Aktiv
Rhenium – unverwüstlich
Rhenium ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Re und der Ordnungszahl 75. Im Periodensystem der Elemente steht es in der 7. Neben- oder Mangangruppe.
Entdeckung: Das Element wurde von Walter Noddack, Ida Tacke und Otto Berg 1925 beschrieben und 1928 isoliert. Rhenium ist das zuletzt entdeckte stabile Element im Periodensystem. Allerdings wurde seine Existenz von Dmitri Mendelejew schon mehr als 50 Jahre zuvor festgestellt. Im 19. und 20. Jahrhundert war die Vergabe „heimatverbundener“ und patriotischer Elementnamen üblich. Da Ida Tacke vom Niederrhein stammte, wählte man den Namen „Rhenium“.
Eigenschaften: Rhenium ist ein weißglänzendes hartes Schwermetall, das äußerlich dem Platin ähnelt. Mit einem Schmelzpunkt von 3186 °C hat es den zweithöchsten Schmelzpunkt aller Elemente. Wolfram mit einem Schmelzpunkt von 3422 °C ist Spitzenreiter. Der Siedepunkt des Rheniums übertrifft sogar den des Wolframs (5555 °C) und ist mit 5596 °C der höchste aller Elemente. Im Gegensatz zu Wolfram ist Rhenium gut verformbar und kann durch Schmieden und Verschweißen verarbeitet werden, da es nicht spröde und damit zu einer Verschlechterung der Materialqualität des Metalls kommt. Chemisch gesehen ist Rhenium unreaktiv und stabil an Luft. Beim Erhitzen entstehen verschiedene Oxide und auch mit klassischen Nichtmetallen wie den Halogenen und anderen Chalkogenen setzt eine Reaktion bei Erhitzen ein. Zur Auflösung des Rheniums bedarf es oxidierender Säuren wie Schwefel- oder Salpetersäure. Wie viele Metalle ist Rhenium in Pulverform leichtentzündlich und brennbar. Zum Löschen darf wegen des entstehenden Wasserstoffes kein Wasser verwendet werden. Stattdessen sind Löschpulver oder Metallbrandlöscher zu verwenden. Kompaktes Rhenium ist dagegen nicht brennbar und ungefährlich.
Vorkommen: Ein Grund für die späte Entdeckung des Rheniums ist seine Seltenheit in der Erdkruste. Es kommt nur gebunden vor allem in molybdänhaltigen Erzen wie dem Molybdänglanz vor. Weitere bekannte rheniumhaltige Minerale sind Columbit, Alvit und Gadolinit, deren größte Vorkommen in den Vereinigten Staaten, Chile und Kanada liegen. Zur Gewinnung reinen Rheniums wird zunächst das molybdänhaltige Mineral geröstet. Dabei reichert sich Rhenium als flüchtiges, zitronengelbes Rheniumoxid in der Flugasche an. Mit Ammoniak erfolgt die Umsetzung zu weißem Ammoniumperrhenat, welches anschließend bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff zu elementarem Rhenium reduziert wird.
Verwendung: Rhenium wird meist nicht elementar verwendet, sondern als Beimischung in einer Vielzahl von Legierungen eingesetzt. Etwa 70 Prozent des Rheniums wird als Zusatz in Nickel-Superlegierungen genutzt. Ein Zusatz von 4 bis 6 Prozent Rhenium bewirkt eine Verbesserung des Kriech- und Ermüdungsverhaltens bei hohen Temperaturen. Diese Legierungen werden beispielsweise für Turbinenschaufeln in Flugzeugtriebwerken eingesetzt.
Aufgrund seines hohen Schmelzpunktes findet Rhenium auch Anwendung in Thermoelementen (typischerweise Legierungen aus Platin und Rhenium) und als Zusatz zu anderen Metallen wie Wolfram, Molybdän, Cobalt und Eisen, um deren Beständigkeit zu verbessern. Die Elemente für die Temperaturmessung bei hohen Temperaturen (bis 2200 °C) werden aus Platin-Rhenium-Legierungen gefertigt. Die Anwendung ist jedoch durch die Seltenheit und den hohen Preis des Rheniums beschränkt.
Rhenium wird zudem als Katalysator im Verbund mit Platin für das sogenannte „Rheniforming“ eingesetzt. Dabei wird die Oktanzahl von bleifreiem Benzin erhöht. Die besondere Rolle des Rheniums in diesem Katalysatorsystem liegt darin, dass es im Vergleich zum reinen Platinmetall deutlich weniger rasch durch Kohlenstoffablagerungen an der Oberfläche deaktiviert wird. Dies führt zu einer deutlich nachhaltigeren Prozessführung durch reduzierte Drücke und Temperaturen - mit erheblichen Energieeinsparungen.
In einigen Spezialanwendungen wird ebenfalls Rhenium verwendet, beispielsweise für Glühkathoden in Massenspektrometern oder Kontakte in elektrischen Schaltern.
Toxikologie: Biologische Funktionen des Rheniums sind nicht bekannt, es kommt normalerweise nicht im menschlichen Organismus vor. Ebenso sind keine toxischen Effekte des Metalls bekannt, es gilt als arbeitshygienisch unbedenklich.
Preis und Nachfrage: Es wird erwartet, dass der Markt für Rhenium von 2024 bis 2029 weltweit mit einer jährlichen Wachstumsrate von mehr als 5,1 Prozent wächst. Rhenium ist eines der seltensten Elemente der Erdkruste. Das Wachstum der Flugzeugproduktion und die steigende Nachfrage aus der Energieindustrie haben das Marktwachstum vorangetrieben.
Rhenium im Film erklärt: https://www.youtube.com/watch?v=rTkfcBbe2Wo
Ausführliche Informationen vom Institut für seltene Erden und Metalle zu Rhenium: https://institut-seltene-erden.de/seltene-erden-und-metalle/strategische-metalle-2/rhenium/
Autor: Fabian Stetzler