Chapitres
- 01. Un peu d’histoire
- 02. Présence à l’état naturel
- 03. Production
- 04. Propriétés physiques et chimiques
- 05. Utilisations
- 06. Dangers
Le rhénium est un élément chimique qui porte le numéro 75 dans la classification périodique des éléments.
Informations générales | |
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Symbole | Re |
Numéro atomique | 75 |
Famille | Métal de transition |
Groupe | 7 |
Période | 6 |
Bloc | d |
Masse volumique | 20,8 g.cm-3 |
Dureté | 7 |
Couleur | Blanc |
Propriétés atomiques | |
Masse atomique | 186,207 u |
Rayon atomique | 135 pm |
Configuration électronique | [Xe] 6s2 4f14 5d5 |
Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 32 | 13 | 2 |
Oxyde | Acide |
Propriétés physiques | |
État ordinaire | Solide |
Point de fusion | 3185 °C |
Point d'ébullition | 5596 °C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments. L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le nom du rhénium vient du latin "rhenus" qui désigne le fleuve du Rhin.
Découverte
Lors de sa création du tableau périodique des éléments en 1896, Dmitri Mendeleïev suspecte l'existence de l'élément 75 et lui donne le nom de dvi-manganèse. Cependant, c'est en 1925 qu'une épique de 3 chercheurs allemands, Walter Noddack, Ida Tacke et Otto Berg va le découvrir dans du minerai de platine et dans de la colombite en Allemagne. Trois ans plus tard, ils sont aussi les premiers à extraire le rhénium. Ils vont réussir à en obtenir 1 g avec 660 kg de molybdénite. Il s'avéra que la production était très coûteuse et elle fut ainsi fortement limitée à partir des années 1950.
Présence à l’état naturel
Lé rhénium est présent à l'état naturel dans la molybdénite. C'est une espèce minérale composée principalement de molybdène et de souffre. Elle présente également des traces de divers métaux tels que :
- De l'or,
- Du rhodium,
- Du rhénium,
- De l'argent,
- De l'or,
- Du sélénium.
On trouve cette roche dans des veines de quartz ou encore dans la composition de certaines météorites.
Production
La majeure partie du rhénium est produite par extraction à partir du minerai de molybdénite. La production mondiale annuelle avoisine les 50 tonnes. Les principaux pays producteurs de rhénium sont le Chili, suivi des Etats-Unis et du Kazakhstan.
Propriétés physiques et chimiques
Le rhénium possède des caractéristiques qui font de lui un métal dur et résistant à la corrosion. Il fait également partie des éléments qui possèdent le plus haut point de fusion. Sa tenue à la chaleur est exceptionnelle, c'est pour cette raison principalement qu'il est utilisé dans l'industrie. Il développe des caractéristiques de supraconducteur au delà de -271,45 °C.
La supraconductivité, ou supraconduction, correspond à un état de la matière dans lequel il y a absence totale de résistance électrique mais dans laquelle il y a expulsion du champ magnétique (on parle d’effet Meissner). On appelle ces matériaux des matériaux supraconducteurs
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
A ce jour, le rhénium possède 35 isotopes connus, leur nombre de masse variant de 160 à 194. Seul le rhénium 185 est stable. On dit donc du rhénium que c'est élément monoisotopique.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Il a également 21 isomères nucléaires.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Parmi les 33 radioisotopes qu'il compte, le rhénium 183 est le plus stable. Sa durée de demie-vie avoisine les 70 jours. Le radioisotope ayant la plus courte durée demi-vie est le rhénium 160, qui a une durée de demie-vie de 860 µs.
Utilisations
La haute résistance du rhénium lui permet de nombreuses applications dans les milieux sous haute contrainte.
Le rhénium dans les turbines
Comme c'est un élément très solide, le rhénium est utilisé dans la fabrication de turbines pour l'aéronautique ou encore la marine. On s'en sert dans ce que l'on appelle des superalliages. Ces derniers sont résistants aux hautes températures, à la corrosion ainsi qu'à l'oxydation.
Le rhénium dans les cellules à enclumes de diamant
On se sert du rhénium dans les celles à enclumes de diamant, abrégées en CED. Ces dispositifs permettent de recréer des conditions de température et de pression très élevées, semblables à celles que l'on peut trouver dans la croûte terrestre, en profondeur. Grâce à ce système, on peut effectuer des test sur des matériaux pour voir comment ils réagissent sous la contrainte des hautes pressions. Le rhénium est alors présent dans les joints qui permettent la jonction entre les deux diamants.
Le rhénium en médecine
On se sert de la radioactivité du rhénium, en particuliers ses deux isotopes rhénium 186 et rhénium 188 pour soigner les cancers du foie.
Dangers
La toxicité du rhénium est à ce jour encore assez méconnue. On suppose que ses sels peuvent être dangereux sur l'organisme. Des études ont été menées sur des rats n'ont pas montré de toxicité évidente. Cependant, les isotopes radioactifs du rhénium peuvent être dangereux pour l'Homme à cause de leurs émissions bêta.
La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive où une particule bêta (électron ou positron) est émise. On parle de radioactivité bêta + quand un positron est émis mais on parle de radioactivité – quand c’est un électron qui est émis
On peut donc considérer le rhénium comme un élément écotoxique.
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Il faut donc limiter ses émissions dans l'environnement du fait que l'on connait encore mal les conséquences de la pollution au rhénium.
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