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錸(Ruthenium)，是第六周期VII B族過渡金屬，元素符號Re，它是地殼中最稀有的元素之一，平均含量估值為十億分之一，同時也是熔點和沸點最高的元素之一。金屬錸堅硬、耐磨、耐腐蝕，在空氣中穩(wěn)定，在高溫下與硫蒸氣合成二硫化錸，與氟、氯、溴形成鹵化物。錸不溶于鹽酸，但溶于熱的濃硫酸。
圖1 錸金屬
1871年，俄國化學家德米特里?門捷列夫在發(fā)布元素周期表時就曾預測，在自然界中存在一個尚未發(fā)現(xiàn)原子量為190的“類錳”元素。1914年，英國物理學家亨利?莫塞萊推算了有關(guān)該元素的一些數(shù)據(jù)。1925年，德國化學家沃爾特?諾達克(Walter Noddack)、伊達?諾達克(Ida Noddack)、奧托?伯格(Otto Berg)用Ｘ射線在鉑礦和鈮鐵礦中探測到了這種元素，并根據(jù)萊茵河的名字Rhein將該元素命名為Rhenium。
1.物理性質(zhì)
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Re |
所屬周期 |
6 |
所屬族數(shù) |
VIIB |
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密度 |
21.04g/cm3 |
熔點 |
3186℃ |
沸點 |
5596℃ |
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186.207 |
75 |
1.97 ? |
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2-8-18-32-13-2 |
外圍電子層排布 |
4f14 5d5 6s2 |
地殼中含量 |
0.0004ppm |
2.化學性質(zhì)
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六方晶胞 |
a =276.1pm b=276.1pm c=445.6pm α=90。 β=90。 γ=120。 |
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常見化合價 |
+7,+6,+4,+3 |
第一電離能 760 kJ/mol 第二電離能 1260 kJ/mol 第三電離能 2510 kJ/mol 第四電離能 3640kJ/mol |
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Main：Re+7； Other：Re-1, Re0, Re+1, Re+2, Re+3, Re+5, Re+6, Re+4 |
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3. 應(yīng)用領(lǐng)域
錸主要應(yīng)用于航空航天、電子工業(yè)和石油化工等領(lǐng)域，具體應(yīng)用如下：
（1）航天、航空、重型船舶、火電、兵器等重工裝備領(lǐng)域，高溫高壓作業(yè)環(huán)境中的發(fā)動機、燃燒室、燃氣輪機用材。
（2）其它類似高溫高壓工況用抗蠕變、耐燒蝕、高耐磨、高強度類合金材料。
（3）航天電推進系統(tǒng)特種電極、電子管，空間小型核反應(yīng)堆驅(qū)動裝置極限用材。
（4）錸-鉑合金是催化重整過程中的一種催化劑。
4. 錸資源及二次循環(huán)利用
錸的資源含量稀少且分散，僅高于鏷和鐳等元素。目前自然界沒有發(fā)現(xiàn)可供工業(yè)開采的錸礦石，但由于錸鉬2種元素具有相似的晶格常數(shù)，因而多以類質(zhì)同象進入輝鉬礦和銅鉬礦中。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局( U.S.Geological Survey，USGS) 統(tǒng)計，世界錸儲量約為2500 t，其中智利的錸資源最為豐富，儲量約為1300 t，占世界錸儲量的53%，其次是美國和俄羅斯。我國的錸資源儲量較少，探明的儲量為237t，但品味低，幾乎全部伴生于鉬礦中。錸的最大用途是用于制造航空發(fā)動機渦輪葉片，其次是應(yīng)用于石油化工行業(yè)的鉑-錸重整催化劑。
隨著航空航天、石油化工領(lǐng)域的飛速發(fā)展，預計2015～2030年全球錸需求量約2800t，平均每年需求量約150t。目前中國錸消費量約占全球消費量的1/7，預計2030年，中國錸需求量約40t，占全球比例將接近1/5。以國內(nèi)錸儲量237t計算，按照預測的消費趨勢，國內(nèi)錸資源僅能保障到2025年前后，資源保障程度較低。含錸二次資源回收利用是彌補一次資源嚴重不足的重要途徑。全世界有80％的錸來自開采的錸礦物，有20％的錸來自二次資源回收利用，而且回收再利用的錸占錸消耗量的比例也在逐年增加。
5. 相關(guān)主要產(chǎn)品
（1）高錸酸銨
高錸酸銨是化學物質(zhì)，分子式是NH4ReO4，分子量268.24，CAS號13598-65-7。為白色片狀結(jié)晶，微溶于冷水，溶于熱水。用于石油化工行業(yè)制造鉑錸雙金屬重整催化劑、制造純錸金屬粉末或制品，含錸合金錸元素添加，以及用作其它含錸化合物或復合材料的原材料。
（2）錸粉
錸粉在常溫的空氣中穩(wěn)定，在空氣中保存時會吸濕，錸與氟和氯在加熱下反應(yīng)。在冷的和熱的鹽酸和氫氟酸中，錸不受腐蝕，在硝酸、熱濃硫酸和過氧化氫中能被溶解。用途：錸元素標樣，各類錸部件的基料以及各類高溫合金的錸元素添加劑。
（3）高純錸粒
高純錸金屬經(jīng)高溫高壓加工后具有一定形狀的小柱狀顆粒，外觀呈銀色。作為合金元素添加使用的錸粒，其化學成分的純度和致密狀態(tài)是衡量其品質(zhì)的主要參考指標。用途：中致密度錸錠可用作超高溫合金中的錸元素添加劑，高致密錠可用作制造棒材、絲材或高溫結(jié)構(gòu)件。
圖2錸粉和錸粒實物照片