Renio: descubrimiento, propiedades, estructura, usos
El renio es un elemento metálico cuyo símbolo químico es Re, y se sitúa en el grupo 7 de la tabla periódica, a dos puestos por debajo del manganeso. Comparte con este y el tecnecio la propiedad de exhibir múltiples números o estados de oxidación, desde +1 a +7. Asimismo, forma un anión llamado perrenato, ReO4–, análogo al permanganato, MnO4–.
Este metal es uno de los más raros y escasos en la naturaleza, por lo que su precio es elevado. Se extrae como un subproducto de la minería del molibdeno y del cobre. Una de las propiedades más relevantes del renio es su alto punto de fusión, apenas superado por el carbono y tungsteno, y su gran densidad, siendo el doble que la del plomo.
Su descubrimiento tiene matices polémicos y desafortunados. El nombre de ‘renio’ deriva de la palabra latina ‘rhenus’, que significa Rin, el famoso río alemán cercano al sitio donde trabajaron los químicos alemanes que aislaron e identificaron este nuevo elemento.
El renio tiene numerosos usos, entre los cuales destaca el refinamiento del octanaje de la gasolina, así como en la fabricación de superaleaciones refractarias, destinadas para el ensamblaje de turbinas y motores de naves aeroespaciales.
Índice del artículo
La existencia de dos elementos pesados con características químicas similares a las del manganeso ya se venía prediciendo desde los años 1869, a través de la tabla periódica del químico ruso Dmitri Mendeleev. Sin embargo, no se sabía para entonces cuáles debían ser sus números atómicos; y fue aquí en 1913 cuando se introdujo la predicción del físico inglés Henry Moseley.
De acuerdo a Moseley, estos dos elementos pertenecientes al grupo del manganeso debían de tener números atómicos 43 y 75.
Un par de años antes, sin embargo, el químico japonés Masataka Ogawa había descubierto el supuesto elemento 43 en una muestra de mineral torianita. Tras anunciar sus resultados en 1908, quiso bautizar este elemento con el nombre de ‘niponio’. Desafortunadamente, los químicos de por aquel entonces demostraron que Ogawa no había descubierto al elemento 43.
Y así, pasaron otros años cuando en 1925 tres químicos alemanes: Walter Noddack, Ida Noddack, y Otto Berg, encontraron el elemento 75 en muestras minerales de columbita, gadolinita y molibdenita. Estos le dieron el nombre de renio, en honor al río Rin de Alemania (‘Rhenus’, en latín).
El error de Masataka Ogawa fue el de haber desacertado en la identificación del elemento: había descubierto al renio, no al elemento 43, llamado hoy en día tecnecio.
El renio suele comercializarse en forma de polvo grisáceo. Sus piezas metálicas, generalmente gotas esféricas, son de color gris plateado, las cuales son además altamente brillantes.
186,207 g/mol
75
3186 ºC
5630 ºC
-A temperatura ambiente: 21,02 g/cm3
-Justo en el punto de fusión: 18,9 g/cm3
El renio es un metal que es casi el doble de veces más denso que el mismo plomo. Así, una esfera de renio que pesa 1 gramo puede equipararse a un cristal robusto de plomo de la misma masa.
1,9 en la escala de Pauling
Primera: 760 kJ/mol
Segunda: 1260 kJ/mol
Tercera: 2510 kJ/mol
25,48 J/(mol·K)
48,0 W/(m·K)
193 nΩ·m
7
Los átomos de renio se presentan en la naturaleza como dos isótopos: 185Re, con una abundancia del 37,4%; y 187Re, con una abundancia del 62,6%. El renio es uno de esos elementos cuyo isótopo más abundante es radiactivo; sin embargo, el tiempo de vida media del 187Re es muy grande (4,12·1010 años), por lo que prácticamente se le considera estable.
El renio metálico es un material resistente a oxidarse. Cuando lo hace, su óxido, Re2O7, se volatiliza a altas temperaturas y arde con una llama verde amarillenta. Las piezas de renio resisten el ataque de HNO3 concentrado; pero en caliente, se disuelve para generar ácido rénico y dióxido de nitrógeno, el cual colorea de pardo la solución:
Re + 7HNO3 → HReO4 + 7 NO2 + 3H2O
La química del renio es vasta, pues es capaz de formar compuestos con un amplio espectro de números de oxidación, así como establecer un enlace cuadrupolo entre dos átomos de renio (cuatro enlaces covalentes Re-Re).
Los átomos de renio se agrupan en sus cristales para originar una estructura hexagonal compacta, hcp, la cual se caracteriza por ser muy densa. Esto concuerda con el hecho de ser un metal de gran densidad. El enlace metálico, producto del traslape de sus orbitales externos, mantiene los átomos Re fuertemente cohesionados.
En este enlace metálico, Re—Re, participan los electrones de valencia, los cuales son según la configuración electrónica:
[Xe] 4f14 5d5 6s2
En principio, son los orbitales 5d y 6s los que se solapan para compactar los átomos Re en la estructura hcp. Nótese que sus electrones suman un total de 7, correspondiendo al número de su grupo en la tabla periódica.
La configuración electrónica del renio permite de una vez entrever que su átomo es capaz de perder hasta 7 electrones, para convertirse en el hipotético catión Re7+. Cuando se asume la existencia del Re7+ en un compuesto cualquiera de renio, por ejemplo, en el Re2O7 (Re27+O72-), se dice que tiene un número de oxidación de +7, Re(VII).
Otros números de oxidación positivos para el renio son: +1 (Re+), +2 (Re2+), +3 (Re3+), y así sucesivamente hasta +7. Asimismo, el renio puede ganar electrones convirtiéndose en un anión. En estos casos, se dice que tiene un número de oxidación negativo: -3 (Re3-), -2 (Re2-) y -1 (Re–).
El renio, junto con el platino, se utiliza para crear catalizadores que aumentan el grado de octanaje de la gasolina, al mismo tiempo que disminuyen su contenido de plomo. Por otro lado, los catalizadores de renio se destinan a múltiples reacciones de hidrogenación, esto debido a su resistencia a envenenarse por el nitrógeno, fósforo y azufre.
El renio es un metal refractario producto de su alto punto de fusión. Es por eso que se adiciona a las aleaciones de níquel para tornarlas refractarias y resistentes a grandes presiones y temperaturas. Estas superaleaciones se utilizan en su mayoría para el diseño de turbinas y motores para naves aeroespaciales.
El renio también puede formar aleaciones con el tungsteno, lo cual mejora su ductilidad y, por lo tanto, facilita la fabricación de los filamentos. Estos filamentos renio-tungsteno se utilizan como fuentes de rayos X, y para el diseño de termocuplas capaces de medir temperaturas hasta los 2200 ºC.
Asimismo, estos filamentos de renio se destinaron una vez para los flashes de cámaras fotográficas arcaicas, y actualmente para las lámparas de equipos sofisticados; tales como el espectrofotómetro de masas.
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgánica. (Cuarta edición). Mc Graw Hill.
- Sarah Pierce. (2020). Rhenium: Uses, History, Facts & Isotopes. Study. Recuperado de: study.com
- National Center for Biotechnology Information. (2020). Rhenium. PubChem Database., CID=23947. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Wikipedia. (2020). Rhenium. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Dr. Doug Stewart. (2020). Rhenium Element Facts. Recuperado de: chemicool.com
- Eric Scerri. (18 de noviembre de 2008). Rhenium. Chemistry in its elements. Recuperado de: chemistryworld.com