ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                           რენიუმი

                   

                                                  მტკიცე მოვერცხისფრო-თეთრი ფერის ლითონი

დიმიტრი მენდელეევის პერიოდული სისტემის VII ჯგუფის ქიმიური ელემენტია, ატომური ნომერით 75, აღინიშნება სიმბოლოთი Re (ლათ. Rhenium). სტანდარტულ პირობებში წარმოადგენს მკვრივ მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონი.

                                                                            

რენიუმის ატომის სქემა

რენიუმის არსებობა იწინასწარმეტყველა დიმიტრი მენდელეევმა («დვიმანგანუმი»), პერიოდული სისტემის ჯგუფის ელემენტების თვისებების ანალოგიით.

ელემენტი აღმოაჩინეს 1925 წელს გერმანელმა ქიმიკოსებმა იდა და ვალტერ ნოდაკებმა კომპანია Siemens & Halske-ის ლაბორატორიაში ჩატარებული კვლევებისას. ელემენტს მიეცა სახელწოდება რეინის პროვინციის პატივსაცემად გერმანიაში — იდა ნოლდაკის სამშობლო.

რენიუმი

75 Re

186,207

[Xe] 4f14 5d5 6s2

რენიუმი გახდა ბოლო აღმოჩენილი ელემენტი, რომელსაც გააჩნია სტაბილური იზოტოპი - ყველა სხვა შემდგომ ელემენტს (მათ შორის ხელოვნურად მიღებულს) არ გააჩნდათ სტაბილური იზოტოპები.

რენიუმის არსებობა იწინასწარმეტყველა დიმიტრი მენდელეევმა («დვიმანგანუმი»), პერიოდული სისტემის ჯგუფის ელემენტების თვისებების ანალოგიით.

ელემენტი აღმოაჩინეს 1925 წელს გერმანელმა ქიმიკოსებმა იდა და ვალტერ ნოდაკებმა კომპანია Siemens & Halske-ის ლაბორატორიაში ჩატარებული კვლევებისას. ელემენტს მიეცა სახელწოდება რეინის პროვინციის პატივსაცემად გერმანიაში — იდა ნოლდაკის სამშობლო.

რენიუმი გახდა ბოლო აღმოჩენილი ელემენტი, რომელსაც გააჩნია სტაბილური იზოტოპი - ყველა სხვა შემდგომ ელემენტს (მათ შორის ხელოვნურად მიღებულს) არ გააჩნდათ სტაბილური იზოტოპები.

რენიუმის მსოფლიო მოპოვება 2006 წ. შეადგინა მიახლოებით 40 ტონამ. ყვერლაზე მსხვილ მწარმოებელს წარმოადგენს ჩილეს კომპანია Molymet.

იხ. ვიდეო რენიუმი - მეტალი რომლის გარეშე არ იქნებოდა ბენზინი

რენიუმის ბუნებრივი მარაგის მიხედვით მსოფლიოში პირველ ადგილზეა ჩილე^[4], მეორე ადგილზეა აშშ, ხოლო მესამეზე რუსეთი.

რენიუმის საერთო მსოფლიო მარაგი შეადგენს მიახლოებით 13 000 ტონას, მათ შორის 3500 ტონა მოლიბდენის ნადლეულში და 9500 ტ — სპილენძის ნედლეულში. რენიუმის მოხმარების პერსპექტიული დონის წელიწადში 40—50 ტონის დროს კაცობრიობას არსებული მარაგი კიდევ 250—300 წელს ეყოფა. მოყვანილ რიცხვს აქვს შეფასებითი ხასიათი, ლითონის მეორადი გამოყენების გათვალისწინების გარეშე.

კუნძულ იტურუპზე რენიუმის მარაგი რენიიტის სახით ფასდება 10—15 ტონამდე, ხოლო ვულკანური აირების სახით — 20 ტონამდე წელიწადში.

პრაქტიკულო თვალსაზრისით პირველადი რენიუმის მიღების ყველაზე მნიშვნელოვან ნედლეულის სამრეწველო მასშტაბის წყაროს წარმოადგენს მოლიბდენის და სპილენძის სულფიდური კონცენტრატები. მსოფლიო მოპოვების საერთო ბალანსში მათი წილი შეადგენს 80 %-ზე მეტი. დანარჩენი ძირითადად მოდის მეორად ნედლეულზე.

                               რენიუმის გეოქიმია

რენიუმი — ერთ ერთი ყველაზე იშვიათი ელემენტია დედამიწის ქერქზე. მისი კლარკის რიცხვია — 10⁻³ გრ/ტ. გეოქიმიური თვისებებით ის ძალიან ჰგავს პერიოდული სისტემის მის უფრო მეტად გავრცელებულ მეზობლებს — მოლიბდენს და ვოლფრამს. ამიტომაც მცირე მინარევების სახით ის შედის ამ ელემენტების მინერალებში. რენიუმის ძირითად წყაროს წარმოადგენს ზოგიერთი საბადოს მოლიბდენის მადნები, საიდანაც მას მოიპოვებენ როგორც თანაურ კომპონენტს.

რენიუმი გვხვდება იშვიათი მინერალის ჯეზკაზგანიტის (ჟესყაზგანიტი) (CuReS₄) სახით, რომელიც ნაპოვნი იქნა ყაზახეთის ქალაქ ჯესყაზგანთან (თანამედროვე სახელია — ჟეზყაზგანი). ამას გარდა, მინარევის სახით რენიუმი შედის კოლუმბიტის, კოლჩედანების შემადგენლობაში, ასევე ცირკონში და იშვიათმიწა ელემენტების მინერალებში.

რენიუმის ძალიან ძლიერ გაბნეულობაზე მეტყველებს ის ფაქტი, რომ ცნობილია მხოლოდ ერთი ეკონომიურად მომგებიანი რენიუმის საბადო, რომელიც რუსეთში მდებარეობს: იქ მისი მარაგი შეადგენს მიახლოებით 10-15 ტონას. ეს საბადო აღმოჩენილ იქნა 1992 წელს კუნძულ იტურუპზე, კურილიის კუნძულებზე.

ფიზიკური თვისებები

რენიუმი — ძნელად დნობადი მძიმე ლითონია, გარეგნულად, შესახედავად ფოლადს მოგვაგონებს. ლითონის ფხვნილი — შავი ან მუქი რუხი ფერისაა დისპერსიულობის მიხედვით. მთელი რიგი ფიზიკური თვისებების მიხედვით რენიუმი უახლოვდება VI ჯგუფის ძნელად დნობად ლითონებს (მოლიბდენი, ვოლფრამი), ასევე პლატინის ჯგუფის ლითონებს. დნობის ტემპერატურის მიხედვით რენიუმს უჭირავს მეორე ადგილი ლითონებს შორის, და ჩამორჩება მხოლოდ ვოლფრამს, ხოლო სიმკვრივით — მეოთხე ადგილზეა (ოსმიუმის, ირიდიუმის და პლატინის შემდეგ). სუფთა ლითონი პლასტიკურია ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ დრეკადობის მაღალი მოდულის შედეგად დამუშავების შემდეგ რენიუმის სიმაგრე ძალიან იზრდება. პლასტიკურობის აღსადგენად მას გამოწვავენ (უფრო სწორედ ავარვარებენ) წყალბადში, ინერტულ აირებში ან ვაკუუმში. რენიუმი უძლებს მრავალჯერად გახურება გაცივებას სიმტკიცის დაკარგვის გარეშე. მისი სიმტკიცე 1200 გრადუს ცელსიუსზე უფრო მაღალია, ვიდრე ვოლფრამის, მა მნიშვნელოვნად მაღალია მოლიბდენის სიმტკიცეზე. რენიუმის კუთრი ელექტრო წინაღობა ოთხჯერ მეტია, ვიდრე ვოლფრამის და მოლიბდენის.

                                    ქიმიური თვისებები

კომპაქტური რენიუმი მდგრადია ჰაერზე ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე. 300 გრადუს ცელსიუსზე უფრო მაღალ ტემპერატურებზე შეიმჩნევა ლითონის დაჟანგვა, ინტენსიური ჟანგვა მიმდინარეობს 600 გრადუსზე უფრო მაღალ ტემპერატურებზე. რენიუმი უფრო მედეგია ჟანგვის მიმართ, ვიდრე ვოლფრამი, არ რეაგირებს უშუალოდ აზოტთან და წყალბადთან; რენიუმის ფხვნილი მხოლოდ ადსორბირებს წყალბადს. გახურებისას რენიუმი ურთიერთქმედებს ფტორთან, ქლორთან, და ბრომთან. რენიუმი თითქმის არ იხსნება მარილმჟავაში და ფტორწყალბადმჟავაში და მხოლოდ სუსტად რეაგირებს გოგირდმჟავაში გახურების დროსაც, მაგრამ ადვილად იხსნება აზოტმჟავაში. ვერცხლისწყალთან რენიუმი წარმოქმნის ამალგამას.

რენიუმი ურთიერთქმედებს წყალბადის პეროქსიდის წყალხსნარებთან რენიუმმჟავის წარმოქმნით.

                                        ღირებულება

რენიუმი — ძვირფასი ლითონია. ფასი ძალიანაა დამოკიდებული ლითონის სიწმინდეზე, 1 კგ რენიუმი ღირს 1000-დან 10 000-მდე დოლარი

                          რენიუმის მიღების ტექნოლოგია

რენიუმს იღებენ ნედლეულის გადამუშავებით რომელიც კომპონენტს შეიცავს ძალიან მცირე რაოდენობით (ძირითადად ეს არის სპილენძის ან მოლიბდენის სულფიდური ნედლეული).

რენიუმშემცველი სპილენძისა და მოლიბდენის სულფიდური ნედლეულის გადამუშავება ეყრდნობა პირომეტალურგიულ პროცესებს (დნობა, კონვერტაცია, ჟანგვითი გამოწვა). მაღალი ტემპერატურების პირობებში რენიუმი გადადის და იშლება მაღალი ოქსიდის Re₂O₇ სახით, რომელსაც შემდეგ აჩერებს მტვერ აირდამჭერი სისტემები.

რენიუმის არასრული დაჟანგვის შემთხვევაში მოლიბდენიტური კონცენტრატების გამოწვისას, მისი ნაწილი რჩება ნამწვში და შემდგომ გადადის ამიაკის ან სოდის ხსნარში, ხდება ნამწვის გამოტუტება (NH₄ReO₄), რომელსაც მოგვიანებით აღადგენენ წყალბადით:

2NH₄ReO₄ + 4H₂ → N₂ + 2Re + 8H₂O.

მიღებული რენიუმის ფხვნილს ფხვნილური მეტალურგიის მეთოდების გამოყენებით გარდაქმნიან ლითონის ზოდებად.

ასე რომ, რენიუმის მიღების წყაროებს მოლიბდენიტური კონცენტრატების გადამუშავებისას შეიძლება წარმოადგენდეს მტვერდამჭერი სველი სისტემების გოგირდმჟავის ხსნარები და ნამწვების ჰიდრომეტალურგიული გადამუშავების შემდეგ დედა ხსნარები.

სპილენძის კონცენტრატების დნობისას აირებთან ერთად მიდის 56—60 % რენიუმი. ამიტომ რენიუმის მიღებისათვის გამოიყენება მტვერდამჭერი ფილტრების გოგირდმჟავით გამორეცხვისას მიღებული რენიუმმჟავა.

ხსნარებიდან რენიუმის გამოყოფის და გაწმენდის ძირითადი მეთოდებია — ექსტარქციული და სორბციული.

ამ მეთოდით ლითონის გამოსვლა მადნიდან შეადგენს 65-85%. ძვირი ლითონის ასეთი მცირე წილის მიღების გამო მიმდინარეობს ახალი ალტერნატიული მეთოდების ძიება და კვლევა (რაც ყველა გაბნეული ლითონების მიმართ შეიძლება გამოყენებულ იქნას). ერთ-ერთ თანამედროვე მეთოდს წარმოადგენს ნანოფრაქციების გამოყოფა წყალხსნარებში, და არა მჟავის ან ტუტის ხსნარებში. ასე რომ 2-3 თავით დაბლა იწევს მთელი რიგი ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ზღვარი, ანუ შეიძლება დაფიქსირდეს მნიშვნელოვნად მცირე კონცენტრაციებიც კი.

                                                  გამოყენება

რენიუმის უმნიშვნელოვანესი თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავენ მის გამიყენებას, ესაა: ძალიან მაღალი დნობის ტემპერატურა, მდგრადობა ქიმიური რეაგენტების მიმართ, კატალიტიკური აქტივობა (ამაში ის ახლოსაა პლატინოიდებთან). გამოიყენება როგორც მალეგირებელი ელემენტი ფოლადებში და რკინის შენადნობებში. რენიუმის მცირე რაოდენობის შეყვანით (< 0,5%) მნიშვნელოვნად იზრდება შენადნობის პლასტიკურიბა, მისი სიმტკიცის შენარჩუნებით.

რენიუმი გამოიყენება:

• პლატინარენიუმის კატალიზატორების დასამზადებლად, რომელიც გამოიყენება მაღალოქტანიან კომპონენტიანი ბენზინის სინთეზისათვის, რომელიც გამოიყენება სასაქონლო ბენზინის წარმოებისათვის, სადაც არ საჭიროებს ტეტრაეთილტყვიის დამატებას.
• ვოლფრამ-რენიუმის თერმოწყვილის დასამზადებლად, რომელიც იძლევა საშუალებას გაზომილ იქნას ტემპერატურა 2200 °C-მდე.
• ვოლფრამისა და მოლიბდენის შენადნობებში. რენიუმის დამატება ერთდროულად ზრდის ამ ლითონების სიმტკიცეს და პლასტიკურობას.
• გავარვარების ძაფების დასამზადებლად მას-სპექტრომეტრებში და იონურ მანომეტრებში.
• რეაქტიულ ძრავებში. კერძოდ კი, მონოკრისტალურ ნიკელის რენიუმ შემცველ შენადნობებში, რომლებიც ფლობენ მაღალ ცეცხმედეგობას, გამოიყენება გაზოტურბინული ძრავების ფრთების დასამზადებლად.

ამას გარდა, რენიუმისაგან აკეთებენ თვითმწმენდ ელექტრო კონტაქტებს. წრედის ყოველი ჩართვისა და გამორთვის დროს ხდება ელექტრო განმუხტვა, რის შედეგად ლითონი იჟანგება. ზუსტად ასევე იჟანგება რენიუმიც, მაგრამ ოქსიდი Re₂O₇ აქროლადია შედარებით დაბალტემპერატურაზე (დუღილის ტემპერატურაა — რაღაც 362,4 გრადუს ცელსიუსი), და განმუხტვისას ის აქროლდება კონტაქტის ზედაპირიდან. ამიტომაც რენიუმის კონტაქტები დიდ ხანს ძლებენ.

                             ბიოლოგიური როლი

ნაკლებადსავარაუდოა, რომ რენიუმი მონაწილეობდეს ბიოქიმიურ პროცესებში. საერთოდ რენიუმის ზემოქმედების შესახებ ცოცხალ ორგანიზმზე ძალიან ცოტაა ცნობილი, არაა შესწავლილი მისი ტოქსიკურობა, ამიტომაც მის ნაერთებთან მუშაობისას საჭიროა სიფრთხილე.

                                  იზოტოპები

: რენიუმის იზოტოპები.

ბუნებრივი რენიუმი შედგება ორი იზოტოპისაგან: ¹⁸⁵Re (37,4 %) და ¹⁸⁷Re (62,6 %). პირველი სტაბილურია, ხოლო მეორე განიცდის ბეტა-დაშლას რომლის ნახევარდაშლის პერიოდია 43,5 მლრდ. წელი. ეს დაშლა გამოიყენება ძველი მადნების და მეტეორიტების დათარიღებისათვის (იხ. რენიუმ-ოსმიუმის მეთოდი) რენიუმ შემცველ მინერალებში სტაბილური იზოტოპის ¹⁸⁷Os დაგროვების მიხედვით . ¹⁸⁷Re-ის დაშლა საინტერესოა კიდევ იმით, რომ მისი ენერგია წარმოადგენს ყველაზე მცირეს (სულ 2,6 კევ) ყველა იზოტოპს შორის, რომლებიც ბეტა-დაშლას განიცდიან