Renyum, doğada en az bulunan elementlerden biridir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından olağandışı veya olağanüstü nitelikleri vardır. Örneğin en yüksek kaynama noktasına sahiptir; en yoğun ve pahalı metaller arasında yer alır. Kilolarca cevherden gramlarla ifade edilen miktarlarda elde edilebilir.
Renyum, bulunduğu bölgeden geçen Ren Nehri’ne atfen bu ismi almış. Üç kimyagerin uzun süren araştırmaları sonucu keşfedilebilmiş. Bu kadar nadir ve nitelikli bir metalin kullanıldığı ürünler de doğal olarak sınırlı kalıyor. Havacılık sektöründe kritik görevler alan renyum, süper alaşımlarda aranan metallerdendir. Jet motorları ve flaş lambaları da renyum içerir. Devamını makalemizde bulabilirsiniz!
Tarihçesi
Renyum, 1925 yılında Walter Noddack, Ida Tacke ve Otto Berg isimlerinin yer aldığı Alman araştırma ekibi tarafından Almanya’da keşfedilmiştir. Alman ekip, platin cevheri ve kolumbit minerali üzerindeki çalışmaları sırasında renyum elde etmiştir.
Aslında renyum, keşfinden 17 yıl önce Japonya’da bir bilim adamı tarafından keşfedilmiş. Periyodik tablodaki 43. ve 75. kutular boştu. 1908 yılında Japon kimyager Masataka Ogawa, 43. elementi izole ettiğini ilan edilip adına da “Japonya” anlamına gelen nippon (nipponium) adını vermiş. Nippon diye keşfedilen elementin renyum olduğu ve periyodik tablodaki yerinin de 75 numaralı kutu olduğu ise 2004 yılında anlaşılmış.
1920’li yıllarda periyodik tabloda keşfedilemeyen 5 elementin yeri boştu. 1925 yılında kimyagerler Noddack, Tacke ve Berg’den oluşan araştırma ekibi, yeri boş olan iki elementi keşfettiklerini duyurdu. 43. kutudaki elementi Almanya’nın Masurenland bölgesinde bulduklarını ve adını da “masurium” olarak belirlediklerini duyurdular. Keşfettikleri diğer element ise 75 numaralı boşluğu dolduran elementti. Bu elemente de Batı Almanya’dan geçen Ren Nehri’nden esinlenerek “rhenium” adını verdiler. 75. element bilim adamları tarafından doğrulandı; ancak 43. elementin masurium değil teknesyum olduğu 1937 yılında keşfedildiğinde anlaşıldı.
“Renyum” kelimesi, Latince adı “rhine”, Yunanca “rhenus” olan Ren Nehri’nden türetilmiştir. İngilizcesi “rhenium” şeklindedir.
Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Renyumun kimyasal sembolü “Re”dir. Atom numarası 75, atom ağırlığı 186,2, yoğunluğu 21,02 grcm3’tür. Erime noktası 3186 derece, kaynama noktası 5630 derecedir. Periyodik cetvelin 7-B grubunda yer alan bir geçiş metalidir. Oda koşullarında grimsi beyaz renklidir. Özdirenci yüksektir. Elektron yayma gücü fazladır. Kimyasal özellikleri bakımından manganla benzerlikler gösterir. Metalik formu platine benzer. Mekanik ve elektrik özellikleri bakımından niteliklidir. Serttir, aşınmaya karşı dirençlidir. Dövülebilir, haddeden geçirilebilir. Saf halde sünektir. İşlendiğinde benzersiz özellikler kazanabilir.
Halojenlerle bileşik oluşturabilir. En kararlı ve önemli bileşikleri 7+ değerliklidir. 250 derecede oksitlenir. En önemli oksitleri perrenik anhidrit ve renik anhidrittir. Bunlara, renat veya perrenat tuzları adı da verilir. Sülfürik asit ve nitrik asitlerden etkilenir. Bileşiklerinden potasyum perrenat, renksiz bir tuzdur ve suda az çözünür. Metal formu hidroklorik ve hidroflorik asitlerde çözünmez. Oksitleyici asitlerde çözünür. Siyah toz halindeki renyumun metal formu, amonyum perrenatın hidrojenle indirgenmesi sonucu elde edilir. Elde edilen bu siyah toz, yüksek sıcaklıkta çubuk şeklinde sıkıştırılıp sinterleştirilebilir. Soğuk metal işleme ve tavlama yöntemleriyle ince tel ya da yaprak halinde çekilebilir. Toz halindeki metalin 150 derecenin üstündeki sıcaklıklarda yükseltgenmesi ile sarı renkli tetraoksidi oluşur.
Doğada nadir bulunan elementler arasındadır. Tabiatta serbest halde bulunmaz. Genellikle molibden sülfür minerali molibdenitte az miktarda yer alır. Molibdenitteki içeriği milyonda 20 bölüm kadardır. Yerkabuğunda bulunma oranı da milyarda 1 civarındadır. Sülfürlü bakır cevherinde ise daha az oranda bulunur. Molibdenit; yüksek sıcaklıktaki damarlarda, kontakt metaformik yataklarda, granitlerde, pegmatitlerde ve aplitlerde bulunur. Diğer önemli mineralleri gadolinit ve kolumbittir. Son zamanlarda geliştirilen elektro oksidan yöntemi ile düşük tenörlü konsantrelerden molibden ve bakırın yan ürünü olarak elde edilebilmektedir. Ayrıca, metalürjik atıklardan üretilen amonyum perrenattan elektrolitik yöntemle bakırın eritilmesi sonucu renyum ayrıştırılabilir.
Doğada iki izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar, Re-185 (% 37,07) ve Re-187 (%62,93) şeklindedir. Re-187, radyoaktiftir ve yarılanma ömrü yaklaşık 100 milyon yıldır.
Hangi Ürün ve Alanlarda Kullanılır?
Renyumun metallerle alaşımları bazı ürünlerde tercih edilir. Ender bulunan metallerden olması sebebiyle çok pahalıdır ve bu sebeple genel olarak kullanımı sınırlıdır. Ticari olarak kullanılabilen bileşiklerinin sayısı da azdır.
Renyum-molibden alaşımları -263 derecede süper iletkendir. Tungsten alaşımlarının özelliklerini iyileştirir. Tungsten ve platin gibi geçiş metalleri ile birlikte oluşturduğu alaşımlar, elektronikte önemli bir malzemedir. Yüksek erime noktası ve mekanik, elektrik özellikleri sebebiyle ateşe dayanıklı alaşımlarda kullanılan metaller arasında yer alır. Yüksek kaliteli bilimsel araç ve gereçlerin kaplamalarında renyum kullanılmaktadır. Fotoğraf makineleri flaşları ve seyyar flaşların ampullerinde de renyumdan faydalanılır. Bazı takılarda kaplama olarak kullanılabilmektedir.
Renyum, yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılan termometrelerin içeriğinde de vardır ve 2200 dereceye kadar sıcaklıkları ölçebilir. Bazı kimyasal işlemlerde, organik ve anorganik sentezlerde katalizör olarak kullanılır. Renyum katalizörleri, kükürt, fosfor ve azota karşı çok dayanıklıdır. Platinle birlikte kurşunsuz, yüksek oktanlı benzinlerin üretiminde katalizör görevi görür. Ark korozyonuna direnci ve iyi bir aşınma direnci olduğu için elektrik temas noktalarında ve elektrik elemanlarında yaygın olarak tercih edilir. Havacılık malzemeleri alanında çok kullanışlı kompozitler sunmaktadır. Jet motorlarında kullanılan alaşımlarda renyum bulunur. Jet motorlarına; çalışma verimliliğinin artması ve yakıt tüketiminin düşmesi gibi avantajlar kazandırır.
Renyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı ürünlerden bazıları şunlardır; iyon ölçüm aletleri telleri, telefon röleleri, elektrik kontakları, farlardaki yansıtıcılar kütle spektrografları fitilleri, uçak motorları bujileri, dolmakalem uçları, filamanlar, jet motor türbinleri, uzay araçları kaplamaları, türbin kanatları, vakum tüpleri, elektromıknatıslar, petrol ürünleri…
Bunları Biliyor Musunuz?
- Renyum, metal olduğu halde (Re-) şeklinde anyon halinde bulunabilen tek elementtir.
- Renyum, çok pahalı metaller arasında yer alır. Bir kilogram renyum, yaklaşık 3 bin dolardır. Bir dönem renyumun kilogramının 10 milyon dolara satıldığı iddia edilir.
- Renyum o kadar nadir bulunur ki, renyumu keşfeden ekipte yer alan kimyagerler Noddack ve Berg, 1928 yılında 660 kilogram molibdenit mineralinden sadece 1 gram renyum elde edebildi.
- En yüksek kaynama noktasına sahip metaldir. Tungstenden sonra erime noktası en yüksek metaldir.
- Platin, iridyum ve osmiyumdan sonra yoğunluğu en yüksek elementlerden biridir.
- Renyum, olağanüstü özellikleri sebebiyle parçalanmadan defalarca ısıtılabilir ve geri dönüştürülebilir.
- Alüminyuma yüzde 1,5 oranında renyum katıldığında süper alaşım elde edilir. Demir, kobalt ve nikelle de süper alaşımlar oluşturabilir.
- Renyum, bazı radyoaktif terapi ürünlerinde kullanılmaktadır. Re-186 izotopu içeren ilaçlar; bazı romatizma rahatsızlıklarında, hemofili ve artiküler ile birlikte olan kronik artropati tedavilerinde etkilidir.
- Radyoaktif izotopları Re-187 ve RE-188 ise kanser tedavilerinde kullanılmaktadır.
- ABD havacılık endüstrisinde birçok üründe metal renyum kullanım oranı çok yüksektir.
- En fazla renyum Şili Molymet’te üretilmektedir. Polonya’da yaklaşık 60 yıldır bakır cevherlerinden renyum üretilmektedir.
- En büyük renyum rezervleri bulunan ülkeler şunlardır; Şili, Polonya, ABD, Kanada, Kazakistan, Rusya, Özbekistan, Peru.
- Renyumun dünyadaki toplam rezervinin 17 bin ton olduğu tahmin ediliyor.
- Türkiye’de renyum üretimi ve madenciliği yapılmamaktadır.