रेनियम: खोज, गुण, संरचना, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

रेनीयाम एक धातु तत्व जिसका रासायनिक प्रतीक है रे, और आवर्त सारणी के समूह 7 में रखा, मैंगनीज नीचे दो स्थानों पर है। यह इसके साथ साझा करता है और टेक्नेटियम +1 से +7 तक कई संख्याओं या ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित करने की संपत्ति है। यह पेरिनेट, रेओ ₄ ^-, अनियनंग के अनुरूप, एमएनओ ₄ ^- नामक एक आयन भी बनाता है ।

यह धातु प्रकृति में सबसे दुर्लभ और निशान में से एक है, इसलिए इसकी कीमत अधिक है। इसे मोलिब्डेनम और तांबा खनन के उप-उत्पाद के रूप में निकाला जाता है। रेनियम के सबसे प्रासंगिक गुणों में से एक इसका उच्च गलनांक है, जो मुश्किल से कार्बन और टंगस्टन द्वारा पार किया जाता है, और इसका उच्च घनत्व, दो बार होता है।

रेनियम धातु का गोला। स्रोत: रासायनिक तत्वों / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) की हाय-रेस छवियां

उनकी खोज में विवादास्पद और दुर्भाग्यपूर्ण ओवरटोन हैं। 'रेनियम' नाम लैटिन शब्द 'रेनस' से निकला है, जिसका अर्थ है राइन, साइट के पास प्रसिद्ध जर्मन नदी, जहां जर्मन रसायनज्ञों ने इस नए तत्व को अलग और पहचान दिया था।

रेनियम के कई उपयोग हैं, जिनके बीच ऑक्टेन संख्या के गैसोलीन का शोधन होता है, साथ ही साथ दुर्दम्य सुपरलॉइज़ के निर्माण में, टर्बाइन और एयरोस्पेस जहाजों के इंजनों के संयोजन के लिए नियत किया जाता है।

खोज

मैंगनीज के समान रासायनिक विशेषताओं वाले दो भारी तत्वों के अस्तित्व की भविष्यवाणी पहले ही वर्ष 1869 के बाद से की गई थी, रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव की आवर्त सारणी के माध्यम से। हालांकि, उस समय यह ज्ञात नहीं था कि उनकी परमाणु संख्या क्या होनी चाहिए; और यह यहां 1913 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी हेनरी मोसले की भविष्यवाणी पेश की गई थी।

मोसले के अनुसार, मैंगनीज समूह से संबंधित इन दो तत्वों में परमाणु संख्या 43 और 75 होनी चाहिए।

हालांकि, कुछ साल पहले, जापानी रसायनज्ञ मस्कट ओगावा ने खनिज टॉरियनाइट के नमूने में तत्व 43 की खोज की थी। 1908 में अपने परिणाम घोषित करने के बाद, वह 'निपोनियो' नाम के साथ इस तत्व को बपतिस्मा देना चाहते थे। दुर्भाग्य से, उस समय केमिस्टों ने साबित किया कि ओगावा ने तत्व 43 की खोज नहीं की थी।

और इसलिए, अन्य वर्ष बीत गए जब 1925 में तीन जर्मन केमिस्ट: वाल्टर नॉडैक, इडा नोदैक और ओटो बर्ग ने कोलम्बाइट, गिडोलीनाइट और मोलिब्डेनाइट के खनिज नमूनों में तत्व 75 पाया। उन्होंने उसे जर्मनी के राइन नदी के सम्मान में (लैटिन में 'रेनुस') के नाम पर रेनियम नाम दिया।

मस्कट ओगावा की गलती से तत्व को गलत पहचानना था: उन्होंने रेनियम की खोज की थी, तत्व 43 नहीं, जिसे आज टेक्नेटियम कहा जाता है।

रेनियम के गुण

आवर्त सारणी में रेनियम की स्थिति। मूल: अहोर्स्टेमियरियर क्षेत्र: सुशांत सावला / सीसी बीवाई-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

भौतिक उपस्थिति

रेनियम को आमतौर पर एक भूरे रंग के पाउडर के रूप में विपणन किया जाता है। इसके धातु के टुकड़े, आमतौर पर गोलाकार बूंदें, चांदी-ग्रे हैं, जो अत्यधिक चमकदार भी हैं।

अणु भार

186.207 जी / मोल

परमाणु क्रमांक

75

गलनांक

3186 º सी

क्वथनांक

5630 º सी

घनत्व

-अंतर कमरे का तापमान: 21.02 ग्राम / सेमी ³

पिघलने बिंदु पर -Right: 18.9 g / cm ³

रेनियम एक ऐसी धातु है जो अपने आप में सीसे की तुलना में लगभग दोगुनी होती है। इस प्रकार, 1 ग्राम वजन वाले रेनियम के एक गोले को समान द्रव्यमान के मजबूत लीड क्रिस्टल के बराबर किया जा सकता है।

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 1.9

आयनीकरण ऊर्जा

पहला: 760 केजे / मोल

दूसरा: 1260 kJ / मोल

तीसरा: 2510 केजे / मोल

मोलर ताप क्षमता

25.48 J / (मोल K)

ऊष्मीय चालकता

48.0 डब्ल्यू / (एम के)

विधुतीय प्रतिरोधकर्ता

193 nΩ मी

मोह कठोरता

7

आइसोटोप

रेनियम परमाणु प्रकृति में दो समस्थानिकों के रूप में पाए जाते हैं: ¹⁸⁵ रे, 37.4% की बहुतायत के साथ; और 62.6% की बहुतायत के साथ ¹⁸⁷ रे। रेनियम उन तत्वों में से एक है जिनके सबसे प्रचुर मात्रा में आइसोटोप रेडियोधर्मी है; हालांकि, ¹⁸⁷ रे का आधा जीवन बहुत लंबा है (4.12 · 10 ¹⁰ वर्ष), इसलिए यह व्यावहारिक रूप से स्थिर माना जाता है।

जेट

रेनियम धातु जंग के लिए प्रतिरोधी सामग्री है। जब ऐसा होता है, तो इसका ऑक्साइड, रे ₂ ओ ₇, उच्च तापमान पर अस्थिर होता है और एक पीले-हरे रंग की लौ के साथ जलता है। रेनियम के टुकड़े केंद्रित HNO ₃ के हमले का विरोध करते हैं; लेकिन जब गर्म होता है, तो यह रेनिक एसिड और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए घुल जाता है, जो घोल को भूरा कर देता है:

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

रेनियम की रसायन विज्ञान विशाल है, क्योंकि यह ऑक्सीकरण संख्याओं की एक विस्तृत स्पेक्ट्रम के साथ यौगिक बनाने में सक्षम है, साथ ही दो रेनियम परमाणुओं (चार रे-रे सहसंयोजक बांड) के बीच एक चौगुनी बंधन स्थापित करता है।

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

रेनियम का इलेक्ट्रॉन खोल। लेखक: उपयोगकर्ता: ग्रेगॉर्बसन (ग्रेग रॉबसन)। विकिमीडिया कॉमन्स

रेनियम परमाणुओं को उनके क्रिस्टल में एक साथ मिलकर एक कॉम्पैक्ट हेक्सागोनल संरचना, एचसीपी बनाता है, जो बहुत घने होने की विशेषता है। यह इस तथ्य के अनुरूप है कि यह एक उच्च घनत्व वाली धातु है। धातु के बंधन, उनके बाहरी कक्षा के ओवरलैप के उत्पाद, पुनः परमाणुओं को मजबूत रूप से एकजुट रखते हैं।

इस धातु बंधन में, Re-Re, वैलेन्स इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार होते हैं:

४ एफ ^१४ ५ डी ^५ ६ ^२

सिद्धांत रूप में, यह 5 डी और 6 एस ऑर्बिटल्स है जो एचसी संरचना में रे परमाणुओं को कॉम्पैक्ट करने के लिए ओवरलैप करता है। ध्यान दें कि इसके इलेक्ट्रॉन आवधिक तालिका पर इसके समूह की संख्या के अनुसार कुल 7 तक जोड़ते हैं।

ऑक्सीकरण संख्या

रेनियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास हमें एक बार यह देखने की अनुमति देता है कि इसका परमाणु 7 इलेक्ट्रॉनों को खोने में सक्षम है, काल्पनिक राशन ⁷⁺ बनने के लिए । जब किसी रेनियम यौगिक में Re ⁷⁺ का अस्तित्व माना जाता है, उदाहरण के लिए, Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷⁺ O ₇ ^2-) में, तो इसे +7, Re का ऑक्सीकरण संख्या कहा जाता है (सप्तम)।

रेनियम के लिए अन्य सकारात्मक ऑक्सीकरण संख्या हैं: +1 (Re ⁺), +2 (Re ²⁺), +3 (Re ³⁺), और इसी तरह +7 तक। इसी तरह, रेनियम आयनों बनकर इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त कर सकता है। इन मामलों में, यह एक नकारात्मक ऑक्सीकरण संख्या: -3 (रे ^3-), -2 (रे ^2-) और -1 (रे ^-) है कहा जाता है।

अनुप्रयोग

पेट्रोल

रेनियम, प्लैटिनम के साथ, उत्प्रेरक बनाने के लिए उपयोग किया जाता है जो गैस की ऑक्टेन रेटिंग को बढ़ाता है, जबकि इसकी सीसा सामग्री को कम करता है। दूसरी ओर, रेनियम उत्प्रेरक कई हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं के लिए उपयोग किया जाता है, यह उनके नाइट्रोजन, फास्फोरस और सल्फर द्वारा जहर होने के प्रतिरोध के कारण होता है।

आग रोक superalloys

रेनियम अपने उच्च गलनांक के कारण एक दुर्दम्य धातु है। यही कारण है कि यह उच्च दबाव और तापमान के लिए उन्हें दुर्दम्य और प्रतिरोधी बनाने के लिए निकल मिश्र धातुओं में जोड़ा जाता है। इन सुपरलॉज का उपयोग ज्यादातर एयरोस्पेस शिल्प के लिए टर्बाइन और इंजन के डिजाइन के लिए किया जाता है।

टंगस्टन फिलामेंट्स

रेनियम टंगस्टन के साथ मिश्र धातु भी बना सकता है, जो इसकी लचीलापन में सुधार करता है और इसलिए फिलामेंट्स के निर्माण की सुविधा प्रदान करता है। इन रेनियम-टंगस्टन फिलामेंट्स का उपयोग एक्स-रे स्रोतों के रूप में किया जाता है, और तापमान को 2200.C तक मापने में सक्षम थर्मोकॉउन्स के डिजाइन के लिए।

इसी तरह, इन रेनियम फिलामेंट्स को कभी पुरातन कैमरों की चमक के लिए इस्तेमाल किया जाता था, और अब परिष्कृत उपकरणों के लैंप के लिए; जैसे मास स्पेक्ट्रोफोटोमीटर।

संदर्भ

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