（Rhenium）屬于第6周期第7族過渡金屬元素，原子序號75，原子量為186.2g/mol。單質錸為銀白色帶光澤的金屬，錸的熔點為3186℃，沸點為5596℃，具有高熔點和高沸點。錸是自然界中豐度最低的元素之一，在地球演化過程不形成或極少形成獨立礦物，而是以類質同象的方式賦存在其他礦物中，屬于典型的稀散元素，以很低的比例伴生于鉬[mù]、銅、鉛、鉑和鈮[ní]等礦物中。
錸作為錳副族的一個成員，早在門捷列夫建立元素周期表時，就曾預言它的存在。在1925年，由塔克、伊達·諾達克、貝格三人共同發現，他們通過射線譜分析證實了第75號元素的存在，并從硅鈹釔礦、砷鉑礦和鈮鐵礦中發現錸。錸的化學性質取決于錸的聚集態，粉末狀錸較活潑。塊狀的錸在潮濕的空氣中表面會逐漸失去光澤。錸在空氣中加熱到350-400℃時形成揮發性的Re2O7。錸能與多種非金屬元素化合，如氟[fú]、氯、溴、硫。錸能與氧化性的酸（如硝酸、濃硫酸）反應生成高錸酸。
錸的主要用途是作為合金。鎢錸合金和鉬錸合金具有良好的高溫強度和塑性，可加工成板、片、線、絲、棒，用于航天航空的高溫結構件、彈性元件、電子元件等。錸在催化上有重要用途，不論是錸膠體、錸化合物、錸合金，都能成為很有效的催化劑。錸催化劑在石油化工工業有重要應用，表現出優異的催化活性和選擇性。此外，錸的同位素在醫藥、地質領域也有重要用途。
由于錸的豐度十分小，錸的天然同位素187Re的放射性也微不足道，所以錸的操作不需要任何屏蔽措施。由于海綿狀和粉末狀的錸較為活潑，是一種易燃固體，因此使用時要特別注意。
發現歷史
錸（Rhenium）作為錳副族的一個成員，早在門捷列夫建立元素周期表時，就曾預言它的存在，把它稱為次錳（dwi-manganes），后來莫塞萊確定了錸元素的原子序數為75。科學家們認識到，應當從含有與它性質相似的元素的礦物中尋找錸元素，因此科學家們在錳礦石、鉑礦以及鈮鐵礦中尋找、探索新元素。
直到1921年，德國柏林大學化學系畢業的以為女青年塔克（Ida Tacke）和柏林一家物理技術研究機構的化學實驗主任諾達克（Walter Noddak）合作尋找锝和錸。它們經過4年的工作，處理了1600種以上不同的礦物和巖石，濃縮成400種左右的產物，并從鉿的發現中受到啟示，想到利用X射線光譜證實新元素。他們因此求助于柏林光譜學專家貝格（Otto Berg）。
貝格從鈮鐵礦濃縮的產品中鑒定出一種新元素的存在，1925年， 他們三人共同署名發表了這個新元素的報告，并確定其為75號元素，命名為Rhenium。該名稱來自于流經德國東部的萊茵河（Rhine），以紀念1914-1918年第一次世界大戰期間蘇聯盟軍未能越過德國東部的這條戰線。錸的元素符號被定為Re。
稍后一些時間，英國化學家洛林（F.H.Loring）和德魯斯（J.G.T.Druce）從錳礦石濃縮的產物中利用X射線光譜分析，也發現了錸的存在。同時，捷克斯洛伐克的化學家多列杰斯克（V.異吲哚jsek）和郝依洛夫斯基（J.Heyrovsky）利用極譜分析法也從錳礦中發現了錸。1926-1928年，伊達·諾達克和塔克二人從660公斤輝鉬礦中分離出了1g錸，并研究了它的性質。
分布情況
錸是自然界中豐度最低的元素之一，地殼豐度排第80位。錸在地殼中的平均豐度為5.11（以SiO2為106計），平均含量為7×10-7g/kg，且分布極為分散，在自然界中沒有獨立的礦藏。錸以很低的比例伴生于鉬、銅、鉛、鉑和鈮等礦物中。Re4+的半徑于Mo4+的半徑相近，兩者常常共生在一起。ReS2和MoS2的晶格數也幾乎相同，錸在MoS2晶格中取代鉬形成固溶體，所以在輝鉬礦中錸的含量可以從小于0.1ppm到大于0.2％，一般以斑巖銅礦床中的輝鉬礦含量最高。在海水中錸的濃度極低，海水含錸4×10-9g/L，對各種隕石樣品的分析含錸量均極低，月球火山巖中含錸量更低。
全球錸已探明總儲量大約2500t，智利的錸資源量最為豐富（1300t），其次為美國（390t）、俄羅斯（310t）、哈薩克斯坦（190t），中國錸資源儲量大概在237t，位居世界第四位。
錸的主要來源是輝鉬礦等伴生礦物。在焙燒輝鉬礦精礦時，揮發性的Re2O7進入煙塵和煙氣道中，可用濕法流程用水吸收并提取。低品位鉬礦砂生產鉬酸鈣的母液以及銅礦冶煉中的煙塵煙道氣等都可以作為提取錸的資源。
結構
錸原子的基態電子組態為[Xe]4f145d56s2，原子半徑為137pm。
單質錸六方晶系，簡單六方點陣形式，A3型結構。其中a=276.09pm，c=445.5pm。
理化性質
物理性質
錸是銀灰色有光澤的金屬，純錸片的金屬光澤可用保持數年之久。錸的金屬晶體屬于六方晶系，由12配位的金屬原子按六方密堆積排列而成。錸的熔點為3180℃，介于同周期相鄰元素鎢和之間，且在所有元素中僅次于碳和鎢。錸具有弱的順磁。錸的外層價電子構型為5d56s2，與錳相似。
化學性質
錸的化學性質取決于錸的聚集態，粉末狀錸較活潑。塊狀的錸在潮濕的空氣中表面會逐漸失去光澤。錸在空氣中的反應活性，比在周期表中錸上面兩個周期的錳弱，而與在周期表中緊挨在錸上面的锝相當。在空氣中加熱到350-400℃時形成揮發性的Re2O7。錸能與氟氯溴化合而不能和碘反應，升溫條件下能與硫形成二硫化物。錸不與氫鹵酸，只與氧化性的酸（如硝酸、濃硫酸）反應生成高錸酸（HReO4）。
與氧氣反應
錸在空氣或氧氣中加熱至300-600℃氧化，生成淡黃色、易升華的Re2O7。
溫度控制在150℃以下，錸微粉在氧氣流中燃燒，產物為Re2O8。
與鹵素反應
錸在氟中于加壓下在300-400℃反應，可形成ReF7，在400℃反應則主要生成ReF6，壓力較低時，可形成少量ReF4。錸在氟中燃燒可生成ReF6與ReF7。
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錸粉在氯氣流中，于400℃迅速燃燒，生成ReCl5。
錸與溴在650℃反應，可形成ReBr5。
與氧化性酸反應
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錸可溶于濃硫酸，但反應較稀硝酸慢。
錸粉易溶于過氧化氫，形成高錸酸。
與堿反應
錸與熔融氫氧化鈉/氫氧化鉀在無氧條件下不反應，氧氣存在下可反應。
與部分非金屬單質的反應
錸與化學計量的硫在真空石英管中，于1000℃下反應，生成ReS2。
錸與紅磷在真空密封石英管中，于1000-1200℃下加熱，可以形成多種磷化物。
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錸與硼粉在真空中于1400-1900℃下反應，生成多種硼化物。
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與金屬反應
錸粉與鎢粉在電弧爐中結燒，生成W2Re3。
錸與鋁在氬氛圍下，在電弧爐內共熔，于770℃反應。
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錸與鐵可形成金屬互化物Fe3Re2。
同位素
錸只有一種穩定同位素185Re，自然界中的錸以185Re和187Re的形式存在，豐度分別為37.40％和62.60％。錸共有35種同位素，質量數在160-194之間。其中半衰期最長的為187Re，半衰期長達5×1010年，半衰期最短的為170Re，半衰期只有7秒左右。
重要化合物
鹵化物
氟化物
錸與氟可以形成Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ三種價態的氟化物。錸粉在氟氣中加熱生成ReF6和ReF7的混合物，ReF6的固體和液體呈黃色，氣態呈無色。ReF7為三種元素的七氟化物之一，在干燥狀態下相當穩定。金屬錸在550℃還原ReF6可制得ReF4，ReF4為藍色晶體，在300℃時可以進行真空升華。以PF3還原ReF6可制得ReF5,ReF5為綠色或黃綠色固體，48℃下熔化為黃色黏液。
氯化物
錸與氯形成Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三種種價態的氯化物，ReCl5是海綿狀錸與氯于400-500℃反應的主要產物，ReCl5為黑色晶體，220℃熔化，易揮發成紅棕色蒸汽，易水解歧化為ReO2和HReO4。ReCl4有α和β兩種結構。新制的二氧化錸于氯化亞砜作用可得黑色的α-ReCl4，SbCl5與錸作用則生成深紫色的β-ReCl4晶體。ReCl5在氮氣中熱分解生成Cl2和ReCl3，ReCl3為栗色晶體，在真空中于500℃升華，升華過的ReCl3為通過氯橋相連的三聚體Re3（Cl）3Cl3Cl6/2。ReCl3溶于水生成紅色溶液，并緩慢水解為Re2O3?xH2O。
溴化物和碘化物
錸與溴可以形成Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三種價態，與碘可以形成Ⅲ、Ⅳ兩種價態。650℃時用氮氣載帶溴蒸汽與錸反應的主要產物是ReBr5，它的三態都是藍色的，在真空中于110℃分解為紅褐色的ReBr3。氫溴酸、碘化氫還原高錸酸分別可以制得ReBr4和ReI4。將ReI4置于密封管中在350℃下熱分解為ReI3。
鹵氧化物
錸的鹵氧化物主要是ReOX4（X=F、Cl、Br)、ReO3X（X=F、Cl、Br)、ReO2F3和ReOF5。ReOF4是羰基錸與ReF6反應的主要產物，ReOF4是一種深藍色晶體，可轉變為藍色液體，但它的蒸汽是無色的。ReO3Cl與無水HF反應制得深黃色的ReO3F。ReO2F3是用F2與ReO2作用生成的，其是一種奶黃色的固體和液體，遇水分解為HF和HReO4。ReO2F3中可以利用沸點差異分離出ReOF5，室溫時它是一種奶油色晶體，液體和氣體都是無色的。
錸的溴氧化物和氯氧化物較少，其中ReOCl4可通過使用過量的硫酰氯在300℃下與金屬錸反應制得。錸在用氧載帶的溴氣流中加熱可生成低熔點的ReOBr4。
氧化物和硫化物
錸的氧化物主要有Re2O7、ReO3、ReO2。金屬錸在過量氧氣中燃燒，最終生成揮發性的Re2O7，利用Re2O7的揮發性可提純金屬錸。用CO還原Re2O7可以制得穩定的ReO3。ReO3為紅色固體，具有非常低的電導率，與水和酸均不反應，在煮沸的濃堿中歧化為ReO2和ReO4-。ReO2較為穩定，水合的ReO2廣泛存在于各種PH的體系中，但在900℃時會歧化為Re2O7和Re。
與氧化物相比，錸的硫化物較少，主要是Re2S7和ReS2。Re2S7可通過H2S沉淀鹽酸中的ReO4-制得，但其中混有少量的水難以除去，通過Re2O7與硫化氫反應可制得干燥的Re2S7。Re2S7為栗色或黑色粉末，在空氣中易被氧化為Re2O7，它不與HCl、K2S、稀H2SO4作用，但可以溶于硝酸等氧化性試劑之中。Re2S7在氬中加熱可分解為ReS2和S。ReS2可以作為潤滑劑和多方面的催化劑（如催化醇脫氫）ReS2不溶于鹽酸和堿金屬的氫氧化物，但可被硝酸等氧化為高錸酸。
高錸（Ⅶ）酸及其鹽
金屬錸于150℃以上在空氣中或氧氣中燃燒，可生成Re2O7，將Re2O7溶于水，即可生成高錸酸（Re2O7?2H2O）。高錸酸的解離常數為40，是一種強酸，且具有一定的氧化性，但氧化性較高錳酸弱得多。 ReO4-在酸性溶液中，大多數情況下只能被還原到Re（Ⅳ），且常常伴有中間產物Re（Ⅴ）。一價陽離子的高錸酸鹽除了銀鹽外都是無色的。ReO4-幾乎能與所有的金屬陽離子生成穩定的高錸酸鹽，高錸酸鹽的熱力學性質很穩定，比如KReO4在1atm加熱到約1370℃時沸騰但并不會分解。
九氫化錸酸根
九氫化錸酸根（ReH92-）可用過量的堿金屬在醇中還原高錸酸鹽制得，在乙醇中用鈉還原高錸酸鈉的產率最高，可得35%的九氫化錸酸鈉。以K2ReH9為例，K2ReH9屬于六方晶系，a=960.7pm，c=550.8pm，如圖所示，錸原子位于六個氫組成的三棱柱的中心，另外3個氫原子位于三棱柱三個矩形面的中央上方，具有三帽三棱柱的結構。K2ReH9是一種無色化合物，ReH92-在堿性溶液中相當穩定，但在中性溶液中會分解失去H2。
錸的羰基化物
羰基錸（Re2(CO)10）是由Re2O7和CO在250℃，200atm下反應制得的。Re2(CO)10是略帶甜氣味的白色晶體，具有反磁性，在常溫下穩定，在閉管中于177℃熔化，在大氣壓下約144℃氣化，在空氣中易自燃。其能溶于莰烯和環戊酮中，在水及其它大多數溶劑中是微溶的。Re2(CO)10不和稀酸稀堿作用，但能和熱的濃硫酸、濃硝酸反應。
羰合物陽離子和酸根陰離子
Re2(CO)10在CCl4中與Cl2反應可以得到Re(CO)5Cl，Re(CO)5Cl在高溫高壓下與AlCl3和CO反應可用制得[Re(CO)6][AlCl4]。Re(CO)5-的堿金屬鹽可由Re2(CO)10在醚溶液中用堿金屬的汞齊還原而成，它們是制備Re(CO)5基團的烷基衍生物和其它衍生物的重要中間體。Re(CO)5-很容易不可逆的水解為HRe(CO)5，因此只能存在于醚溶液中。
羰基鹵化物
錸的基鹵化物有單核的Re(CO)5X，二聚的[Re(CO)4X]2（X=Cl、Br、I）等。Re(CO)5X為無色、無味、反磁性的晶狀化合物，在大氣中并不活潑，在CO中于90-140℃迅速升華。利用K2ReX6和CO即可制備該類化合物。Re(CO)5X與胺類化合物可以發生取代反應，取代兩個羰基，在部分反應中，鹵族元素與羰基均可被取代。
有機錸化合物
最簡單的有機錸化合物為綠色的ReMe6晶體，它是順磁性的，對熱不穩定。ReMe6是繼WMe6之后合成出的第二個六甲基過渡金屬化合物。ReMe6和LiMe反應生成不穩定、易燃的Li2[ReMe8]，此化合物具有正方反棱柱的結構。錸還有一系列烷基錸簇狀化合物，制備時以藍色三聚體Re3Cl3R6為原料進行制備，例如，以三個R基置換其中的Cl即可得到Re3R9。
應用
合金
錸的價格昂貴，在應用上多采用含錸的合金，其中鎢錸和鉬錸合金的用途最廣。鎢錸合金含錸10-26％，鉬錸合金含錸11-50％。鎢錸合金和鉬錸合金具有良好的高溫強度和塑性，可加工成板、片、線、絲、棒，用于航天航空的高溫結構件、彈性元件、電子元件等，還可用于制造加熱元件、工件、燈泡、X射線器材等。鎢錸、鉬錸合金觸頭具有高抗熱蝕和高溫導電能力，能提高供電設備的使用壽命和工作可靠性。W-Re-ThO2合金金額用作高溫加熱工件。錸鉬合金還可用于制作超導材料。
催化劑
錸在催化上有重要用途，錸膠體、錸化合物、錸合金，都可做催化劑。錸催化劑在石油化工工業有重要應用，表現出優異的催化活性和選擇性。以甲基三氧錸為代表的有機錸化合物具有高效活化過氧化氫和分子氧的能力，是一類適應性廣、選擇性很高的新型均相選擇氧化催化劑。鉑錸雙金屬重整催化劑，用于煉油工業，能提高油品的辛值，制造無鉛油品。
醫療放射源
188Re主要發射β射線，具有一些理想的優點：β射線電離密度大，所需輻射劑量小；射程短，在組織中3－4 mm范圍內吸收總量的95％以上。由于放射范圍局限，既能最大限度地減少周圍組織暴露射線的機會，又能減少操作人員遭受輻射的危險性。而且β射線輻射組織的射程也正好滿足所要治療的動脈壁的照射范圍需要。因此188Re為血管內放射治療的理想放射源。188Re的β輻射能夠明顯抑制體外培養平滑肌細胞的增殖。
186錸通過物理化學方法均勻地包于乙碘油中，利用碘化油的微小油滴栓塞在肝癌組織的末梢小動脈中，從而“選擇性”地在肝癌組織中積聚，此療法一方面使肝癌組織血供減少，使腫瘤缺血壞死，同時碘油內的186錸放出射線殺死癌細胞，從而達到消滅小肝癌，縮小大肝癌的目的。
地質年齡測定
錸-鋨測年法是基于放射性的187Re通過β衰變成為187Os而引起的鋨同位素異常來計算地質年齡的。直接測定金屬礦床年齡的錸-鋨法較之間接測定圍巖時代來推斷礦化年齡的其它定年方法更能反映真實年齡。錸-鋨同位素定年已經成為礦床學乃至于地質學領域最重要的定年技術之一。
制備
金屬錸的主要來源是輝鉬礦等伴生礦物，在焙燒輝鉬礦精礦時，揮發性的Re2O7進入煙塵和煙道氣中，可用濕法流程用水吸收并提取。現代濕法流程是制取NH4ReO4或者Re2O7，濕法流程用吸收、加堿中和、濃縮的步驟避免了錸的失散，再用離子交換或溶劑萃取法分離提純錸，最終分離得到純度較高的NH4ReO4或者Re2O7。
金屬錸通常采用高錸酸銨在高溫下用氫氣還原的方法制備，這樣制得的純錸粉可以滿足近代質譜儀中無鉀錸燈絲的要求。過去曾用氫氣還原高純KReO4來制取錸，但產品中會有0.4％的鉀難以除去而影響其加工及產品性能。實驗室中可通過電解高錸酸的硫酸溶液，在陰極上得到純錸的鍍層。金屬錸也可用氫氣在大氣壓下燃燒還原三氧化錸制得：
安全事宜
毒性
錸的生物活性研究很少，動物實驗表明載帶的放射性同位素185Re只有很少一部分能留在等器官。由于錸的豐度十分小，錸的天然同位素187Re的放射性也微不足道，所以錸的操作不需要任何屏蔽措施。以小鼠為研究對象時，通過腹腔攝入的錸的LD50（半數致死量）＞10g/kg。
警示圖
警示術語、安全術語含義
H228（97.85%）： 易燃固體[危險易燃固體]
P210： 遠離熱源、熱表面、火花、明火和其他點火源。禁止吸煙。
P240： 接地、粘接容器和接收設備。
P241： 使用防爆[電氣/通風/照明/.../]設備。
P280： 戴防護手套/穿防護服/戴護目鏡/戴面罩/戴聽力防護用品。
P370+P378： 發生火災時，使用專用滅火器熄滅。
參考資料 >
Rhenium | Re | CID 23947 - PubChem.Pubchem.2023-10-23