元素家族

    铼，元素周期表第75号元素。

    1869年，门捷列夫预言锰元素的后面还应该有两种元素，分别为43号和75号，于是人们在锰矿附近寻找这两种元素，但都没有结果。直到1925年，德国化学家才首次在辉钼矿中发现了75号元素，通过艰难提取从大约660千克辉钼矿中仅获取1克样品。至此，75号元素成为人类发现最晚的元素。

    早期由于制取困难、地壳中也非常稀少，铼元素一直只是实验室里的样品，工业应用很少。铼元素首次应用于20世纪60年代。雪佛龙公司发明了用于石油加工的含铼催化剂。这种催化剂能提高石油催化重整反应深度，增加汽油、芳烃、氢气等产品的产出率，还可用作汽车尾气净化的催化剂，但这并不是铼元素的主要用途。

    铼有很好的机械性能，熔点3184℃，仅次于钨、钼，金属中位居第三，沸点5627℃，是金属中沸点最高的。正是由于较高的熔沸点，铼非常耐高温，当加入到钨、钼、铬等合金时，含量仅3%—5%就能显著提高这些合金的强度和塑性。这种现象被称为“铼效应”。铼钨和铼钼合金，可以加工成各种结构材料，具有高硬度、高强度、耐高温等特性，可用于制造高速旋转的X光管靶材、微波通讯的长寿面栅板、高温炉发热体、高温热电偶等，是高温技术、电真空工业、原子能工业中必不可少的材料。

    作为高温合金之一，铼镍合金则更为重要，加入铼后能显著提高这类高温合金的蠕变强度。蠕变，是在长时间受到应力影响条件下，固体材料出现缓慢永久性的移动或变形的趋势。固体材料长时间处于加热或熔点附近时，更会加剧固体材料蠕变。

    涡轮叶片在长时间运转过程中，极易变形而接触到外壳，导致叶片失效，而当叶片材料中添加铼元素后，就能使涡轮叶片在更高温度下工作，承受更大的压力，减少叶片蠕变，延长涡轮机的使用寿命。因此，这种材料被广泛用于制造喷气式飞机发动机的燃烧室、涡轮叶片及喷气嘴，是现代喷气式飞机重要结构件的核心材料，是航空产品“第一关键”零件。全球80%的铼，都用在了航空发动机工业中，在军事上具有非常重要的战略意义。

    铼是稀少金属，比稀土、黄金更珍贵的四大核心金属之一，在自然界里没有独立的铼矿，总是分布在辉钼矿、稀土矿和铌钽矿中。

    （作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员）