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歷史

錸（Rhenium）的(de)(de)(de)(de)(de)名稱源自(zi)拉丁文(wen)Rhenus，意為萊(lai)茵河。錸是擁有(you)穩定同(tong)位素的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素中(zhong)最后(hou)一(yi)(yi)個發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)（之(zhi)后(hou)在(zai)(zai)(zai)(zai)自(zi)然界(jie)發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)其他(ta)元(yuan)素都是不具(ju)有(you)穩定同(tong)位素的(de)(de)(de)(de)(de)放射性元(yuan)素，如(ru)镎和(he)钚等(deng)）。德米特(te)里·門捷列夫在(zai)(zai)(zai)(zai)發(fa)布元(yuan)素周期表(biao)時，就預測了這一(yi)(yi)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)。英(ying)國(guo)物(wu)理學家亨利(li)·莫塞萊(lai)在(zai)(zai)(zai)(zai)1914年推算了有(you)關(guan)該(gai)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)些數據。德國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)沃爾特(te)·諾達(da)克（Walter Noddack）、伊達(da)·諾達(da)克、奧托(tuo)·伯格（Otto Berg）在(zai)(zai)(zai)(zai)1925年表(biao)示在(zai)(zai)(zai)(zai)鉑礦和(he)鈮鐵礦中(zhong)探測到(dao)了此元(yuan)素。他(ta)們后(hou)來也在(zai)(zai)(zai)(zai)硅鈹釔礦和(he)輝鉬礦內發(fa)現(xian)了錸。1928年，他(ta)們在(zai)(zai)(zai)(zai)660公斤輝鉬礦中(zhong)提(ti)取出了1克錸元(yuan)素。估計在(zai)(zai)(zai)(zai)1968年美國(guo)75%的(de)(de)(de)(de)(de)錸金(jin)屬(shu)都用在(zai)(zai)(zai)(zai)科研(yan)(yan)以及難熔金(jin)屬(shu)合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)制(zhi)當中(zhong)。幾年之(zhi)后(hou)，高(gao)溫合金(jin)才得到(dao)廣泛使用。

1908年，日本(ben)化(hua)學(xue)家小川正(zheng)孝(xiao)宣布(bu)發現了第43號(hao)元(yuan)素，并將其命名為“Nipponium”（Np），以紀(ji)念其本(ben)國日本(ben)（Nippon）。然而(er)，后(hou)來的(de)分(fen)析則指出，他所發現的(de)是75號(hao)元(yuan)素，而(er)非43（即锝）。Np在今天是第93號(hao)元(yuan)素镎的(de)化(hua)學(xue)符(fu)號(hao)，得名于(yu)海王星（Neptune），與(yu)“Nipponium”的(de)縮寫正(zheng)好相同。

性質

錸是一種銀白色金屬，其(qi)(qi)熔點在(zai)所(suo)有元素中是繼(ji)鎢和(he)碳之后第(di)三(san)高的，沸點則居首位。其(qi)(qi)密(mi)度在(zai)元素中排第(di)四位，前三(san)位分別為鋨、銥和(he)鉑(bo)。錸具六方密(mi)排晶(jing)(jing)體結構，晶(jing)(jing)格常數為a=276.1pm和(he)c=445.6pm。

商(shang)業用的錸(lai)一(yi)般呈粉末狀(zhuang)，可(ke)在真空或氫氣(qi)中經壓制(zhi)或燒結制(zhi)成高密度(du)固體(ti)(ti)，其密度(du)為金屬態的90%以(yi)上。錸(lai)金屬在退火(huo)時(shi)延展性很高，可(ke)彎(wan)曲和(he)卷起。錸(lai)﹣鉬合金在10K時(shi)是超(chao)導體(ti)(ti)，鎢﹣錸(lai)合金的超(chao)導溫度(du)則在4至8K。錸(lai)金屬在1.697±0.006K時(shi)成為超(chao)導體(ti)(ti)。

錸(lai)金屬塊在(zai)標準溫度和(he)壓(ya)力(li)下能抵抗堿(jian)、硫酸(suan)、鹽酸(suan)、稀(xi)硝酸(suan)以及王水(shui)。

同位素

錸(lai)(lai)只有(you)一(yi)(yi)種穩定同位(wei)素(su)錸(lai)(lai)-185，存量亦極低。自(zi)然(ran)產(chan)生(sheng)的(de)(de)錸(lai)(lai)當中(zhong)有(you)37.4%的(de)(de)185Re以及62.6%的(de)(de)放(fang)射性187Re。后者的(de)(de)半(ban)衰(shuai)期(qi)長達(da)1010年(nian)(nian)。錸(lai)(lai)原子的(de)(de)電(dian)荷狀態可(ke)影(ying)響這一(yi)(yi)壽命(ming)(ming)。Re的(de)(de)β衰(shuai)變(bian)可(ke)用于錸(lai)(lai)鋨定年(nian)(nian)法，以測量礦石的(de)(de)年(nian)(nian)齡。這一(yi)(yi)β衰(shuai)變(bian)的(de)(de)能量為(wei)2.6keV，是衰(shuai)變(bian)能量最低的(de)(de)放(fang)射性核素(su)之一(yi)(yi)。錸(lai)(lai)-186是壽命(ming)(ming)最長的(de)(de)放(fang)射性同位(wei)素(su)之一(yi)(yi)，半(ban)衰(shuai)期(qi)長達(da)20萬年(nian)(nian)左右。其他已知(zhi)放(fang)射性錸(lai)(lai)同位(wei)素(su)還有(you)25種。

化合物

錸(lai)在化(hua)合物中(zhong)的氧(yang)化(hua)態可以在?3至+7之間，?2除外。+7、+6、+4和+2氧(yang)化(hua)態最為常見(jian)。商業(ye)用(yong)錸(lai)一般以高(gao)錸(lai)酸鹽出售，如白色水(shui)溶的高(gao)錸(lai)酸鈉和高(gao)錸(lai)酸銨(an)等。

生產

在硫(liu)化(hua)銅礦石的(de)(de)(de)提(ti)煉(lian)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，錸(lai)(lai)可以(yi)從(cong)含有(you)鉬元素(su)的(de)(de)(de)焙燒煙氣中(zhong)(zhong)提(ti)取出來的(de)(de)(de)。鉬礦石含有(you)0.001%至(zhi)0.2%的(de)(de)(de)錸(lai)(lai)元素(su)。從(cong)煙氣物質中(zhong)(zhong)可用(yong)水淋洗(xi)出七氧(yang)化(hua)二錸(lai)(lai)和(he)高(gao)錸(lai)(lai)酸，再用(yong)氯(lv)化(hua)鉀或氯(lv)化(hua)銨使其(qi)沉(chen)淀為高(gao)錸(lai)(lai)酸鹽，最后(hou)以(yi)重(zhong)結晶方法(fa)進行(xing)純化(hua)。錸(lai)(lai)的(de)(de)(de)全球年(nian)產量(liang)在40至(zhi)50噸之(zhi)間，主要(yao)產國有(you)智利、美國、秘魯和(he)波蘭。另(ling)外，鉑﹣錸(lai)(lai)催化(hua)劑和(he)某些錸(lai)(lai)合(he)金的(de)(de)(de)回(hui)收(shou)過程(cheng)每年(nian)可產出10噸錸(lai)(lai)。每公斤錸(lai)(lai)價格從(cong)2003至(zhi)2006年(nian)的(de)(de)(de)1千至(zhi)2千美元迅速升至(zhi)2008年(nian)2月(yue)的(de)(de)(de)1萬美元以(yi)上。要(yao)制成錸(lai)(lai)金屬(shu)，需在高(gao)溫(wen)下用(yong)氫(qing)氣還(huan)原高(gao)錸(lai)(lai)酸銨:

應用

全(quan)球錸產量的(de)70%都用(yong)于(yu)制造噴射引擎的(de)高溫合金(jin)部(bu)件。錸的(de)另(ling)一主要應用(yong)是在(zai)鉑-錸催化劑，可用(yong)于(yu)生產無(wu)鉛、高辛烷的(de)汽油。

合金

加(jia)入(ru)錸(lai)(lai)(lai)會提升鎳高溫(wen)合金(jin)(jin)(jin)的(de)蠕(ru)變強度。錸(lai)(lai)(lai)合金(jin)(jin)(jin)一(yi)般(ban)含有(you)3%至6%的(de)錸(lai)(lai)(lai)。第(di)(di)(di)二代(dai)合金(jin)(jin)(jin)的(de)含錸(lai)(lai)(lai)量(liang)(liang)為3%，曾用(yong)在(zai)F-16和(he)F-15戰機引擎(qing)中。第(di)(di)(di)三(san)代(dai)單晶體合金(jin)(jin)(jin)的(de)含錸(lai)(lai)(lai)量(liang)(liang)則有(you)6%，曾用(yong)在(zai)F-22和(he)F-35引擎(qing)中。錸(lai)(lai)(lai)高溫(wen)合金(jin)(jin)(jin)還用(yong)于工業燃氣輪機。高溫(wen)合金(jin)(jin)(jin)在(zai)加(jia)入(ru)錸(lai)(lai)(lai)后會形成拓撲(pu)密排相（TCP），因此其微結構會變得不穩(wen)定。第(di)(di)(di)四代(dai)和(he)第(di)(di)(di)五代(dai)高溫(wen)合金(jin)(jin)(jin)使用(yong)釕以避免這一(yi)現象。

2006年的錸(lai)消耗量分別為：通用(yong)電氣28%，勞斯萊斯股份有限公司28%，普惠(hui)公司12%，皆用(yong)于(yu)生(sheng)產高溫合金。另有14%用(yong)作催(cui)化劑，18%作其他用(yong)途。由于(yu)軍(jun)用(yong)噴射引擎(qing)需(xu)求(qiu)持續增加，因此有必要(yao)研發(fa)含(han)錸(lai)量更低的高溫合金，以(yi)維持供應。比(bi)如，新型CFM56高壓(ya)渦輪（HPT）葉片使用(yong)的合金含(han)1.5%的錸(lai)，以(yi)取代含(han)錸(lai)量為3%的合金。

錸(lai)(lai)可增(zeng)強鎢(wu)(wu)的(de)(de)(de)物理性質。鎢(wu)(wu)-錸(lai)(lai)合(he)金(jin)在(zai)(zai)低(di)溫下(xia)可塑性更高(gao)(gao)，易于制(zhi)造、塑形，且(qie)在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫下(xia)的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性也(ye)得以提(ti)高(gao)(gao)。這一(yi)變(bian)化會隨錸(lai)(lai)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)而增(zeng)加，所(suo)以鎢(wu)(wu)-錸(lai)(lai)合(he)金(jin)含(han)有27%的(de)(de)(de)錸(lai)(lai)，這也(ye)就是(shi)(shi)錸(lai)(lai)在(zai)(zai)鎢(wu)(wu)中的(de)(de)(de)溶解極限。X射(she)線源是(shi)(shi)鎢(wu)(wu)-錸(lai)(lai)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)其中一(yi)個應(ying)用(yong)。鎢(wu)(wu)和錸(lai)(lai)的(de)(de)(de)熔點和原子量(liang)都很高(gao)(gao)，有助于抵抗(kang)持續的(de)(de)(de)電子撞擊。這種(zhong)合(he)金(jin)還(huan)用(yong)作(zuo)熱電偶，可測量(liang)最高(gao)(gao)2200°C的(de)(de)(de)溫度。

錸在(zai)高溫(wen)下十(shi)分穩定，蒸(zheng)氣(qi)壓低，耐(nai)磨損，且(qie)能夠抵(di)御電(dian)弧腐蝕，所以(yi)是很(hen)好的(de)自動清洗電(dian)觸頭材料。開關(guan)時的(de)電(dian)火花(hua)會對觸頭進行氧化(hua)耗損。不(bu)過，七(qi)氧化(hua)二錸（Re2O7）在(zai)360°C左右升華，所以(yi)會在(zai)放(fang)電(dian)過程中移去。

錸與鉭和鎢一(yi)樣具有高(gao)熔點和低蒸氣壓，所(suo)以用(yong)這些材(cai)料制成的燈(deng)絲在氧氣環境下穩定性較高(gao)。這類燈(deng)絲被廣泛用(yong)于質譜儀、電離壓力計及照相閃光燈(deng)等。

催化劑

錸-鉑合金是催(cui)(cui)化(hua)重整(zheng)過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)一種(zhong)(zhong)催(cui)(cui)化(hua)劑。這種(zhong)(zhong)石油(you)加(jia)工過程能夠提高石腦(nao)油(you)的(de)(de)辛烷值。用(yong)(yong)于催(cui)(cui)化(hua)重整(zheng)的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑當中(zhong)(zhong)，30%含有錸。在礬土（氧化(hua)鋁）表面(mian)涂(tu)上錸，可(ke)作為烯烴(jing)復分(fen)解反(fan)應的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑。含錸催(cui)(cui)化(hua)劑可(ke)抗(kang)御氮、硫和磷的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑中(zhong)(zhong)毒現(xian)象，因(yin)此被用(yong)(yong)在某些氫化(hua)反(fan)應中(zhong)(zhong)。

安全

由(you)于用量(liang)一(yi)般很少，所以人們對錸(lai)(lai)(lai)以及錸(lai)(lai)(lai)化(hua)(hua)合(he)物的(de)(de)毒性(xing)所知(zhi)甚少。鹵化(hua)(hua)錸(lai)(lai)(lai)和(he)(he)高(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸鹽等(deng)可(ke)溶鹽的(de)(de)有害性(xing)可(ke)能來(lai)自錸(lai)(lai)(lai)或者其他所含元素。科學家(jia)只對極少數錸(lai)(lai)(lai)化(hua)(hua)合(he)物作(zuo)過毒性(xing)測試(shi)，包(bao)括高(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸鉀(jia)和(he)(he)三氯(lv)化(hua)(hua)錸(lai)(lai)(lai)。試(shi)驗以老鼠作(zuo)為對象，測得高(gao)錸(lai)(lai)(lai)酸鉀(jia)的(de)(de)7天LD50值為2800mg/kg，三氯(lv)化(hua)(hua)錸(lai)(lai)(lai)的(de)(de)LD50值為280mg/kg。