„Rhenium“ – Versionsunterschied

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== Isotope ==
Es sind insgesamt 34 [[Isotop]]e und weiter 20 [[Kernisomer]]e des Rheniums bekannt.<ref name="nubase">G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: ''[http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties]''. In: ''Nuclear Physics''. Bd. A 729, 2003, S. 3–128.</ref> Von diesen kommen zwei, die Isotope <sup>185</sup>Re und <sup>187</sup>Re natürlich vor. <sup>185</sup>Re, das mit einem Anteil von 37,40 %<ref name="nubase"/> an der natürlichen Isotopenverteilung vorkommt, ist das einzige stabile Isotop. Das mit einem Anteil 62,60 %<ref name="nubase"/> häufigere <sup>187</sup>Re ist schwach [[radioaktiv]]. Es zerfällt unter [[Betazerfall]] mit einer [[Halbwertszeit]] von 4,12 · 10<sup>10</sup><ref name="nubase"/> Jahren zu <sup>187</sup>Os. Beide Isotope sind mit Hilfe der [[Kernspinresonanzspektroskopie]] nachweisbar. Von den künstlichen Isotopen werden <sup>186</sup>Re und <sup>188</sup>Re als [[Tracer (Nuklearmedizin)|Tracer]] verwendet.

''Siehe auch: [[Liste der Isotope/6. Periode#75 Rhenium|Liste der Rhenium-Isotope]]''


== Verwendung ==
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*Verwendung zur Radioimmunablation vor Knochenmarktransplantationen
*Verwendung zur Radioimmunablation vor Knochenmarktransplantationen
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*Rhenium-188 in [[Radioaktivität|radioaktiven]] Arzneimitteln bei der [[Tumor|Tumortherapie]]

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== Isotope ==
Natürlich vorkommendes Rhenium besteht aus einem stabilen Isotop und einem radioaktiven Isotop mit einer sehr langen Halbwertszeit. Zusätzlich sind 26 instabile Isotope nachgewiesen worden.
Natürliches Rhenium strahlt daher mit einer [[Aktivität (Physik)|Aktivität]] von 1020 [[Becquerel]] pro Gramm, dies ist immerhin ein Viertel der Aktivität von [[Thorium]].


== Vorsichtsmaßnahmen ==
== Vorsichtsmaßnahmen ==

Version vom 6. Dezember 2007, 22:15 Uhr

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Rhenium, Re, 75
Elementkategorie
Gruppe, Periode, Block 7, 6, d
Aussehen gräulich weiß
Massenanteil an der Erdhülle 1 · 10-7
Atomar
Atommasse 186,207 u
Atomradius (berechnet) 135 (188) pm
Kovalenter Radius 159 pm
Van-der-Waals-Radius - pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f145d56s2
1. Ionisierungsenergie 760
2. Ionisierungsenergie 1260
3. Ionisierungsenergie 2510
4. Ionisierungsenergie 3640
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 21,03 g/cm3
Schmelzpunkt 3459 K (3186 °C)
Siedepunkt 5869 (5596 °C)
Molares Volumen 8,86 · 10-6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie 715
Schmelzenthalpie 33,2 kJ·mol−1
Dampfdruck 3,24 Pa bei 3453 K
Schallgeschwindigkeit 4700 m·s−1 bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 137 J·kg−1·K−1
Elektrische Leitfähigkeit 5,42 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit 47,9 W·m−1·K−1
Chemisch
Oxidationszustände -2, 2, 4, 6, 7
Normalpotential -0,251 V (ReO2 + 4H+ + 4e-
→ Re + 2H2O)
Elektronegativität 1,9 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
185Re 37,4 % Stabil
186Re {syn.} 89,25 h β− 1,069 186Os
ε 0,582 186W
186mRe {syn.} 200.000 a IT 0,149 186Re
β− 1,218 186Os
187Re 62,6 % 4,12 · 1010 a β− 0,003 187Os
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin-
Quanten-
zahl I 		γ in
rad·T−1·s−1 		Er (1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
185Re 5/2 6,084 · 107 0,137 45
187Re 5/2 6,023 · 107 0,133 45,5
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}}
H- und P-Sätze H: {{{H}}}
EUH: {{{EUH}}}
P: {{{P}}}
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Rhenium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Re und der Ordnungszahl 75. Im Periodensystem der Elemente steht es in der 7. Gruppe oder Mangangruppe. Es ist ein seltenes, silberweiß glänzendes, schweres Übergangsmetall. Verwendung findet es vor als Legierungsbestandteil, in Thermoelementen und als Katalysator für Hydrierungen.

Geschichte

Die Existenz des späteren Rheniums wurde erstmals 1871[2] von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew als Dwi-Mangan vorhergesagt. Er schloss aus den Gesetzmäßigkeiten des von ihm entworfenem Periodensystems, dass unterhalb des Mangans zwei noch unbekannte Elemente, die späteren Technetium und Rhenium, stehen müssten.

Entdeckt wurde Rhenium erst 1925 von Walter Noddack, Ida Tacke und Otto Berg. Sie untersuchten Columbit um die gesuchten Elemente Eka- und Dwi-Mangan zu finden. Da die gesuchten Elemente darin nur in sehr geringem Maßstab enthalten sind, mussten sie durch Abtrennen der anderen angereichert werden. Schließlich konnte das spätere Rhenium durch Röntgenspektroskopie nachgewiesen werden.[3] Noddack und Tacke behaupteten auch, sehr geringe Mengen des späteren Technetiums gefunden zu haben, jedoch konnte dies nicht durch Darstellung des Elementes bestätigt werden. Sie nannten die Elemente nach ihren Heimatgegenden Rhenium (lat. Rhenus für Rhein) und Masurium (von Masuren). Dieser Name setze sich jedoch nach der entgültigen Entdeckung des Technetiums 1937 nicht durch.

1928 konnten Noddack und Tacke erstmals ein Gramm Rhenium aus 660 Kilogramm Molybdänerz extrahieren.[4] Wegen der hohen Kosten begann die Herstellung nennenswerter Mengen erst ab 1950, als man für entwickelte Wolfram-Rhenium- und Molybdän-Rhenium-Legierungen einen größeren Bedarf hatte.

Vorkommen

Rhenium zählt mit Rhodium, Ruthenium und Osmium zu den seltensten stabilen Elementen auf der Erde. Sein Anteil an der Erdkruste beträgt nur 0,4 ppb[5]. Es kommt nicht gediegen, sondern ausschließlich gebunden in einigen Erzen vor. Da Rhenium ähnliche Eigenschaften wie Molybdän besitzt, findet man es vor allem in Molybdänerzen wie Molybdänglanz MoS2. In ihnen kann bis zu 0,2 %[6] Rhenium enthalten sein. Weitere rheniumhaltige Minerale sind Columbit (Fe, Mn)[NbO3], Gadolinit Y2 Fe Be [O|SiO4]2 und Alvit ZrSiO4. Wichtigen Vorkommen liegen in den Vereinigten Staaten, Kanada und Chile. Auch im Mansfelder Kupferschiefer ist in geringen Mengen Rhenium enthalten.

Bisher wurde erst ein Rheniummineral, das Rheniit (Rhenium(IV)-sulfid, ReS2) entdeckt. Der Fundort lag in am Gipfelkrater des Vulkans Kudriavy auf der Insel Iturup der Kurilen (Russland).[7]

Gewinnung und Darstellung

Der Grundstoff für die Gewinnung von Rhenium sind Molybdänerze, insbesondere Molybdänglanz. Werden diese im Zuge der Molybdängewinnung geröstet, reichert sich Rhenium als flüchtigesRhenium(VII)-oxid im Flugstaub an. Wird das angereicherte Rhenium(VII)-oxid mit ammoniakhaltigem Wasser umgesetzt entsteht Ammoniumperrhenat (NH4ReO4).

Dieses wird bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff zu elementarem Rhenium reduziert.

Die Hauptproduzenten waren 2006 Chile, Kasachstan und die Vereinigten Staaten, die Gesamtmenge an produziertem Rhenium belief sich auf etwa 45 Tonnen.[8]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Kristallstruktur von Re, a=276,1 pm, c=445,8 pm[9]

Rhenium ist ein weißglänzendes hartes Schwermetall, das ähnlich Palladium und Platin aussieht. Es kristallisiert in einer hexagonal-dichtesten Kugelpackung. Die Dichte des Rheniums 21,03 g/cm3[10] wird nur von den drei Platinmetallen Osmium, Iridium und Platin übertroffen.

Rhenium zählt zu den Elementen mit den höchsten Schmelzpunkten. Mit 3186 °C[11] wird er nur noch von dem höchstschmelzenden Metall Wolfram (3387 °C[11]) und Kohlenstoff.

Rhenium lässt sich gut durch Schmieden und Verschweißen verarbeiten, da es duktil ist und dies im Gegensatz zu Wolfram oder Molybdän auch nach Rekristallisation bleibt. Beim Schweißen von Rhenium tritt auch keine Versprödung auf, die zu einer höheren Sprödigkeit und damit schlechteren Materialeigenschaften führen würde.[12]

Chemische Verbindungen

Obwohl Rhenium mit einem negativen Standardpotential nicht zu den Edelmetallen zählt, ist bei Raumtemperatur unreaktiv und gegenüber Luft stabil. Erst beim Erhitzen reagiert es ab 400 °C[10] mit Sauerstoff zu Rhenium(VII)-oxid. Auch mit den Nichtmetallen Fluor, Chlor und Schwefel reagiert es beim Erhitzen.

In nichtoxidierenden Säuren, wie Salzsäure oder Flusssäure ist Rhenium nicht löslich. Dagegegen lösen die oxidierenden Schwefel- und Salpetersäure leicht Rhenium. Mit Oxidationsschmelzen bilden sich leicht Rhenate der Form RhO4-.

Isotope

Es sind insgesamt 34 Isotope und weiter 20 Kernisomere des Rheniums bekannt.[13] Von diesen kommen zwei, die Isotope 185Re und 187Re natürlich vor. 185Re, das mit einem Anteil von 37,40 %[13] an der natürlichen Isotopenverteilung vorkommt, ist das einzige stabile Isotop. Das mit einem Anteil 62,60 %[13] häufigere 187Re ist schwach radioaktiv. Es zerfällt unter Betazerfall mit einer Halbwertszeit von 4,12 · 1010[13] Jahren zu 187Os. Beide Isotope sind mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie nachweisbar. Von den künstlichen Isotopen werden 186Re und 188Re als Tracer verwendet.

Siehe auch: Liste der Rhenium-Isotope

Verwendung

Platin-Rhenium-Katalysatoren werden zur Herstellung von bleifreiem, hochoktanigem Benzin eingesetzt. Gegenüber reinen Platinkatalysatoren vergiften sie nicht so schnell und lassen sich besser regenerieren.

Als Legierungszusatz in Superlegierungen zur Herstellung von Gasturbinenteilen erhöht es die Warmfestigkeit.

Andere Anwendungen sind:

  • Draht- und Drahtgestricke in Massenspektrometern und in Glühkathoden;
  • Legierungszusatz für Molybdän- und Wolframlegierungen zur Verbesserung der Duktilität;
  • Legierungszusatz in Drehanoden von Röntgenröhren;
  • Legierungszusatz in hitzebeständigen Einkristalllegierungen auf Nickelbasis. Ein Zusatz von bis zu 6 Gew.% erhöht die Festigkeit;
  • Platin-Rhenium-Katalysatoren sind unempfindlich gegen Vergiftungserscheinungen durch Verkohlung. Sie werden daher für verschiedene Kohlenwasserstoffsynthesen eingesetzt;
  • Wegen des geringen Abbrandes wird Rhenium als Kontaktwerkstoff für elektrische Schalter verwendet;
  • Thermoelemente aus Rhenium-Wolfram werden zur Temperaturmessung von bis zu 2200 °C eingesetzt;
  • Bestandteil von Blitzlichtlampen in der Fotografie;
  • Bedampfen der Schreibspitze von Federn teurer Füllfederhalter macht diese verschleißfest.
  • Rheniumdiborid kann aufgrund seiner extremen Härte eine Rolle in der Bearbeitung von harten Werkstoffen spielen;
  • Verwendung zur Radioimmunablation vor Knochenmarktransplantationen
  • Rhenium-188 in radioaktiven Arzneimitteln bei der Tumortherapie

Vorsichtsmaßnahmen

Rhenium hat keine bekannte biologische Bedeutung für den menschlichen Organismus. Das Element wird als gering toxisch eingestuft. Die Giftigkeit von Rhenium wurde noch nicht ausreichend erforscht, daher ist wenig darüber bekannt, auch keine Toxizitätswerte.

Literatur

  • Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102. Auflage). Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente (1. Auflage). Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c Eintrag zu Rhenium-Pulver in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich) (Dies gilt nur für Pulver, al komaktes Material ist Rhenium ungefährlich)
  2. ↑ William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-540-67033-5
  3. ↑ Ida Tacke: Zur Auffindung der Ekamangane, in: Zeitschrift für angewandte Chemie, 1925, 51, S. 1157–1180
  4. ↑ J.und W. Noddack: Die Herstellung von einem Gramm Rhenium, in: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 1929, 183, 1, S. 353–375
  5. ↑ K. H. Wedepohl: The composition of the continental crust, in: Geochimica et Cosmochimica Acta, 1995, 59, 7, 1217–1232
  6. ↑ N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente (1. Auflage). Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
  7. ↑ M. A. Korzhinsky, S. I. Tkachenko, K. I. Shmulovich, Y. A. Tarant und G. S. Steinberg: Discovery of a pure rhenium mineral at Kudriavy volcano in: Nature, 1994, 369, 51–53
  8. ↑ Rhenium bei usgs mineral resources (2007)
  9. ↑ K. Schubert: Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente in: Acta Crystallographica, 1974, B30, S. 193–204
  10. ↑ a b Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102. Auflage). Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  11. ↑ a b Rhenium bei webelements.com
  12. ↑ E. Gebhardt, E. Fromm und Fr. Benesovsky: Hochschmelzende Metalle und ihre Legierungen, in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 1972, 3, 4, 197–203
  13. ↑ a b c d G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. In: Nuclear Physics. Bd. A 729, 2003, S. 3–128.
Wiktionary: Rhenium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Rhenium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
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