Re · Element 75 · Übergangsmetall
Eines der seltensten Elemente der Erdkruste und das Metall, mit dem Flugzeugturbinen heißer laufen können.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Rhenium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Gleiches Element, andere Neutronenzahl
Alle Rhenium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 75, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Das häufigste, Re-187, hat 112 Neutronen und macht 62,60 % des natürlichen Elements aus.
| ISOTOP | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | Zerfallsart |
|---|---|---|---|---|
| Re-185 | 110 | 37,40 % | Stabil | — |
| Re-187 häufigstes | 112 | 62,60 % | 4,33 × 10¹⁰ J | β⁻ |
Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse minus Ordnungszahl, ergibt für Rhenium 111, doch das häufigste Rhenium-Atom hat 112 Neutronen: Die Atommasse, 186,207, ist ein Mittelwert über alle natürlichen Isotope.
Zerfallsarten
Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 137 pm — das entspricht 0,137 nm; etwa 3,65 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Rhenium ist über einen Bereich von 2410 K flüssig, von 3459 K bis 5869 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Eines der seltensten Elemente der Erdkruste und das Metall, mit dem Flugzeugturbinen heißer laufen können.
Die Entdeckung von Rhenium im Jahr 1925 markierte das Ende einer Ära – es war das letzte stabile Element, das in der Natur gefunden wurde. Diese wissenschaftliche Detektivgeschichte erstreckt sich über drei Jahrzehnte, umfasst brillante deutsche Chemiker und beweist, dass Beharrlichkeit selbst die schwer fassbarsten Ziele in der Natur bezwingt.
Das Periodensystem von Dmitri Mendeleev sagte voraus, dass zwischen Mangan und Technetium ein Element existieren müsse, das er „Dvi-Mangan“ nannte. 20 Jahre lang suchten Chemiker weltweit fieberhaft nach diesem fehlenden Teil des elementaren Rätsels und analysierten Tausende von Mineralproben – ohne Erfolg.
Fehlalarme: Mehrere „Entdeckungen“ erwiesen sich als falsch, darunter „Nipponium“ aus Japan und „Masurium“ aus Deutschland. Jeder Misserfolg vertiefte das Rätsel – wo verbarg sich Element 75?
Henry Moseleys Vermächtnis leitete die Suche. Seine Arbeiten zur Röntgenkristallografie zeigten, dass Element 75 charakteristische Röntgenemissionen erzeugen sollte, und lieferten damit eine eindeutige Identifizierungsmethode. Dieser Durchbruch gab den Chemikern das Werkzeug, das sie benötigten, um die Nadel im Heuhaufen der Natur zu finden.
Walter und Ida Noddack erzielten gemeinsam mit Otto Berg in Berlin (Physikalisch-Technische Reichsanstalt und Siemens & Halske) das Unmögliche. Anhand von Platinerzen und Columbit wiesen sie mithilfe ihrer bedeutenden spektroskopischen Verfahren das charakteristische Röntgensignal von Element 75 nach.
Die Herausforderung: Ihre erste Probe enthielt nur 1 Milligramm Rheniumverbindungen, die aus mehr als einer halben Tonne Erz gewonnen wurden – eine Konzentration von 0,0002 %. Im Vergleich dazu wirkt es einfach, eine bestimmte Person in New York City zu finden.
Drei Jahre nach der Entdeckung isolierten die Noddacks schließlich 1 Gramm reines Rheniummetall durch die Reduktion von Ammoniumperrhenat mit Wasserstoff. Diese winzige, mehr als Gold wertvolle Probe bewies die einzigartigen Eigenschaften von Rhenium und leitete jahrzehntelange Forschung zu seinen Anwendungen ein.
Deutscher analytischer Chemiker, der die Röntgenspektroskopie zur Entdeckung von Elementen maßgeblich vorantrieb. Sein sorgfältiges Vorgehen und seine bedeutenden Verfahren machten den Nachweis von Rhenium möglich, nachdem andere gescheitert waren.
Brillante deutsche Physikerin und eine der ersten Frauen, die ein chemisches Element entdeckten, nach Marie Curie und Lise Meitner. Ihre Expertise in der Röntgenkristallografie war entscheidend für die Identifizierung von Rhenium. 1934 deutete sie außerdem an, dass Atomkerne in große Bruchstücke zerfallen könnten, etwa fünf Jahre bevor die Kernspaltung bestätigt wurde.
Deutscher Chemiker mit Spezialisierung auf die Gewinnung seltener Elemente. Seine Expertise in der chemischen Verarbeitung ermöglichte die Isolierung von reinem Rhenium aus sehr verdünnten Erzen.
Mit 0,7 Teilen pro Milliarde in der Erdkruste ist Rhenium durch herkömmliche Analysen praktisch nicht nachweisbar. Die meisten Mineralproben enthalten überhaupt kein Rhenium.
Rhenium bildet keine eigenen Mineralien, sondern ersetzt in Spuren zufällig andere Elemente, wodurch eine Anreicherung in auffindbaren Lagerstätten verhindert wird.
Die analytische Chemie der 1920er-Jahre konnte Mengen im Submilligrammbereich nicht nachweisen. Nur die Röntgenspektroskopie bot eine ausreichende Empfindlichkeit für den Nachweis von Rhenium.
Selbst nach dem Nachweis erforderte die Gewinnung von reinem Rhenium die Verarbeitung enormer Erzmengen durch Dutzende chemischer Trennungsschritte.
Die Noddacks wählten „Rhenium“ zu Ehren des Rheins (lateinisch Rhenus), der durch ihre deutsche Heimat fließt. Diese patriotische Namensgebung spiegelte den ausgeprägten Nationalstolz auf wissenschaftliche Leistungen in den 1920er-Jahren wider. Ironischerweise enthält der Rhein kein nachweisbares Rhenium – das Element ist selbst für den Rhein zu selten.
Die Noddacks hätten sich niemals vorstellen können, dass ihr Laborfund eines Tages Strahltriebwerke antreiben und die Erforschung des Weltraums ermöglichen würde. Ihre sorgfältige Arbeit zur Identifizierung von 1 Milligramm Rheniumverbindungen begründete eine Industrie, die heute jährlich Milliarden Dollar wert ist. Jeder kommerzielle Flug ist heute von ihrem Durchbruch im Jahr 1925 in einem Berliner Labor abhängig.
Die Entdeckung von Rhenium begründete analytische chemische Verfahren, die bis heute zum Nachweis von Spurenelementen eingesetzt werden. Die Röntgenspektroskopieverfahren der Noddacks entwickelten sich zu modernen Instrumenten, die einzelne Atome nachweisen können. Ihre Beharrlichkeit bei der Verfolgung des Unmöglichen inspiriert weiterhin Wissenschaftler, die sich den anspruchsvollsten Forschungsproblemen unserer Zeit widmen.
Anwendungen
Rhenium ist das seltenste stabile Element auf der Erde, in der Erdkruste weit seltener als Gold oder Platin, pro Kilogramm aber viel billiger. Dank seiner hohen Hitzebeständigkeit und einzigartigen katalytischen Eigenschaften ermöglicht dieses extrem seltene Metall die anspruchsvollsten Technologien der Menschheit.
Die kommerzielle Luftfahrt ist vollständig auf die Fähigkeit von Rhenium angewiesen, Nickel-Hochleistungslegierungen in Turbinenschaufeln von Düsentriebwerken zu verstärken. Bei 1.600°C in ohrenbetäubend lauten Turbofan-Triebwerken ermöglichen rheniumhaltige Schaufeln eine Treibstoffeffizienz, die den modernen Flugverkehr wirtschaftlich rentabel macht. Ein einziges Triebwerk einer Boeing 777 enthält 6 kg Rhenium.
Rhenium-Platin-Katalysatoren veränderten durch katalytisches Reformieren die Benzinherstellung grundlegend. Diese Katalysatoren erhöhen die Oktanzahl und reduzieren gleichzeitig schädliche Emissionen, indem sie Rohöl in Hochleistungskraftstoffe umwandeln. Jede Gallone Premiumbenzin verdankt ihre Qualität der katalytischen Wirkung von Rhenium.
Raumfahrzeugtriebwerke nutzen die außergewöhnliche Beständigkeit von Rhenium gegen Temperaturschocks für Hochtemperaturbauteile von Raketentriebwerken. Rhenium bewahrt seine strukturelle Integrität während der großen Temperaturwechsel von Weltraummissionen – von -270°C im Erdschatten bis zu +120°C bei direkter Sonneneinstrahlung.
Thermoelemente des Typs C aus Wolfram-Rhenium-Legierungen messen in der Luft- und Raumfahrt, in Kernreaktoren und in der Werkstoffforschung Temperaturen bis zu 2.320°C. Diese Präzisionsinstrumente überwachen die Temperaturen von Vakuumöfen und Hitzeschilden hyperschallschneller Fahrzeuge, bei denen andere Sensoren sofort schmelzen würden.
Die Neutronenabsorptionseigenschaften von Rhenium machen es für Regelkomponenten in Kernreaktoren wertvoll. Forschungsreaktoren verwenden Rheniumlegierungen für Bauteile, die unter intensiver Strahlung ihre Festigkeit behalten und gleichzeitig einer durch Neutronen verursachten Versprödung widerstehen müssen.
Filamente für die Elektronenmikroskopie aus Rhenium bieten bei Aufnahmen mit extrem hoher Auflösung eine überlegene Leistung. Die Spitzen von Rastertunnelmikroskopen nutzen die atomar glatten Oberflächen von Rhenium, um in der nanotechnologischen Forschung eine hohe Auflösung zu erreichen.
Die weltweite Rheniumförderung beträgt jährlich nur etwa 81 Tonnen (USGS, 2025). Diese Knappheit hält Rhenium teuer, im Durchschnitt etwa 2.600 US-Dollar pro Kilogramm im Jahr 2025 (USGS). Dennoch zahlen Fluggesellschaften diese Kosten bereitwillig, weil rheniumverstärkte Triebwerke während ihrer gesamten Lebensdauer Millionen an Treibstoff- und Wartungskosten einsparen.
Fusionskraftwerke werden Rheniumlegierungen für plasmaexponierte Komponenten benötigen, die bei 1.000°C dem Neutronenbeschuss standhalten müssen. Hyperschallflugzeugtriebwerke mit einer Geschwindigkeit von Mach 5+ werden auf die thermische Stabilität von Rhenium angewiesen sein, während Weltraumaufzüge möglicherweise rheniumverstärkte Kohlenstoffnanoröhren-Verbundwerkstoffe verwenden.
Obwohl Rhenium das seltenste stabile Element ist, berührt es durch Technologien, die auf seinen ungewöhnlichen Eigenschaften beruhen, den Alltag. Die meisten Menschen profitieren von Rhenium, ohne überhaupt zu wissen, dass es existiert.
Sie werden Rhenium niemals direkt sehen, aber es ermöglicht die moderne Welt:
Die weltweite jährliche Rheniumproduktion (etwa 81 Tonnen im Jahr 2025) würde in ein kleines Lagerhaus passen, ermöglicht jedoch:
Zusammengefasst: Rhenium beweist, dass selbst die seltensten Materialien eine enorme Wirkung haben können, wenn sie strategisch in hochwertigen Anwendungen eingesetzt werden.
Woher es stammt
7,00e-4 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 31 % der Elemente
Rhenium trägt die Krone als seltenstes stabiles Element in der Erdkruste mit einer Häufigkeit von nur 0,7 Teilen pro Milliarde. Um diese Seltenheit zu begreifen:
Vergleich: Wenn die Erdkruste ein Fußballstadion wäre, würde Rhenium dem Fund eines einzigen bestimmten Sandkorns zwischen allen Sitzen entsprechen.
Rhenium war das letzte stabile Element, das entdeckt wurde (1925) – nicht, weil Wissenschaftler nicht danach gesucht hätten, sondern weil es praktisch unmöglich zu finden ist. Selbst heute, ein Jahrhundert später, ist Rhenium so selten, dass die meisten Geologiestudierenden ihr Studium abschließen, ohne jemals eine reine Probe gesehen zu haben.
Rhenium bildet keine eigenen Minerale in wirtschaftlich relevanten Mengen. Stattdessen ersetzt es Molybdän im Molybdänit (MoS₂) in Konzentrationen von 0,001–0,2 %. Jede Tonne Molybdänkonzentrat liefert nach einer aufwendigen Verarbeitung nur 1–2 kg Rhenium.
Einige Kupfererze enthalten Spuren von Rhenium, die sich im Flugstaub der Schmelzöfen anreichern. Für die Rückgewinnung müssen Tausende Tonnen Staub verarbeitet werden, um Kilogramm-Mengen Rhenium zu gewinnen – wie die Suche nach Nadeln im Heuhaufen.
Ausgediente Komponenten von Düsentriebwerken werden intensiv recycelt, um jedes Gramm Rhenium zurückzugewinnen. Der hohe Wert des Metalls macht Recycling trotz der aufwendigen Verarbeitung wirtschaftlich attraktiv.
Sierrita-Mine, Arizona: Der Kupfer-Molybdän-Betrieb von Freeport-McMoRan ist Amerikas größter Rheniumproduzent. Die riesige Tagebaumine verarbeitet jährlich 100 Millionen Tonnen Erz und gewinnt Rhenium aus ihren Molybdänkonzentraten.
Chuquicamata und El Teniente: Diese riesigen Kupferminen im Andengebirge enthalten Chiles Rheniumvorkommen. In den hoch gelegenen Bergwerken wird Rhenium aus Molybdänkonzentraten in einigen der weltweit größten Bergbaukomplexe gewonnen.
KGHM-Kupfergürtel: Polens alte Kupfervorkommen enthalten Spuren von Rhenium, das aus der Kupferschmelze zurückgewonnen wird. Diese europäische Quelle sorgt für eine strategische Diversifizierung der Versorgung von Luft- und Raumfahrtherstellern.
China (etwa 25 % der Produktion 2025), Usbekistan, Südkorea, Kasachstan und Armenien liefern den Rest aus Kupfer- und Molybdänbetrieben. Jedes Förderland schützt sein Rhenium als strategische Ressource.
Die Seltenheit von Rhenium beruht auf den Bedingungen seiner Entstehung:
Die Gewinnung von Rhenium erfordert die Verarbeitung gewaltiger Mengen an Trägermaterialien:
Die Knappheit von Rhenium führt zu Schwachstellen in den Lieferketten:
Handhabung
Rheniummetall und die meisten Rheniumverbindungen weisen eine geringe Toxizität auf und stellen bei normaler Handhabung nur minimale Gesundheitsgefahren dar. Sein hoher Wert und seine speziellen Anwendungen erfordern jedoch bestimmte Sicherheitsprotokolle, um Verlust zu verhindern und den Schutz der Beschäftigten zu gewährleisten.
Sofort 15 Minuten lang mit sauberem Wasser spülen. Entfernen Sie Kontaktlinsen, falls vorhanden und leicht entfernbar. Suchen Sie ärztliche Hilfe, wenn die Reizung anhält oder eine Exposition gegenüber einer chemischen Verbindung vorlag.
Mit Wasser und Seife waschen. Rheniummetall reizt die Haut im Allgemeinen nicht. Bei chemischen Verbindungen kontaminierte Kleidung ausziehen und den betroffenen Bereich gründlich spülen.
Bringen Sie die betroffene Person an die frische Luft. Rhenium weist eine geringe Inhalationstoxizität auf; suchen Sie jedoch ärztliche Hilfe, wenn Atemwegssymptome auftreten oder eine starke Exposition gegenüber Verbindungen vorlag.
Rheniummetall ist nicht brennbar, feine Pulver können jedoch brennen. Verwenden Sie bei Metallbränden einen Feuerlöscher der Klasse D. Wasser kann brennende Metallpartikel verteilen.
Die Fertigung von Triebwerkskomponenten erfordert Reinraumprotokolle, um Kontaminationen zu verhindern. Spurenverunreinigungen können die Leistung von Rhenium in Superlegierungsanwendungen beeinträchtigen.
Die Herstellung von Katalysatoren umfasst potenziell gefährliche Lösungsmittel und Reduktionsmittel. Befolgen Sie die Sicherheitsprotokolle der Erdölindustrie für die Handhabung und Regenerierung von Katalysatoren.
Hochtemperaturexperimente mit Rhenium erfordern spezielle Sicherheitsausrüstung. Überwachen Sie die Bildung flüchtiger Oxide in oxidierenden Atmosphären oberhalb von 400°C.
Schnelle Antworten
Rhenium (Symbol Re) ist Element 75 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in Periode 6, Gruppe 7. Eines der seltensten Elemente der Erdkruste und das Metall, mit dem Flugzeugturbinen heißer laufen können. Bei Raumtemperatur ist es fest.
[Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 13, 2.Rhenium schmilzt bei 3459 K (3185,9 °C) und siedet bei 5869 K (5595,9 °C). Damit gehört es zu den feuerfestesten Elementen — es bleibt bei Temperaturen fest, bei denen die meisten Metalle verdampfen.
Die Standardatommasse von Rhenium beträgt 186,207 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.
Das häufigste Rhenium-Atom, Re-187, hat 112 Neutronen: seine Massenzahl 187 minus seine Ordnungszahl 75. Es macht 62,60 % des natürlichen Elements aus. Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (186,207) minus Ordnungszahl, ergibt dagegen 111, weil die Atommasse ein Mittelwert über alle natürlichen Isotope von Rhenium ist.
Rhenium hat eine Dichte von 21,02 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1,0 g/cm³, daher ist ein Block aus Rhenium ungefähr 21× schwerer.
Rhenium hat eine Elektronegativität von 1,9 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.
Rhenium wurde 1925 von Noddack, Tacke & Berg entdeckt. Herkunft des Namens: Lateinisch Rhenus, der Fluss Rhein.
Rhenium macht etwa 7,00e-4 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.