Els empèdocles moderns – Masataka Ogawa (1908) i l’element 75 (Re) – reni (nilseptipenti, Nsp)

En alemany estàndard, s’escriu “Rhein”, mentre que en neerlandès s’escriu “Rijn” (en algunes altres variants alemanyes, es pronuncia “Riing”). El nom llatí, Rhenus, es pren de la transcripció grega (Ῥῆνος) del nom cèltic, Rēnos. El nom francès de Rhin s’adapta de la forma germànica (al seu torn derivada de la forma cèltica Rinaz), servant el dígraf “rh”, que es perd en les simplificacions d’altres llengües romàniques, com la nostra, que escriu senzillament Rin. En darrer terme, el potamònim celta té un origen ben banal, l’arrel protoindogermànica rei, que indica flux (i de la qual deriva el mot “riu”). Realment, gairebé el podríem considerar com el riu europeu per antonomàsia: una longitud de 1230 km (sense comptar tributaris), un cabal mitjà final de 2900 m3•s-1 i una conca de 185.000 km2. Ja Marcial, el convocava com a pare de les nimfes i dels cursos d’aigua (“Nympharum pater aminiumque, Rhene”). Era col•locat, en l’epigrafia llatina, entre les més enlairades divinitats (“Iunoni reginae et Minervae sanctae genio huiusque loci Neptuno Oceano et Rheno dis omnibus deabusque”). Friedrich Schlegel es deixava dur per les evocacions renanes (“Denkmale der menschlichen Heldenzeit, sich anschließend an jene höheren aus den Heldenzeiten de Natur”). La literatura llatina i la literatura francesa ens conviden de vegades a pensar en el Rin, com una frontera, com un límit, darrera del qual s’alçaria una Transrenània aliena. La literatura alemanya, en canvi, el veu com l’espinada fonamental, no tan sols d’Alemanya sinó d’Europa. La Renània (Rheinland, Terra del Rin) en el sentit més ample del terme suposa el sector central d’allò que el grup RECLUS, amb Roger Brunet i d’altres, denominaven, ja en 1989, la Banana Blava. Aquesta autèntica Megalòpolis Europea, l’Eix Manchester-Milà, calia entendre’l, segons el Reclus, com el resultat d’una sèrie de desenvolupaments històrics. La ruta fluvial renana i d’altres rutes comercials serviren de base a un procés d’acumulació de capital. La impossibilitat de París de “controlar” tot aquest espai, afavorí uns processos de fragmentació política, que contribuïren a la forma que prengué la revolució industrial-tecnològica del segle XIX en aquests terres. És cert, però, que la Banana Blava presenta discontinuïtat, les més pregones de les quals són la Mar del Nord i els Alps. Això ens defineix un espai central que podríem considerar com la Gran Àrea del Rin. Certament, hi trobem en aquest espai algunes de les regions més dinàmiques, més innovadores (tòpicament, Baviera i Baden-Württemberg, la Süddeutschland). Però també trobem zones de rica tradició industrial que ja fa tres dècades senceres que no han pogut sortir de l’atzucac de la reconversió (tòpicament, de nou Val•lònia, però també Lorena, el Ruhr o el Sarre). Fa cosa de vint anys, hom contraposà a la Banana Blava, una Banana Daurada, feta des de València a Gènova. L’evolució dels darrers anys ja ens diuen que, malgrat tot, no hi ha color. I que a la Banana Blava, les zones en depressió, són substituïdes per noves emergències (l’Alta Baviera; l’anomenat Diamant Flamenc de Gant-Brussel•les-Lovaina-Anvers; etc.). A 2000 anys del “limes” i a 200 anys del “Rheinromantik”, el Rin flueix amb forces perpètuament renovades.

Mapa de la Conca del Rin (Cliqueu-hi per ampliar)

Masataka Ogawa i la descoberta del reni

Masataka Ogawa (小川 正孝) va nàixer el 21 de febrer del 1865 (元治2年1月26日). El nou període Meiji, obert en el 1868, amb la liquidació del Xogunat, restaurava el Tenno com a font de l’autoritat executiva, des de la qual s’emprengueren una sèrie de reformes. Aquestes reformes, que afectaven tots els àmbits, es consideraven necessàries si hom volia evitar caure completament en mans dels puixants imperis europeus. La narrativa eurocèntrica ha interpretat aquest moviment com una “occidentalització” (és a dir, una “europeïtzació”).

Masataka Ogawa formava part de la jove generació ja educada en l’Era Meiji. Per exemple formà part d’un dels primers cursos de l’Escola Secundària de Matsuyama (Prefectura d’Ehime, illa de Shikoku), creada en el 1878. En el Període Edo, aquesta escola havia estat abans un “hanko”, entesa com a institució educativa per als fills dels daimyo (senyors feudals).

Ogawa també formà part d’una de les primeres fornades que passà per la nova Universitat, creada en el 1877, i denominada Universitat Imperial en el 1886. Aquest centre, situat a Tòkio, la capital de la nova era, s’havia format a partir de la reunió de diverses escoles governamentals, dedicades a la medicina i allò que genèricament s’havia denominat “蘭学” (estudis occidentals). La química moderna entrava en aquest àmbit, i al seu estudi s’adreçà el jove Ogawa.

Graduat en química a Tòkio, Ogawa ocupà diverses posicions al Japó. En el 1904 viatjà a Anglaterra per fer recerca en la prestigiosa Facultat de Química del University College of London (UCL). Des del 1887, hi era catedràtic William Ramsay, i ja hem parlat abastament de les tasques del seu laboratori en la descoberta i estudi dels “gasos nobles”. També vam veure com aquest grup de recerca va descobrir les emissions d’heli d’alguns minerals. Aquest darrer fenomen era associat a la radioactivitat natural exhibida per tot un grup de materials minerals.

Mostra de torianita, procedent de Madagascar. Les primeres mostres de torianita foren descrites en el 1904 per Ananda Coomaraswamy i classificades com a uraninita, en part per les seves emissions radioactives. Una anàlisi química posterior, mostrà que consistia bàsicament en òxid de tori, i fou redenominada com a “torianita” per Wyndham R. Dunstan

La recerca d’Ogawa a Londres se centrà especialment en la torianita, i en una descripció química precisa d’aquest material. Després de dos anys d’estada a Londres, Ogawa tornà al Japó.

Ogawa sospitava que en la torianita n’hi havia quantitats detectables d’un dels elements químics predits per Dmitri Mendeleev que encara no havia estat descobert. En la terminologia de Mendeleev, aquest element era conegut com a “ekamanganès” (simbolitzat, Em), ja que es tractaria d’un element del “grup del manganès” que ocupava el període següent al Mn. Mendeleev havia predit per a l’ekamanganès un pes atòmic de 100. Des de llavors, malgrat esforços diversos, no hi havia hagut cap detecció satisfactòria d’aquest element.

En el 1908, Ogawa havia aplegat una quantitat de dades suficients per a anunciar la descoberta d’un nou element químic a la torianita, identificat amb l’ekamanganès de Mendeleev. En comunicar-ho a Ramsay, aquest suggerí la denominació de “niponi” (nipponium), en tant que era el primer element químic descobert per un japonès. Ogawa publicà els seus resultats (J. Coll of Sci., Imp. Univ., Tokyo, 25, 15, 16) en un volum d’homenatge al 25 anys de tasca docent d’un dels seus mestres, el doctor Sakurai. En aquest article, Ogawa atribueix al niponi un pes equivalent de 50, que encaixava en el lloc previst de la taula periòdica (entre el molibdè i el ruteni). Ogawa també postulava encara l’existència d’un segon element en la torianita, de pes equivalent de 150, i que també formaria part del “grup del manganès” (en aquest cas, entre el tungstè i l’osmi; dvimanganès, en la terminologia de Mendeleev).

La premsa científica rebé amb l’escepticisme habitual aquestes comunicacions sobre “nous elements”. De fet, Ogawa s’esmenà i refermà únicament la descoberta del niponi (=ekamanganès).

En el 1914, Henry Moseley mostrà una relació directa entre l’espectrometria de raigs X de compostos i elements químics, i una propietat fonamental dels àtoms, que es podia descriure com a “nombre atòmic”. La taula periòdica ordenaria els elements, no pas per pes atòmic, sinó per nombre atòmic, la qual cosa explicava diverses discrepàncies. Alhora, Moseley resumia els elements químics predits per la taula que encara quedaven per descobrir. Eren els elements de nombre atòmic de 43, 61, 72, 75, 85 i 87. D’aquests elements, el 43 i el 75 pertanyien al grup del manganès. Segons Ogawa, el niponi era l’element 43, i en el seu moment també havia postulat la descoberta en la torianitat de l’element 75. Però cap d’aquestes dues atribucions havia estat acceptada de manera generalitzada. De fet, els estudis espectrals (en la banda visible i en la banda ultraviolada i de raigs X) desencoratjaven la identificació del niponi amb l’element 43.

Ida Noddack-Tacke

El desenvolupament de la teoria atòmica havia fet que hom identifiqués el nombre atòmic amb el nombre de protons (partícules subatòmiques de càrrega positiva) del nucli de cada element. Això suposava que era possible la “transmutació” d’un element químic a un altre si es modificava aquesta quantitat. Un grup pioner en aquesta idea era el d’Otto Berg (1873-1939), de la Universitat Tècnica de Berlín. La idea és que seria possible sintetitzar l’element 43 (ekamanganès) a partir del niobi (element 41) i, de manera similar, sintetitzar l’element 75 (dvimanganès) a partir del tàntal (element 73). El niobi i el tàntal són els elements característics de la columbita-tantalita (el “coltan”), i calia pensar que un bombardament electrònic d’aquest material podia conduir a la formació dels elements 43 i 75. Dos col•laboradors de Berg, Walter Noddack (1893-1960) i Ida Tacke (1896-1978) es posaren a la feina. A més de columbita, treballaren amb mostres de mineral de platí.

En mostres de columbita sotmeses amb corrents d’electrons, detectaren, per espectrografia de raigs X, la possible presència de l’element 43, al qual denominaren “masuri” (símbol Ma). Però aquesta troballa no fou reproduïda per altres grups, i no fou presa en consideració.

Amb els experiments d’irradiació, no va ser possible ni trobar tan sols un petit senyal de la presència de l’element 75. En canvi, sí foren capaços de detectar aquest element, de manera nadiu, en mostres de gadolinita i de molibdenita. Per a l’element 75 proposaren el nom de “reni” (“rhenium”) i el símbol “Re”. De fet, amb els noms de “masuri” i de “reni”, el grup de Berg volia fer un homenatge a la nació alemanya (ja homenatjada amb el “germani” per Clemens Alexander Winkler), en referència al seu extrem oriental (Masurenland) i el seu extrem occidental (Rheinland).

Mentre el masuri (Ma) com a element 43 no fou acceptat universalment, sí guanyà acceptació el reni (Re). Amb més o menys adaptacions fonètiques o gràfiques, el mot llatí “Rhenium” fou traslladat a les diferents llengües. Walter Noddack i Ida Tacke, promesos, acabarien per casar-se i ella adoptaria el cognom del marit. En el 1928, havien aconseguit l’aïllament d’1 gram de reni a partir del processament de 660 kg de molibdenita (Noddack & Noddack, 1929)

Masataka Ogawa s’havia establert a la Universitat de Tohoku, de la qual havia estat president entre el 1919 i el 1928. Es va morir l’11 de juliol de 1930, a l’edat de 65 anys. Dels seus fills, Eijiro (1905-1945) seria professor de química a la Universitat de Kyushu, mentre Shiro (1912-1999) fou físic a l’Institut Universitari d’Investigació de Material de Tohoku i de la Universitat Industrial de Shibaura. Eijiro Ogawa féu algunes contribucions a la recerca del niponi, no gaire reeixides.

En els anys 1960, començaren les primeres aplicacions metal•lúrgiques del reni. És simptomàtic que, en el 1968, el 75% de la producció de reni dels Estats Units fos consumida en la recerca i desenvolupament, bàsicament en el camp dels aliatges metàl•lics refractaris.

En els anys 1990, Kenji Yoshihara i d’altres investigadors s’ocuparen de la qüestió del niponi d’Ogawa. S’analitzaren mostres conservades de l’època i es revisaren els quaderns dels Ogawa, pare i fill. Yoshihara conclogué que el niponi no era pas l’element 43, com havia defensat Ogawa, sinó precisament l’element 75. Aquesta idea guanyà adeptes, i actualment es considera Ogawa com el descobridor d’aquest element. Ara bé, el nom de reni i el símbol Re han quedat ben fixats per 90 anys d’ús. A més, el símbol Np, atribuït al niponi, fou assignat en el 1940 a un element transurànid, el neptuni.

De manera similar, en el 1998, John T. Armstrong, del NIST, va modelitzar informàticament els experiments de Berg, Noddack i Tacke del 1925, i conclogué que realment aquest grup aconseguí la síntesi artificial de l’element 43. De nou, el nom de masuri no podrà imposar-se ja al de tecneci. Les conclusions d’Armstrong foren refermades per David Curtis.

Korzhinsky et al. (1994) descrigueren el primer mineral pur de reni, la reniïta (ReS2), en una fumarola del volcà Kudriavy (Iturup, Kurils).

Reniïta (ReS2), present en una roca volcànica de Kudriavy. Hom calcula que el volcà Kudriavy aboca cada any 20-60 kg de reni, principalment en forma d’aquest mineral

El reni: isòtops i abundància

La massa atòmica estàndard del reni és de 186,207 uma, valor que deriva de la mitjana ponderada dels seus dos isòtops naturals (187Re i 185Re). El llistat dels isòtops coneguts és:
– reni-160 (160Re; 159,98212 uma). Nucli format per 75 protons i 85 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 8,6•10-4 s. Decau majoritàriament (91%) a tungstè-159 (amb emissió d’un protó) o, alternativament (9%), a tanta-156 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– reni-161 (161Re; 160,97759 uma). Nucli format per 75 protons i 86 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 3,7•10-4 s. Decau a tungstè-160, amb emissió d’un protó. Posseeix un estat metastable (161mRe) a 123,8 keV, que té una semivida de 0,0156 s, i que decau a tàntal-157 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– reni-162 (162Re; 161,97600 uma). Nucli format per 75 protons i 87 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 0,107 s. Decau majoritàriament (94%) a tàntal-158 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o, alternativament (6%), a tungstè-162 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (162mRe) a 173 keV, que té una semivida de 0,077 s, i que decau bé a tàntal-158 (91%) o a tungstè-162 (9%).
– reni-163 (163Re; 162,972081 uma). Nucli format per 75 protons i 88 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,39 s. Decau majoritàriament (68%) a tungstè-163 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (32%), a tàntal-159 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (163mRe) a 115 keV, que té una semivida de 0,214 s, i que decau bé a tàntal-159 (66%) o a tungstè-163 (34%).
– reni-164 (164Re; 163,97032 uma). Nucli format per 75 protons i 89 neutrons. És un isòtop mol inestable, amb una semivida de 0,53 s. Decau bé a tàntal-160 (58%; amb emissió d’un nucli d’heli-4) o a tungstè-164 (42%; amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (164mRe) a 120 keV, que té una semivida de 0,53 s.
– reni-165 (165Re; 164,967089 uma). Nucli format per 75 protons i 90 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1 s. Decau bé a tungstè-165 (amb emissió d’un positró) o a tàntal-161 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (165mRe) a 47 keV, que té una semivida de 2,1 s, i que decau a tungstè-165 (87%) o a tàntal-161 (13%).
– reni-166 (166Re; 165,96581 uma). Nucli format per 75 protons i 91 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2 s. Decau bé a tungstè-166 (amb emissió d’un positró) o a tàntal-162 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– reni-167 (167Re; 166,96260 uma). Nucli format per 75 protons i 92 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,4 s. Decau bé a tàntal-163 (amb emissió d’un nucli d’heli-4) o a tungstè-167 (amb emissió d’un positró). Posseeix un estat metastable (167mRe) a 130 keV, que té una semivida de 5,9 s, i que decau bé a tungstè-167 (99,3%) o a tàntal-163 (0,7%).
– reni-168 (168Re; 167,96157 uma). Nucli format per 75 protons i 93 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,4 s. Decau normalment (99,99%) a tungstè-168 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,005%), a tàntal-164 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– reni-169 (169Re; 168,95879 uma). Nucli format per 75 protons i 94 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8,1 s. Decau normalment (99,99%) a tungstè-169 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,005%), a tàntal-165 (amb emissió d’un nucli d’heli-4). Posseeix un estat metastable (169mRe) a 145 keV, que té una semivida de 15,1 s, i que decau bé a tungstè-169 (99,8%) o a tàntal-165 (0,2%).
– reni-170 (170Re; 169,958220 uma). Nucli format per 75 protons i 95 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 9,2 s. Decau normalment (99,99%) a tungstè-170 (amb emissió d’un positró) o, alternativament (0,01%), a tàntal-166 (amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– reni-171 (171Re; 170,95572 uma). Nucli format per 75 protons i 96 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 15,2 s. Decau a tungstè-171, amb emissió d’un positró.
– reni-172 (172Re; 171,95542 uma). Nucli format per 75 protons i 97 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 15,3 s. Decau tungstè-172, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (172mRe), que té una semivida de 55 s, i que decau a tungstè-172.
– reni-173 (173Re; 172,95324 uma). Nucli format per 75 protons i 98 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 119 s. Decau a tungstè-173, amb emissió d’un positró.
– reni-174 (174Re; 173,95312 uma). Nucli format per 75 protons i 99 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 144 s. Decau a tungstè-174, amb emissió d’un positró.
– reni-175 (175Re; 174,95138 uma). Nucli format per 75 protons i 100 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 353 s (6 minuts). Decau a tungstè-175, amb emissió d’un positró.
– reni-176 (176Re; 175,95162 uma). Nucli format per 75 protons i 101 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 320 s (5 minuts). Decau a tungstè-176, amb emissió d’un positró.
– reni-177 (177Re; 176,95033 uma). Nucli format per 75 protons i 102 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 840 s (14 minuts). Decau a tungstè-177, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (177mRe) a 84,71 keV, que té una semivida de 5•10-5 s.
– reni-178 (178Re; 177,95099 uma). Nucli format per 75 protons i 103 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 792 s (13 minuts). Decau a tungstè-178, amb emissió d’un positró.
– reni-179 (179Re; 178,949988 uma). Nucli format per 75 protons i 104 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1170 s (20 minuts). Decau a tungstè-179, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 65,39 keV (179m1Re; que té una semivida de 9,5•10-5 s) i un altre a 1684,59 keV (179m2Re; que té una semivida de poc més de 4•10-7 s.
– reni-180 (180Re; 179,950789 uma). Nucli format per 75 protons i 105 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 146 s. Decau a tungstè-180, amb emissió d’un positró.
– reni-181 (181Re; 180,950068 uma). Nucli format per 75 protons i 106 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,16•104 s (20 hores). Decau a tungstè-181, amb emissió d’un positró
– reni-182 (182Re; 181,95121 uma). Nucli format per 75 protons i 107 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,30•105 s (64 hores). Decau a tungstè-182, amb emissió d’un positró. Posseeix tres estats metastables, un a 60 keV (182m1Re; que té una semivida de 4,57•104 s, i que decau a tungstè-182), un altre a 235,736 keV (182m2Re; que té una semivida de 5,85•10-7 s) i un tercer a 461,3 keV (182m3Re; que té una semivida de 7,8•10-7 s).
– reni-183 (183Re; 182,950820 uma). Nucli format per 75 protons i 108 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,05•106 s (70 dies). Decau a tungstè-183, per captura electrònica. Posseeix un estat metastable (183mRe) a 1907,6 keV, que té una semivida de 0,00104 s, i que decau a l’estat basal.
– reni-184 (184Re; 183,952521 uma). Nucli format per 75 protons i 109 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,28•106 s (38 dies). Decau a tungstè-184, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (184mRe) a 188,01 keV, que té una semivida de 1,46•107 s, i que decau bé a l’estat basal (75,4%) o directament a tungstè-184 (24,6%).
– reni-185 (185Re; 184,9529550 uma). Nucli format per 75 protons i 110 neutrons. Teòricament, decau a tàntal-181, amb emissió d’un nucli d’heli-4. Ho faria, però, amb una semivida tan llarga que, a efectes observacionals, és un isòtop estable. La seva freqüència és de 37,40%. Posseeix un estat metastable (185mRe) a 2124 keV, que té una semivida de 1,23•10-7 s.
– reni-186 (186Re; 185,9549861 uma). Nucli format per 75 protons i 111 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,2129•105 s (4 dies). Decau majoritàriament (93,1%) a osmi-186 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (6,9%), a tungstè-186 (per captura electrònica). Posseeix un estat metastable (186mRe) a 149 keV, que té una semivida de 6,3•1012 s i que decau bé a l’estat basal (90%) o a osmi-186 (10%).
– reni-187 (187Re; 186,9557531 uma). Nucli format per 75 protons i 112 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,30•1018 s (4 vegades l’edat actual de l’univers), de manera que es conserva bona part de la dotació primordial de la Terra. Decau eventualment a osmi-187 (99,99%; amb emissió d’un electró) o, més rarament, a tàntal-183 (0,0001%; amb emissió d’un nucli d’heli-4). És, amb una freqüència de 62,60%, l’isòtop més abundant. Quan es troba completament ionitzat (187Re75+) decau, amb emissió d’un electró, amb una semivida de 1,0•109 s. El sistema de datació de reni-osmi es basa en les ratios 187Re/187Os, 187Os/188Os i 187Re/188Os, en el benentès que el reni-187 és l’isòtop parental de l’isòtop radiogènic osmi-187, i que l’osmi-188 no seria radiogènic.
– reni-188 (188Re; 187,9581144 uma). Nucli format per 75 protons i 113 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 6,12144•104 s (17 hores). Decau a osmi-188, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (188mRe) a 172,069 keV, que té una semivida de 1115 s, i que decau a l’estat basal.
– reni-189 (189Re; 188,9581144 uma). Nucli format per 75 protons i 114 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8,75•104 s (24 hores). Decau a osmi-189, amb emissió d’un electró.
– reni-190 (190Re; 189,96182 uma). Nucli format per 75 protons i 115 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 190 s (3 minuts). Decau a osmi-190, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (190mRe) a 210 keV, que té una semivida de 1,2•104 s, i que decau a l’estat basal (45,6%) o directament a osmi-190 (54,4%).
– reni-191 (191Re; 190,963125 uma). Nucli format per 75 protons i 116 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 590 s (10 minuts). Decau a osmi-191, amb emissió d’un electró.
– reni-192 (192Re; 191,96596 uma). Nucli format per 75 protons i 117 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 16 s. Decau a osmi-192, amb emissió d’un electró.
– reni-193 (193Re; 192,96747 uma). Nucli format per 75 protons i 118 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 30 s.
– reni-194 (194Re; 193,97042 uma). Nucli format per 75 protons i 119 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2 s.

L’àtom neutre de reni conté 75 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d56s2. Això el fa l’element del període 6 per al grup 7 (el grup del manganès), situat en el bloc d (metalls de transició). Els estats d’oxidació més habituals són +7 i +6, per bé que també el podem trobar amb +5, +4, +3, +2, +1, 0 i -1 i -3. El radi atòmic és de 1,37•10-10 m.

De dreta esquerra, una barra monocristal•lina de reni (99,999%), una barra refosa (99,995%) i un cub (99,99%)

En condicions estàndards de pressió i de temperatura, el reni elemental és presenta com un sòlid metàl•lic de color gris i aspecte argentí. Segueix un sistema cristal•lí hexagonalment, estretament empacat. La densitat és de 21020 kg•m-3 (de les més elevades entre els elements, superada tan sols pel platí, l’iridi i l’osmi). Segons la preparació, pot ser un metall ben dúctil, especialment quan es compactat per sinterització. La temperatura crítica de superconductivitat del reni és de 1,697 K; aliat amb molibdè o tungstè, aquesta temperatura crítica pot augmentar a 4-10 K.

En condicions estàndards de pressió, el reni elemental fon a 3459 K. Aquest punt de fusió és tan sols superat, entre els elements, pel tungstè i el carboni. En aquest punt, la densitat del reni líquid és de 18900 kg•m-3.

En condicions estàndards de pressió, el reni elemental bull a 5869 K. És el punt d’ebullició més elevat de tots els elements.

El reni metàl•lic és comptat entre els metalls refractaris i, efectivament, resisteix l’atac alcalí i àcid moderat. No resisteix, en canvi, l’àcid nítric concentrat o l’aigua règia.

La majoria de compostos de reni tenen +7, +6, +4 o +2 com a nombre d’oxidació. Podem citar:
– òxids: Re2O7 (sòlid incolor volàtil), ReO3 (sòlid vermell, de llustre metàl•lic), Re2O5, ReO2 (sòlid de color gris), Re2O3.
– perrenats. L’anió perrenat (ReO4) i les seves sals (especialment la sòdica i l’amònica) són els compostos més habituals. Són sòlid blancs, solubles en aigua.
– halurs: ReCl6, ReCl5 (sòlid de color vermell-bru, de 4900 kg•m-3 de densitat), ReCl4, ReCl3 (sòlid de color vermell, de 4800 kg•m-3), ReF7. També forma oxihalurs com ReOCl4 o ReOCl3.
– sulfurs: ReS2, Re2S7.
– borur: ReB2 (sòlid de color negre i gran duresa).
– compostos organorènics: el decacarbonil de direni (Re2(CO)10), el triòxid de metilreni (CH3ReO3, sòlid volàtil).

L’abundància atòmica del reni en l’univers és condicionada pels processos de nucleosíntesi de les supernoves i per l’estabilitat dels seus isòtops. Com es correspon als elements de Z senar, el reni tan sols disposa d’un nombre limitat d’isòtops quasiestables, 187Re (amb una semivida de 41200 milions d’anys) i 185Re. El reni guanya en abundància atòmica a diversos elements més lleugers (tecneci, prometi, tuli, luteci, tàntal). Dels elements més pesants, són més abundants que el reni, l’osmi, l’iridi, el platí, l’or, el mercuri, el tal•li, el plom i el bismut.

En el planeta Terra, l’abundància global del reni és de 0,08 ppm en termes de massa (0,010 ppm en termes atòmics). El reni és comptat entre els elements sideròfils. La concentració és notablement més elevada en el nucli terrestre. En l’escorça, els nivells de reni són molt baixos, de l’ordre de 0,001 ppm. Pel que se sap, el reni no es troba mai en forma elemental. Combinat, s’ha descrit la reniïta (sulfur de reni) en comptats dipòsits volcànics. En la molibdenita (MoS2), el reni assoleix una abundància típica del 0,2% (que arriba, en alguns casos a l’1,88%, però que en d’altres baixa al 0,001%). Comptat i debatut, el reni és comptat entre els “metalls més rars”, categoria en la que fa companyia als platinoids, a l’or i al tel•luri.

L’abundància de reni en la hidrosfera varia d’acord amb el context geològic. La concentració oceànica típica és de 4 μg•m-3.

La presència de reni en l’atmosfera és transitòria i en forma de traça.

El reni no és un bioelement, pel que se sap, per a cap organisme. La seva presència en la biosfera és generalment negligible. Haley & Cartwright (1968) estudiaren la farmacologia i toxicologia del perrenat potàssic (KReO4) i del triclorur de reni (ReCl3 en rates.

Les aplicacions del reni

La producció mundial anual de reni és de 52 milions de tones. Apareix sobretot com un subproducte de la mineria de coure, a partir de l’extracció de la molibdenita associada a aquests dipòsits, com s’esdevé a Xile-Perú, Estats Units, Polònia. La reniïta (sulfur de reni mineral), per la seva raresa, no contribueix a aquesta producció, si bé assoleix un grau preu com a mineral de col•leccionista.

En els minerals de sulfur de coure, el sulfur de molibdè és un compost minoritari, i és en la fracció del sulfur de molibdè on trobem compostos de reni (amb concentracions relatives del 0,001% al 0,2%). Amb el processament, el reni s’extreu en forma de Re2O7 i HReO4, compostos solubles en aigua, als qual es fa precipitar amb KCl o NH4Cl. D’això en resulten perrenats que són purificats mitjançant recristal•lització.

Perrenat amònic

També cal comptar amb l’aportació de reni (10 tones anuals) que suposa el reciclatge de materials, particularment de catalitzadors de platí-reni.

El reni metàl•lic es produeix habitualment a partir de NH4ReO4, reduït en presència de gas hidrogen. Es comercialitza habitualment en forma de pols. La pols de reni es pot consolidar per pressió i sinterització en el buit o en atmosfera d’hidrogen, donant lloc a peces molt denses, però dúctils.

La combinació de les oscil•lacions entre la producció (minera i de reciclatge) i la demanda, contribueix a oscil•lacions de preu, que l’han fet una mercaderia interessant entre els “metalls menors”.

Vora el 70% de la producció de reni es destina a la producció de superaliatges resistents a altes temperatures, que són utilitzats en components de motors aeronàutics. El reni (3-6%) millora la resistència a la deformació per fluència lenta de superaliatges de níquel. Hom distingeix en els superaliatges de reni entre la primera generació (3-6% de reni), la segona (3% de reni, p.ex. CMSX-4), la tercera (aliatges monocristal•lina, amb contingut de reni del 6%, com per exemple, CSMX-10), la quarta (amnb addició de ruteni per reduir els efectes d’inestabilitat microstructural associats al reni) i la cinquena.

Un motor CFM56, en una exposició del 2007. Motor dissenyat per a l’aviació militar, en les àleps fa ús d’un aliatge Rene N515, amb un contingut de reni de l’1,5%

També cal esmentar els aliatges de tungstè-reni (amb concentracions que poden arribar al 27%). El reni millora la ductilitat del tungstè a baixes temperatures. Aquests aliatges s’utilitzen com a fonts de raigs X, en sensors de temperatura (fins a 2500 K).

Els filaments de reni metàl•lic són emprats en làmpades de flaix fotogràfic, en espectròmetres de masses.

Una altra aplicació quantitativa és l’elaboració de catalitzadors de platí-reni, principalment destinats a la fabricació de benzina sense plom d’alt octanatge. En aquests catalitzadors, el reni es troba en forma de Re2O7 barrejat amb alúmina. En la indústria química, els catalitzadors de reni són emprats en reaccions d’hidrogenació.

Procés de reformat catalític per augmentar el nombre d’octà de la nafta. En gris es representa el llit catalític, que conté catalitzadors de platí i/o reni

Els isòtops radioactius 186Re i 188Re, sintetitzats en reactors, tenen diferents aplicacions mèdiques, destacadament el tractament de càncer hepàtic. Quisque-Tintaya et al. (2013) treballen en el desenvolupament d’una teràpia contra el càncer de pàncrees que fa ús d’una soca atenuada del bacteri Listeria monocytogenes, carregada amb 188Re.

Entre les aplicacions de diversos compostos de reni no-radioactiu podem esmentar:
– el triòxid de metilreni (CH3ReO3, MTO), que és utilitzat com a catalitzador. Se’l prepara a partir de la reacció de Re2O7 amb tetrametilestany.
– l’òxid de reni (IV) (ReO2) és utilitzat també com a catalitzador.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: