Renium

Renium adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Re dan nomor atom 75. Ia adalah logam transisi baris ketiga berwarna abu-abu keperakan, berat, dalam golongan 7 tabel periodik. Dengan perkiraan konsentrasi rata-rata sebesar 1 bagian per miliar (ppb), renium adalah salah satu unsur paling langka di kerak Bumi. Renium memiliki titik lebur tertinggi ketiga dan titik didih tertinggi kedua dari semua unsur pada 5869 K. Renium menyerupai mangan dan teknesium secara kimiawi dan diperoleh terutama sebagai produk sampingan dari ekstraksi dan pemurnian bijih molibdenum dan tembaga. Dalam senyawanya, renium menunjukkan berbagai keadaan oksidasi mulai dari −1 hingga +7.

Ditemukan oleh Walter Noddack, Ida Tacke dan Otto Berg pada tahun 1925, renium adalah unsur stabil terakhir yang ditemukan. Ia dinamai dari sungai Rhein di Eropa, dari mana sampel renium paling awal diperoleh dan dikerjakan secara komersial.

Paduan super renium berbasis nikel digunakan di ruang bakar, bilah turbin, dan nosel buang mesin jet. Paduan ini mengandung hingga 6% renium, menjadikan konstruksi mesin jet sebagai penggunaan tunggal terbesar untuk unsur ini. Penggunaan terpentingnya yang kedua adalah sebagai katalis: renium adalah katalis yang sangat baik untuk hidrogenasi dan isomerisasi, dan digunakan misalnya dalam reformasi katalitis dalam bensin (proses reniformasi). Karena ketersediaan relatif rendah terhadap permintaan, renium menjadi mahal, dengan harga mencapai harga tertinggi sepanjang masa pada tahun 2008/2009 sebesar AS$10.600 per kilogram (AS$4.800 per pon). Karena peningkatan daur ulang renium dan penurunan permintaan renium dalam katalis, harga renium turun menjadi AS$2.844 per kilogram (AS$1.290 per pon) per Juli 2018.

Sejarah

Renium (, berarti: "Rhein") adalah yang terakhir ditemukan dari unsur-unsur yang memiliki isotop stabil (unsur baru lainnya yang ditemukan di alam sejak saat itu, seperti fransium, bersifat radioaktif). Keberadaan unsur yang belum ditemukan pada posisi ini dalam tabel periodik pertama kali diprediksi oleh Dmitri Mendeleev. Informasi perhitungan lainnya diperoleh dari Henry Moseley pada tahun 1914. Pada tahun 1908, kimiawan Jepang Masataka Ogawa mengumumkan bahwa dia telah menemukan unsur ke-43 dan menamainya nipponium (Np) dari Jepang (Nippon dalam bahasa Jepang). Namun, analisis terbaru menunjukkan adanya renium (unsur 75), bukan unsur 43, meskipun reinterpretasi ini telah dipertanyakan oleh Eric Scerri. Lambang Np kemudian digunakan untuk unsur neptunium, dan nama "nihonium", juga dinamai dari Jepang, bersama dengan lambang Nh, kemudian digunakan untuk unsur 113. Unsur 113 juga ditemukan oleh tim ilmuwan Jepang dan diberi nama dalam penghormatan untuk karya Ogawa.

Renium umumnya dianggap telah ditemukan oleh Walter Noddack, Ida Tacke, dan Otto Berg di Jerman. Pada tahun 1925, mereka melaporkan bahwa mereka telah mendeteksi unsur tersebut dalam bijih platina dan dalam mineral kolumbit. Mereka juga menemukan renium dalam gadolinit dan molibdenit. Pada tahun 1928, mereka mampu mengekstraksi 1 gram renium dengan memproses 660 kilogram molibdenit. Diperkirakan pada tahun 1968 bahwa 75% logam renium di Amerika Serikat digunakan untuk penelitian dan pengembangan paduan logam refraktori. Butuh beberapa tahun sejak saat itu sebelum paduan super itu digunakan secara luas.

Karakteristik
Renium adalah logam putih keperakan yang menjadi salah satu unsur dengan titik lebur tertinggi, hanya dilampaui oleh wolfram dan karbon. Ia juga merupakan salah satu unsur dengan titik didih tertinggi, dan yang tertinggi dari semua unsur stabil. Ia juga merupakan salah satu unsur terpadat, hanya dilampaui oleh platina, iridium, dan osmium. Renium memiliki struktur kristal padat heksagon, dengan parameter kisi a = 276,1 pm dan c = 445,6 pm.

Bentuk komersialnya yang biasa adalah bubuk, tetapi unsur ini dapat dikonsolidasikan dengan menekan dan menyinterinya dalam atmosfer vakum atau hidrogen. Prosedur ini menghasilkan padatan padat yang memiliki kerapatan di atas 90% kerapatan logam. Saat dianil, logam ini sangatlah ulet dan dapat ditekuk, dikoil, atau digulung. Paduan renium–molibdenum bersifat superkonduktif pada suhu 10 K; paduan wolfram–renium juga bersifat superkonduktif pada suhu 4–8 K, tergantung pada paduannya. Logam renium akan menjadi superkonduktor pada suhu .

Dalam bentuk curah dan pada suhu kamar dan tekanan atmosfer, unsur ini tahan terhadap alkali, asam sulfat, asam klorida, asam nitrat, dan air raja. Namun, ia akan bereaksi dengan asam nitrat saat dipanaskan.

Isotop

Renium memiliki satu isotop stabil, renium-185, yang terjadi dalam kelimpahan minoritas, situasi yang hanya ditemukan pada dua unsur lainnya (indium dan telurium). Renium alami hanya terdiri dari 37,4% 185Re, dan 62,6% 187Re yang tidak stabil tetapi memiliki waktu paruh yang sangat panjang (≈1010 tahun). Satu kilogram renium alami memancarkan radiasi 1,07 MBq karena adanya isotop ini. Waktu hidup ini dapat sangat dipengaruhi oleh keadaan muatan atom renium. Peluruhan beta 187Re digunakan untuk penanggalan renium–osmium pada beberapa bijih. Energi yang tersedia untuk peluruhan beta ini (2,6 keV) adalah salah satu yang paling rendah yang telah diketahui di antara semua radionuklida. Isotop 186mRe terkenal sebagai salah satu isotop metastabil yang paling lama hidup dengan waktu paruh sekitar 200.000 tahun. Ada 33 isotop tidak stabil lainnya yang telah dikenali, mulai dari 160Re hingga 194Re, yang berumur paling panjang adalah 183Re dengan waktu paruh 70 hari.

Senyawa

Senyawa renium dikenal memiliki semua keadaan oksidasi antara −3 dan +7 kecuali −2. Keadaan oksidasi +7, +6, +4, dan +2 adalah yang paling umum. Renium paling banyak tersedia secara komersial sebagai garam perrenat, meliputi natrium dan amonium perrenat. Mereka adalah senyawa putih yang larut dalam air. Anion tetratioperrenat [ReS4]−  dimungkinkan.

Halida dan oksihalida
Renium klorida yang paling umum adalah ReCl6, ReCl5, ReCl4, dan ReCl3. Struktur senyawa ini sering menampilkan ikatan Re–Re yang ekstensif, yang merupakan karakteristik logam ini dalam keadaan oksidasi lebih rendah dari VII. Garam [Re2Cl8]2− memiliki ikatan logam–logam rangkap empat. Meskipun renium klorida tertinggi memiliki fitur Re(VI), fluorin menghasilkan turunan Re(VII) d0 renium heptafluorida. Renium bromida dan iodida juga telah dikenal.

Seperti wolfram dan molibdenum, yang memiliki kesamaan kimiawi, renium membentuk berbagai oksihalida. Oksiklorida adalah yang paling umum, dan meliputi ReOCl4, ReOCl3.

Oksida dan sulfida

Renium oksida yang paling umum adalah Re2O7 kuning yang volatil. Renium trioksida (ReO3) merah mengadopsi struktur seperti perovskit. Oksida lainnya meliputi Re2O5, ReO2, dan Re2O3. Renium sulfida meliputi ReS2 dan Re2S7. Garam perrenat dapat diubah menjadi tetratioperrenat dengan aksi amonium hidrosulfida.

Senyawa lainnya
Renium diborida (ReB2) adalah senyawa keras yang memiliki kekerasan yang mirip dengan wolfram karbida, silikon karbida, titanium diborida, atau zirkonium diborida.

Senyawa organorenium

Direnium dekakarbonil adalah entri paling umum untuk kimia organorenium. Reduksinya dengan amalgam natrium menghasilkan Na[Re(CO)5] dengan renium dalam keadaan oksidasi formal −1. Direnium dekakarbonil dapat dioksidasi dengan bromin menjadi bromopentakarbonilrenium(I):
Re2(CO)10 + Br2 → 2 Re(CO)5Br

Reduksi pentakarbonil dengan seng dan asam asetat akan menghasilkan pentakarbonilhidridorenium:
Re(CO)5Br + Zn + HOAc → Re(CO)5H + ZnBr(OAc)

Metilrenium trioksida ("MTO"), CH3ReO3 adalah zat padat yang volatil dan nirwarna yang telah digunakan sebagai katalis dalam beberapa percobaan laboratorium. Ia dapat dibuat melalui banyak rute, dengan metode yang paling sering adalah reaksi Re2O7 dan tetrametilseng:
Re2O7 + (CH3)4Sn → CH3ReO3 + (CH3)3SnOReO3
Turunan alkil dan aril analog telah diketahui. MTO mengatalisis oksidasi dengan hidrogen peroksida. Alkuna terminal menghasilkan asam atau ester yang sesuai, alkuna internal menghasilkan diketon, dan alkena menghasilkan epoksida. MTO juga mengatalisis konversi aldehida dan diazoalkana menjadi alkena.

Nonahidridorenat

Turunan renium yang khas adalah nonahidridorenat, yang awalnya dianggap sebagai anion renida, Re−, tetapi sebenarnya mengandung anion  dimana keadaan oksidasi renium adalah +7.

Keterjadian

Renium adalah salah satu unsur paling langka di kerak Bumi dengan konsentrasi rata-rata 1 ppb; sumber lain mengutip angka 0,5 ppb, menjadikannya unsur paling melimpah ke-77 di kerak Bumi. Renium mungkin tidak ditemukan bebas di alam (kemungkinan keterjadian alaminya tidaklah pasti), tetapi terdapat dalam jumlah hingga 0,2% dalam mineral molibdenit (yang utamanya merupakan molibdenum disulfida), sumber renium komersial utama, meskipun sampel molibdenit tunggal hingga 1,88% telah ditemukan. Chili memiliki cadangan renium terbesar di dunia, bagian dari deposit bijih tembaga, dan merupakan produsen utama pada tahun 2005. Baru belakangan ini mineral renium pertama ditemukan dan dideskripsikan (pada tahun 1994), sebuah mineral sulfida renium (ReS2) yang mengembun dari fumarol di gunung berapi Kudriavy, Pulau Iturup, di Kepulauan Kuril. Kudriavy melepaskan hingga to 20–60 kg renium per tahun, sebagian besar dalam bentuk renium disulfida. Dinamai reniit, mineral langka ini memiliki harga yang tinggi di kalangan kolektor.

Produksi

Sekitar 80% renium diekstraksi dari deposit molibdenum porfiri. Beberapa bijih mengandung 0,001% hingga 0,2% renium. Memanggang bijih akan memvolatilisasi renium oksida. Renium(VII) oksida dan asam perrenat mudah larut dalam air; mereka tercuci dari debu cerobong asap dan gas dan diekstraksi melalui presipitasi dengan kalium atau amonium klorida sebagai garam perrenat, dan dimurnikan melalui rekristalisasi. Total produksi dunia ialah antara 40 dan 50 ton/tahun; produsen renium utama berada di Chili, Amerika Serikat, Peru, dan Polandia. Daur ulang katalis Pt–Re bekas dan paduan khusus memungkinkan pemulihan 10 ton renium lagi per tahun. Harga logam ini dengan cepat pada awal 2008, dari AS$1000–AS$2000 per kg pada tahun 2003–2006 menjadi lebih dari AS$10.000 pada Februari 2008. Bentuk logam dibuat dengan mereduksi amonium perrenat dengan hidrogen pada suhu tinggi:

2 NH4ReO4 + 7 H2 → 2 Re + 8 H2O + 2 NH3

Terdapat teknologi untuk ekstraksi renium terkait dari solusi produktif pencucian bawah tanah bijih uranium.

Aplikasi

Renium ditambahkan pada paduan super suhu tinggi yang digunakan untuk membuat bagian-bagian mesin jet, menggunakan 70% produksi renium di seluruh dunia. Aplikasi utama lainnya adalah dalam katalis platina–renium, yang digunakan terutama dalam pembuatan bensin beroktan tinggi bebas timbal.

Paduan
Paduan super berbasis nikel telah meningkatkan kekuatan rangkak dengan penambahan renium. Paduan ini biasanya mengandung 3% atau 6% renium. Paduan generasi kedua mengandung 3%; paduan ini digunakan dalam mesin untuk F-15 dan F-16, sedangkan paduan generasi ketiga kristal tunggal yang lebih baru mengandung 6% renium; mereka digunakan dalam mesin F-22 dan F-35. Renium juga digunakan dalam paduan super, seperti CMSX-4 (generasi ke-2) dan CMSX-10 (generasi ke-3) yang digunakan dalam mesin turbin gas industri seperti GE 7FA. Renium dapat menyebabkan paduan super menjadi tidak stabil secara mikrostruktur, membentuk fase yang padat secara topologi (topologically close packed, TCP). Pada paduan super generasi ke-4 dan ke-5, rutenium digunakan untuk menghindari efek ini. Paduan super baru antara lain adalah EPM-102 (dengan 3% Ru) dan TMS-162 (dengan 6% Ru), serta TMS-138 and TMS-174.

Untuk tahun 2006, konsumsi renium diberikan pada 28% untuk General Electric, 28% Rolls-Royce plc, dan 12% Pratt & Whitney, semuanya untuk paduan super, sedangkan penggunaan untuk katalis hanya menyumbang 14% dan aplikasi sisanya menggunakan 18%. Pada tahun 2006, 77% konsumsi renium di Amerika Serikat adalah dalam paduan. Permintaan yang meningkat untuk mesin jet militer dan pasokan yang konstan mengharuskan pengembangan paduan super dengan kandungan renium yang lebih rendah. Misalnya, bilah turbin tekanan tinggi (HPT) CFM International CFM56 yang lebih baru akan menggunakan Rene N515 dengan kandungan renium 1,5%, bukan Rene N5 dengan 3%.

Renium meningkatkan sifat wolfram. Paduan wolfram–renium lebih ulet pada suhu rendah, membuatnya lebih mudah dikerjakan dengan mesin. Stabilitas suhu tinggi juga ditingkatkan. Efeknya meningkat sejalan dengan konsentrasi renium, dan karenanya paduan tungsten diproduksi hingga 27% Re, yang merupakan batas kelarutan. Kawat wolfram–renium awalnya dibuat dalam upaya mengembangkan kawat yang lebih ulet setelah rekristalisasi. Hal ini memungkinkan kawat memenuhi tujuan kinerja tertentu, termasuk ketahanan getaran yang unggul, keuletan yang lebih baik, dan resistivitas yang lebih tinggi. Salah satu aplikasi untuk paduan wolfram–renium adalah sumber sinar-X. Titik lebur kedua unsur yang tinggi, bersama dengan massa atomnya yang tinggi, membuatnya stabil terhadap benturan elektron yang berkepanjangan. Paduan wolfram–renium juga digunakan sebagai termokopel untuk mengukur suhu hingga 2200 °C.

Stabilitas suhu tinggi, tekanan uap rendah, ketahanan aus yang baik, dan kemampuan menahan korosi busur renium dinilai berguna untuk membersihkan kontak listrik sendiri. Secara khusus, pelepasan yang terjadi selama peralihan listrik mengoksidasi kontak. Namun, renium oksida Re2O7 bersifat volatil (menyumblim pada suhu ~360 °C) dan karena itu dihilangkan selama pembuangan.

Renium memiliki titik lebur yang tinggi dan tekanan uap yang rendah, mirip dengan tantalum dan wolfram. Oleh karena itu, filamen renium menunjukkan stabilitas yang lebih tinggi jika filamen itu dioperasikan tidak dalam ruang hampa, tetapi dalam atmosfer yang mengandung oksigen. Filamen tersebut banyak digunakan dalam spektrometer massa, pengukur ion, dan lampu kilat dalam fotografi.

Katalis
Renium dalam bentuk paduan renium–platinum digunakan sebagai katalis untuk reformasi katalitis, yaitu proses kimia untuk mengubah nafta kilang minyak bumi dengan nilai oktan rendah menjadi produk cair beroktan tinggi. Di seluruh dunia, 30% katalis yang digunakan untuk proses ini mengandung renium. Metatesis olefin adalah reaksi lain yang menggunakan renium sebagai katalis. Biasanya, Re2O7 pada alumina is digunakan untuk proses ini. Katalis renium sangat tahan terhadap peracunan kimia dari nitrogen, belerang, dan fosforus, sehingga digunakan dalam beberapa jenis reaksi hidrogenasi.

Kegunaan lainnya
Isotop 186Re dan 188Re bersifat radioaktif dan digunakan untuk pengobatan kanker hati. Keduanya memiliki kedalaman penetrasi yang sama dalam jaringan (5 mm untuk 186Re dan 11 mm untuk 188Re), tetapi 186Re memiliki keunggulan waktu paruh yang lebih lama (90 jam vs. 17 jam).

188Re juga sedang digunakan secara eksperimental dalam pengobatan baru kanker pankreas yang dikirim melalui bakteri Listeria monocytogenes. Isotop 188Re juga digunakan untuk SCT (terapi kanker kulit) berbasis renium. Pengobatan ini menggunakan sifat isotop tersebut sebagai pemancar beta untuk brakiterapi dalam pengobatan karsinoma sel basal dan karsinoma sel skuamosa kulit.

Terkait dengan tren periodik, renium memiliki sifat kimia yang mirip dengan teknesium; pekerjaan yang dilakukan untuk memberi label renium ke senyawa target seringkali dapat diterjemahkan menjadi teknesium. Hal ini berguna untuk radiofarmasi, di mana sulit untuk bekerja dengan teknesium – terutama isotop teknesium-99m yang digunakan dalam pengobatan – karena biayanya yang tinggi dan waktu paruhnya yang pendek.

Pencegahan
Sangat sedikit yang telah diketahui mengenai toksisitas renium dan senyawanya karena mereka digunakan dalam jumlah yang sangat kecil. Garam larut, seperti renium halida atau perrenat, dapat menjadi berbahaya karena unsur selain renium atau karena renium itu sendiri. Hanya beberapa senyawa renium yang telah diuji toksisitas akutnya; dua contohnya adalah kalium perrenat dan renium triklorida, yang disuntikkan sebagai larutan pada tikus. Perrenat memiliki nilai LD50 sebesar 2800 mg/kg setelah tujuh hari (ini adalah toksisitas yang sangat rendah, mirip dengan garam dapur) dan renium triklorida memiliki nilai LD50 sebesar 280 mg/kg.

Catatan kaki

Referensi

Pranala luar

  Renium di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)

 
Unsur kimia
Logam transisi
Logam mulia
Logam tahan api
Unsur golongan 7
Unsur kimia yang diprediksi oleh Dmitri Mendeleev
Unsur kimia dengan struktur padat heksagon
Mineral unsur asli