RENIO: SCOPERTA, PROPRIETÀ, STRUTTURA, USI - CHIMICA - 2025

Il renio è un elemento metallico il cui simbolo chimico è Re, e posto nel gruppo 7 della tavola periodica, due posti sotto il manganese. Condivide con questo e il tecnezio la proprietà di esibire più numeri o stati di ossidazione, da +1 a +7. Forma anche un anione chiamato perrenato, ReO ₄ ^- , analogo al permanganato, MnO ₄ ^- .

Questo metallo è uno dei più rari e scarsi in natura, quindi il suo prezzo è alto. Viene estratto come sottoprodotto del molibdeno e dell'estrazione del rame. Una delle proprietà più rilevanti del renio è il suo alto punto di fusione, appena superato da carbonio e tungsteno, e la sua alta densità, essendo doppia rispetto a quella del piombo.

Sfera in metallo renio. Fonte: immagini ad alta risoluzione di elementi chimici / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

La sua scoperta ha sfumature controverse e sfortunate. Il nome "renio" deriva dal latino "rhenus", che significa Reno, il famoso fiume tedesco nei pressi del sito dove operavano i chimici tedeschi che isolarono e identificarono questo nuovo elemento.

Il renio ha numerosi impieghi, tra i quali spicca l'affinamento del numero di ottani della benzina, nonché nella fabbricazione di superleghe refrattarie, destinate all'assemblaggio di turbine e motori di navi aerospaziali.

Scoperta

L'esistenza di due elementi pesanti con caratteristiche chimiche simili a quelle del manganese era già stata predetta a partire dagli anni 1869, attraverso la tavola periodica del chimico russo Dmitri Mendeleev. Tuttavia, a quel tempo non si sapeva quale dovesse essere il loro numero atomico; ed è qui nel 1913 che fu introdotta la predizione del fisico inglese Henry Moseley.

Secondo Moseley, questi due elementi appartenenti al gruppo del manganese devono avere numeri atomici 43 e 75.

Un paio di anni prima, tuttavia, il chimico giapponese Masataka Ogawa aveva scoperto il presunto elemento 43 in un campione del minerale torianite. Dopo aver annunciato i suoi risultati nel 1908, volle battezzare questo elemento con il nome "Niponio". Sfortunatamente, i chimici dell'epoca dimostrarono che Ogawa non aveva scoperto l'elemento 43.

E così passarono altri anni quando nel 1925 tre chimici tedeschi: Walter Noddack, Ida Noddack e Otto Berg, trovarono l'elemento 75 in campioni minerali di columbite, gadolinite e molibdenite. Questi gli hanno dato il nome di renio, in onore del fiume Reno della Germania ("Rhenus", in latino).

L'errore di Masataka Ogawa è stato quello di aver identificato erroneamente l'elemento: aveva scoperto il renio, non l'elemento 43, che oggi si chiama tecnezio.

Proprietà del renio

Situazione del renio nella tavola periodica. ! Originale: Ahoerstemeier Vettore: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Aspetto fisico

Il renio è generalmente commercializzato come polvere grigiastra. I suoi pezzi metallici, generalmente gocce sferiche, sono grigio argento, che sono anche molto lucidi.

Massa molare

186,207 g / mol

Numero atomico

75

Punto di fusione

3186 ºC

Punto di ebollizione

5630 ºC

Densità

-A temperatura ambiente: 21,02 g / cm ³

-Destra al punto di fusione: 18,9 g / cm ³

Il renio è un metallo che è quasi due volte più denso del piombo stesso. Pertanto, una sfera di renio del peso di 1 grammo può essere equiparata a un robusto cristallo al piombo della stessa massa.

elettronegatività

1.9 della scala Pauling

Energie di ionizzazione

Primo: 760 kJ / mol

Secondo: 1260 kJ / mol

Terzo: 2510 kJ / mol

Capacità termica molare

25,48 J / (mol K)

Conduttività termica

48,0 W / (m · K)

Resistività elettrica

193 nΩ m

Durezza di Mohs

7

Isotopi

Gli atomi di renio si presentano in natura come due isotopi: ¹⁸⁵ Re, con un'abbondanza del 37,4%; e ¹⁸⁷ Re, con un'abbondanza del 62,6%. Il renio è uno di quegli elementi il ​​cui isotopo più abbondante è radioattivo; tuttavia, l'emivita di ¹⁸⁷ Re è molto lunga (4,12 · 10 ¹⁰ anni), quindi è praticamente considerata stabile.

Reattività

Il renio metallico è un materiale resistente alla ruggine. Quando lo fa, il suo ossido, Re ₂ O ₇ , si volatilizza ad alte temperature e brucia con una fiamma verde-giallastra. I pezzi di renio resistono all'attacco di HNO ₃ concentrato; ma a caldo, si dissolve per generare acido renico e biossido di azoto, che fa diventare marrone la soluzione:

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

La chimica del renio è vasta, in quanto è in grado di formare composti con un ampio spettro di numeri di ossidazione, oltre a stabilire un legame quadrupolare tra due atomi di renio (quattro legami covalenti Re-Re).

Struttura e configurazione elettronica

Guscio elettronico di renio. Autore: Utente: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Gli atomi di renio si raggruppano nei loro cristalli per formare una struttura esagonale compatta, hcp, caratterizzata dall'essere molto densa. Ciò è coerente con il fatto che si tratta di un metallo ad alta densità. Il legame metallico, prodotto della sovrapposizione dei loro orbitali esterni, mantiene gli atomi di Re fortemente coesi.

In questo legame metallico, Re-Re, partecipano gli elettroni di valenza, che sono secondo la configurazione elettronica:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

In linea di principio, sono gli orbitali 5d e 6s che si sovrappongono per compattare gli atomi di Re nella struttura hcp. Nota che i suoi elettroni si sommano fino a un totale di 7, corrispondente al numero del suo gruppo sulla tavola periodica.

Numeri di ossidazione

La configurazione elettronica del renio lascia intravedere che il suo atomo è in grado di perdere fino a 7 elettroni, per diventare l'ipotetico catione Re ⁷⁺ . Quando si assume l'esistenza di Re ⁷⁺ in qualsiasi composto renio, ad esempio, in Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2- ), si dice che abbia un numero di ossidazione di +7, Re ( VII).

Altri numeri di ossidazione positivi per il renio sono: +1 (Re ⁺ ), +2 (Re ²⁺ ), +3 (Re ³⁺ ) e così via fino a +7. Allo stesso modo, il renio può guadagnare elettroni diventando un anione. In questi casi, si dice che abbia un numero di ossidazione negativo: -3 (Re ^3- ), -2 (Re ^2- ) e -1 (Re ^- ).

applicazioni

Benzina

Il renio, insieme al platino, viene utilizzato per creare catalizzatori che aumentano il numero di ottani della benzina, riducendo il suo contenuto di piombo. D'altra parte, i catalizzatori di renio vengono utilizzati per molteplici reazioni di idrogenazione, questo a causa della loro resistenza all'avvelenamento da azoto, fosforo e zolfo.

Superleghe refrattarie

Il renio è un metallo refrattario grazie al suo alto punto di fusione. Ecco perché viene aggiunto alle leghe di nichel per renderle refrattarie e resistenti alle alte pressioni e temperature. Queste superleghe sono utilizzate principalmente per la progettazione di turbine e motori per imbarcazioni aerospaziali.

Filamenti di tungsteno

Il renio può anche formare leghe con il tungsteno, che ne migliora la duttilità e quindi facilita la fabbricazione dei filamenti. Questi filamenti renio-tungsteno vengono utilizzati come sorgenti di raggi X e per la progettazione di termocoppie in grado di misurare temperature fino a 2200 ºC.

Allo stesso modo, questi filamenti di renio erano usati un tempo per i flash di macchine fotografiche arcaiche, e ora per le lampade di sofisticate apparecchiature; come lo spettrofotometro di massa.

Riferimenti

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica . (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Sarah Pierce. (2020). Renio: usi, storia, fatti e isotopi. Studia. Estratto da: study.com
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5. Dr. Doug Stewart. (2020). Fatti dell'elemento renio. Estratto da: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18 novembre 2008). Renio. Chimica nei suoi elementi. Estratto da: chemistryworld.com