Le rhénium est l'élément chimique de numéro atomique 75, de symbole Re.

Le corps simple rhénium est un métal argenté qui résiste bien à la corrosion et a une tolérance exceptionnelle à la chaleur. Il a la particularité de ne pas être attaqué par l'acide chlorhydrique ni par l'acide sulfurique, mais il se dissout dans l'acide nitrique.

Le rhénium a peu d'applications, en raison de sa rareté et des coûts de production élevés (son prix estimé est de 3 200 $/kg en 2013, sous forme de pastilles pures à 99,99 %^[7]), mais son usage dans l'aéronautique est stratégique^[8]. On l'extrait habituellement des poussières de molybdène, dans les fours industriels, dont il est un sous-produit poudreux de couleur grise, mais le rhénium se retrouve également à l'état de traces dans certains minéraux.

On se sert du rhénium pour améliorer la résistance thermique du filament des fours électriques, dans la production de thermocouples et comme catalyseur dans l'industrie chimique.

Histoire

L'existence de l'élément 75 est prédite dès 1896 par Dmitri Mendeleïev qui lui donne le nom dvi-manganèse (avec Dm pour symbole)^[9]. Le rhénium (du latin Rhenus, le Rhin) est cependant l'avant-dernier élément naturel à avoir été découvert, avant le francium. On considère généralement que c'est Walter Noddack, Ida Tacke et Otto Berg (de) qui l'ont découvert en Allemagne en 1925, en même temps que l'hypothétique masurium. Ils l'ont détecté dans le minerai de platine et dans la colombite. Ils en ont trouvé aussi dans la gadolinite par spectroscopie de rayon X et dans la molybdénite. En 1928 ils en ont extrait 1,04 g à partir de 660 kg de molybdénite^[9].

Le processus était si compliqué et le coût si élevé que la production fut arrêtée jusqu'au début des années 1950, quand on a commencé à préparer des alliages tungstène-rhénium et molybdène-rhénium. Ces alliages sont très utiles dans l'industrie, et on a alors une forte demande de rhénium, produit à partir de la molybdénite contenue dans le porphyre cuprifère.

Propriétés

Le rhénium pur est un métal dur et résistant à la corrosion de couleur blanc argenté. Il possède le troisième plus haut point de fusion (3 180 °C) de tous les corps simples après le tungstène et le carbone. La poudre de rhénium est lentement oxydée dans l'air en heptoxyde de rhénium (Re₂O₇) au-dessus de 150 °C. L'élément a été caractérisé dans les états d'oxydation -1 à +7, les états +3, +4, +5 et +7 étant les plus communs^[10].

Isotopes

Le rhénium possède 35 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 160 et 194, ainsi que 21 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, un seul est stable, ¹⁸⁵Re, faisant du rhénium un élément monoisotopique. Cependant, à l'instar du vanadium, du rubidium, du lutécium, du lanthane, de l'europium et de l'indium, il coexiste avec un radioisotope naturel à longue vie, ¹⁸⁷Re (demi-vie de 41,2 milliards d'années, trois fois l'âge de l'univers) ce qui fait que le rhénium n'est pas un élément mononucléidique. Comme dans les cas de l'indium et du tellure, ce radioisotope est même l'isotope le plus abondant (62,6 contre 37,4 %). On attribue au rhénium une masse atomique standard de 186,207(1) u.

Production

La production mondiale est de 50 tonnes par an^[11]. Le rhénium est extrait de la molybdénite ou de sulfure de cuivre sous forme d'heptoxyde (Re₂O₇) qui est ensuite converti en perrhénate d'ammonium (NH₄ReO₄) avant d'être réduit en rhénium métallique en présence d'hydrogène^[10].

Les trois principaux pays producteurs sont^[12] :

• le Chili (42 % de la production mondiale) ;
• les États-Unis (17 % de la production mondiale) ;
• le Kazakhstan (17 % de la production mondiale).

Une application importante en physique : les hautes pressions

Le rhénium est utilisé comme joint dans les cellules à enclumes de diamant (CED), qui sont des dispositifs permettant de générer des hautes pressions hydrostatiques. Le joint est la pièce métallique percée d'un trou et placée entre les deux diamants. Les conditions extrêmes de pression et de température réalisées lors de ces expériences imposent le choix d'un matériau très résistant : le rhénium est le plus indiqué, loin devant l'inox et l'alliage de CuBe.

Usage dans l'aéronautique

La production de rhénium est utilisée aux trois quarts pour la fabrication de superalliages pour les turbines, principalement aéronautiques (voir en:Rhenium#Alloys dans la Wikipédia anglophone). Dans son initiative Matières premières (2008), la Commission européenne a déclaré que « les superalliages au rhénium sont un élément indispensable dans la production d'aéronefs modernes »^[13].