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錸:密度21.04克/厘米3,熔點3440℃,沸點5627℃。晶格類型六角密集。外表與鉑同,純錸質軟,有良好的機械性能。溶於稀硝酸或過氧化氫溶液。不溶於鹽酸和氫氟酸中。在高溫下,與硫的蒸氣化合而形成硫化錸ReS2。不與氫、氮作用,但可吸收H2。化合價有3、4、6和7。能被氧化成很安定的七氧化二錸Re2O7,這是錸的特殊性質。

1 錸 -簡介

錸

錸是元素周期表第六周期珊族元素,稀有高熔點金屬,緻密金屬為銀白色。元素名來源於拉丁文,原意是「萊茵河」。 1925年由德國化學家諾達克和貝格發現。原子序數75,原子量186.207,熔點3180°C,沸點5627°C,密度20.53;金屬錸非常硬,耐磨、耐腐蝕。錸外電子層結構為5d56s2,有十1到+7多種價態,常見價為+7和+4,其中+4價化合物最穩定。錸的化學性質取決於它的聚集態,粉末狀錸較活潑。錸在空氣中穩定,錸粉在600℃劇烈氧化,生成Re207,錸粉能吸收氫氣,易與硫蒸氣反應生成Re2O7。錸耐冷和熱的鹽酸和氟氫酸腐蝕,但不耐硝酸和濃硫酸,不溶於鹽酸,但溶於硝酸。錸在高溫下與硫蒸汽反應;能與氟、氯、溴反應生成鹵化物,均易水解。錸的氧化物有五種;重要的錸化合物有Re2O3,HReO4,KReO4,ReS2,ReF6,ReCl5,Re2(CO)10(十羰基雙錸)等。錸在地殼中的含量為千萬分之一,主要分佈在輝鉬礦、稀土礦和鈮鉭礦中,但含量都很低。錸有兩種天然同位素:錸185穩定,錸187有放射性。

2 錸 -來源

錸是一個非常稀少而且分散的元素,在地殼中的含量僅由10-7%。主要存在於輝鉬礦中。可由冶鍊輝鉬礦的煙道塵中獲得的Re2O7。然後加入KCl,再用氫還原而製得。

3 錸 -綜合信息

錸

元素中文名稱:錸
元素符號:Re
元素英文名稱:Rhenium
元素原子量:186.2
元素類型:金屬
體積彈性模量:370GPa
原子化焓:791 kJ /mol @25℃
熱容:25.48  J /(mol• K)
導熱係數:48.0W/(m•K) 
導電性:0.0542*10^6/(cm •Ω  )
熔化熱:33.20(千焦/摩爾) 
汽化熱:715.0(千焦/摩爾) 
原子體積:8.85(立方厘米/摩爾) 
元素在宇宙中的含量:0.0002(ppm)

錸
錸發動機綜合分析儀
元素在太陽中的含量:0.0001(ppm) 
地殼中含量:0.0004(ppm) 
元素在海水中的含量: 0.000004(ppm) 
氧化態:
主要 Re+3, Re+4, Re+5 
其他 Re-3, Re-1, Re0, Re+1, Re+2, Re+6, Re+7 
核內質子數:75
核外電子數:75
核電核數:75
所屬周期:6
所屬族數:VIIB
摩爾質量:186
密度:21.02
熔點:3180.0
沸點:5627.0
外圍電子排布:5d5 6s2
核外電子排布:2,8,18,32,13,2
錸
電離能 (kJ /mol)  
M - M+ 760 
M+ - M2+ 1260 
M2+ - M3+ 2510 
M3+ - M4+ 3640 
M4+ - M5+ 4900 
M5+ - M6+ 6300 
M6+ - M7+ 7600 
晶體結構:晶胞為六方晶胞。
晶胞參數:
a = 276.1 pm 
b = 276.1 pm 
c = 445.6 pm 
α = 90° 
β = 90° 
γ = 120° 
聲音在其中的傳播速率:4700(m/S) 
莫氏硬度:7   
原子半徑:1.97

4 錸 -發現

發現人:諾達克(W.Noddack)、塔克(I.Tacke)和貝格(O.Berg)
發現時間和地點:1925 德國
發現過程:早在1872年俄國化學家門捷列夫就曾根據元素周期律預言存在原子量約190的「次類錳」的元素,但直到1925年才由德國化諾達克(W.Noddack)根據X光特徵譜線發現,並以萊茵河(Rhein)命名為錸。 
發現歷史:錸為稀散元素,發現較晚。1872年俄國人門捷列夫根據元素周期律預言,在自然界中存在一個尚未發現原子量為190的「類錳」元素。1925年德國化學家諾達克用光譜法在鈮錳鐵礦中發現了這個元素,以萊茵河的名稱Rhein命名為rhenium。以後,諾達克又發現錸主要存在於輝鉬礦,並從中提取了金屬錸。錸由於資源貧乏,價格昂貴,長期以來研究較少。1950年後,錸在現代技術中開始應用,生產日益發展。中國在60年代開始從鉬精礦焙燒煙塵中提取錸。

5 錸 -輔助資料

錸
高純錸粉

錸是一個真正稀有元素。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小,僅僅大於鏷和鐳這些元素。再加上它不形成固定的礦物,通常與其他金屬伴生。這就使它成為存在於自然界中被人們發現的最後一個元素。錸,作為錳副族中的一個成員,早在門捷列夫建立元素周期系的時候,就曾預言它的存在,把它稱為dwi-manganese(次錳),而把這個族中的另一個當時也沒有發現的成員稱為eka-manganese(類錳)。後來莫斯萊確定了這兩個元素的原子序數分別是75和43。由於某個未知元素往往可以從和它性質相似的元素的礦物中尋找到,所以科學家們一直致力於從錳礦、鉑礦以及鈮鐵礦(鉭和鈮的礦物)中尋找這兩個元素。但直到1925年才由德國的諾達克、塔克和貝格利用X光譜從大量的礦物和岩石的濃縮產物中發現命名75號元素為rhenium,元素符號定為Re。

6 錸 -資源

錸的地殼丰度為7x10「%。迄今只發現輝錸礦(ReS2)和銅錸硫化礦(CuReS4)兩種獨立的錸礦物。錸多伴生於鉬、銅、鋅、鉛等礦物中,很難單獨利用,故而鋅又列為稀散金屬。具有經濟價值的提錸的原料為輝鉬礦和銅精礦。錸作為副產品在輝鉬礦和銅精礦的冶鍊中回收。迄今只查明有輝錸礦和銅錸硫化礦物,而多以微量伴生於鉬、銅、鉛、鋅、鉑、鈮等礦物中。具有經濟價值的含錸礦物為輝鉬礦。一般輝鉬精礦中錸的含量在0.001%-0.031%之間。但從斑岩銅礦選出的鉬精礦含錸可達0.16%。生產錸的主要原料是鉬冶鍊過程的副產品。從某些銅礦、鉑族礦、鈮礦甚至閃鋅礦的冶鍊煙塵和渣中以及處理低品位鉬礦的廢液時,都可以回收錸。1978年和1979年世界錸的總產量分別為7210和7260公斤。聯邦德國、智利、加拿大和前蘇聯是錸的主要生產國。

7 錸 -製取

提取錸時先提取純的錸化合物,然後用氫還原法或水溶液電解法製得錸粉,再用粉末冶金方法加工成材。

8 錸 -主要用途

由於價格昂貴,直到1950年才由實驗室珍品變為重要的新興金屬材料。目前錸廣泛用於現代工業各部門,主要用作石油工業和汽車工業催化劑,石油重整催化劑,電子工業和航天工業用錸合金等。

1、錸主要用作石油工業的催化劑,

銀白色表面的錸 銀白色表面的錸

2、錸具有很高的電子發射性能,廣泛應用於無線電、電視和真空技術中。

3、錸具有很高熔點,是一種主要的高溫儀錶材料。

4、錸和錸的合金還可作電子管元件和超高溫加熱器以蒸發金屬。

5、鎢錸熱電偶在3100℃也不軟化,鎢或鉬合金中加25%的錸可增加延展性能;錸在火箭、導彈上用作高溫塗層用,宇宙飛船用的儀器和高溫部件如熱屏蔽、電弧放電、電接觸器等都需要錸。

6、金屬錸及其合金可制自來水筆尖和高溫熱電偶;在醇類脫氫、合成氨等化工中作催化劑;含錸的合金可耐高溫;由於錸的存在分散,價格昂貴,實際應用尚待開發。還用來製造電燈絲、人造衛星和火箭的外殼、原子反應堆的防護板等。

9 錸 -錸的冶金

錸的提取冶金過程主要包括含錸原料製取、錸鉬分離、錸中間化合物製取、粗錸粉製取和錸的精鍊緻密化等步驟。.

緻密錸製取
工業上生產錸錠或錸條的方法有高溫燒結法和熔煉法兩種。
 
①高溫燒結法又稱粉末冶金法。先將錸粉在6MPa壓力下製成坯條,坯條在真空或氨氣中於1200℃下燒結,再將預燒條在垂熔爐中於2700--2850℃下進行高溫燒結,最後269得到理論密度超過90%的錸條。
 
②熔煉法該法以燒結條作原料,用電弧熔煉、電子束熔煉和區域熔煉法對粗錸進行提純精製。電子束熔煉採用水冷銅增塌,真空度106Pa,所得錸錠為柱狀結晶體,純度99.99%;區域熔煉也採用電子束加熱,以錸條作陽極,電子槍作陰極進行懸浮區域熔煉,產品為光譜純度的錸單晶。
 
錸原料分散,未來任務要擴大錸原料來源,提高錸在鉬、銅等冶鍊過程中的回收率,發展和完善閃速焙燒爐和循環流態化焙燒方法,同時開發更有效的錸原料中提取錸的新工藝,特別是溶劑萃取和離子交換法。

10 錸 -錸-鋨同位素定年

錸有兩種同位素,分別是185、187,在地質學上有重要的用途,即錸-鋨同位素體系,被廣泛應用於研究礦床成因、岩漿形成、地幔演化、天體演化以及同位素定年。
 
該同位素體系具有不同於其它常用同位素體系的特性。首先,錸和鋨均屬強親鐵和親銅性元素,傾向於在鐵和硫化物相中富集,因此,它們在鐵一鎳金屬構成的地核中高度富集,在地幔和地殼中極其貧化。其次,鋨是高度相容元素,而錸是相容至中等程度的不相容元素,因而在地幔熔融過程中,鋨傾向於富集在地幔殘留相中,錸傾向於富集在熔漿中,導致地幔與地殼的Re/Os比值發生很大的變化。最後,由於地幔岩石中的鋨同位素比值不易受後期地幔交代作用的影響而發生大的變化,可以更好地反映這些岩石的成因及地幔演化特徵。

11 錸 -錸合金

錸
甲基三氧化錸

錸的價格昂貴,在應用上多採用含錸的合金,其中鎢錸和鉬錸合金用途最廣。鎢錸合金含錸10%~26%,鉬錸合金中含錸量為11%~50%。此外還有W-33.3Mo-33.3Re,Mo-Re-Hf-Zr,Mo-Re-Hf-V合金,后兩種合金具有較高的強度。鎢錸和鉬錸合金具有良好的高溫強度和塑性,可加工成板、片、線、絲、棒,用於航天航空的高溫結構件、彈性元件、電子元件等,還可用於製造加熱元件、工件、燈泡、X射線器械和醫療器械。W-Re-ThO2合金可用作高溫加熱工件,鎢錸、鉬錸合金觸頭具有高抗熱蝕和高溫導電能力,能提高供電設備的使用壽命和工作可靠性。如:鉑錸合金;鉑鎢錸合金;鎢錸合金;鉬錸合金等。

12 錸 -錸效應

錸
高錸酸

能夠同時提高鎢、鉬、鉻的強度和塑性,人們把這種現象稱為「錸效應」.添加少量(3%~5%)的錸能夠使鎢的再結晶起始溫度升高300℃~500℃———錸(Re)的上述作用被稱為錸效應W-Re和Mo-Re合金具有良好的高溫強度和塑性,可加工成板、片、線、絲、棒,用於航天、航空的高溫結構件(噴口、噴管、防熱屏等)、彈性元件及電子元件等,錸 (Re)對單晶高溫合金顯微組織、力學性能、不穩定相及單晶缺陷等的影響 ,並指出了今後的研究方向

13 錸 -六氟化錸

分子式: ReF6 ,性質:淺黃色易吸濕性液體。密度6.1573g/cm3(液體)。3.616g/cm3(固體)。熔點18.8℃。沸點47.6℃。在-3.5℃的低溫下變成正交晶系有玻璃質外觀的黃色固體。在冷水和熱水中均分解生成氟化氫、氧化錸和錸酸。在硝酸和硫酸中也分解。有高化學活性。由錸和氟氣在近100℃溫度下反應製得。用於錸的化學氣相沉積,以生產金屬錸。也用於制顯示出超導轉變溫度的鎢錸合金。

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