Ре́ний (химический символ — Re, от ) — химический элемент 7-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы седьмой группы, VIIB) шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 75.
При стандартных условиях простое вещество рений представляет собой тяжёлый металл серебристо-белого цвета. Самый тугоплавкий металл после вольфрама.
Происхождение названия Название элемента происходит от латинского «Rhenus» — наименование реки Рейн в Германии.
История Существование рения было предсказано Д. И. Менделеевым («тримарганец») в 1871 году, по аналогии свойств элементов в группе периодической системы, однако «двимарганец» (английское «dvi-manganese») использовалось гораздо чаще. Подтверждение этому было получено Генри Мозли в 1914 году.
В 1908 году японский химик Масатака Огава объявил, что он открыл 43-й элемент и назвал его ниппоний (Np) в честь Японии (Ниппон по-японски). Однако недавний анализ показал наличие рения (элемента 75), а не элемента 43, хотя это переосмысление было поставлено под сомнение Эриком Скерри.
Элемент открыли в 1925 году немецкие химики Ида и Вальтер Ноддак, исследуя минерал колумбит спектральным анализом в лаборатории компании Siemens & Halske. Об этом было доложено на собрании немецких химиков в Нюрнберге. В следующем году группа учёных выделила из молибденита первые 2 мг рения. Относительно чистый рений удалось получить только в 1928 году. Для получения 1 г рения требовалось переработать более 600 кг норвежского молибденита.
Первое промышленное производство рения было организовано в Германии в 1930-х годахОбзор рынка рения в СНГ. Исслед. группа ИнфоМайн, М.: 2009.. Мощность установки составляла 120 кг в год, что полностью удовлетворяло мировую потребность в этом металле. В 1943 году в США после переработки молибденовых концентратов были получены первые 4,5 кг рения.
Рений стал последним открытым элементом, у которого известен стабильный изотоп. Все элементы, которые были открыты позднее рения (в том числе и полученные искусственно), не имели стабильных изотопов. Симпозиум, посвященный 100-летию открытия рения, осветивший актуальные вопросы его изучения и применения, прошел в Москве в 2025 г. , .
Нахождение в природе Мировая добыча рения Крупнейшим производителем первичного рения является чилийская компания Molymet. Мировое производство рения колеблется между 50 и 60 тоннами. В 2008 году было произведено 57 тонн, в 2014 году — 48,8 тонн.
По странам крупнейшим производителем рения является Чили (53 % мирового производства), США (16 %), Польша (16 %), Узбекистан (10 %), Армения (1 %). Все прочие страны мира производят около 4 %, в том числе РФ менее 1 %. По другим данным, на втором месте после Чили по поставкам первичного рения на мировой рынок находится Казахстан (компании «Южполиметалл» и «Жезказганредмет», 8,5 т рения в год).
Сырьевые источники и запасы По природным запасам рения на первом месте в мире стоит Чили, на втором месте — США, а на третьем — Россия. Крупными запасами рения обладает современный Казахстан (месторождение вблизи г. Жезказган), бывший основным источником добычи рения в СССР. Запасы рения в виде рениита на острове Итуруп оцениваются в 10—15 тонн, в виде вулканических газов — до 20 тонн в год. В России гидрогенные полиэлементные месторождения (месторождения зон пластового окисления) обладают наибольшим ресурсным потенциалом, превышая потенциал медно-молибденовых руд медно-порфировых месторождений (основной источник рения в мире). Суммарные прогнозные ресурсы рения по месторождениям этого типа на территории РФ оцениваются в 2900 т, что составляет 76 % ресурсов Re страны. Большая часть (82 %) этих ресурсов находится в Подмосковной провинции, приуроченной к Подмосковному буроугольному бассейну, где наиболее изученным рениеносным объектом является Брикетно-Желтухинское месторождение в Рязанской области.
Общие мировые запасы рения (без учёта гидрогенных полиэлементных месторождений) составляют около 13 000 тонн, в том числе 3500 тонн в молибденовом сырье и 9500 тонн — в медном. При перспективном уровне потребления рения в количестве 40—50 тонн в год человечеству этого металла может хватить ещё на 250—300 лет. (Приведённое число носит оценочный характер без учёта степени повторного использования металла.) В практическом отношении важнейшими сырьевыми источниками получения первичного рения в промышленном масштабе остаются молибденовые и медные сульфидные концентраты. Содержание рения в них может доходить до 0,002—0,005 % по массе. В общем балансе производства рения в мире на них приходится более 80 %. Остальное в основном приходится на вторичное сырьё.
В последние четверть века внимание исследователей привлекает высокотемпературная редкометалльная парогазовая система вулкана Кудрявый на о. Итуруп Сахалинской области России — первое в мире открытое месторождение рения, представленное фумарольным полем с действующими источниками глубинных флюидов. Доказана возможность извлечения рения и других редких металлов из фумарольных газов вулкана; сделан обзор разработанных и запатентованных технологий извлечения дисульфида рения ReS2 из высокотемпературных вулканических газов. Описан состав первого собственного минерала рения — рениита. Вынос металлов вулканическими газами может достигать . Сделан вывод о целесообразности извлечения рения, индия, германия и других металлов из этого единственного в мире месторождения, а фумарольные парогазовые выбросы вулкана можно рассматривать как новый тип уникального комплексного минерального сырья. Утверждается, что извлечённый рений может полностью удовлетворить потребности России и исключить зависимость её промышленности от импорта. Начало добычи рения в промышленных масштабах из этого месторождения планировалось на 2020 год, однако пока так и не начатоУчёные ищут возможность добычи рения на вулкане Кудрявый . — Томский гос.университет. — 10 декабря 2020.. Также источником рения является повторное его извлечение из лома содержащих его материалов.
Геохимия рения Рений — один из редчайших элементов земной коры. Его содержание в земной коре оценивается в 7 по массе. По геохимическим свойствам он схож со своими гораздо более распространёнными соседями по периодической системе — молибденом и вольфрамом. Поэтому в виде малых примесей он входит в минералы этих элементов. Основным источником рения служат молибденовые руды некоторых месторождений, где его извлекают как попутный компонент.
О чрезвычайной рассеянности рения говорит тот факт, что в мире известно только одно экономически выгодное месторождение рения. Оно находится в России: запасы в нём составляют около 10—15 тонн. Это месторождение было открыто в 1992 году на вулкане Кудрявый, остров Итуруп, Курильские островаФедеральное агентство лесного хозяйства министерства природных ресурсов Российской Федерации. Месторождение в кальдере на вершине вулкана представлено фумарольным полем размерами с постоянно действующими источниками высокотемпературных глубинных флюидов — фумаролами. Это означает, что месторождение активно формируется по сегодняшний день: по разным оценкам, с газами в атмосферу уходит от 10 до 37 тонн рения в год.
Минералы рения редки. На 2020 год известны пять сульфидных минералов рения и самородный рений. Кроме того, в качестве примеси рений входит в колумбит, колчедан, а также в циркон и минералы редкоземельных элементов.
Рений встречается в виде редкого минерала джезказганита (ReMoCu2PbS6), найденного в 1968 году в медистых песчаниках, Джезказганское месторождение. Он в настоящее время дискредитирован Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации ввиду недостаточности структурных данных.
Описан минерал, также названный публикаторами джезказганитом, но не являющийся им. Это сульфид меди, железа и рения с массовым содержанием рения 10,50…36,47 %, обнаруженный в медно-молибден-порфировых рудах месторождения Кальмакыр (Узбекистан) в 2007 году.
Рений обнаружен в указанном выше месторождении на вулкане Кудрявый в форме минерала рениит ReS2, описанного в 1994 году, со структурой, аналогичной молибдениту. Массовое содержание рения в нём 74,30 %. Природный дисульфид рения обнаружен впервые в 1986 году на вулкане Усу (Япония)
Осмиево-медный рениит (<60,25 мас. % Re) описан в медносульфидных рудах в составе кварцито-песчаников месторождения Воронов Бор, Карелия (2010 год).
Ещё один минерал, содержащий рений, — таркианит (Cu,Fe)(Re,Mo)4S8 (53,61 % Re) — был обнаружен в медно-никелевом концентрате из месторождения Хитура в ФинляндииKojonen еt аl., 2004.
Рений крайне редко встречается в самородной форме, такие находки описаны лишь трижды в виде микронных объектов в Забайкалье (1976), Австрии (2008) и на Украине (2007).
Физические свойства Полная электронная конфигурация атома рения: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d5.
Рений — блестящий серебристо-белый металл. Порошок металла — чёрного или тёмно-серого цвета в зависимости от дисперсности. Это один из наиболее плотных и твёрдых металлов (плотность — 21,02 г/см³). Температура плавления — 3459 K (3186 °C). Кипит при 5869 K (5596 °C). Парамагнитен.
Кристаллическая решётка гексагональная ( = 0,2760 нм, = 0,4458 нм) ( = 0,2761 нм, = 0,4456 нм).
По ряду физических свойств рений приближается к тугоплавким металлам VI группы (молибден, вольфрам), а также к металлам платиновой группы. По температуре плавления рений занимает второе место среди металлов, уступая лишь вольфраму, а по плотности — четвёртое (после осмия, иридия и платины). По температуре кипения стоит на первом месте среди химических элементов (5869 К по сравнению с 5828 К у вольфрама). Чистый металл пластичен при комнатной температуре, но вследствие высокого модуля упругости после обработки твёрдость рения сильно возрастает из-за наклёпа. Для восстановления пластичности его отжигают в водороде, инертном газе или вакууме. Рений выдерживает многократные нагревы и охлаждения без потери прочности. Его прочность при температуре до 1200 выше, чем вольфрама, и значительно превосходит прочность молибдена. Удельное электрическое сопротивление рения в четыре раза больше, чем у вольфрама и молибдена.
Химические свойства Компактный рений устойчив на воздухе при обычных температурах. При температурах выше 300 наблюдается окисление металла, интенсивно окисление идёт при температурах выше 600 . Рений более устойчив к окислению, чем вольфрам, не реагирует непосредственно с азотом и водородом; порошок рения лишь адсорбирует водород. Рений способен образовывать восемь различных оксидов. При нагревании рений взаимодействует с фтором, хлором и бромом. Рений почти не растворим в соляной и плавиковой кислотах и лишь слабо реагирует с серной кислотой даже при нагревании, но легко растворяется в азотной кислоте при нагревании:
Re + 7HNO3 -> HReO4 + 7NO2 + 3H2O
Со ртутью рений образует амальгаму. C серой образует сульфиды: ReS2 и полимерный [Re3(μ3-S)(μ2-S2)3(S2)(3n −1)/n)]n, а не Re2S7, как считалось ранее. Полимерный сульфид рения может быть синтезирован тремя способами — тиосульфатным, сульфидным и тиоацетамидным. Может образовать полиоксоренат, но чаще в высшей степени окисления существует как тетраэдрический перренат-анион.
Рений взаимодействует с водными растворами пероксида водорода с образованием рениевой кислоты — рений единственный металл, образующий ионы («ренидионы»), в которых металл отрицательно одновалентен.
Стоимость Из-за низкой доступности и высокого спроса рений является одним из самых дорогих металлов. Цена на него сильно зависит от чистоты металла, 1 кг рения стоит от 1000 до долларов. Цены на 99,99-процентный рений колеблются в зависимости от спроса в диапазоне от 1200 долларов/кг в 2005 году до в 2008 г., на 2014 год они составляли около 3000 долл./кг (золото в 2010 году стоило около 40 000 долл./кг).
Получение
Технология получения рения Рений получают при переработке сырья с очень низким содержанием целевого компонента (в основном это медное и молибденовое сульфидное сырьё).