Erfahren Sie hier alles über das Element Rhenium.

Name: Rhenium
Symbol: Re
Ordnungszahl: 75
Massenanteil an der Erdhülle: 1 x 10-7 %
Dichte: 21,02 g/cm³
Mohshärte: 7 bis 8
Schmelztemperatur: 3.186 ºC
Siedetemperatur: 5.630 °C
Elektr. Leitfähigkeit: 5,56 · 106 A·V-1·m-1

Rhenium gehört im Periodensystem zu den Übergangsmetallen.

Name: Rhenium
Symbol: Re
Ordnungszahl: 75
Massenanteil an der Erdhülle: 1 x 10-7 %
Dichte: 21,02 g/cm³
Mohshärte: 7 bis 8
Schmelztemperatur: 3.186 ºC
Siedetemperatur: 5.630 °C
Elektr. Leitfähigkeit: 5,56 · 106 A·V-1·m-1

Rhenium gehört im Periodensystem zu den Übergangsmetallen.

Eigenschaften

Rhenium ist ein weißglänzendes Schwermetall und äußerst belastbar. Nach Wolfram hat es die zweithöchste Schmelztemperatur aller Metalle. Das Technologiemetall wartet mit zahlreichen Superlativen auf: Es hat eine überdurchschnittliche Härte, eine hohe Dichte und ist bei tiefen Temperaturen supraleitend. Dabei ist Rhenium das seltenste stabile (nicht radioaktiv zerfallende) Element – sogar Gold und Platin kommen häufiger vor. Dank seiner hohen Hitzebeständigkeit hält Rhenium eine Vielzahl von Hochtemperaturanwendungen aus.

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Ab etwa 300 °C oxidiert Rhenium an der Luft. Alle Warmverarbeitung muss also unter Schutzgasatmosphäre oder im Vakuum erfolgen. Dafür besitzt Rhenium mit fast 3.200 °C einen der höchsten Schmelzpunkte aller Elemente.

Rhenium tritt in der Natur nie alleine auf, sondern ist stets Bestandteil anderer Mineralien. Biologische Funktionen von Rhenium sind nicht bekannt, es kommt normalerweise nicht im menschlichen Organismus vor. Es sind auch keine toxischen Effekte von Rhenium bekannt, es gilt als arbeitshygienisch unbedenklich.

Von der Industrie wird Rhenium zu den Technologiemetallen gezählt – jenen Metallen, die für technologische Innovationen von besonderer Bedeutung sind. In anderen Kontexten wird Rhenium auch als Strategisches Metall bezeichnet, was seine Relevanz für die Wirtschaft eines Landes unterstreicht. Rhenium ist außerdem ein kritischer Rohstoff – also strategisch bedeutsam, aber nur endlich verfügbar.

Von der Industrie wird Rhenium zu den Technologiemetallen gezählt – jenen Metallen, die für technologische Innovationen von besonderer Bedeutung sind. In anderen Kontexten wird Rhenium auch als Strategisches Metall bezeichnet, was seine Relevanz für die Wirtschaft eines Landes unterstreicht. Rhenium ist außerdem ein kritischer Rohstoff – also strategisch bedeutsam, aber nur endlich verfügbar.

GESCHICHTE

Ida Noddack, geb. Tacke
Bild: Wikimedia / Dome_de CC BY-SA 3.0

Rhenium wird bereits 1871 vom Erfinder des Periodensystems der Elemente, Dmitri Mendelejew, vorausgesagt. Er nannte das Element vorläufig Dwi-Mangan. Im Jahr 1925 entdeckten Walter Noddack, Ida Tacke und Otto Berg Rhenium und ordnen es korrekt der Ordnungszahl 75 zu. Sie nennen ihre Entdeckung nach ihrer Heimatregion, dem Rheinland (Rhenus ist lateinisch für Rhein).

Der japanische Chemiker Ogawa Masataka entdeckte neueren Forschungen zufolge Rhenium vermutlich bereits im Jahr 1908. Er ordnet das Element jedoch fälschlicherweise der Ordnungszahl 43 (das spätere Technetium) zu. Seine Entdeckung, die er Nipponium nennt, wird nie anerkannt.

Aufgrund der hohen Kosten beginnt die Herstellung größerer Mengen Rhenium erst im Jahr 1950, als ein größerer Bedarf für neuentwickelte Wolfram-Rhenium- und Molybdän-Rhenium-Legierungen besteht. Heute wird das silbergraue Metall bei der Verhüttung von Molybdän oder Kupfer gewonnen.

 

VORKOMMEN & GEWINNUNG

Rhenium kommt in einigen Erzen vor, jedoch immer gebunden. Da Rhenium ähnliche Eigenschaften wie Molybdän besitzt, wird es vor allem in Molybdänerzen gefunden. Bis zu 0,2 % Rhenium kann in diesen enthalten sein. Weitere rheniumhaltige Minerale sind Columbit (Fe,Mn)[NbO3], Gadolinit Y2FeBe[O|SiO4]2 und Alvit ZrSiO4. Im sog. Mansfelder Kupferschiefer sind ebenfalls geringe Mengen Rhenium enthalten. Die größten Vorkommen an rheniumhaltigen Erzen liegen in den Vereinigten Staaten, Kanada und Chile.

Bisher wurde erst ein Rheniummineral, der Rheniit (Rhenium(IV)-sulfid, ReS2), entdeckt. Der Fundort lag in einer Fumarole am Gipfelkrater des Vulkans Kudrjawy (russisch: Кудрявый) auf der Insel Iturup, die zu den Kurilen (Russland) gehört.
Werden Molybdänerze, insbesondere Molybdänit bei der Molybdängewinnung geröstet, reichert sich Rhenium als flüchtiges Rhenium(VII)-oxid in der Flugasche an. Dieses kann mit ammoniakhaltigem Wasser zu Ammoniumperrhenat (NH4ReO4) umgesetzt werden. Anschließend wird das Ammoniumperrhenat bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff zu elementarem Rhenium reduziert.

Rheniit. Bild: Rob Lavinsky / iRocks.com CC-BY-SA-3.0

ANWENDUNGSGEBIETE

ANWENDUNGS-GEBIETE

Rhenium wird fast ausschließlich für Legierungen verwendet und bedient so vor allem zwei große Anwendungsgebiete: Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke und Katalysatoren für die Petrochemie. Darüber hinaus kommt es aber auch in Thermoelementen für Hochtemperatur-Messungen zu Einsatz oder als Glühdraht in Massenspektrometern.

Flugzeug-triebwerke

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Das weltweit geförderte Rhenium wird zu etwa 70 % als Zusatz in Nickel-Superlegierungen genutzt. Ein Legierungs-Anteil von 4 bis 6 % bewirkt eine Verbesserung des Kriech- und Ermüdungsverhaltens bei hohen Temperaturen. Diese Legierungen werden als Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke eingesetzt.

Katalysatoren

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Etwa 20 % des weltweit produzierten Rheniums werden für Platin-Rhenium-Katalysatoren genutzt. Diese sind für die Erhöhung der Oktanzahl von bleifreiem Benzin durch Reformieren („Rheniforming“) von großer Bedeutung. Das mit Rhenium gemischte Platin wird im Vergleich mit reinem Platin nicht so schnell durch Kohlenstoffablagerungen auf der Oberfläche des Katalysators („Coking“) deaktiviert.

 So ist es möglich, die Produktion bei niedrigeren Temperaturen und Drücken durchzuführen und damit wirtschaftlicher zu produzieren. Auch andere Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylol, lassen sich mit Platin-Rhenium-Katalysatoren herstellen.

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