Rhenium: descoberta, propriedades, estrutura, usos

Rhenium: descoberta, propriedades, estrutura, usos

O rênio é um elemento metálico cujo símbolo químico é Re e está no grupo 7 da tabela periódica, dois lugares abaixo do manganês. Ele compartilha com isso e o tecnécio a propriedade de exibir vários números ou estados de oxidação, de +1 a +7. Também forma um ânion chamado perrenato, ReO 4 , análogo ao permanganato, MnO 4 .

Este metal é um dos mais raros e escassos da natureza, por isso seu preço é alto. É extraído como um subproduto da mineração de molibdênio e cobre. Uma das propriedades mais relevantes do rênio é seu alto ponto de fusão, pouco ultrapassado pelo carbono e tungstênio, e sua alta densidade, sendo o dobro do chumbo.

Sua descoberta tem nuances controversas e infelizes. O nome ‘rhenium’ deriva da palavra latina ‘rhenus’, que significa Rin, o famoso rio alemão perto do local onde os químicos alemães que isolaram e identificaram esse novo elemento trabalharam.

O rênio possui diversos usos, dentre os quais se destaca o refinamento do número de octanas de gasolina, bem como na fabricação de superligas refratárias, destinadas à montagem de turbinas e motores de navios aeroespaciais.

Descoberta

A existência de dois elementos pesados ​​com características químicas semelhantes às do manganês havia sido prevista desde a década de 1869, através da tabela periódica do químico russo Dmitri Mendeleev. No entanto, não se sabia até então quais deveriam ser seus números atômicos; e foi aqui em 1913 que a previsão do físico inglês Henry Moseley foi introduzida.

Segundo Moseley, esses dois elementos pertencentes ao grupo de manganês devem ter números atômicos 43 e 75.

Alguns anos antes, no entanto, o químico japonês Masataka Ogawa havia descoberto o suposto elemento 43 em uma amostra de minério de Torianita. Depois de anunciar seus resultados em 1908, ele quis nomear esse elemento como ‘japonês’. Infelizmente, os químicos da época mostraram que Ogawa não havia descoberto o elemento 43.

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E assim, outros anos se passaram quando, em 1925, três químicos alemães: Walter Noddack, Ida Noddack e Otto Berg encontraram o elemento 75 em amostras minerais de columbita, gadolinita e molibdenita. Estes deram-lhe o nome de rhenium, em homenagem ao rio Reno da Alemanha (‘Rhenus’, em latim).

O erro de Masataka Ogawa foi que ele cometera um erro ao identificar o elemento: ele havia descoberto o rênio, e não o elemento 43, hoje chamado tecnécio.

Propriedades do rênio

Aparência física

O rênio é geralmente comercializado como um pó acinzentado. Suas peças metálicas, geralmente gotas esféricas, são cinza prateado, que também são altamente brilhantes.

Massa molar

186.207 g / mol

Número atômico

75

Ponto de fusão

3186 ºC

Ponto de ebulição

5630 ºC

Densidade

– À temperatura ambiente: 21,02 g / cm 3

-Apenas no ponto de fusão: 18,9 g / cm 3

O rênio é um metal quase duas vezes mais denso que o chumbo. Assim, uma esfera de rênio pesando 1 grama pode ser comparada a um cristal de chumbo robusto da mesma massa.

Eletro-negatividade

1.9 na escala de Pauling

Energias de ionização

Primeiro: 760 kJ / mol

Segundo: 1260 kJ / mol

Terceiro: 2510 kJ / mol

Capacidade de calor molar

25,48 J / (mol · K)

Condutividade térmica

48,0 W / (m · K)

Resistividade elétrica

193 nΩm

Dureza de Mohs

7

Isótopos

Os átomos de rênio ocorrem na natureza como dois isótopos: 185 Re, com uma abundância de 37,4%; e 187 Re, com uma abundância de 62,6%. O rênio é um daqueles elementos cujo isótopo mais abundante é radioativo; no entanto, a meia-vida de 187 Re é muito grande (4,12 · 10 10 anos), razão pela qual é praticamente considerada estável.

Reatividade

O metal rênio é um material resistente à ferrugem. Quando isso ocorre, seu óxido, Re 2 O 7 , volatiliza a altas temperaturas e queima com uma chama verde amarelada. As peças de rênio resistem ao ataque do HNO 3 concentrado; mas quente, dissolve-se para gerar ácido rênico e dióxido de nitrogênio, que colorem a solução de marrom:

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

A química do rênio é vasta, pois é capaz de formar compostos com um amplo espectro de números de oxidação, além de estabelecer uma ligação quadrupolar entre dois átomos de rênio (quatro ligações covalentes Re-Re).

Estrutura e configuração eletrônicas

Os átomos de rênio são agrupados em seus cristais para criar uma estrutura hexagonal compacta, hcp, caracterizada por ser muito densa. Isso concorda com o fato de ser um metal de grande densidade. A ligação metálica, produto da sobreposição de seus orbitais externos, mantém os átomos de Re fortemente unidos.

Nesta ligação metálica, Re-Re, participam os elétrons de valência, que estão de acordo com a configuração eletrônica:

[Xe] 4f 14 5d 5 6s 2

Em princípio, são os orbitais 5d e 6s que se sobrepõem para compactar os átomos de Re na estrutura hcp. Observe que seus elétrons somam um total de 7, correspondendo ao número de seu grupo na tabela periódica.

Números de oxidação

A configuração eletrônica do rênio permite vislumbrar imediatamente que seu átomo é capaz de perder até 7 elétrons, tornando-se o cátion hipotético Re 7+ . Quando se supõe que Re 7+ existe em qualquer composto de rênio, por exemplo, em Re 2 O 7 (Re 2 7+ O 7 2- ), diz-se que ele tem um número de oxidação de +7, Re ( VII)

Outros números de oxidação positivos para o rênio são: +1 (Re + ), +2 (Re 2+ ), +3 (Re 3+ ) e assim por diante até +7. Da mesma forma, o rênio pode ganhar elétrons ao se tornar um ânion. Nesses casos, diz-se que possui um número de oxidação negativo: -3 (Re 3- ), -2 (Re 2- ) e -1 (Re ).

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Formulários

Gasolina

O rênio, juntamente com a platina, é usado para criar catalisadores que aumentam a taxa de octanagem da gasolina e, ao mesmo tempo, reduzem o seu teor de chumbo. Por outro lado, os catalisadores de rênio são utilizados para múltiplas reações de hidrogenação, devido à sua resistência ao envenenamento por nitrogênio, fósforo e enxofre.

Superligas refratárias

O rênio é um produto de metal refratário, com alto ponto de fusão. É por isso que é adicionado às ligas de níquel para torná-las refratárias e resistentes a altas pressões e temperaturas. Essas superligas são usadas principalmente para o projeto de turbinas e motores para embarcações aeroespaciais.

Filamentos de tungstênio

O rênio também pode formar ligas com tungstênio, o que melhora sua ductilidade e, portanto, facilita a fabricação dos filamentos. Esses filamentos de rênio-tungstênio são usados ​​como fontes de raios-X e para o projeto de termopares capazes de medir temperaturas de até 2200 ºC.

Além disso, esses filamentos de rênio já foram projetados para flashes arcaicos de câmeras e hoje para lâmpadas sofisticadas de equipamentos; como o espectrofotômetro de massa.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química inorgânica . (Quarta edição). Mc Graw Hill.
  2. Sarah Pierce. (2020). Rhenium: Usos, História, Fatos e Isótopos. Estude. Recuperado de: study.com
  3. Centro Nacional de Informação Biotecnológica. (2020). Rhenium. PubChem Database., CID = 23947. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Wikipedia. (2020). Rhenium. Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. Dr. Doug Stewart. (2020). Fatos do elemento rênio. Recuperado de: chemicool.com
  6. Eric Scerri. (18 de novembro de 2008). Rhenium. Química em seus elementos. Recuperado de: chemistryworld.com

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