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歷史

錸(lai)(lai)（Rhenium）的(de)(de)名稱(cheng)源自拉丁文Rhenus，意為萊(lai)茵河。錸(lai)(lai)是(shi)擁有穩定同(tong)位素(su)的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)中最(zui)后(hou)一(yi)個發現(xian)的(de)(de)（之后(hou)在(zai)自然界發現(xian)的(de)(de)其他(ta)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)都是(shi)不具有穩定同(tong)位素(su)的(de)(de)放(fang)射性元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，如(ru)镎和钚等）。德米特(te)里·門(men)捷列夫在(zai)發布元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)周期(qi)表(biao)時，就預測了(le)這一(yi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)存在(zai)。英國(guo)物理(li)學家亨(heng)利·莫塞萊(lai)在(zai)1914年推算了(le)有關該元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)一(yi)些數據(ju)。德國(guo)的(de)(de)沃爾特(te)·諾達克(ke)（Walter Noddack）、伊達·諾達克(ke)、奧托·伯格（Otto Berg）在(zai)1925年表(biao)示(shi)在(zai)鉑礦和鈮鐵礦中探測到了(le)此元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。他(ta)們后(hou)來也在(zai)硅鈹(pi)釔(yi)礦和輝鉬(mu)礦內發現(xian)了(le)錸(lai)(lai)。1928年，他(ta)們在(zai)660公斤(jin)輝鉬(mu)礦中提取出了(le)1克(ke)錸(lai)(lai)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。估計在(zai)1968年美國(guo)75%的(de)(de)錸(lai)(lai)金屬都用在(zai)科研以及難熔金屬合(he)金的(de)(de)研制當中。幾年之后(hou)，高溫合(he)金才得到廣泛使(shi)用。

1908年(nian)，日(ri)本(ben)化學家小川正孝宣布發(fa)(fa)現了第(di)43號(hao)(hao)元(yuan)(yuan)素，并將其(qi)命名(ming)為“Nipponium”（Np），以紀(ji)念其(qi)本(ben)國日(ri)本(ben)（Nippon）。然而，后來的分析則指(zhi)出，他所發(fa)(fa)現的是75號(hao)(hao)元(yuan)(yuan)素，而非43（即锝）。Np在今天是第(di)93號(hao)(hao)元(yuan)(yuan)素镎的化學符號(hao)(hao)，得名(ming)于(yu)海王星(xing)（Neptune），與“Nipponium”的縮寫正好相同。

性質

錸是(shi)一(yi)種銀(yin)白(bai)色(se)金屬，其熔點在(zai)所有元(yuan)素(su)中是(shi)繼鎢(wu)和碳之后第三高的，沸點則(ze)居首位(wei)。其密度(du)在(zai)元(yuan)素(su)中排(pai)第四位(wei)，前(qian)三位(wei)分別為鋨、銥和鉑。錸具六方密排(pai)晶(jing)體結(jie)構，晶(jing)格常數為a=276.1pm和c=445.6pm。

商業用的錸一般呈(cheng)粉(fen)末狀，可在(zai)(zai)(zai)真空或氫氣中經壓制或燒結(jie)制成(cheng)高(gao)密度固體(ti)，其(qi)密度為金屬態(tai)的90%以上(shang)。錸金屬在(zai)(zai)(zai)退火時延展性很高(gao)，可彎曲和卷起。錸﹣鉬合金在(zai)(zai)(zai)10K時是(shi)超導(dao)體(ti)，鎢﹣錸合金的超導(dao)溫度則在(zai)(zai)(zai)4至8K。錸金屬在(zai)(zai)(zai)1.697±0.006K時成(cheng)為超導(dao)體(ti)。

錸金屬塊在標準溫度和壓力(li)下(xia)能(neng)抵抗堿、硫(liu)酸、鹽酸、稀硝酸以(yi)及王水。

同位素

錸(lai)(lai)只(zhi)有一(yi)(yi)(yi)種(zhong)穩(wen)定同位(wei)素錸(lai)(lai)-185，存(cun)量亦極(ji)低。自(zi)然(ran)產生的(de)(de)(de)錸(lai)(lai)當中有37.4%的(de)(de)(de)185Re以及62.6%的(de)(de)(de)放(fang)射性(xing)187Re。后者(zhe)的(de)(de)(de)半(ban)衰(shuai)期(qi)長(chang)(chang)達1010年。錸(lai)(lai)原子的(de)(de)(de)電荷狀態可影響這(zhe)一(yi)(yi)(yi)壽(shou)命。Re的(de)(de)(de)β衰(shuai)變(bian)可用于(yu)錸(lai)(lai)鋨定年法，以測量礦(kuang)石(shi)的(de)(de)(de)年齡。這(zhe)一(yi)(yi)(yi)β衰(shuai)變(bian)的(de)(de)(de)能量為2.6keV，是衰(shuai)變(bian)能量最(zui)低的(de)(de)(de)放(fang)射性(xing)核素之一(yi)(yi)(yi)。錸(lai)(lai)-186是壽(shou)命最(zui)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)放(fang)射性(xing)同位(wei)素之一(yi)(yi)(yi)，半(ban)衰(shuai)期(qi)長(chang)(chang)達20萬年左右。其(qi)他(ta)已知放(fang)射性(xing)錸(lai)(lai)同位(wei)素還有25種(zhong)。

化合物

錸(lai)(lai)在化(hua)合物(wu)中的氧化(hua)態(tai)(tai)可以(yi)在?3至+7之(zhi)間，?2除外。+7、+6、+4和+2氧化(hua)態(tai)(tai)最為常見。商業用(yong)錸(lai)(lai)一般以(yi)高錸(lai)(lai)酸鹽出售，如白色水溶的高錸(lai)(lai)酸鈉和高錸(lai)(lai)酸銨(an)等(deng)。

生產

在硫化(hua)(hua)銅礦石(shi)的(de)提(ti)煉過程中(zhong)，錸(lai)(lai)(lai)可以(yi)從含有(you)鉬元(yuan)素的(de)焙燒煙(yan)氣(qi)中(zhong)提(ti)取出來的(de)。鉬礦石(shi)含有(you)0.001%至(zhi)0.2%的(de)錸(lai)(lai)(lai)元(yuan)素。從煙(yan)氣(qi)物質中(zhong)可用水淋(lin)洗出七氧化(hua)(hua)二錸(lai)(lai)(lai)和高(gao)(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸(suan)，再用氯(lv)化(hua)(hua)鉀或氯(lv)化(hua)(hua)銨使其沉淀(dian)為高(gao)(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸(suan)鹽，最后以(yi)重結晶方(fang)法(fa)進行純化(hua)(hua)。錸(lai)(lai)(lai)的(de)全(quan)球年(nian)(nian)(nian)產量(liang)在40至(zhi)50噸之間，主要產國有(you)智(zhi)利(li)、美(mei)國、秘(mi)魯(lu)和波蘭(lan)。另(ling)外(wai)，鉑﹣錸(lai)(lai)(lai)催化(hua)(hua)劑(ji)和某(mou)些錸(lai)(lai)(lai)合金的(de)回收過程每(mei)年(nian)(nian)(nian)可產出10噸錸(lai)(lai)(lai)。每(mei)公斤錸(lai)(lai)(lai)價(jia)格從2003至(zhi)2006年(nian)(nian)(nian)的(de)1千至(zhi)2千美(mei)元(yuan)迅速升至(zhi)2008年(nian)(nian)(nian)2月(yue)的(de)1萬(wan)美(mei)元(yuan)以(yi)上。要制(zhi)成(cheng)錸(lai)(lai)(lai)金屬，需在高(gao)(gao)溫下用氫氣(qi)還(huan)原高(gao)(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸(suan)銨:

應用

全球錸(lai)產量的(de)70%都(dou)用于制造噴射(she)引擎的(de)高(gao)溫合金部(bu)件。錸(lai)的(de)另一(yi)主要應用是在鉑(bo)-錸(lai)催化劑，可用于生(sheng)產無鉛、高(gao)辛烷的(de)汽(qi)油。

合金

加入錸(lai)會提升鎳高(gao)溫(wen)合金(jin)(jin)的蠕變強度(du)。錸(lai)合金(jin)(jin)一(yi)般含(han)有3%至(zhi)6%的錸(lai)。第(di)二代(dai)合金(jin)(jin)的含(han)錸(lai)量(liang)為(wei)3%，曾(ceng)用(yong)在(zai)F-16和(he)F-15戰機(ji)引(yin)擎中(zhong)。第(di)三代(dai)單晶體合金(jin)(jin)的含(han)錸(lai)量(liang)則有6%，曾(ceng)用(yong)在(zai)F-22和(he)F-35引(yin)擎中(zhong)。錸(lai)高(gao)溫(wen)合金(jin)(jin)還用(yong)于(yu)工業燃(ran)氣輪機(ji)。高(gao)溫(wen)合金(jin)(jin)在(zai)加入錸(lai)后會形(xing)成拓撲密(mi)排相(xiang)（TCP），因此其微結構會變得(de)不穩定(ding)。第(di)四代(dai)和(he)第(di)五代(dai)高(gao)溫(wen)合金(jin)(jin)使用(yong)釕以避免這一(yi)現象。

2006年(nian)的錸(lai)消耗(hao)量(liang)分別為(wei)：通用(yong)電(dian)氣28%，勞斯萊斯股份(fen)有限公(gong)司28%，普惠公(gong)司12%，皆用(yong)于(yu)生產高(gao)溫合金(jin)(jin)(jin)。另有14%用(yong)作(zuo)催(cui)化(hua)劑，18%作(zuo)其他(ta)用(yong)途。由于(yu)軍用(yong)噴射引擎需求(qiu)持(chi)續增加(jia)，因此有必要研發含錸(lai)量(liang)更低的高(gao)溫合金(jin)(jin)(jin)，以維持(chi)供應。比如，新型(xing)CFM56高(gao)壓渦(wo)輪（HPT）葉片使用(yong)的合金(jin)(jin)(jin)含1.5%的錸(lai)，以取代含錸(lai)量(liang)為(wei)3%的合金(jin)(jin)(jin)。

錸可(ke)增強(qiang)鎢的(de)(de)物(wu)理(li)性質(zhi)。鎢-錸合(he)金(jin)在(zai)低溫(wen)(wen)下(xia)可(ke)塑(su)性更高(gao)，易于(yu)制造(zao)、塑(su)形，且在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)穩定性也得以提(ti)高(gao)。這一變化(hua)會隨錸的(de)(de)含(han)量而增加，所以鎢-錸合(he)金(jin)含(han)有(you)27%的(de)(de)錸，這也就是錸在(zai)鎢中(zhong)的(de)(de)溶解極限。X射(she)線源是鎢-錸合(he)金(jin)的(de)(de)其中(zhong)一個應(ying)用。鎢和(he)錸的(de)(de)熔點(dian)和(he)原子量都(dou)很高(gao)，有(you)助于(yu)抵(di)抗持續的(de)(de)電(dian)子撞擊。這種合(he)金(jin)還用作(zuo)熱電(dian)偶，可(ke)測量最高(gao)2200°C的(de)(de)溫(wen)(wen)度。

錸(lai)在(zai)高溫下十分穩(wen)定，蒸(zheng)氣壓低，耐磨損，且(qie)能夠(gou)抵(di)御(yu)電弧(hu)腐蝕，所以是(shi)很好的(de)自動清洗電觸頭(tou)材(cai)料。開關(guan)時(shi)的(de)電火(huo)花(hua)會(hui)對觸頭(tou)進(jin)行氧化耗損。不過，七(qi)氧化二錸(lai)（Re2O7）在(zai)360°C左右(you)升華，所以會(hui)在(zai)放電過程中(zhong)移去。

錸與鉭和(he)鎢一樣具有高(gao)熔點和(he)低(di)蒸氣壓，所以用這些(xie)材料制(zhi)成的燈(deng)絲(si)在氧氣環境下穩定性較高(gao)。這類燈(deng)絲(si)被廣(guang)泛(fan)用于質譜儀、電(dian)離壓力(li)計及(ji)照相閃光(guang)燈(deng)等。

催化劑

錸(lai)(lai)-鉑合金是(shi)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)重整(zheng)過程中的(de)一種催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。這種石油加工過程能夠(gou)提高(gao)石腦油的(de)辛烷值。用(yong)(yong)于催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)重整(zheng)的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)當中，30%含(han)(han)有錸(lai)(lai)。在(zai)礬土（氧化(hua)(hua)鋁）表(biao)面涂上(shang)錸(lai)(lai)，可(ke)作為烯(xi)烴復分(fen)解反應的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。含(han)(han)錸(lai)(lai)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)可(ke)抗(kang)御氮、硫(liu)和磷的(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)中毒現(xian)象，因此被用(yong)(yong)在(zai)某些(xie)氫化(hua)(hua)反應中。

安全

由(you)于用量一般很(hen)少，所以人們對(dui)錸(lai)(lai)以及錸(lai)(lai)化(hua)合物的毒(du)性(xing)(xing)所知甚少。鹵化(hua)錸(lai)(lai)和高(gao)錸(lai)(lai)酸鹽等(deng)可(ke)溶鹽的有害性(xing)(xing)可(ke)能來(lai)自(zi)錸(lai)(lai)或者其他所含元素。科學(xue)家只對(dui)極少數(shu)錸(lai)(lai)化(hua)合物作過毒(du)性(xing)(xing)測試，包(bao)括高(gao)錸(lai)(lai)酸鉀和三氯化(hua)錸(lai)(lai)。試驗以老鼠作為對(dui)象，測得高(gao)錸(lai)(lai)酸鉀的7天LD50值(zhi)(zhi)為2800mg/kg，三氯化(hua)錸(lai)(lai)的LD50值(zhi)(zhi)為280mg/kg。