RÊNIO: DESCOBERTA, PROPRIEDADES, ESTRUTURA, USOS - QUÍMICA - 2025

O rênio é um elemento metálico cujo símbolo químico é Re, e colocado no grupo 7 da tabela periódica, dois lugares abaixo do manganês. Ele compartilha com este e o tecnécio a propriedade de exibir vários números ou estados de oxidação, de +1 a +7. Também forma um ânion denominado perrenato, ReO ₄ ^-, análogo ao permanganato, MnO ₄ ^-.

Este metal é um dos mais raros e raros da natureza, por isso seu preço é alto. É extraído como subproduto da mineração de molibdênio e cobre. Uma das propriedades mais relevantes do rênio é seu alto ponto de fusão, mal superado pelo carbono e tungstênio, e sua alta densidade, sendo o dobro do chumbo.

Esfera de metal rênio. Fonte: Imagens de alta resolução de elementos químicos / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

Sua descoberta tem conotações controversas e infelizes. O nome 'rhenium' deriva da palavra latina 'rhenus', que significa Reno, o famoso rio alemão próximo ao local onde trabalharam os químicos alemães que isolaram e identificaram este novo elemento.

O rênio tem inúmeras aplicações, entre as quais se destaca o refinamento do número de octanas da gasolina, bem como na fabricação de superligas refratárias, destinadas à montagem de turbinas e motores de navios aeroespaciais.

Descoberta

A existência de dois elementos pesados ​​com características químicas semelhantes às do manganês já havia sido prevista desde os anos 1869, por meio da tabela periódica do químico russo Dmitri Mendeleev. No entanto, não se sabia naquela época quais deveriam ser seus números atômicos; e foi aqui em 1913 que a previsão do físico inglês Henry Moseley foi introduzida.

Segundo Moseley, esses dois elementos pertencentes ao grupo do manganês devem ter números atômicos 43 e 75.

Alguns anos antes, entretanto, o químico japonês Masataka Ogawa havia descoberto o suposto elemento 43 em uma amostra do mineral torianita. Depois de anunciar seus resultados em 1908, ele quis batizar esse elemento com o nome de 'Niponio'. Infelizmente, os químicos da época provaram que Ogawa não havia descoberto o elemento 43.

E assim, outros anos se passaram quando em 1925 três químicos alemães: Walter Noddack, Ida Noddack e Otto Berg, encontraram o elemento 75 em amostras minerais de columbita, gadolinita e molibdenita. Estes deram a ele o nome de rênio, em homenagem ao rio Reno da Alemanha ('Rhenus', em latim).

O erro de Masataka Ogawa foi ter identificado erroneamente o elemento: ele havia descoberto o rênio, não o elemento 43, hoje chamado de tecnécio.

Propriedades do rênio

Situação do rênio na tabela periódica. ! Original: AhoerstemeierVector: Sushant savla / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Aparência física

O rênio é geralmente comercializado como um pó acinzentado. Suas peças metálicas, geralmente gotas esféricas, são cinza-prateadas, também muito brilhantes.

Massa molar

186,207 g / mol

Número atômico

75

Ponto de fusão

3186 ºC

Ponto de ebulição

5630 ºC

Densidade

- À temperatura ambiente: 21,02 g / cm ³

- Direito no ponto de fusão: 18,9 g / cm ³

O rênio é um metal quase duas vezes mais denso que o chumbo. Assim, uma esfera de rênio pesando 1 grama pode ser equiparada a um cristal de chumbo robusto com a mesma massa.

Eletro-negatividade

1,9 na escala de Pauling

Energias de ionização

Primeiro: 760 kJ / mol

Segundo: 1260 kJ / mol

Terceiro: 2510 kJ / mol

Capacidade de calor molar

25,48 J / (mol K)

Condutividade térmica

48,0 W / (m K)

Resistividade elétrica

193 nΩ m

Dureza de Mohs

7

Isótopos

Os átomos de rênio ocorrem na natureza como dois isótopos: ¹⁸⁵ Re, com uma abundância de 37,4%; e ¹⁸⁷ Re, com abundância de 62,6%. O rênio é um daqueles elementos cujo isótopo mais abundante é radioativo; entretanto, a meia-vida de ¹⁸⁷ Re é muito longa (4,12 · 10 ¹⁰ anos), por isso é praticamente considerada estável.

Reatividade

O metal rênio é um material resistente à ferrugem. Quando isso acontece, seu óxido, Re ₂ O ₇, volatiliza em altas temperaturas e queima com uma chama verde-amarelada. Os pedaços de rênio resistem ao ataque do HNO ₃ concentrado; mas quando quente, ele se dissolve para gerar ácido rênico e dióxido de nitrogênio, o que torna a solução marrom:

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

A química do rênio é vasta, pois ele é capaz de formar compostos com um amplo espectro de números de oxidação, além de estabelecer uma ligação quadrupolar entre dois átomos de rênio (quatro ligações covalentes Re-Re).

Estrutura e configuração eletrônica

Concha de elétrons de rênio. Autor: Usuário: GregRobson (Greg Robson). Wikimedia commons

Os átomos de rênio se agrupam em seus cristais para formar uma estrutura hexagonal compacta, hcp, que se caracteriza por ser muito densa. Isso é consistente com o fato de ser um metal de alta densidade. A ligação metálica, produto da sobreposição de seus orbitais externos, mantém os átomos de Re fortemente coesos.

Nessa ligação metálica, Re-Re, participam os elétrons de valência, que estão de acordo com a configuração eletrônica:

4f ¹⁴ 5d ⁵ 6s ²

Em princípio, são os orbitais 5d e 6s que se sobrepõem para compactar os átomos Re na estrutura hcp. Observe que seus elétrons somam um total de 7, correspondendo ao número de seu grupo na tabela periódica.

Números de oxidação

A configuração eletrônica do rênio nos permite ver imediatamente que seu átomo é capaz de perder até 7 elétrons, para se tornar o cátion hipotético Re ^{7 +}. Quando a existência de Re ⁷ em qualquer composto de rênio é assumida, por exemplo, em Re ₂ O ₇ (Re ₂ ⁷ ₇ O ₇ ^2-), diz-se que tem um número de oxidação de +7, Re (VII).

Outros números de oxidação positivos para o rênio são: +1 (Re ⁺), +2 (Re ²⁺), +3 (Re ³⁺) e assim por diante até +7. Da mesma forma, o rênio pode ganhar elétrons ao se tornar um ânion. Nestes casos, diz-se que tem um número de oxidação negativo: -3 (Re ^3-), -2 (Re ^2-) e -1 (Re ^-).

Formulários

Gasolina

O rênio, junto com a platina, é usado para criar catalisadores que aumentam a octanagem da gasolina, enquanto reduzem seu teor de chumbo. Por outro lado, os catalisadores de rênio são usados ​​para múltiplas reações de hidrogenação, isso devido à sua resistência ao envenenamento por nitrogênio, fósforo e enxofre.

Superligas refratárias

O rênio é um metal refratário devido ao seu alto ponto de fusão. Por isso, ele é adicionado às ligas de níquel para torná-las refratárias e resistentes a altas pressões e temperaturas. Essas superligas são usadas principalmente para o projeto de turbinas e motores de aeronaves aeroespaciais.

Filamentos de tungstênio

O rênio também pode formar ligas com o tungstênio, o que melhora sua ductilidade e, portanto, facilita a fabricação dos filamentos. Esses filamentos de rênio-tungstênio são usados ​​como fontes de raios-X e para o projeto de termopares capazes de medir temperaturas de até 2.200 ºC.

Da mesma forma, esses filamentos de rênio já foram usados ​​para flashes de câmeras arcaicas, e agora para lâmpadas de equipamentos sofisticados; como o espectrofotômetro de massa.

Referências

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
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5. Dr. Doug Stewart. (2020). Fatos sobre o elemento rênio. Recuperado de: chemicool.com
6. Eric Scerri. (18 de novembro de 2008). Rênio. Química em seus elementos. Recuperado de: chemicalworld.com