Rhénium : découverte, propriétés, structure, utilisations

Introduction

Le rhénium est un métal de transition rare et précieux, membre du groupe du platine, caractérisé par ses propriétés exceptionnelles et sa grande résistance aux hautes températures.​

Présentation du rhénium

Le rhénium est un élément chimique de symbole Re et de numéro atomique 75. C’est un métal dense, gris-blanc, qui appartient à la fois au groupe des métaux de transition et au groupe des métaux réfractaires.​ Il est caractérisé par une forte résistance à la corrosion et à l’usure, ainsi que par une grande ductilité.​ Le rhénium est également connu pour ses propriétés électriques et thermiques élevées, ce qui en fait un matériau très précieux dans de nombreuses applications industrielles.​ Sa rareté et sa difficulté d’extraction en font un élément cher et convoité.​ Malgré cela, le rhénium est devenu un élément incontournable dans de nombreux domaines tels que l’aéronautique, la production d’énergie et la pétrochimie.​

Découverte du rhénium

Le rhénium a été découvert en 1925 par les chimistes allemands Walter Noddack, Ida Tacke et Otto Berg, qui l’ont isolé à partir de minerais de platine.

Histoire de la découverte

L’histoire de la découverte du rhénium commence au début du XXe siècle, lorsque les chimistes allemands Walter Noddack, Ida Tacke et Otto Berg entreprennent une recherche systématique des éléments encore inconnus dans le tableau périodique.​

Ils étudient les minerais de platine et isolent un nouvel élément, qu’ils nomment “rhenium” en référence au Rhin, fleuve allemand.

La découverte est officialisée en 1925٫ après que les chercheurs ont réussi à isoler 1 gramme de rhénium à partir de 660 kilogrammes de minerais.​

Cette découverte marque un tournant important dans l’histoire de la chimie, car elle permet de confirmer l’existence de l’élément 75, prévu par la théorie de Mendeleïev.​

Propriétés du rhénium

Le rhénium présente des propriétés physiques et chimiques remarquables, notamment une grande résistance aux hautes températures, une forte densité et une excellente ductilité.

Propriétés physiques

Les propriétés physiques du rhénium sont caractérisées par une grande densité, égale à 20,73 g/cm³, ainsi qu’une forte dureté, évaluée à 8,5 sur l’échelle de Mohs.​

Le point de fusion du rhénium est élevé, atteignant 3180 °C, tandis que son point d’ébullition est de 5630 °C.​

Le rhénium est également connu pour sa grande conductivité électrique et thermique, ainsi que sa résistance aux chocs et aux vibrations.​

Ces propriétés physiques exceptionnelles en font un matériau idéal pour les applications à haute température et sous contraintes mécaniques élevées.​

Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques du rhénium sont caractérisées par une grande inertie chimique, due à sa forte énergie d’ionisation et à sa faible réactivité.​

Le rhénium est résistant à la corrosion et aux attaques chimiques, même à haute température, ce qui en fait un matériau idéal pour les applications dans des environnements agressifs.​

Il réagit cependant avec les halogènes, tels que le fluor et le chlore, pour former des composés stables.​

Le rhénium est également capable de former des alliages avec d’autres métaux, tels que le tungstène et le molybdène, pour améliorer ses propriétés mécaniques et thermiques;

Ces propriétés chimiques font du rhénium un élément essentiel dans de nombreuses applications industrielles.​

Structure du rhénium

Le rhénium possède une structure cristalline hexagonale compacte, avec une maille cristalline caractérisée par une symétrie hexagonale et une densité élevée de 20,73 g/cm³.​

Structure cristalline

La structure cristalline du rhénium est de type hexagonal compact, caractérisée par une symétrie hexagonale et une densité élevée de 20,73 g/cm³.​ Cette structure est due à l’arrangement des atomes de rhénium dans une maille cristalline hexagonale, où chaque atome est entouré de 12 voisins équidistants. Cette configuration confère au rhénium une grande stabilité et une résistance mécanique élevée.​ La distance interatomique est de 2,74 Å et l’angle entre les axes cristallins est de 120°.​ Cette structure cristalline unique explique en partie les propriétés exceptionnelles du rhénium, notamment sa grande résistance aux hautes températures et sa corrosion.​

Position dans le tableau périodique

Le rhénium occupe la 75e position dans le tableau périodique des éléments, placé dans la 7e période et dans le groupe 7 (anciennement VII B). Il est un élément de transition, situé entre le molybdène et l’osmium, deux autres éléments réfractaires.​ Sa position dans le tableau périodique reflète ses propriétés chimiques et physiques, qui sont intermédiaires entre celles des métaux de transition et celles des métaux nobles. Le rhénium est également classé parmi les métaux du groupe du platine, en raison de sa proximité avec les éléments du groupe 8 (anciennement VIII).​

Utilisations du rhénium

Le rhénium est utilisé dans divers domaines, notamment dans les applications à haute température, les composants de moteurs à réaction, les turbines à gaz et les contacts électriques.​

Applications à haute température

Les propriétés exceptionnelles du rhénium en font un matériau idéal pour les applications à haute température.​ Il est ainsi utilisé dans la fabrication de composants de moteurs à réaction, tels que les aubes de turbine et les chambres de combustion.​ Ces éléments sont soumis à des températures extrêmement élevées et à des contraintes mécaniques importantes, mais le rhénium résiste grâce à sa grande résistance à la corrosion et à son faible coefficient de dilation thermique.​

De plus, le rhénium est également utilisé dans les turbines à gaz, où il permet d’augmenter l’efficacité énergétique et de réduire les émissions de polluants.​ Enfin, il est employé dans la fabrication de thermocouples, qui mesurent les températures élevées avec une grande précision.​

Applications dans l’industrie pétrolière

Dans l’industrie pétrolière, le rhénium est utilisé comme catalyseur pour améliorer l’efficacité des processus de raffinage du pétrole.​ Il est notamment employé dans les réacteurs de hydrotraitement, où il permet de réduire les impuretés et d’améliorer la qualité des produits pétroliers.​

Le rhénium est également utilisé dans les procédés de reformage catalytique, qui consistent à transformer les hydrocarbures lourds en produits plus légers et plus valorisés.​ Enfin, il est employé dans les systèmes de traitement des gaz de pétrole, où il permet de séparer les différents composants du mélange gazeux.​

Grâce à ses propriétés catalytiques exceptionnelles, le rhénium joue un rôle clé dans l’industrie pétrolière, où il contribue à améliorer l’efficacité et la productivité des processus de raffinage.​