रेनियम

From LTRC

रेनियम (Rhenium) एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Re और परमाणु क्रमांक 75 है। यह आवर्त सारणी के समूह 7 में एक चांदी जैसा-धूसर, भारी, तीसरी पंक्ति का संक्रमण धातु (transition metal) है। 1 भाग प्रति अरब (ppb) की अनुमानित औसत सांद्रता के साथ, रेनियम पृथ्वी की पपड़ी में सबसे दुर्लभ तत्वों में से एक है। इसका गलनांक और क्वथनांक किसी भी तत्व की तुलना में सबसे अधिक होता है। यह रासायनिक रूप से मैंगनीज और टेक्नेटियम के समान है और मुख्य रूप से मोलिब्डेनम और तांबा अयस्कों के निष्कर्षण और शोधन के उप-उत्पाद (by-product) के रूप में प्राप्त किया जाता है। यह −3 से +7 तक ऑक्सीकरण अवस्था (oxidation state) की एक विस्तृत विविधता ग्रहण कर सकता है।

रेनियम की खोज मूल रूप से 1908 में मसाताका ओगावा द्वारा की गई थी, लेकिन उन्होंने गलती से इसे तत्व 75 के बजाय तत्व 43 (जिसे अब टेक्नेटियम के रूप में जाना जाता है) के रूप में निर्दिष्ट किया और इसका नाम निप्पोनियम रखा। इसे 1925 में वाल्टर नोडैक, इडा टैक और ओटो बर्ग द्वारा फिर से खोजा गया,[1] जिन्होंने इसे इसका वर्तमान नाम दिया। इसका नाम यूरोप की राइन नदी के नाम पर रखा गया, जहाँ से सबसे पहले नमूने प्राप्त किए गए थे और व्यावसायिक रूप से काम में लिए गए थे।[2]

रेनियम के निकेल-आधारित सुपरअलॉय (superalloys) का उपयोग जेट इंजन के दहन कक्षों, टर्बाइन ब्लेड और निकास नोजल में किया जाता है। इन मिश्र धातुओं में 6% तक रेनियम होता है, जिससे जेट इंजन निर्माण इस तत्व का सबसे बड़ा एकल उपयोग बन जाता है। दूसरा सबसे महत्वपूर्ण उपयोग उत्प्रेरक (catalyst) के रूप में है: यह हाइड्रोजनीकरण और आइसोमेराइजेशन के लिए एक उत्कृष्ट उत्प्रेरक है, और इसका उपयोग उदाहरण के लिए गैसोलीन में उपयोग के लिए नेफ्था के उत्प्रेरक सुधार (catalytic reforming) (रेनफॉर्मिंग प्रक्रिया) में किया जाता है। मांग के सापेक्ष कम उपलब्धता के कारण, रेनियम महंगा है, जिसकी कीमत 2008-09 में US$10,600 प्रति किलोग्राम (US$4,800 प्रति पाउंड) के सर्वकालिक उच्च स्तर पर पहुंच गई थी। 2018 तक, बढ़ी हुई रीसाइक्लिंग और रेनियम उत्प्रेरकों की मांग में गिरावट के कारण इसकी कीमत गिरकर US$2,844 प्रति किलोग्राम (US$1,290 प्रति पाउंड) हो गई थी।[3]

इतिहास

1908 में, जापान के रसायनज्ञ मसाताका ओगावा ने घोषणा की कि उन्होंने 43वें तत्व की खोज की है और जापान (जापानी में निप्पॉन) के नाम पर इसका नाम निप्पोनियम (Np) रखा। वास्तव में, उन्होंने तत्व 43 के बजाय तत्व 75 (रेनियम) पाया था: दोनों तत्व आवर्त सारणी के एक ही समूह में हैं।[4][5] ओगावा के काम का अक्सर गलत हवाला दिया जाता था, क्योंकि उनके कुछ प्रमुख परिणाम केवल जापानी में प्रकाशित हुए थे; यह संभावना है कि तत्व 43 की खोज करने के उनके आग्रह ने उन्हें यह विचार करने से रोक दिया कि उन्होंने इसके बजाय तत्व 75 पाया हो सकता है। 1930 में ओगावा की मृत्यु से ठीक पहले, केन्जिरो किमुरा ने इंपीरियल यूनिवर्सिटी ऑफ टोक्यो में एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा ओगावा के नमूने का विश्लेषण किया, और एक दोस्त से कहा कि "यह वास्तव में सुंदर रेनियम था"। उन्होंने इसे सार्वजनिक रूप से प्रकट नहीं किया, क्योंकि द्वितीय विश्व युद्ध से पहले जापानी विश्वविद्यालय संस्कृति के तहत अपने वरिष्ठों की गलतियों को इंगित करना बुरा माना जाता था, लेकिन सबूत किसी भी तरह से कुछ जापानी समाचार मीडिया को पता चल गए। जैसे-जैसे समय बीतता गया और प्रयोगों की कोई पुनरावृत्ति या निप्पोनियम पर कोई नया काम नहीं हुआ, ओगावा का दावा फीका पड़ गया।[5] प्रतीक Np का उपयोग बाद में तत्व नेप्चूनियम के लिए किया गया, और "निहोनियम" नाम, जिसे जापान के नाम पर भी रखा गया है, प्रतीक Nh के साथ, बाद में तत्व 113 के लिए उपयोग किया गया। तत्व 113 की खोज भी जापानी वैज्ञानिकों की एक टीम द्वारा की गई थी और इसे ओगावा के काम के सम्मान में नामित किया गया था।[6] आज, ओगावा के दावे को व्यापक रूप से पूर्वव्यापी रूप से तत्व 75 की खोज के रूप में स्वीकार किया जाता है।[5]

रेनियम (Rhenus जिसका अर्थ है: "राइन")[7] को अपना वर्तमान नाम तब मिला जब इसे जर्मनी में वाल्टर नोडैक, इडा नोडैक और ओटो बर्ग द्वारा फिर से खोजा गया। 1925 में उन्होंने बताया कि उन्होंने प्लैटिनम अयस्क और खनिज कोलम्बाइट में तत्व का पता लगाया है। उन्होंने गैडोलाइट और मोलिब्डेनाइट में भी रेनियम पाया।[8] 1928 में वे 660 किग्रा मोलिब्डेनाइट को संसाधित करके तत्व का 1 ग्राम निकालने में सक्षम थे।[9] 1968 में यह अनुमान लगाया गया था कि संयुक्त राज्य अमेरिका में 75% रेनियम धातु का उपयोग दुर्दम्य धातु (refractory metal) मिश्र धातुओं के अनुसंधान और विकास के लिए किया जाता था। उस बिंदु से सुपरअलॉय के व्यापक रूप से उपयोग किए जाने तक कई साल लग गए।[10][11]

1908 में ओगावा द्वारा मूल गलत वर्णन और 1925 में अंतिम कार्य रेनियम को शायद समझने वाला अंतिम स्थिर तत्व बनाता है। हाफनियम की खोज 1923 में हुई थी[12] और तब से खोजे गए अन्य सभी नए तत्वों के स्थिर समस्थानिक नहीं हैं।[13]

विशेषताएँ

रेनियम एक चांदी जैसी-सफेद धातु है जिसका गलनांक सभी तत्वों में सबसे अधिक है, जो केवल टंगस्टन से पीछे है (मानक दबाव पर कार्बन पिघलने के बजाय ऊर्ध्वपातित होता है, हालांकि इसका ऊर्ध्वपातन बिंदु टंगस्टन और रेनियम के गलनांक के बराबर है)। इसमें सभी तत्वों में सबसे अधिक क्वथनांक में से एक है, और स्थिर तत्वों में सबसे अधिक है। यह सबसे घने तत्वों में से एक है, जो केवल प्लैटिनम, इरिडियम और ओस्मियम से पीछे है। रेनियम की हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड क्रिस्टल संरचना होती है।

इसका सामान्य व्यावसायिक रूप एक पाउडर है, लेकिन इस तत्व को वैक्यूम या हाइड्रोजन वातावरण में दबाकर और सिंटरिंग (sintering) द्वारा समेकित किया जा सकता है। यह प्रक्रिया धातु के घनत्व के 90% से अधिक घनत्व वाला एक कॉम्पैक्ट ठोस प्रदान करती है। जब एनीलिंग (annealing) किया जाता है, तो यह धातु बहुत लचीली होती है और इसे मोड़ा, कुंडलित या रोल किया जा सकता है।[14] रेनियम-मोलिब्डेनम मिश्र धातु 10 K पर अतिचालक (superconductive) होते हैं; टंगस्टन-रेनियम मिश्र धातु भी मिश्र धातु के आधार पर लगभग 4-8 K पर अतिचालक होते हैं।[15] रेनियम धातु 1.697 ± 0.006 K पर अतिचालक होती है।[16][17]

थोक रूप में और कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर, तत्व क्षार, सल्फ्यूरिक एसिड, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, नाइट्रिक एसिड और एक्वा रेजिया का प्रतिरोध करता है। हालांकि, गर्म करने पर यह नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करेगा।[18]

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of rhenium

रेनियम का एक स्थिर समस्थानिक है, रेनियम-185, जो फिर भी अल्पसंख्यक प्रचुरता में होता है, एक ऐसी स्थिति जो केवल दो अन्य तत्वों (इंडियम और टेल्यूरियम) में पाई जाती है। प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला रेनियम केवल 37.4% 185Re, और 62.6% 187Re है, जो अस्थिर है लेकिन इसका अर्ध-आयु (half-life) बहुत लंबा (41.6 बिलियन वर्ष) है।ref प्राकृतिक रेनियम का एक किलोग्राम इस समस्थानिक की उपस्थिति के कारण 1.07 MBq विकिरण उत्सर्जित करता है। यह जीवनकाल रेनियम परमाणु की आवेश अवस्था से बहुत प्रभावित हो सकता है।[19][20] 187Re का बीटा क्षय अयस्कों के रेनियम-ओस्मियम डेटिंग के लिए उपयोग किया जाता है। इस बीटा क्षय के लिए उपलब्ध ऊर्जा (2.6 केवी) सभी रेडियोन्यूक्लाइडों के बीच दूसरी सबसे कम ज्ञात है, केवल 115In से उत्तेजित 115Sn* (0.147 केवी) के क्षय के पीछे।[21] समस्थानिक रेनियम-186m लगभग 200,000 वर्षों की अर्ध-आयु के साथ सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले मेटास्टेबल समस्थानिकों में से एक के रूप में उल्लेखनीय है। 33 अन्य अस्थिर समस्थानिक हैं जिन्हें पहचाना गया है, जो 160Re से 194Re तक हैं, जिनमें से सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला 70 दिनों की अर्ध-आयु के साथ 183Re है।ref

यौगिक

मुख्य लेख: Rhenium compounds

रेनियम यौगिक −3 और +7 के बीच सभी ऑक्सीकरण अवस्थाओं के लिए जाने जाते हैं, सिवाय −2 के। ऑक्सीकरण अवस्थाएं +7, +4, और +3 सबसे आम हैं।[22] रेनियम व्यावसायिक रूप से परहेनेट (perrhenate) के लवणों के रूप में सबसे अधिक उपलब्ध है, जिसमें सोडियम और अमोनियम परहेनेट शामिल हैं। ये सफेद, पानी में घुलनशील यौगिक हैं।[23] टेट्राथियोपरहेनेट आयन ReS_{4}− संभव है।[24]

हैलाइड और ऑक्सीहैलाइड

सबसे आम रेनियम क्लोराइड ReCl6, ReCl5, ReCl4, और ReCl3 हैं।[25] इन यौगिकों की संरचनाओं में अक्सर व्यापक Re-Re बॉन्डिंग होती है, जो VII से कम ऑक्सीकरण अवस्थाओं में इस धातु की विशेषता है। Re2Cl_{8}2− के लवणों में एक चतुष्कोणीय बंधन (quadruple bond) धातु-धातु बंधन होता है। हालांकि उच्चतम रेनियम क्लोराइड में Re(VI) होता है, फ्लोरीन d0 Re(VII) व्युत्पन्न रेनियम हेप्टाफ्लोराइड देता है। रेनियम के ब्रोमाइड और आयोडाइड भी अच्छी तरह से ज्ञात हैं, जिनमें रेनियम पेंटाब्रोमाइड और रेनियम टेट्राआयोडाइड शामिल हैं।

टंगस्टन और मोलिब्डेनम की तरह, जिसके साथ यह रासायनिक समानताएं साझा करता है, रेनियम विभिन्न प्रकार के ऑक्सोहैलाइड (oxyhalide) बनाता है। ऑक्सीक्लोराइड सबसे आम हैं, और इनमें ReOCl4, ReOCl3 शामिल हैं।

ऑक्साइड और सल्फाइड

सबसे आम ऑक्साइड वाष्पशील पीला Re2O7 है। लाल ReO3 एक पेरोव्स्काइट-जैसी संरचना अपनाता है। अन्य ऑक्साइड में Re2O5, ReO2, और Re2O3 शामिल हैं।[25] सल्फाइड ReS2 और Re2S7 हैं। परहेनेट लवणों को अमोनियम हाइड्रोसल्फाइड की क्रिया द्वारा टेट्राथियोपरहेनेट में परिवर्तित किया जा सकता है।[24]

अन्य यौगिक

रेनियम डाइबोराइड (ReB2) एक कठोर यौगिक है जिसकी कठोरता टंगस्टन कार्बाइड, सिलिकॉन कार्बाइड, टाइटेनियम डाइबोराइड या ज़िरकोनियम डाइबोराइड के समान है।[26]

ऑर्गेनोरेनियम यौगिक

मुख्य लेख: Organorhenium chemistry

डाइरेनियम डेकाकार्बोनिल ऑर्गेनोरेनियम रसायन विज्ञान में सबसे आम प्रवेश है। सोडियम अमलगम के साथ इसका अपचयन NaRe(CO)5 देता है जिसमें रेनियम औपचारिक ऑक्सीकरण अवस्था -1 में होता है।[27] डाइरेनियम डेकाकार्बोनिल को ब्रोमीन के साथ ब्रोमोपेंटाकार्बोनिलरेनियम(I) में ऑक्सीकृत किया जा सकता है:[28]

Re2(CO)10 + Br2 -> 2 Re(CO)5Br

जिंक और एसिटिक एसिड के साथ इस पेंटाकार्बोनिल का अपचयन पेंटाकार्बोनिलहाइड्रिडोरेनियम देता है:[29]

Re(CO)5Br + Zn + HOAc -> Re(CO)5H + ZnBr(OAc)

मिथाइलरेनियम ट्राइऑक्साइड ("MTO"), CH3ReO3 एक वाष्पशील, रंगहीन ठोस है जिसका उपयोग कुछ प्रयोगशाला प्रयोगों में उत्प्रेरक के रूप में किया गया है। इसे कई मार्गों से तैयार किया जा सकता है, एक सामान्य विधि Re2O7 और टेट्रामेथिलटिन की प्रतिक्रिया है:

Re2O7 + (CH3)4Sn -> CH3ReO3 + (CH3)3SnOReO3

समान अल्काइल और एरील व्युत्पन्न ज्ञात हैं। MTO हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ ऑक्सीकरण के लिए उत्प्रेरित करता है। टर्मिनल एल्काइन संबंधित एसिड या एस्टर देते हैं, आंतरिक एल्काइन डाइकेटोन देते हैं, और एल्कीन एपॉक्साइड देते हैं। MTO एल्डिहाइड और डायज़ोएल्केन के एल्कीन में रूपांतरण को भी उत्प्रेरित करता है।[30]

नोनाहाइड्रिडोरेनियम

रेनियम का एक विशिष्ट व्युत्पन्न नोनाहाइड्रिडोरेनियम है, जिसे मूल रूप से रेनियम आयन, Re-, माना जाता था, लेकिन वास्तव में इसमें ReH_{9}2- आयन होता है जिसमें रेनियम की ऑक्सीकरण अवस्था +7 होती है।

रेनियम का विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

रेनियम की अधिकांश रासायनिक प्रजातियों को इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी से अलग किया जा सकता है। पॉलीऑक्सोरेनियम के लिए संरचना का प्रमाण मुख्य रूप से ठोस पदार्थों के लिए क्रिस्टल संरचना से और समाधानों के लिए मास-स्पेक्ट्रा से होता है।[31] रेनियम की कम जटिल प्रजातियों के लिए XANES बहुत सहायक है।[32]

घटना

रेनियम पृथ्वी की पपड़ी में सबसे दुर्लभ तत्वों में से एक है जिसकी औसत सांद्रता 1 ppb है;[25] अन्य स्रोत 0.5 ppb की संख्या का हवाला देते हैं जो इसे पृथ्वी की पपड़ी में 77वां सबसे प्रचुर तत्व बनाता है।[33] रेनियम शायद प्रकृति में मुक्त नहीं पाया जाता है (इसकी संभावित प्राकृतिक घटना अनिश्चित है), लेकिन खनिज मोलिब्डेनाइट (जो मुख्य रूप से मोलिब्डेनम डाइसल्फाइड है) में 0.2% तक की मात्रा में होता है, जो प्रमुख व्यावसायिक स्रोत है, हालांकि 1.88% तक वाले एकल मोलिब्डेनाइट नमूने पाए गए हैं।[34] चिली में दुनिया का सबसे बड़ा रेनियम भंडार है, जो तांबे के अयस्क जमा का हिस्सा है, और 2005 तक अग्रणी उत्पादक था।[35] यह केवल हाल ही में (1994 में) था कि पहला रेनियम खनिज पाया और वर्णित किया गया था, एक रेनियम सल्फाइड खनिज (ReS2) जो कुद्रियावी ज्वालामुखी, इटुरूप द्वीप, कुरिल द्वीप समूह में एक फ्यूमारोल से संघनित हो रहा था।[36] कुद्रियावी प्रति वर्ष 20-60 किग्रा रेनियम का निर्वहन करता है, ज्यादातर रेनियम डाइसल्फाइड के रूप में।[37][38] रेनिट (rheniite) नामित, यह दुर्लभ खनिज संग्राहकों के बीच उच्च कीमतों की मांग करता है।[39]

उत्पादन

लगभग 80% रेनियम पोरफिरी मोलिब्डेनम जमा से निकाला जाता है।[40] कुछ अयस्कों में 0.001% से 0.2% रेनियम होता है।[25] अयस्क को भूनने से रेनियम ऑक्साइड वाष्पित हो जाते हैं।[34] रेनियम(VII) ऑक्साइड और परहेनिक एसिड आसानी से पानी में घुल जाते हैं; उन्हें फ्लू धूल और गैसों से निकाला जाता है और पोटेशियम या अमोनियम क्लोराइड के साथ परहेनेट लवण के रूप में अवक्षेपित करके निकाला जाता है, और पुन: क्रिस्टलीकरण (recrystallization) द्वारा शुद्ध किया जाता है।[25] कुल विश्व उत्पादन 40 और 50 टन/वर्ष के बीच है; मुख्य उत्पादक चिली, संयुक्त राज्य अमेरिका, पेरू और पोलैंड में हैं।[41] उपयोग किए गए Pt-Re उत्प्रेरक और विशेष मिश्र धातुओं की रीसाइक्लिंग प्रति वर्ष 10 टन की वसूली की अनुमति देती है। धातु की कीमतें 2008 की शुरुआत में तेजी से बढ़ीं, 2003-2006 में $1000-$2000 प्रति किग्रा से फरवरी 2008 में $10,000 से अधिक हो गईं।[42][43] धातु का रूप उच्च तापमान पर हाइड्रोजन के साथ अमोनियम परहेनेट को कम करके तैयार किया जाता है:[23]

2 NH4ReO4 + 7 H2 -> 2 Re + 8 H2O + 2 NH3

यूरेनियम अयस्कों के भूमिगत लीचिंग के उत्पादक समाधानों से रेनियम के संबंधित निष्कर्षण के लिए प्रौद्योगिकियां हैं।[44]

अनुप्रयोग

रेनियम को उच्च-तापमान वाले सुपरअलॉय में मिलाया जाता है, जिनका उपयोग जेट इंजन के पुर्जे बनाने में किया जाता है,[45] जिसमें विश्व भर के रेनियम उत्पादन का 70% उपयोग होता है।[46] एक अन्य प्रमुख अनुप्रयोग प्लेटिनम-रेनियम उत्प्रेरक (catalysts) में है, जिनका उपयोग मुख्य रूप से सीसा-मुक्त, उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन बनाने में किया जाता है।[47]

मिश्र धातु (Alloys)

निकल-आधारित सुपरअलॉय में रेनियम मिलाने से उनकी सर्पण शक्ति (creep strength) में सुधार होता है। इन मिश्र धातुओं में सामान्यतः 3% या 6% रेनियम होता है।[48] दूसरी पीढ़ी की मिश्र धातुओं में 3% रेनियम होता है; इन मिश्र धातुओं का उपयोग F-15 और F-16 के इंजनों में किया गया था, जबकि नई एकल-क्रिस्टल तीसरी पीढ़ी की मिश्र धातुओं में 6% रेनियम होता है; इनका उपयोग F-22 और F-35 इंजनों में किया जाता है।[47][49] रेनियम का उपयोग CMSX-4 (दूसरी पीढ़ी) और CMSX-10 (तीसरी पीढ़ी) जैसे सुपरअलॉय में भी किया जाता है, जिनका उपयोग GE 7FA जैसे औद्योगिक गैस टर्बाइन इंजनों में होता है। रेनियम के कारण सुपरअलॉय सूक्ष्म संरचनात्मक रूप से अस्थिर हो सकते हैं, जिससे अवांछनीय टोपोलॉजिकल क्लोज पैक्ड (TCP) प्रावस्थाएं बन सकती हैं। चौथी और पांचवीं पीढ़ी के सुपरअलॉय में, इस प्रभाव से बचने के लिए रूथेनियम का उपयोग किया जाता है। अन्य के अलावा, नए सुपरअलॉय EPM-102 (3% Ru के साथ) और TMS-162 (6% Ru के साथ) हैं,[50] साथ ही TMS-138[51] और TMS-174 भी हैं।[52][53]

वर्ष 2006 के लिए, खपत का विवरण इस प्रकार है: 28% जनरल इलेक्ट्रिक, 28% रोल्स-रॉयस पीएलसी और 12% प्रैट एंड व्हिटनी, ये सभी सुपरअलॉय के लिए थे, जबकि उत्प्रेरकों के लिए उपयोग केवल 14% था और शेष अनुप्रयोगों में 18% का उपयोग हुआ।[46] 2006 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में रेनियम की 77% खपत मिश्र धातुओं में थी।[47] सैन्य जेट इंजनों की बढ़ती मांग और स्थिर आपूर्ति के कारण कम रेनियम सामग्री वाले सुपरअलॉय विकसित करना आवश्यक हो गया। उदाहरण के लिए, नए CFM इंटरनेशनल CFM56 उच्च-दबाव टर्बाइन (HPT) ब्लेड में 3% के बजाय 1.5% रेनियम सामग्री वाले Rene N515 का उपयोग किया जाएगा।[54][55]

रेनियम टंगस्टन के गुणों में सुधार करता है। टंगस्टन-रेनियम मिश्र धातु कम तापमान पर अधिक तन्य (ductile) होते हैं, जिससे उन्हें मशीनिंग करना आसान हो जाता है। उच्च-तापमान स्थिरता में भी सुधार होता है। यह प्रभाव रेनियम की सांद्रता के साथ बढ़ता है, और इसलिए टंगस्टन मिश्र धातु 27% Re तक उत्पादित किए जाते हैं, जो कि घुलनशीलता सीमा है।[56] टंगस्टन-रेनियम तार मूल रूप से एक ऐसा तार विकसित करने के प्रयासों में बनाया गया था जो पुन: क्रिस्टलीकरण (recrystallization) के बाद अधिक तन्य हो। यह तार को विशिष्ट प्रदर्शन उद्देश्यों को पूरा करने की अनुमति देता है, जिसमें बेहतर कंपन प्रतिरोध, बेहतर तन्यता और उच्च प्रतिरोधकता शामिल है।[57] टंगस्टन-रेनियम मिश्र धातुओं का एक अनुप्रयोग एक्स-रे स्रोत है। दोनों तत्वों का उच्च गलनांक, उनके उच्च परमाणु द्रव्यमान के साथ मिलकर, उन्हें लंबे समय तक इलेक्ट्रॉन प्रभाव के प्रति स्थिर बनाता है।[58] रेनियम टंगस्टन मिश्र धातुओं का उपयोग 2200 °C तक के तापमान को मापने के लिए थर्मोकपल के रूप में भी किया जाता है।[59]

रेनियम की उच्च तापमान स्थिरता, कम वाष्प दबाव, अच्छा घिसाव प्रतिरोध (wear resistance) और आर्क संक्षारण को सहन करने की क्षमता स्व-सफाई वाले विद्युत संपर्कों में उपयोगी है। विशेष रूप से, विद्युत स्विचिंग के दौरान होने वाला डिस्चार्ज संपर्कों को ऑक्सीकृत करता है। हालाँकि, रेनियम ऑक्साइड Re2O7 वाष्पशील है (लगभग 360 °C पर ऊर्ध्वपातन होता है) और इसलिए डिस्चार्ज के दौरान हट जाता है।[46]

रेनियम का गलनांक उच्च होता है और वाष्प दबाव टैंटलम और टंगस्टन के समान कम होता है। इसलिए, यदि फिलामेंट को निर्वात में नहीं, बल्कि ऑक्सीजन युक्त वातावरण में संचालित किया जाए तो रेनियम फिलामेंट उच्च स्थिरता प्रदर्शित करते हैं।[60] उन फिलामेंट्स का व्यापक रूप से मास स्पेक्ट्रोमीटर, आयन गेज[61] और फोटोग्राफी में फोटोफ्लैश लैंप में उपयोग किया जाता है।[62]

उत्प्रेरक (Catalysts)

रेनियम-प्लेटिनम मिश्र धातु के रूप में रेनियम का उपयोग उत्प्रेरक सुधार (catalytic reforming) के लिए उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है, जो कम ऑक्टेन रेटिंग वाले पेट्रोलियम रिफाइनरी नेफ्था को उच्च-ऑक्टेन तरल उत्पादों में बदलने की एक रासायनिक प्रक्रिया है। विश्व स्तर पर, इस प्रक्रिया के लिए उपयोग किए जाने वाले 30% उत्प्रेरकों में रेनियम होता है।[63] ओलेफिन मेटाथेसिस दूसरी प्रतिक्रिया है जिसके लिए रेनियम का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। सामान्यतः इस प्रक्रिया के लिए एल्यूमिना पर Re2O7 का उपयोग किया जाता है।[64] रेनियम उत्प्रेरक नाइट्रोजन, सल्फर और फास्फोरस से होने वाले रासायनिक विषाक्तता के प्रति बहुत प्रतिरोधी होते हैं, और इसलिए इनका उपयोग कुछ प्रकार की हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं में किया जाता है।[14][65][66]

अन्य उपयोग

आइसोटोप 186Re और 188Re रेडियोधर्मी हैं और इनका उपयोग लिवर कैंसर के उपचार के लिए किया जाता है। ऊतक में दोनों की भेदन गहराई (penetration depth) समान है (186Re के लिए 5 मिमी और 188Re के लिए 11 मिमी), लेकिन 186Re में लंबी अर्ध-आयु (90 घंटे बनाम 17 घंटे) का लाभ है।[67][68]

188Re का उपयोग प्रयोगात्मक रूप से अग्नाशय के कैंसर के एक नए उपचार में भी किया जा रहा है, जहाँ इसे लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स (Listeria monocytogenes) बैक्टीरिया के माध्यम से पहुँचाया जाता है।[69] 188Re आइसोटोप का उपयोग रेनियम-SCT (त्वचा कैंसर चिकित्सा) के लिए भी किया जाता है। यह उपचार त्वचा के बेसल-सेल कार्सिनोमा और स्क्वैमस सेल कार्सिनोमा के उपचार में ब्रेकीथेरेपी के लिए आइसोटोप के बीटा उत्सर्जक के रूप में गुणों का उपयोग करता है।[70]

आवधिक प्रवृत्तियों (periodic trends) द्वारा संबंधित, रेनियम का रसायन टेक्नेटियम के समान है; लक्ष्य यौगिकों पर रेनियम को लेबल करने के लिए किया गया कार्य अक्सर टेक्नेटियम पर लागू किया जा सकता है। यह रेडियोफार्मेसी के लिए उपयोगी है, जहाँ टेक्नेटियम के साथ काम करना मुश्किल है – विशेष रूप से चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले टेक्नेटियम-99m आइसोटोप के साथ – इसकी कीमत और कम अर्ध-आयु के कारण।[67][71]

रेनियम का उपयोग जाइरोस्कोप जैसे उच्च परिशुद्धता वाले उपकरण बनाने में किया जाता है।[72] इसका उच्च घनत्व, यांत्रिक स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध विशेषताएँ[73] कठिन परिस्थितियों में उपकरण की टिकाऊपन (durability) और सटीक प्रदर्शन सुनिश्चित करती हैं। रेनियम कैथोड का उपयोग स्पेक्ट्रल विश्लेषण में उनकी स्थिरता और परिशुद्धता के लिए भी किया जाता है।[74]

रेनियम का उपयोग एयरोस्पेस, परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों में किया जाता है, और यह चिकित्सा उपकरणों में अनुप्रयोग के लिए क्षमता दिखाता है।[75] रॉकेट उद्योग में, इसका उपयोग बूस्टर रॉकेट के इंजन घटकों में किया जाता है।[76][77] इसके अतिरिक्त, रेनियम का उपयोग SP-100 कार्यक्रम में इसकी कम-तापमान तन्यता के कारण किया गया था।[78]

रेनियम की कठोरता और उच्च गलनांक इसे डायमंड एनविल सेल में उच्च दबाव प्रयोगों के लिए एक सामान्य गैसकेट सामग्री बनाता है।[79][80]

1960 के दशक में फोटोग्राफी में जनरल इलेक्ट्रिक फ्लैश बल्बों के लिए इग्नाइटर के रूप में रेनियम का उपयोग किया गया था (GE #5, M5, AG1 बल्बों का विज्ञापन « Guaranteed Rhenium Igniter » के साथ किया गया था)।[81]

सावधानियां

रेनियम और इसके यौगिकों की विषाक्तता के बारे में बहुत कम जानकारी है क्योंकि इनका उपयोग बहुत कम मात्रा में किया जाता है। घुलनशील लवण, जैसे कि रेनियम हैलाइड्स या पररेनिएट्स, रेनियम के अलावा अन्य तत्वों के कारण या स्वयं रेनियम के कारण खतरनाक हो सकते हैं।[82] रेनियम के केवल कुछ यौगिकों का उनकी तीव्र विषाक्तता के लिए परीक्षण किया गया है; दो उदाहरण पोटेशियम पररेनिएट और रेनियम ट्राइक्लोराइड हैं, जिन्हें चूहों में घोल के रूप में इंजेक्ट किया गया था। पररेनिएट का सात दिनों के बाद LD50 मान 2800 मिलीग्राम/किग्रा था (यह बहुत कम विषाक्तता है, जो टेबल सॉल्ट के समान है) और रेनियम ट्राइक्लोराइड ने 280 मिलीग्राम/किग्रा का LD50 दिखाया।[83]

नोट्स

संदर्भ

  1. ↑ (1925-06-01). Die Ekamangane. Naturwissenschaften. 13 (26) 567–574. doi:10.1007/BF01558746.
  2. ↑ (2003). From Hydrogen to Darmstadtium & More. 144. American Chemical Society.
  3. ↑ BASF Catalysts - Metal Prices. apps.catalysts.basf.com.
  4. ↑ 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. doi:10.1016/j.sab.2003.12.027.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 (2022). "Ogawa's nipponium and its re-assignment to rhenium". Foundations of Chemistry. 24 15–57. doi:10.1007/s10698-021-09410-x.
  6. ↑ (28 November 2016). Names and symbols of the elements with atomic numbers 113, 115, 117 and 118 (IUPAC Recommendations 2016). Pure Appl. Chem.. 88 (12) 1225–1229. doi:10.1515/pac-2016-0501.
  7. ↑ Tilgner, Hans Georg. (2000). Forschen Suche und Sucht. Books on Demand. ISBN 978-3-89811-272-7.
  8. ↑ Noddack, W.. (1925). "Die Ekamangane". Naturwissenschaften. 13 (26) 567–574. doi:10.1007/BF01558746.
  9. ↑ Noddack, W.. (1929). "Die Herstellung von einem Gram Rhenium". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 183 (1) 353–375. doi:10.1002/zaac.19291830126.
  10. ↑ (1968). Trends in usage of rhenium: Report. 4–5.
  11. ↑ (1970). Rhenium alloys.
  12. ↑ "Two Danes Discover New Element, Hafnium – Detect It by Means of Spectrum Analysis of Ore Containing Zirconium", The New York Times, January 20, 1923, p. 4
  13. ↑ (2011). Rhenium: Statistics and Information. Minerals Information.
  14. ↑ 14.0 14.1 Hammond, C. R.. (2004). Handbook of Chemistry and Physics. CRC press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  15. ↑ Neshpor, V. S.. (1968). "Superconductivity of Some Alloys of the Tungsten-rhenium-carbon System". Soviet Physics JETP. 27 13.
  16. ↑ (2011). "CRC Handbook of Chemistry and Physics". 12.60. CRC Press. ISBN 978-1439855119.
  17. ↑ Daunt, J. G.. The Properties of Superconducting Mo-Re Alloys. Defense Technical Information Center.
  18. ↑ (July 2018). Rhenium - A METAL WITHOUT WHICH THERE WOULdn't BE GASOLINE!. YouTube.
  19. ↑ Johnson, Bill. (1993). How to Change Nuclear Decay Rates. math.ucr.edu.
  20. ↑ (1996). "Observation of bound-state β− decay of fully ionized 187Re: 187Re-187Os Cosmochronometry". Physical Review Letters. 77 (26) 5190–5193. doi:10.1103/PhysRevLett.77.5190.
  21. ↑ (2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". The European Physical Journal A. 55 (8) 140. doi:10.1140/epja/i2019-12823-2.
  22. ↑ (2018). "Inorganic Chemistry". 829. Pearson Prentice-Hal. ISBN 978-1292-13414-7.
  23. ↑ 23.0 23.1 Glemser, O. (1963) "Ammonium Perrhenate" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., G. Brauer (ed.), Academic Press, NY., Vol. 1, pp. 1476–85.
  24. ↑ 24.0 24.1 (2002). "Inorganic Syntheses". 33 107–110. ISBN 0471208256. doi:10.1002/0471224502.ch2.
  25. ↑ 25.0 25.1 25.2 25.3 25.4 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.
  26. ↑ Qin, Jiaqian. (2008). "Is Rhenium Diboride a Superhard Material?". Advanced Materials. 20 (24) 4780–4783. doi:10.1002/adma.200801471.
  27. ↑ Breimair, Josef. (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.
  28. ↑ Schmidt, Steven P.. (1990). "Inorganic Syntheses". 28 154–159. ISBN 978-0-470-13259-3. doi:10.1002/9780470132593.ch42.
  29. ↑ Michael A. Urbancic. (1990). "Inorganic Syntheses". 28 165–168. ISBN 978-0-470-13259-3. doi:10.1002/9780470132593.ch43.
  30. ↑ Hudson, A. (2002) "Methyltrioxorhenium" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons: New York, ISBN 9780470842898, 10.1002/047084289X.
  31. ↑ Volkov, Mikhail A.; Novikov, Anton P.; Borisova, Nataliya E.; Grigoriev, Mikhail S.; German, Konstantin E.. (2023-08-21). Intramolecular Re···O Nonvalent Interactions as a Stabilizer of the Polyoxorhenate(VII). Inorganic Chemistry. 62 (33) 13485–13494. doi:10.1021/acs.inorgchem.3c01863.
  32. ↑ Krot, Anna; Novichkov, Daniil; Volkov, Mikhail A.; Sitanskaya, Anastasiia V.; Mitrofanov, Artem; Kalmykov, Stepan; Matveev, Petr I.. (2026-02-10). Establishing XANES Signatures of Rhenium Oxidation States: A Combined Theoretical and Experimental Reference Study for Analytical Applications. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. doi:10.1039/D5JA00410A.
  33. ↑ Emsley, John. (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 358–360. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
  34. ↑ 34.0 34.1 Rouschias, George. (1974). "Recent advances in the chemistry of rhenium". Chemical Reviews. 74 (5) 531. doi:10.1021/cr60291a002.
  35. ↑ Anderson, Steve T.. 2005 Minerals Yearbook: Chile. United States Geological Survey.
  36. ↑ Korzhinsky, M. A.. (2004-05-05). "Discovery of a pure rhenium mineral at Kudriavy volcano". Nature. 369 (6475) 51–52. doi:10.1038/369051a0.
  37. ↑ (2010). "Concentration of rhenium and other rare metals in gases of the Kudryavy Volcano (Iturup Island, Kurile Islands)". Doklady Earth Sciences. 430 (1) 114. doi:10.1134/S1028334X10010253.
  38. ↑ (2008). "Sources of unique rhenium enrichment in fumaroles and sulphides at Kudryavy volcano". Geochimica et Cosmochimica Acta. 72 (3) 889. doi:10.1016/j.gca.2007.11.015.
  39. ↑ The Mineral Rheniite. Amethyst Galleries.
  40. ↑ (2016). Rare earth and critical elements in ore deposits. 18 137–164. Society of Economic Geologists. ISBN 978-1-62949-218-6. doi:10.5382/Rev.18.07.
  41. ↑ Magyar, Michael J.. (January 2012). Rhenium. Mineral Commodity Summaries.
  42. ↑ MinorMetal prices. minormetals.com.
  43. ↑ Harvey, Jan. (2008-07-10). Analysis: Super hot metal rhenium may reach "platinum prices". Reuters India.
  44. ↑ (2021). Prospects for selective-and-advanced recovery of rhenium from pregnant solutions of in-situ leaching of uranium ores at Dobrovolnoye deposit. Gornye Nauki I Tekhnologii = Mining Science and Technology (Russia). 6 (3) 158–169. doi:10.17073/2500-0632-2021-3-158-169.
  45. ↑ Rhenium (Re) | AMERICAN ELEMENTS ®. American Elements: The Materials Science Company.
  46. ↑ 46.0 46.1 46.2 Naumov, A. V.. (2007). "Rhythms of rhenium". Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 48 (6) 418–423. doi:10.3103/S1067821207060089.
  47. ↑ 47.0 47.1 47.2 Magyar, Michael J.. (April 2011). 2009 Mineral Yearbook: Rhenium. United States Geological Survey.
  48. ↑ Bhadeshia, H. K. D. H.. Nickel Based Superalloys. University of Cambridge.
  49. ↑ Cantor, B.. (2001). Aerospace Materials: An Oxford-Kobe Materials Text. 82–83. CRC Press. ISBN 978-0-7503-0742-0.
  50. ↑ Bondarenko, Yu. A.. (2006). "Effect of high-gradient directed crystallization on the structure and properties of rhenium-bearing single-crystal alloy". Metal Science and Heat Treatment. 48 (7–8) 360. doi:10.1007/s11041-006-0099-6.
  51. ↑ Fourth generation nickel base single crystal superalloy.
  52. ↑ Koizumi, Yutaka. Development of a Next-Generation Ni-base Single Crystal Superalloy. Proceedings of the International Gas Turbine Congress, Tokyo November 2–7, 2003.
  53. ↑ Walston, S.. Joint Development of a Fourth Generation Single Crystal Superalloy.
  54. ↑ (2010). "Rhenium reduction—alloy design using an economically strategic element". JOM. 62 (1) 55. doi:10.1007/s11837-010-0012-z.
  55. ↑ Konitzer, Douglas G.. (September 2010). Design in an Era of Constrained Resources.
  56. ↑ Lassner, Erik. (1999). Tungsten: properties, chemistry, technology of the element, alloys, and chemical compounds. 256. Springer. ISBN 978-0-306-45053-2.
  57. ↑ Tungsten-Rhenium - Union City Filament. Union City Filament.
  58. ↑ Cherry, Pam. (1998). Practical radiotherapy physics and equipment. 55. Cambridge University Press. ISBN 978-1-900151-06-1.
  59. ↑ Asamoto, R.. (1968). "Tungsten-Rhenium Thermocouples for Use at High Temperatures". Review of Scientific Instruments. 39 (8) 1233. doi:10.1063/1.1683642.
  60. ↑ Blackburn, Paul E.. (1966). "The Vapor Pressure of Rhenium". The Journal of Physical Chemistry. 70 (1) 311–312. doi:10.1021/j100873a513.
  61. ↑ Earle, G. D.. (2005). "Tungsten-Rhenium Filament Lifetime Variability in Low Pressure Oxygen Environments". IEEE Transactions on Plasma Science. 33 (5) 1736–1737. doi:10.1109/TPS.2005.856413.
  62. ↑ Ede, Andrew. (2006). "The chemical element: a historical perspective". Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-313-33304-0.
  63. ↑ Ryashentseva, Margarita A.. (1998). "Rhenium-containing catalysts in reactions of organic compounds". Russian Chemical Reviews. 67 (2) 157–177. doi:10.1070/RC1998v067n02ABEH000390.
  64. ↑ Mol, Johannes C.. (1999). "Olefin metathesis over supported rhenium oxide catalysts". Catalysis Today. 51 (2) 289–299. doi:10.1016/S0920-5861(99)00051-6.
  65. ↑ Angelidis, T. N.. (1999). "Selective Rhenium Recovery from Spent Reforming Catalysts". Ind. Eng. Chem. Res.. 38 (5) 1830–1836. doi:10.1021/ie9806242.
  66. ↑ Burch, Robert. (1978). The Oxidation State of Rhenium and Its Role in Platinum-Rhenium. Platinum Metals Review. 22 (2) 57–60. doi:10.1595/003214078X2225760.
  67. ↑ 67.0 67.1 Dilworth, Jonathan R.. (1998). "The biomedical chemistry of technetium and rhenium". Chemical Society Reviews. 27 (1) 43–55. doi:10.1039/a827043z.
  68. ↑ (2005). The Tungsten-188 and Rhenium-188 Generator Information. ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी.
  69. ↑ Baker, Monya. (22 April 2013). Radioactive bacteria attack cancer. Nature. doi:10.1038/nature.2013.12841.
  70. ↑ (2020-07-22). "Personalized irradiation therapy for NMSC by rhenium-188 skin cancer therapy: a long-term retrospective study". Journal of Dermatological Treatment. 33 (2) 969–975. doi:10.1080/09546634.2020.1793890.
  71. ↑ Colton, R.. (1962). "An outline of technetium chemistry". Quarterly Reviews, Chemical Society. 16 (4) 299–315. doi:10.1039/QR9621600299.
  72. ↑ Trento, Chin. (Apr 12, 2024). Six Strategic Metals Widely Used in the Military Industry. Stanford Standard Materials.
  73. ↑ (Mar 1, 2024). Rhenium. Encyclopedia Britannica.
  74. ↑ (2017). Revised analysis of the fifth spectrum of rhenium (Re V). Atomic Data and Nuclear Data Tables. 119 175–192. doi:10.1016/j.adt.2017.01.003.
  75. ↑ (2001). Rhenium Redefined. NASA.
  76. ↑ Applications of Rhenium. Advance Refractory Metals.
  77. ↑ Harding, John. (1988). Iridium-Coated Rhenium Thrusters by CVD. 2. NASA.
  78. ↑ (1984). Processing and Production of Molybdenum and Tungsten Alloys. 98. US Department of Energy.
  79. ↑ Diamond Anvil Cell. Mineral Physics.
  80. ↑ (2023-08-20). The intrinsic effects of using rhenium gaskets in hydrothermal diamond anvil cell experiments on background fluorescence, contamination, and redox control. Chemical Geology. 632. doi:10.1016/j.chemgeo.2023.121535.
  81. ↑ Why was rhenium used as an igniter in flash bulbs?. Chemistry Stack Exchange.
  82. ↑ Emsley, J.. (2003). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 358–361. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
  83. ↑ Haley, Thomas J.. (1968). "Pharmacology and toxicology of potassium perrhenate and rhenium trichloride". Journal of Pharmaceutical Sciences. 57 (2) 321–323. doi:10.1002/jps.2600570218.

अतिरिक्त पठन

  • (2013). "A Tale of Seven Elements". Oxford University Press, ISBN 9780195391312.

बाहरी कड़ियाँ

rhenium

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Rhenium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Rhenium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=रेनियम&oldid=4752"