과레늄산은 레늄(Rhenium)의 산소산 계열에 속하는 무기 화합물로, 화학식이 Re₂O₇(OH₂)₂인 물질이다. 이는 산화 레늄(VII)(Re₂O₇)의 수용액을 증발시켜 얻을 수 있다. 과거에는 HRe₂O₄와 같은 분자식을 가질 것으로 여겨졌으나, 이후 연구를 통해 실제 구조가 규명되었다. 산화 레늄(VII)이 증기나 수분이 존재하는 상태에서 승화할 때 과레늄산이 형성되는 것으로 알려져 있다.
과레늄산의 수용액은 시간이 지남에 따라 사면체 분자 구조의 ReO₄⁻ 이온을 포함하는 HReO₄·H₂O 결정을 형성한다. 고체 상태의 과레늄산은 [O₃Re-O-ReO₃(H₂O)₂]의 구조를 가지며, 기체 상태에서는 사면체 분자 구조를 지닌 HReO₄로 존재한다. 과레늄산은 물과 배위결합하는 금속 산화물의 드문 예로, 대부분의 금속-옥소-아쿠아 종이 대응하는 수산화물에 비해 불안정한 것과 대조적이다.
과레늄산의 이온화 상수는 -1.25로, 강산에 속하는 것으로 분류된다. 레늄을 질산이나 농축 황산에 용해시켜서도 과레늄산을 얻을 수 있다.
화학적 반응 측면에서, 과레늄산과 관련된 무수 산화물인 Re₂O₇은 황화수소와 반응하여 칠황화 레늄(Re₂S₇)으로 변환된다. 이 칠황화물은 이중결합의 수소첨가 반응에서 촉매 작용을 하며, 귀금속 촉매를 사용할 수 없는 황화물 환경에서도 견딜 수 있는 특징이 있다. 또한 Re₂S₇은 질산이 N₂O로 변환되는 환원 반응에서도 촉매 역할을 한다.
과레늄산은 HCl 존재 하에서 삼차 인화수소(tertiary phosphine)와 싸이오에터에 의해 Re(V)로 환원되어 ReOCl₃L₂ 형태의 화합물을 형성한다. 수용액에서 과레늄산 이온(ReO₄⁻)의 표준전극전위는 다음과 같이 보고되어 있다.
- ReO₄⁻ + 2H⁺ + e⁻ ⇄ ReO₃(s) + H₂O, E° = 0.768 V
- ReO₄⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ ⇄ ReO₂(s) + 2H₂O, E° = 0.51 V
- ReO₄⁻ + 8H⁺ + 7e⁻ ⇄ Re(s) + 4H₂O, E° = 0.34 V
산업적 및 촉매적 용도로, 과레늄산은 백금과 결합하여 석유화학 분야에서 수소 첨가 분해(hydrocracking)와 수소 첨가 반응의 촉매로 사용된다. 과레늄산 용액이 주입된 이산화 규소는 수소로 500℃에서 환원되며, 알코올의 탈수소화 및 암모니아의 분해를 촉진하는 데에도 사용된다. 또한 과레늄산은 수많은 균질 촉매의 선구물질로서, 삼차 아르신과 결합하여 알켄의 에폭시화 반응에서 과산화 수소와 함께 촉매로 이용되며, 옥심의 니트릴로의 탈수 반응에도 촉매로 사용된다.
과레늄산은 X선 타겟을 제조하는 데에도 쓰인다. 과레늄산의 유도체로는 과레늄산나트륨(NaReO₄), 과레늄산칼륨, 과레늄산암모늄(NH₄ReO₄) 등이 있으며, 과레늄산 이온(ReO₄⁻)은 사면체 구조로 크기와 모양이 과염소산염 및 등전자성인 과망가니즈산염과 유사하다. 과레늄산 이온은 넓은 pH 범위에서 안정한 특성을 지닌다.
