Rhenium ist kein Edelmetall und doch unterliegt sein Preis über die Jahre hinweg starken Schwankungen. Das weißglänzende Übergangsmetall wird weniger wegen dessen Farbe, sondern vor allem aufgrund der Tatsache geschätzt, dass es den dritthöchsten Schmelzpunkt und den zweithöchsten Siedepunkt aller Elemente besitzt. Dadurch eignet es sich für einige, wichtige industrielle Prozesse, für die besonders hitzebeständiges Material vonnöten ist. Der schwankende Bedarf durch die Industrie, die vergleichsweise geringen Fördermengen sowie der relativ aufwändige Gewinnungsprozess aus Erzen sind mitunter für die Preisschwankungen des nicht an der Börse gehandelten Metalls verantwortlich.
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Chemische Eigenschaften von Rhenium
Rhenium besitzt das Elementsymbol „Re“ und die Ordnungszahl 75. Das Element steht im Periodensystem in der Gruppe 7, auch Mangangruppe genannt. Das Übergangsmetall hat ein negatives Standardpotential und zählt damit nicht zu den Edelmetallen. Dennoch ist es bei Raumtemperatur ein unreaktives und gegenüber Luft stabiles Metall, das erst ab 400 °C mit Sauerstoff reagiert. Eine Reaktion erfolgt bei Erhitzen außerdem mit Fluor, Schwefel und Chlor. In nichtoxidierenden Säuren (Salzsäure, Flusssäure) lässt sich das Übergangsmetall nicht lösen, in oxidierenden Säuren (Salpetersäure, Schwefelsäure) hingegen sehr leicht. In Pulverform ist Rhenium entzündbar und brennbar.
Physikalische Eigenschaften von Rhenium
Aufgrund seines weißglänzenden Äußeres erinnert Rhenium an Palladium und Platin. Das Schwermetall besitzt mit 21,03 Gramm pro Kubikzentimeter eine sehr hohe Dichte. Da es erst bei 3186 °C schmilzt, besitzt Rhenium den dritthöchsten Schmelzpunkt aller Elemente. Lediglich Wolfram und Kohlenstoff besitzen höhere Schmelzpunkte. Ab 5639 °C fängt das Metall an zu sieden und besitzt somit nach Wolfram den zweithöchsten Siedepunkt aller Elemente. Zum Supraleiter wird das Metall unterhalb von 1,7 K.
Aufgrund seiner Duktilität – auch nach Rekristallisation – lässt sich Rhenium durch Verschweißen und Schmieden besonders gut verarbeiten. Wird das Metall geschweißt, tritt keine Versprödung auf. Die Zerfallsrate des Schwermetalls beträgt 1,0 Becquerel pro Kilogramm.
Rhenium-Vorkommen
In der kontinentalen Erdkruste ist das Übergangsmetall mit einem Anteil von 0,7 ppb (parts-per-billion) enthalten und ist damit seltener als Ruthenium, Rhodium und Iridium. Rhenium kommt ausschließlich in gebundener Form in Erzen und nicht etwa in gediegener Form vor. Vorwiegend wird es in Molybdänerzen gefunden, da die Eigenschaften des Molybdäns ähnlich denen des Rheniums sind. In Kanada, den Vereinigten Staaten von Amerika sowie in Chile befinden sich die größten Vorkommen an rheniumhaltigen Erzen.
Förderung von Rhenium
Werden Molybdänerze während der Molybdängewinnung geröstet, kommt es zu einer Anreicherung des Rheniums in der Flugasche in Form von flüchtigem Rhenium(VII)-oxid. Mit ammoniakhaltigem Wasser ist es möglich, das Rhenium(VII)-oxid zu Ammoniumperrhenat umzusetzen, das im Anschluss bei hohen Temperaturen mit Wasserstoff zu elementarem Rhenium reduziert wird.
Im Jahr 2013 wurden rund 48,9 Tonnen Rhenium gefördert, wobei Chile mit 25 Tonnen, Polen mit 7,5 Tonnen, die Vereinigten Staaten mit 7,1 Tonnen und Usbekistan mit 5,5 Tonnen die wichtigsten Fördernationen waren.
Verwendung von Rhenium
Rhenium kommt meist als Teil verschiedener Legierungen zum Einsatz, in seiner elementaren Form wird das Übergangsmetall hingegen selten verwendet.
Triebwerksbau
Rund 70 Prozent der nachgefragten Menge des Übergangsmetalls wird als Zusatz in Nickel-Superlegierungen genutzt. Diese Superlegierungen dienen speziell für Hochtemperaturanwendungen, etwa im Triebwerksbau. Schon vier bis sechs Prozent Rhenium tragen in dieser Legierung zu einer Verbesserung des Ermüdungs- und Kriechverhaltens bei hohen Temperaturen bei.
Katalysatoren
Rund 20 Prozent der nachgefragten Menge an Rhenium dient dem Bau von Platin-Rhenium-Katalysatoren. Sie spielen durch Reformieren, auch Rheniforming genannt, eine wichtige Rolle dabei, die Oktanzahl von bleifreiem Benzin zu erhöhen. Das Rhenium wird durch Kohlenstoffablagerungen auf der Katalysator-Oberfläche nicht so schnell deaktiviert, wie Platin in seiner Reinform. So kann die Produktion bei niedrigen Temperaturen und Drücken durchgeführt werden, was sie wirtschaftlicher macht.
Weiterhin ist es mit Platin-Rhenium-Katalysatoren möglich, andere Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Toluol, Benzol und Xylol, herzustellen.
Thermoelemente
Platin-Rhenium-Legierungen werden darüber hinaus zur Fertigung von Thermoelementen für die Temperaturmessung bei hohen Temperaturen benötigt.
Sonstige
Rhenium wird außerdem in mehreren Spezialanwendungen genutzt, etwa für Kontakte in elektrischen Schaltern oder für Glühkathoden in Massenspektrometern.
Rhenium-Legierungen
In der Industrie wird Rhenium vor allem für Legierungen mit Platin, Nickel oder Eisen, mit Molybdän, Cobalt oder auch mit Wolfram benötigt. Das Übergangsmetall verbessert die Beständigkeit der Legierung gegenüber chemischen Einflüssen und Hitze.
Rheniumpreis und die Entwicklung
Da Rhenium nicht an der Börse gehandelt wird, daher spielt der Preis des Übergangsmetalls in der Gesellschaft eine deutlich geringere Rolle, als etwa der Gold-, Silber- oder Platinpreis.
Zwischen 2003 und 2008 verfünffachte sich der Rheniumpreis auf mehr als 10.000 US-Dollar pro Kilogramm. Neun Jahre später, im Jahr 2017, lag der Preis dann jedoch nur noch bei unter 1.000 US-Dollar pro Kilogramm. Heute (Stand 12. April 2022) kostet Rhenium rund 1.740 US-Dollar.
