O que é o rênio e quais são suas aplicações?
O rênio é o segundo último elemento com um isótopo estável já descoberto na Terra. Os cientistas descobriram o rênio em 1908. Este composto químico é nomeado após o rio Reno na Europa. O rênio é um metal pesado que pertence à terceira linha de metal de transição no grupo 7 da tabela periódica. O símbolo do seu elemento químico é Re. Com uma concentração padrão de 1ppb (parte por bilhão) este elemento é um dos metais incomuns na crosta com o segundo ponto de ebulição mais alto e o terceiro ponto de fusão mais alto de todos os elementos. O metal quimicamente se assemelha ao tecnécio e ao manganês, e é um subproduto do refinamento e extração de minérios de cobre e molibdênio.
Características do rênio
O rênio é prateado na cor branca e tem o terceiro maior ponto de fusão após o carbono e o tungstênio. Re é o quarto elemento mais denso da Terra após osmium, irídio e platina. O rênio vem com uma estrutura de cristal hexagonal compacta e um parâmetro de treliça de c = 445.6pm e a = 276.1pm. Comercialmente, o rênio existe na forma de pó, mas pode ser consolidado por sinterização e prensagem em atmosfera de hidrogênio ou vácuo. O processo de consolidação produz um pequeno sólido cuja densidade é superior a 90% do metal. Quando aquecido, este elemento tende a ser flexível e facilmente enrolado, enrolado e até dobrado. As ligas de tungstênio-rênio e rênio-molibdênio são excelentes condutores. À temperatura ambiente, à pressão atmosférica e a granel, este elemento pode resistir à água régia, ácido nítrico diluído, ácido sulfúrico, álcalis e ácido clorídrico.
Quantos isótopos estáveis tem rênio?
O rênio tem apenas um isótopo estável (Rênio-185), que é um dos elementos mais raros encontrados apenas em dois elementos de telúrio e índio. Naturalmente encontrado rênio-187 é de apenas 62, 6% e rênio-185 é de 37, 4%, que são muito instáveis com uma meia-vida muito longa (1010 anos), que é afetada pelo estado de carga atômica. O isótopo rênio-186 tem a meia-vida mais longa de 200.000 anos. O rênio possui mais de 25 isótopos radioativos reconhecidos.
Onde está o minério de rênio?
Com uma concentração média de 1ppb (outras fontes citando 0, 5ppb), o rênio é o 77º elemento mais raro na crosta terrestre. Este metal não é encontrado livremente na natureza; ocorre em quantidades de 0, 2% em molibdenita. O Chile tinha as reservas de rênio mais significativas em suas minas de cobre e foi o maior produtor em 2005. O primeiro mineral de sulfeto de rênio conhecido formado no vulcão Kudriavy na Ilha Iturp na Rússia em 1994. O vulcão Kudriavy produz cerca de 60kg de rênio anualmente na forma de dissulfureto de rénio que se condensa a partir de fumarolas.
Como o rênio é extraído da molibdenita?
O rênio comercial é extraído do gás de molibdênio presente no sulfeto de cobre, e vários minérios de molibdenita têm um máximo de 0, 2% de rênio. O ácido perrênico e o óxido de rênio VII dissolvem-se em água e, portanto, são filtrados dos gases de combustão com poeira e, em seguida, precipitam cloreto de amônio ou potássio como sais de pertenato, que são purificados por recristalização. A produção anual total global desse elemento é entre 40 e 60 toneladas por ano, com os principais produtores sendo a Polônia, o Peru, os Estados Unidos e o Chile. Cerca de 10 toneladas de rênio são recuperadas anualmente a partir do resgate do catalisador Pt-Re com várias ligas excepcionais. A estrutura metálica do rênio é criada simplesmente por rotação do perreno- nato de amônio através de gás hidrogênio a temperaturas extremamente altas. O preço deste metal subiu entre US $ 1000 e US $ 2000 por quilo em 2003-2006 para US $ 10.000 por quilo e acima em 2008, o que o torna um dos metais mais caros do mundo.
Aplicações significativas de rênio
Os altos custos e a escassez do elemento Rênio limitam suas aplicações; no entanto, devido aos seus componentes de alto ponto de fusão e resistência a altas temperaturas, o rênio é indispensável na produção dos termopares para a medição de altas temperaturas na atmosfera não oxidada. Aproximadamente 70% da produção global de rênio é usada para produzir partes do motor a jato. Os catalisadores de platina-rênio auxiliam na produção de gasolina de alta octanagem, isenta de chumbo.
Ligas
A adição desse elemento nas superligas à base de níquel ajudou a melhorar sua resistência. As super-ligas têm 3-6% de rénio. As superligas de terceira geração com 6% de rênio são usadas na construção de peças de motores F-35 e F-22, enquanto as peças de motor F-16 e F-15 têm superligas de segunda geração com 3% de rênio. Os fabricantes adicionam o Rênio a outras superligas, como o CMSX-10 e o CMSX-4, que utilizam na fabricação de vários motores industriais de turbina a gás, como o GE 7FA. O rênio pode fazer superligas micro-estruturalmente instáveis, formando assim indesejáveis fases topologicamente fechadas (TCP). Para melhorar a estabilidade, o Ruténio é adicionado às superligas de 4ª e 5ª geração.
A adição de rênio no tungstênio ajuda a melhorar suas propriedades; tornando as ligas de tungstênio-rênio dúcteis e fáceis de trabalhar em baixas temperaturas. A estabilidade do tungstênio em altas temperaturas cresce com a adição de rênio. O equilíbrio destas ligas de tungstênio-rênio melhora com o aumento das concentrações de rênio, e esta é a razão pela qual a liga de tungstênio-rênio possui 27% de rênio, que é o seu limite de solubilidade. A adição de rênio ao tungstênio possibilita que os compósitos atinjam funções específicas, como melhor ductilidade, maior resistividade e maior resistência à vibração. Várias fontes de raios-X usam ligas de tungstênio-rênio. O ponto de fusão mais alto desses metais estabiliza seus átomos contra o impacto prolongado do elétron.
Catalisadores
O processo de reforma catalítica (o processo de transformação da nafta de petróleo de baixa octanagem em produtos de alta octanagem) utiliza ligas de platina-Rênio como catalisador. Globalmente, mais de 30% dos catalisadores usados no processo de reforma catalítica possuem rênio. A metátese da olefina (um processo orgânico que implica uma redistribuição de olefinas por regeneração e cisão da ligação dupla carbono-carbono) utiliza catalisadores à base de rénio. Numerosos processos de hidrogenação usam catalisadores de rênio porque são resistentes a todas as formas de envenenamento químico de fósforo, enxofre e nitrogênio.
Outras aplicações
Os isótopos Re-188 e Re-186 são os isótopos do rênio radioativo usados no tratamento do câncer de fígado. Embora esses isótopos tenham profundidade de penetração tecidual similar (Re-188 para 10mm e Re-186 para 5mm), o Re-186 tem uma vida útil mais longa. Listeria monocytogenes ajuda a entregar Re-188 no corpo durante o tratamento experimental do câncer de pâncreas. O rénio funciona perfeitamente como substituto do tecnécio, no processo de radiofármacos, porque tem uma semi-vida mais longa.
