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歷史

錸(lai)（Rhenium）的(de)(de)名稱源自拉丁文(wen)Rhenus，意為萊茵河(he)。錸(lai)是擁有穩定同(tong)位(wei)素(su)(su)的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)中最(zui)后(hou)(hou)(hou)一個發(fa)現的(de)(de)（之后(hou)(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)自然界發(fa)現的(de)(de)其他元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)都是不具有穩定同(tong)位(wei)素(su)(su)的(de)(de)放射性元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，如镎和(he)钚等）。德(de)(de)米(mi)特里·門(men)捷列(lie)夫在(zai)(zai)(zai)發(fa)布元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)周期表時(shi)，就預測(ce)了(le)(le)這一元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)。英(ying)國物理學家亨利·莫塞(sai)萊在(zai)(zai)(zai)1914年推算了(le)(le)有關(guan)該元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)一些數據。德(de)(de)國的(de)(de)沃爾特·諾(nuo)達(da)克（Walter Noddack）、伊(yi)達(da)·諾(nuo)達(da)克、奧托·伯格(ge)（Otto Berg）在(zai)(zai)(zai)1925年表示在(zai)(zai)(zai)鉑礦(kuang)(kuang)(kuang)和(he)鈮鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)中探測(ce)到了(le)(le)此元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。他們后(hou)(hou)(hou)來也在(zai)(zai)(zai)硅鈹釔(yi)礦(kuang)(kuang)(kuang)和(he)輝鉬(mu)礦(kuang)(kuang)(kuang)內發(fa)現了(le)(le)錸(lai)。1928年，他們在(zai)(zai)(zai)660公斤輝鉬(mu)礦(kuang)(kuang)(kuang)中提取出了(le)(le)1克錸(lai)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。估計在(zai)(zai)(zai)1968年美國75%的(de)(de)錸(lai)金(jin)屬(shu)都用在(zai)(zai)(zai)科研(yan)以及難熔金(jin)屬(shu)合(he)金(jin)的(de)(de)研(yan)制(zhi)當中。幾(ji)年之后(hou)(hou)(hou)，高(gao)溫合(he)金(jin)才得到廣(guang)泛使用。

1908年，日本化(hua)(hua)學(xue)家小川正(zheng)孝宣布發(fa)現了第43號元(yuan)素(su)，并將其命(ming)名為“Nipponium”（Np），以(yi)紀念其本國日本（Nippon）。然而(er)，后來的(de)分析則指出，他(ta)所發(fa)現的(de)是(shi)75號元(yuan)素(su)，而(er)非43（即锝）。Np在今天是(shi)第93號元(yuan)素(su)镎的(de)化(hua)(hua)學(xue)符(fu)號，得名于(yu)海王(wang)星(xing)（Neptune），與“Nipponium”的(de)縮(suo)寫正(zheng)好(hao)相同。

性質

錸是(shi)一種銀(yin)白色金屬，其熔點(dian)在(zai)所(suo)有元(yuan)素(su)中是(shi)繼(ji)鎢和碳之后第三(san)高的，沸點(dian)則(ze)居首位。其密度在(zai)元(yuan)素(su)中排(pai)第四(si)位，前三(san)位分(fen)別為鋨、銥和鉑。錸具(ju)六方密排(pai)晶(jing)體結構(gou)，晶(jing)格常數為a=276.1pm和c=445.6pm。

商業用的錸一般呈粉末狀，可在真(zhen)空或氫氣中經壓制或燒結制成高(gao)密度(du)(du)固體(ti)，其密度(du)(du)為(wei)金(jin)屬態(tai)的90%以上。錸金(jin)屬在退(tui)火時延展性很高(gao)，可彎(wan)曲(qu)和卷起(qi)。錸﹣鉬合(he)金(jin)在10K時是超(chao)導體(ti)，鎢﹣錸合(he)金(jin)的超(chao)導溫(wen)度(du)(du)則在4至8K。錸金(jin)屬在1.697±0.006K時成為(wei)超(chao)導體(ti)。

錸(lai)金屬塊在(zai)標準溫度和壓力下(xia)能抵抗堿(jian)、硫酸、鹽(yan)酸、稀硝酸以(yi)及王水。

同位素

錸(lai)只有一種穩定同位(wei)(wei)素錸(lai)-185，存量亦(yi)極(ji)低。自然(ran)產生的(de)(de)錸(lai)當中有37.4%的(de)(de)185Re以及(ji)62.6%的(de)(de)放射性187Re。后者的(de)(de)半(ban)衰期長(chang)達1010年。錸(lai)原子的(de)(de)電荷狀態可(ke)影響(xiang)這一壽(shou)命。Re的(de)(de)β衰變可(ke)用(yong)于錸(lai)鋨定年法(fa)，以測量礦石的(de)(de)年齡。這一β衰變的(de)(de)能(neng)量為2.6keV，是衰變能(neng)量最(zui)低的(de)(de)放射性核素之一。錸(lai)-186是壽(shou)命最(zui)長(chang)的(de)(de)放射性同位(wei)(wei)素之一，半(ban)衰期長(chang)達20萬(wan)年左右。其他(ta)已知(zhi)放射性錸(lai)同位(wei)(wei)素還有25種。

化合物

錸(lai)在化合物中的氧化態(tai)(tai)可以在?3至+7之間，?2除外。+7、+6、+4和+2氧化態(tai)(tai)最為常見。商業(ye)用錸(lai)一般以高(gao)錸(lai)酸鹽出售，如(ru)白色水溶的高(gao)錸(lai)酸鈉和高(gao)錸(lai)酸銨等。

生產

在硫化(hua)銅礦石(shi)的(de)(de)提煉過程(cheng)中(zhong)，錸(lai)(lai)(lai)可以從含有鉬元素的(de)(de)焙(bei)燒(shao)煙氣(qi)中(zhong)提取出(chu)來的(de)(de)。鉬礦石(shi)含有0.001%至(zhi)(zhi)0.2%的(de)(de)錸(lai)(lai)(lai)元素。從煙氣(qi)物質中(zhong)可用(yong)水淋(lin)洗出(chu)七氧(yang)化(hua)二錸(lai)(lai)(lai)和(he)高(gao)(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸，再用(yong)氯化(hua)鉀(jia)或氯化(hua)銨(an)使其沉淀為高(gao)(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸鹽，最后以重結晶方法(fa)進(jin)行純化(hua)。錸(lai)(lai)(lai)的(de)(de)全球年(nian)產量在40至(zhi)(zhi)50噸之間，主要產國(guo)有智利(li)、美國(guo)、秘魯和(he)波蘭。另外，鉑﹣錸(lai)(lai)(lai)催化(hua)劑(ji)和(he)某(mou)些錸(lai)(lai)(lai)合金的(de)(de)回收過程(cheng)每年(nian)可產出(chu)10噸錸(lai)(lai)(lai)。每公斤(jin)錸(lai)(lai)(lai)價格從2003至(zhi)(zhi)2006年(nian)的(de)(de)1千(qian)至(zhi)(zhi)2千(qian)美元迅(xun)速升至(zhi)(zhi)2008年(nian)2月的(de)(de)1萬美元以上(shang)。要制成錸(lai)(lai)(lai)金屬(shu)，需在高(gao)(gao)溫(wen)下用(yong)氫氣(qi)還原高(gao)(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸銨(an):

應用

全球錸產(chan)量的(de)(de)(de)70%都用于制造(zao)噴射引擎的(de)(de)(de)高(gao)溫合金部件。錸的(de)(de)(de)另(ling)一主要(yao)應用是在鉑-錸催化劑，可用于生產(chan)無鉛、高(gao)辛烷的(de)(de)(de)汽(qi)油。

合金

加入(ru)錸(lai)會(hui)提(ti)升鎳高(gao)溫合(he)金的(de)蠕變(bian)強度。錸(lai)合(he)金一般含有3%至(zhi)6%的(de)錸(lai)。第(di)二(er)代(dai)合(he)金的(de)含錸(lai)量為3%，曾(ceng)用在F-16和(he)F-15戰機引(yin)擎(qing)中。第(di)三代(dai)單晶體合(he)金的(de)含錸(lai)量則有6%，曾(ceng)用在F-22和(he)F-35引(yin)擎(qing)中。錸(lai)高(gao)溫合(he)金還(huan)用于(yu)工業燃氣輪機。高(gao)溫合(he)金在加入(ru)錸(lai)后會(hui)形(xing)成拓撲密排相（TCP），因此其微結構會(hui)變(bian)得不(bu)穩定。第(di)四代(dai)和(he)第(di)五代(dai)高(gao)溫合(he)金使(shi)用釕以避(bi)免這(zhe)一現象(xiang)。

2006年的(de)(de)錸消(xiao)耗量(liang)分別為(wei)(wei)：通用(yong)(yong)電氣28%，勞斯(si)萊斯(si)股(gu)份有限公司(si)28%，普惠(hui)公司(si)12%，皆用(yong)(yong)于(yu)生產高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)。另有14%用(yong)(yong)作催化(hua)劑，18%作其(qi)他用(yong)(yong)途。由于(yu)軍(jun)用(yong)(yong)噴射引擎需求持(chi)續(xu)增(zeng)加，因(yin)此有必(bi)要研發含(han)錸量(liang)更低的(de)(de)高(gao)溫合(he)金(jin)(jin)，以維持(chi)供應。比如，新型CFM56高(gao)壓渦(wo)輪（HPT）葉片使用(yong)(yong)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)含(han)1.5%的(de)(de)錸，以取代含(han)錸量(liang)為(wei)(wei)3%的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)。

錸可(ke)增強(qiang)鎢(wu)(wu)的物(wu)理性質。鎢(wu)(wu)-錸合(he)金(jin)在(zai)(zai)低溫(wen)下可(ke)塑性更高(gao)，易于制造、塑形(xing)，且在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下的穩定性也得以(yi)(yi)提高(gao)。這(zhe)一變(bian)化會隨錸的含量而(er)增加，所以(yi)(yi)鎢(wu)(wu)-錸合(he)金(jin)含有27%的錸，這(zhe)也就(jiu)是錸在(zai)(zai)鎢(wu)(wu)中的溶(rong)解極限。X射線源是鎢(wu)(wu)-錸合(he)金(jin)的其中一個應(ying)用。鎢(wu)(wu)和錸的熔點和原子量都(dou)很高(gao)，有助于抵(di)抗(kang)持續的電子撞擊(ji)。這(zhe)種合(he)金(jin)還用作熱電偶，可(ke)測量最(zui)高(gao)2200°C的溫(wen)度。

錸在高(gao)溫下十(shi)分穩定，蒸(zheng)氣壓(ya)低，耐(nai)磨損，且能夠(gou)抵御電(dian)弧腐蝕(shi)，所以是很好(hao)的(de)自動(dong)清洗電(dian)觸(chu)(chu)頭材料。開關時的(de)電(dian)火花會對(dui)觸(chu)(chu)頭進行氧(yang)化(hua)耗(hao)損。不過(guo)，七氧(yang)化(hua)二錸（Re2O7）在360°C左右升華，所以會在放電(dian)過(guo)程中移去。

錸與鉭和(he)鎢一樣具有高熔點和(he)低蒸(zheng)氣(qi)壓，所(suo)以用這些材料制成的(de)燈(deng)絲在氧氣(qi)環境下穩定性較高。這類燈(deng)絲被(bei)廣泛用于質譜儀、電(dian)離壓力計及照相閃光燈(deng)等。

催化劑

錸(lai)(lai)-鉑合金是催化(hua)(hua)(hua)重整過程(cheng)中的(de)一種(zhong)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。這(zhe)種(zhong)石油加工(gong)過程(cheng)能夠(gou)提高石腦油的(de)辛烷值(zhi)。用(yong)于催化(hua)(hua)(hua)重整的(de)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)當中，30%含有錸(lai)(lai)。在(zai)(zai)礬土（氧化(hua)(hua)(hua)鋁）表(biao)面涂上錸(lai)(lai)，可作為(wei)烯烴復分解反應的(de)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。含錸(lai)(lai)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)可抗(kang)御氮、硫和磷(lin)的(de)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)中毒現象，因此(ci)被用(yong)在(zai)(zai)某些氫化(hua)(hua)(hua)反應中。

安全

由于用量一般很少，所以(yi)人(ren)們對(dui)錸(lai)以(yi)及(ji)錸(lai)化(hua)合物的毒(du)性所知甚少。鹵(lu)化(hua)錸(lai)和高(gao)錸(lai)酸(suan)鹽等(deng)可溶鹽的有害性可能來自錸(lai)或者其他所含元素。科學家只(zhi)對(dui)極少數錸(lai)化(hua)合物作過毒(du)性測(ce)試，包括高(gao)錸(lai)酸(suan)鉀和三(san)氯化(hua)錸(lai)。試驗以(yi)老(lao)鼠(shu)作為(wei)對(dui)象，測(ce)得(de)高(gao)錸(lai)酸(suan)鉀的7天(tian)LD50值(zhi)為(wei)2800mg/kg，三(san)氯化(hua)錸(lai)的LD50值(zhi)為(wei)280mg/kg。