Калий рениевокислый (калия перренат)

Калий рениевокислый (KReO₄) — неорганическая соль калия и рениевой кислоты. Представляет собой сыпучие бесцветные кристаллы тетрагональной сингонии. Является промежуточным продуктом в металлургии рения: из него получают металлический рений восстановлением водородом либо конвертируют в перренат аммония для дальнейшей переработки.

Общие сведения о перренате калия

Систематическое название по IUPAC — калия перренат. Традиционное наименование — калий рениевокислый. Вещество зарегистрировано под номером CAS 10466-65-6.

Получение калия перрената

Перренат калия образуется при взаимодействии горячего раствора рениевой кислоты (HReO₄) с гидроксидом калия или хлоридом калия:

HReO₄ + KOH → KReO₄ + H₂O

HReO₄ + KCl → KReO₄ + HCl

Ещё один промышленный метод — обменная реакция перрената аммония с нитратом калия, при которой малорастворимый KReO₄ выпадает в осадок:

NH₄ReO₄ + KNO₃ → KReO₄↓ + NH₄NO₃

Также возможен синтез растворением оксида рения(VII) (Re₂O₇) в растворе гидроксида калия. Низкая растворимость KReO₄ в воде делает реакцию осаждения практически количественной, что используется в аналитической химии для качественного определения ионов калия.

Физико-химические свойства KReO₄

Термические характеристики

Перренат калия плавится при 555 °C и при дальнейшем нагревании до 1370 °C улетучивается без термического разложения. Это важно с технологической точки зрения: возгонка KReO₄ без распада позволяет использовать сублимацию для дополнительной очистки вещества. Соединение пожаровзрывобезопасно и не горюче, однако является сильным окислителем — при контакте с горючими материалами возможно воспламенение.

Растворимость перрената калия в воде

KReO₄ слабо растворим в воде — это одно из ключевых свойств, определяющих его роль в технологии переработки рениевого сырья. Растворимость существенно зависит от температуры:

В присутствии избытка KOH или KCl растворимость перрената калия резко снижается (эффект общего иона). Именно эти свойства используются в промышленности для осаждения рения из растворов и его последующей перекристаллизационной очистки. В этаноле KReO₄ растворяется слабо.

Химические свойства

Перренат калия — термически устойчивое соединение. При сплавлении с щелочами образует мезаперренаты. Вступает в реакцию восстановления водородом с образованием металлического рения (описано ниже). Может быть восстановлен монооксидом углерода под давлением. Реагирует с пентафторидом иода в присутствии следов фтороводорода при 100 °C, образуя триоксид-фторид рения(VII). Восстанавливается иодидом калия в соляной кислоте до гексахлорорената(IV) калия:

2KReO₄ + 6KI + 16HCl → 2K₂ReCl₆ + 4KCl + 3I₂ + 8H₂O

Применение калия рениевокислого в промышленности

Получение металлического рения восстановлением водородом

Основное применение KReO₄ — получение металлического рения. Восстановление проводится водородом по реакции:

2KReO₄ + 7H₂ → 2Re + 2KOH + 6H₂O

Процесс осуществляется в две стадии. На первой стадии при температуре 500–550 °C идёт основное восстановление. Полученный продукт промывают водой для удаления образовавшейся щелочи (KOH). На второй стадии, при 900–1000 °C, проводится спекание и доочистка порошка рения. Существенный недостаток данного метода — загрязнение готового продукта остаточным калием, для удаления которого требуется дополнительная обработка горячей водой и разбавленной соляной кислотой.

Помимо восстановления водородом, рений из KReO₄ получают электролизом в расплаве KReO₄–KF или из растворов KReO₄ в HCl (H₂SO₄).

Конверсия в перренат аммония

На практике калий рениевокислый часто конвертируют в перренат аммония (NH₄ReO₄), который является более технологичным сырьём для производства высокочистого рения. Перренат аммония не вносит загрязняющих катионов при водородном восстановлении, поскольку аммоний полностью улетучивается при нагреве. Конверсию KReO₄ → NH₄ReO₄ проводят сорбционным, экстракционным или химическим способами.

Прочие области применения

KReO₄ используется как сильный окислитель в синтетической химии. Находит применение в спектрометрии, при нанесении покрытий на вольфрамовые проволочные катоды и в качестве катализатора. Также применяется как модельное соединение при разработке радиофармпрепаратов технеция и рения.

Квалификации (марки) перрената калия

Перренат калия выпускается в нескольких квалификациях в зависимости от степени чистоты:

Выбор квалификации зависит от целевого назначения: для промышленного получения рения достаточна марка «Ч», для аналитических работ и исследований используются «ЧДА», «ХЧ» и «ОСЧ».

Токсичность и меры безопасности

Класс опасности и токсикологические данные

Перренат калия относится к веществам умеренной опасности (3 класс опасности). Номер по реестру токсичности RTECS: SE1400000.

Вещество вызывает раздражение глаз, кожи и дыхательных путей. При проглатывании оказывает воздействие на желудочно-кишечный тракт. Кумулятивность слабая — соединение относительно быстро выводится из организма.

Правила работы с перренатом калия

Работать с веществом необходимо в хорошо проветриваемом помещении. Обязательно применение средств индивидуальной защиты: респиратор для защиты органов дыхания, защитные очки или щиток, перчатки. Необходимо избегать вдыхания пыли и контакта с кожей. Хранить вещество следует в плотно закрытой таре вдали от горючих материалов, так как KReO₄ является окислителем.

Упаковка и транспортировка

Перренат калия перевозят всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов. Типы тары: 2-1, 2-2, 2-4, 2-9 (по ГОСТ 3885-73). Хранение — в крытых складских помещениях в заводской упаковке, в сухом и прохладном месте.

Формы поставки

Калий рениевокислый поставляется в виде кристаллического порошка различных квалификаций (Ч, ЧДА, ХЧ, ОСЧ). Фасовка — в стеклянную или полимерную тару с герметичной укупоркой. Объёмы и условия поставки — по согласованию.