Ako je moguće i u upotrebi, koriste seosnovne SI jedinice. Ako nije drugačije označeno, svi podaci dobijeni su mjerenjima u normalnim uvjetima.
Renij jehemijski element sa simbolomRe iatomskim brojem 75. To je srebreno-svijetli, teškiprelazni metal, izšeste periode i 7. grupeperiodnog sistema elemenata. Saprocjenjenom prosječnom koncentracijom od 0,0000001%, renij spada među najrjeđe elemente u Zemljinoj kori. U elementarnom stanju, on ima, u zavisnosti od izvora, treću najvišutačku topljenja i najvišutačku ključanja od svih elemenata (5596[4] ili 5630 °C). Renij je u hemijskom smislu dosta sličanmanganu itehneciju, a dobija se kao nusproizvod izdvajanja i rafiniranja rudamolibdena ibakra. On se u svojim spojevima nalazi u vrlo širokom spektruoksidacijskih stanja koja se kreću od -1 do +7. Otkriven 1925. godine, bio je posljednji stabilni element koji je otkriven u prirodi. Dobio je ime po evropskoj rijeciRajni.
Superlegure renija zasnovane naniklu koriste se u komorama za sagorijevanje, za izradu lopatica turbina i mlaznica za ispušne gasove kod mlaznih motora. Telegure sadrže i do 6% renija, što čini proizvodnju mlaznih motora najvećim pojedinačnim potrošačem ovog elementa, dok se nakon nje nalazikatalitička hemijska industrija kao drugi najveći potrošač renija. Zbog vrlo slabe dostupnosti u relativnom odnosu na potražnju, renij je jedan od najskupljih metala, a njegova prosječna cijena u aprilu 2015. iznosila je približno 2.750US$ pokilogramu. On je također i jedan od metala od strateškog vojnog značaja, zbog svoje upotrebe u vojnim raketnim i mlaznim motorima visokih performansi.[7]
Renij (latinski:' u značenju: (rijeka) "Rajna")[8] je bio posljednji među otkrivenim hemijskim elementima koji je imao stabilneizotope (drugi novi elementi otkriveni u prirodi nakon njega, poputfrancija, su radioaktivni).[9] Postojanje do tada još neotkrivenog elementa na današnjem mjestu renija uperiodnom sistemu prvi je predvidioDmitrij Mendeljejev. Druga izračunata predviđanja dobio jeHenry Moseley 1914. godine.[10]
Općenito se smatra da su renij otkrili naučniciWalter Noddack,Ida Tacke iOtto Berg uNjemačkoj. Oni su 1925. objavili da su otkrili novi element u rudiplatine te umineralukolumbitu. Također, tragove renija pronašli su i u mineralimagadolinitu imolibdenitu.[11] Godine 1928. oni su uspjeli izdvojiti 1 gram novog elementa prerađujući 660 kg minerala molibdenita.[12] Taj proces je bio toliko komplikovan i skup da je njegova proizvodnja prestala sve do početka 1950tih kada su proizvedene legure volfram-renija i molibden-renija. Te legure su našle vrlo važne načine primjene u industriji koje su rezultirale ogromnim skokom u potražnji za renijem, dobijenim iz molibdenitske frakcije porifirnih rudabakra. Procjenjuje se da je 1968. godine oko 75% metalnog renija u SAD potrošeno za istraživanje i razvoj legura refraktornih metala. Od tada je prošlo nekoliko godina prije nego što su superlegure ušle u široku upotrebu.[13][14]
Japanski naučnikMasataka Ogawa objavio je 1908. otkriće 43. elementa periodnog sistema (danastehnecij) i dao mu imeniponij (Np) premaJapanu (Nippon najapanskom). Međutim, kasnija analiza pokazala je prisustvo renija (elementa 75) a ne tehnecija.[15] Mnogo kasnije, simbolNp je dodijeljen elementuneptuniju.
Renij je srebrenasto-svijetli metal, koji ima jednu od najviših tački topljenja od elemenata, izuzevvolframa iugljika. Također, renij ima i drugu najvišutačku ključanja od svih elemenata, iza volframa. Osim toga, jedan je od najgušćih elemenata, a od njega samoplatina,iridij iosmij imaju veću gustoću. Renij ima heksagonalnu, gusto pakovanukristalnu strukturu, sa parametrima rešetkea = 276,1 pm ic = 445,6 pm.[16] U komercijalnom obliku obično je u formi praha, ali se ovaj element može prevesti i u veće komade presovanjem i sinterovanjem uvakuumu ili atmosferivodika. Takvim procesom dobijaju se kompaktni čvrsti komadi koji imaju gustoću iznad 90% metalnog renija. Kad se ovaj metalžari, postajeduktilan te se može kovati, savijati ili mehanički obrađivati.[17] Legure renija imolibdena su superprovodnici pri 10 K. Legure volframa i renija su također superprovodljive[18] na temperaturi od 4 do 8 K, u zavisnosti od legure. Čisti metalni renij je superprovodljiv na temperaturi od 1,697 ± 0,006 K.[19][20]
Renij ima samo jedan stabilni izotop, renij-185, ali koji se zapravo javlja mnogo manje od drugog prirodnog, neznatno radioaktivnog izotopa. Ovakva situacija zapažena je kod još samo dva elementa,indija itelura. Prirodni renij sastoji se iz samo 37,4% stabilnog izotopa185Re i 62,6% izotopa187Re koji je slabo radioaktivan ali ima vrlo dugovrijeme poluraspada (duže od 40 milijardi godina). Istraživanja su pokazala da se njegovo vrijeme poluraspada može znatno skratiti utjecajem na stanje naelektrisanja atoma (ioniziranjem).[21][22]
Beta-raspad187Re se koristi za renij-osmijsko datiranjeruda. Dostupnaenergija za ovaj beta raspad (2,6 keV) je jedna od najnižih poznatih među svim radionuklidima.Nuklearni izomer renij-186m je značajan kao jedan od najduže živućih metastabilnih izotopa sa vremenom poluraspada od oko 200 hiljada godina. Postoji 25 drugih poznatih radioaktivnih izotopa renija.[23]
Renij je jedan od najrjeđih elemenata u Zemljinoj kori sa prosječnom koncentracijom 1 ppb (1 na milijardu dijelova);[2] dok drugi izvori navode podatak od 0,5 ppb, što ga čini 77. elementom po rasprostranjenosti u Zemljinoj kori.[24] Renij se u prirodi vjerovatno ne može naći u elementarnom obliku (njegova moguća prirodna forma nije poznata), ali se javlja u količini do 0,2%[2] u mineralumolibdenitu (koji je najvećim dijelommolibden-disulfid), koji je ujedno i njegov najveći komercijalni izvor. Pronađeni su također primjerci tog minerala koji su u sebi sadržavali do 1,88% renija.[25]Čile ima najveće poznate svjetske rezerve renija, kao dio depozita ruda bakra te je 2005. bio najveći proizvođač ovog metala.[26] Tek nedavno pronađen je i opisan prvimineral renija (1994. godine), sulfidni mineral (ReS2) kondenziran izfumarole uruskom vulkanu Kudrjavij (ruski:Кудрявый), na ostrvuIturup u arhipelaguKurilskih ostrva.[27] Taj vulkan ispušta od 20–60 kg renija godišnje, uglavnom u obliku renij-sulfida.[28][29] Mineral je dobio ime reniit, a ovaj rijetki mineral postiže veoma visoke cijene među kolekcionarima.[30]
CFM International CFM56 mlazni motor u kojem su lopatice načinjene od legure sa 3% renija
Renij se dodaje visokotemperaturnim superlegurama,[31] korištenim za proizvodnju dijelova mlaznih motora. U ovu svrhu troši se oko 70% svjetske proizvodnje renija.[32] Druga značajna aplikacija su platinsko-renijskikatalizatori, čija je primarna upotreba u proizvodnjibezolovnog, visokooktanskog benzina.[33]
Superlegure na bazi nikla pokazuju znatno poboljšanje u trajnoj statičkoj čvrstoći (povećanje otpora na puzanje) kada im se doda renij. Takve legure obično sadrže 3% do 6% renija.[34] Druga generacija tih legura sadrži do 3%. Ove legure se koriste u motorima američkih avionaF-15 iF-16. Nove, jednokristalne legure treće generacije sadrže 6% renija. One su upotrebljene u motorimaPratt & Whitney F119 iPratt & Whitney F135 koji pogone avione F-22 i F-35, respektivno.[33][35] Renij se također koristi i u superlegurama, kao što su CMSX-4 (2. generacije) i CMSX-10 (3. generacije) koje su svoju primjenu našle u industrijskim motorima gasnih turbina poput GE 7FA. Međutim, renij može izazvati da superlegure postanu mikrostrukturalno nestabilne, pri čemu nastaju nepoželjne TCP (topološki gusto pakovane) faze. Da bi se ovaj efekat izbjegao, četvrta i peta generacija superlegura umjesto renija koristirutenij.
Prema podacima iz 2006, potrošnja renija u superlegurama otpadala je 28% naGeneral Electric, isto toliko naRolls-Royce plc te 12%Pratt & Whitney, dok je njegova potrošnja za katalizatore iznosila 14% a sve ostale aplikacije potrošile su 18% renija.[32] U 2006, 77% ukupne potrošnje renija u SAD bilo je za legure.[33] Povećanje potražnje za vojne mlazne motore i nepromjenjiva ponuda dovela je do neophodnog razvoja superlegura sa nižim udjelom renija. Naprimjer, novija visokotlačna turbina (HPT)CFM International CFM56 koristi lopatice od legure Rene N515 gdje je udio renija 1,5% umjesto legure Rene N5 koja je imala 3% renija.
Renij u obliku renijsko-platinske legure koristi se kaokatalizator za katalitički "reforming", odnosno hemijski proces konverzije rafinerijskih naftnih međuproizvoda sa niskimoktanskim brojevima u visokooktanske tečne proizvode. U svijetu oko 30% katalizatora koji se koriste za ovaj proces sadrže renij.[36] Olefinska metateza je druga reakcija u kojoj se renij upotrebljava kao katalizator. Obično se za taj proces koristi Re2O7na alumini (aluminij-oksidu).[37] Renijski katalizatori su veoma otporni na hemijsko "trovanje" dušikom, sumporom i fosforom, te se koriste i u nekim vrstama reakcija hidrogenizacije.
Izotopi renija188Re i186Re su radioaktivni i koriste se za tretman raka jetre. Oba imaju sličnu dubinu prodiranja u tkivo (5 mm za186Re i 11 mm za188Re), ali izotop186Re ima prednost što ima duže vrijeme "života" (90 sati u odnosu na 17 sati kod188Re).[38][39]
Izotop188Re se također eksperimentalno koristi u novom načinu tretmana rakapankreasa gdje se ubacuje pomoću patogene bakterijeListeria monocytogenes.[40]
Spojevi renija su poznati u svim oksidacijskim stanjima između -3 i +7, sa izuzetkom -2. Oksidacijska stanja +7, +6, +4 i +2 su najčešća.[6] Renij je najčešće komercijalno dostupan u vidu soli kao perrenat, uključujućinatrij-perrenat iamonij-perrenat. Oni su bijele čvrste tvari, rastvorljive u vodi.[41]
Najčešći hloridi renija su ReCl6,ReCl5, ReCl4 iReCl3.[2] Strukture ovih spojeva često uključuju ekstenzivne Re-Re veze, koje su karakteristične za ovaj metal u oksidacijskim stanjima nižim od 7.Soli [Re2Cl8]2− imaju četvorostruku metal-metal vezu. Iako najviši hlorid renija ima stanje Re(VI), fluor daje derivate d0 Re(VII) urenij-heptafluoridu. Također su dosta izučavani jodidi i bromidi renija. Slično volframu i molibdenu, s kojima dijeli mnoge hemijske sličnosti, renij gradi široki spektar oksohalida. Najčešći su oksohloridi, poput ReOCl4 i ReOCl3.
Najčešći oksid renija je isparljivi, bezbojniRe2O7.Renij-trioksid ReO3 usvaja strukturu sličnuperovskitu. Među drugim oksidima poznati su Re2O5,ReO2 i Re2O3.[2] Sulfidi su renij-disulfid (ReS2) i direnij-heptasulfid Re2S7. Soli perrenati mogu biti prevedene do tetratioperrenata djelovanjemamonij-hidrosulfida.[42]
Direnij-dekakarbonil je najpoznatiji pojam u organorenijskoj hemiji. Njegova redukcija sa natrij amalgamom daje Na[Re(CO)5] gdje je renij u formalnom oksidacijskom stanju -1.[44] Direnij-dekakarbonil se može oksidiratibromom do bromopentakarbonilrenij(I):[45]
Re2(CO)10 + Br2 → 2 Re(CO)5Br
Redukcijom ovog pentakarbonila sacinkom i acetatnom kiselinom dobija se pentakarbonilhidridorenij:[46]
Vrlo malo je poznato ootrovnosti renija i njegovih spojeva, jer se koriste u vrlo malehnim količinama. Rastvorljive soli, poput renijevih halida ili perrenata, mogu biti vrlo štetne zbog drugih elemenata mimo renija ili zbog samog renija.[24] Samo nekoliko renijevih spojeva je testirano u vezi njihove akutne otrovnosti. To su naprimjer kalij-perrenat i renij-trihlorid, koji su u svrhu eksperimenta ubrizgani kao rastvor u tijelo pacova. Perrenat je pokazao vrijednost LD50 (srednja smrtonosna doza) od 2800 mg/kg nakon sedam dana (to je zapravo vrlo slaba otrovnosti, u rangu običnekuhinjske soli) dok je renij-trihlorid pokazao LD50 vrijednost od 280 mg/kg.[47]
^abYiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang (2011). "Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks".Journal of Chemical & Engineering Data.56: 328–337.doi:10.1021/je1011086.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Noddack W.; Noddack, I. (1929). "Die Herstellung von einem Gram Rhenium".Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (jezik: njemački).183 (1): 353–375.doi:10.1002/zaac.19291830126.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Komitet o tehničkim aspektima kritičnih i strateških materijala (Nacionalno istraživačko vijeće SAD) (1968).Trends in usage of rhenium: Report. str. 4–5.
^Savitskiĭ Evgeniĭ Mikhaĭlovich; Tulkina Mariia Aronovna; Povarova Kira Borisovna (1970).Rhenium alloys.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Yoshihara H. K. (2004). "Discovery of a new element 'nipponiumʼ: re-evaluation of pioneering works of Masataka Ogawa and his son Eijiro Ogawa".Spectrochimica Acta Part B Atomic Spectroscopy.59 (8): 1305–1310.Bibcode:2004AcSpe..59.1305Y.doi:10.1016/j.sab.2003.12.027.
^L.G. Liu; Takahashi T.; Bassett W. A. (1970). "Effect of pressure and temperature on lattice parameters of rhenium".Journal of Physics and Chemistry of Solids.31 (6): 1345–1351.Bibcode:1970JPCS...31.1345L.doi:10.1016/0022-3697(70)90138-1.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Neshpor V. S.; Novikov, V. I.; Noskin, V. A.; Shalyt, S. S. (1968). "Superconductivity of Some Alloys of the Tungsten-rhenium-carbon System".Soviet Physics JETP.27: 13.Bibcode:1968JETP...27...13N.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Bosch F.; Faestermann T.; Friese J.; et al. (1996). "Observation of bound-stateβ− decay of fully ionized187Re:187Re-187Os Cosmochronometry".Physical Review Letters.77 (26): 5190–5193.Bibcode:1996PhRvL..77.5190B.doi:10.1103/PhysRevLett.77.5190.PMID10062738.Eksplicitna upotreba et al. u:|author= (pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Korzhinsky M.A.; Tkachenko, S. I.; Shmulovich, K. I.; et al. "Discovery of a pure rhenium mineral at Kudriavy volcano".Nature.369 (6475): 51–52.Bibcode:1994Natur.369...51K.doi:10.1038/369051a0.Nepoznati parametar|datum= zanemaren (prijedlog zamjene:|date=) (pomoć);Eksplicitna upotreba et al. u:|author= (pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Kremenetsky A. A.; Chaplygin I. V. (2010). "Concentration of rhenium and other rare metals in gases of the Kudryavy Volcano (Iturup Island, Kurile Islands)".Doklady Earth Sciences.430: 114.Bibcode:2010DokES.430..114K.doi:10.1134/S1028334X10010253.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Tessalina S; Yudovskaya M.; et al. (2008). "Sources of unique rhenium enrichment in fumaroles and sulphides at Kudryavy volcano".Geochimica et Cosmochimica Acta.72 (3): 889.Bibcode:2008GeCoA..72..889T.doi:10.1016/j.gca.2007.11.015.Eksplicitna upotreba et al. u:|author= (pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Glemser, O. (1963). "Ammonium Perrhenate". u G. Brauer (ured.).Handbook of Preparative Inorganic Chemistry.1 (2 izd.). NY: Academic Press. str. 1476–85.
^Goodman J. T.; Rauchfuss, T. B. (2002). "Tetraethylammonium-tetrathioperrhenate [Et4N] [ReS4]".Inorganic Syntheses.33: 107–110.doi:10.1002/0471224502.ch2.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Jiaqian Qin; He, Duanwei; Wang, Jianghua; et al. (2008). "Is Rhenium Diboride a Superhard Material?".Advanced Materials.20 (24): 4780–4783.doi:10.1002/adma.200801471.Eksplicitna upotreba et al. u:|author= (pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Breimair, Josef; et al. (1990). "Nucleophile Addition von Carbonylmetallaten an kationische Alkin-Komplexe [CpL2M(η2-RC≡CR)]+ (M = Ru, Fe): μ-η1:η1-Alkin-verbrückte Komplexe".Chemische Berichte.123: 7.doi:10.1002/cber.19901230103.Eksplicitna upotreba et al. u:|author= (pomoć)
^Steven P. Schmidt; Trogler, William C.; Basolo, Fred (1990). "Pentacarbonylrhenium Halides".Inorganic Syntheses. Inorganic Syntheses.28: 154–159.doi:10.1002/9780470132593.ch42.ISBN978-0-470-13259-3.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^Michael A. Urbancic; John R. Shapley (1990). "Pentacarbonylhydridorhenium".Inorganic Syntheses. Inorganic Syntheses.28: 165–168.doi:10.1002/9780470132593.ch43.ISBN978-0-470-13259-3.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
