReF₆

(هـ) كلوريد الرينيـوم الخماسي ReCl₅

– نحصل عليه من تأثير غاز الكلور بالحرارة على الرينيوم.

(3) أحماض الرينيـوم Acids Rhenium

– يعتبر الحمض HReO₄ وأملاحه من المركبات المهمة، ونحصل عليه من الأكسدة المباشرة لأكسيد الرينيوم الرباعي ReO₂ بغاز الكلور، فنحصل على معلق الحمض في السائل.

2ReO₂ + 3Cl₂ + 4 H₂O → 3HReO₄ + 6HCl

– يمتاز الحمض HReO₄ بقوته إذ يؤثر في معدن الزنك والحديد والماغنسيوم ويطلق الهيدروجين لكن هذا الحمض من المؤكسدات الضعيفة والمختزلات القوية.

(4) كبريتيد الرينيـوم Re₂S₇

–  لا يعتبر كبريتيد الرينيوم من المركبات نصف المعدنية، وهو ذو رابطة تساهمية.

– يتشكل عند غليان فوق رينات البوتاسيوم KReO₄ مع كبريتات الصوديوم Na₂S₂O₇ أو من تأثير غاز  H₂S في محلول حمضي قوي لفوق الرينات وبعد التسخين في جو من النتروجين يعطي ReS₂ , Re₂O₇

استخدامات الرينيوم Uses of Rhenium

(1) إن أهم وأحدث مجال لاستعمال الرينيوم هو الوساطة (التحفيز) فقد تبين أن الرينيـوم والعديد من سبائكه ومركباته وسائط ممتازة في عمليات مختلفة مثل: أكسدة النشادر وتحول الإثلين إلى إيثان والحصول على الألدهيدات والكيتونات من الكحولات وعملية تكسير البترول.

(2) يستعمل الرينيوم في صناعة مختلفة لا تتأثر بدرجة الحرارة والأحماض لذلك يستخدم طلاء أسلاك التنجستن التي تستعمل في المصابيح الكهربائية، الأنابيب الإلكترونية وأجهزة التفريغ الكهربائية، ولن يحتاج إلى كمية كبيرة من الرينيـوم، إذ يكفي جرام واحد منه لتغطية مئات الأمتار من أسلاك التنجستن.

(3) يتمتع الرينيوم بنقطة انصهار عالية جدًا، ويمكن أن يظل صلبًا عند درجات الحرارة القصوى. وهذا يسمح باستخدام السبائك المصنوعة من هذا العنصر في الظروف شديدة الحرارة، مثل تلك الموجودة داخل أنابيب أجهزة الأشعة السينية، وكذلك تلك الموجودة في فوهات عادم الصواريخ والمحركات النفاثة للطائرات المقاتلة.

– المراجع: 

• دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر.
• The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of Elements written by Tom Jackson – consultant Jack Challoner – Great Britain 2017