ИРИДИЙ

Иридий Ir химический элемент

ИРИДИЙ

Химия

Больше двух столетий прошло с тех пор, как появились первые сведения о платине — белом металле из Южной Америки. Долгое время люди были уверены, что это чистый металл, так же, как золото. Только в самом начале XIX в. Волластон сумел выделить из самородной платины палладий и родий, а в 1804 г.

Теннант, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, нашел в нем еще два элемента. Один из них он назвал осмием, а второй — иридием. Соли этого элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета.

Это свойство и было положено в основу названия: по-гречески значит «радуга».

Иридий

В 1841 г. известный русский химик профессор Карл Карлович Клаус занялся исследованием так называемых платиновых остатков, т. е. нерастворимого осадка, остающегося после обработки сырой платины царской водкой.

«При самом начале работы, — писал Клаус, — я был удивлен богатством моего остатка, ибо извлек из него, кроме 10% платины, немалое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия и смесь различных металлов особенного содержания»…

Клаус сообщил горному начальству о богатстве остатков. Власти заинтересовались открытием казанского ученого, которое сулило значительные выгоды.

Из платины в то время чеканили монету, и получение драгоценного металла из остатков казалось очень перспективным. Через год Петербургский монетный двор выделил Клаусу полпуда остатков.

Но они оказались бедными платиной, и ученый решил провести на них исследование, «интересное для науки».

«Два года,— писал Клаус,— занимался я постоянно этим трудным, продолжительным и даже вредным для здоровья исследованием» и в 1845 г. опубликовал работу «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды и металла рутения». Это было первое систематическое исследование свойств аналогов платины. В нем впервые были описаны и химические свойства иридия.

Клаус отмечал, что иридием он занимался больше, чем другими металлами платиновой группы.

В главе об иридии он обратил внимание на неточности, допущенные Берцелиусом при определении основных констант этого элемента, и объяснил эти неточности тем, что маститый ученый работал с иридием, содержащим примесь рутения, тогда еще не известного химикам и открытого лишь в ходе «химического исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения».

Какой же он, иридий?

Атомная масса элемента № 77 равна 192,2. В таблице Менделеева он находится между осмием и платиной. И в природе он встречается главным образом в виде осмистого иридия — частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Иридий — серебристо-белый металл, очень твердый, тяжелый и прочный. По данным фирмы «Интернейшнл Никель и Ко», это самый тяжелый элемент: его плотность 22,65 г/см3, а плотность его постоянного спутника — осмия, второго по тяжести 22,61 г/см3. Правда, большинство исследователей придерживаются иной точки зрения: они считают, что иридий все-таки немного легче осмия.

Естественное свойство иридия (он же платиноид!) — высокая коррозионная стойкость. На него не действуют кислоты ни при нормальной, ни при повышенной температуре. Даже знаменитой царской водке монолитный иридий «не по зубам». Только расплавленные щелочи и перекись натрия вызывают окисление элемента № 77.
Иридий стоек к действию галогенов. Он реагирует с ними с большим трудом и только при повышенной температуре. Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl2, IrСl3 и 1гСl4. Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600° С. Единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен,— это фторид IrF6. Тонкоизмельченный иридий окисляется при 1000° С и в струе кислорода, причем в зависимости от условий могут получаться несколько соединений разного состава.
Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например [Ir(NH3)6]Сl3 и соли с комплексными анионами, например К3[IгСl3]*ЗН20. Как комплексообразователь иридий похож на своих соседей по таблице Менделеева.
Чистый иридий получают из самородного осмистого иридия и из остатков платиновых руд (после того как из них извлечены платина, осмий, палладий и рутений). О технологии получения иридия распространяться не будем, отослав читателя к статьям «Родий», «Осмий» и «Платина».
Иридий получают в виде порошка, который затем прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же порошок переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона. Чистый иридий в горячем состоянии можно ковать, однако при обычной температуре он хрупок и не поддается никакой обработке.

Иридий в деле

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия. Однако здесь встречаются трудности.

Обычным электролитическим способом иридий на другой металл наносится с трудом, и покрытие получается довольно рыхлое.

Наилучшим электролитом был бы комплексный гексахлорид иридия, однако он неустойчив в водном растворе, и даже в этом случае качество покрытия оставляет желать лучшего.

Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600° С. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металлапокрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500—600° С. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.Можно наносить иридиевые покрытия на металлы и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350—400° С в контролируемой атмосфере, т. е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Но покрытия — не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость.

Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое — до 99 кг/мм2.

Поскольку такие сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники.

Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров — украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда — хирургический инструмент.

В будущем сплавы иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой — достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь не обгорающие платино-иридиевые контакты — они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Иридий добавляют не только к платине. Небольшие добавки элемента № 77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому.

Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родня), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.
Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют из-за его постоянства.

Как и другие металлы VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты)..

Один из окислов иридия, Ir02, пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска…

Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента — не больше тонны в год. Во всем мире! В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены — он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся.

ИРИДИЕВЫЙ СТОРОЖ. Во многих химических и металлургических производствах, например в доменном, очень важно знать уровень твердых материалов в агрегатах. Обычно для такого контроля используют громоздкие зонды, подвешиваемые на специальных зондовых лебедках. В.

последние годы зонды стали заменять малогабаритными контейнерами с искусственным радиоактивным изотопом — иридием-192. Ядра 1921г испускают гамма-лучи высокой энергий; период полураспада изотопа равен 74,4 суток.

Часть гамма-лучей поглощается шихтой, и приемники излучения фиксируют ослабление потока. Последнее пропорционально расстоянию, которое проходят лучи в шихте.

Иридий-192 с успехом применяют и для контроля сварных швов; с его помощью на фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения. Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

ЭФФЕКТ МЁССБАУЭРА. В 1958 г. молодой физик из ФРГ Рудольф Мёссбауэр сделал открытие, обратившее на себя внимание всех физиков мира. Открытый Мёссбауэром эффект позволил с поразительной точностью измерять очень слабые ядерные явления. Через три года после открытия, в 1961 г., Мёссбауэр получил за свою работу Нобелевскую премию.

Впервые этот эффект обнаружен на ядрах изотопа иридий-192.
СЕРДЦЕ БЬЕТСЯ АКТИВНЕЕ. Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов за последние годы — изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами.

Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор.

В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него — на платино-иридиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее. Сейчас в России многие станции скорой помощи оборудованы подобными генераторами.

В случае остановки сердца делают надрез ключичной вены, вводят в нее соединенный с генератором электрод, включают генератор, и через несколько минут сердце вновь начинает работать.

ИЗОТОПЫ-СТАБИЛЬНЫЕ И НЕСТАБИЛЬНЫЕ. В предыдущих заметках довольно много говорилось о радиоизотопе иридий-192, применяемом в многочисленных приборах и даже причастном к важному научному открытию. Но, кроме иридия-192, у этого элемента есть еще 14 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 182 до 198. Самый тяжелый изотоп в то же время — самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада — ровно один час. Стабильных же изотопов у иридия всего два. На долю более тяжелого — иридия-193 в природной смеси приходится 62,7%. Доля легкого иридия-191 соответственно 37,3%.

ПОЛЕЗНЫЕ ХЛОРИРИДАТЫ. Хлориридатами называют комплексные хлориды четырехвалентного иридия; общая их формула Ме2[IгСl6]. Благодаря хлориридатам можно в принципе уверенно разделять соединения таких похожих элементов, как натрий и калий.

Хлориридат натрия растворим в воде, а хлориридат калия — практически нерастворим. Но для такой операции хлориридаты слишком дороги, так как дорог исходный иридий. Это не значит однако, что хлориридаты вообще бесполезны.

Способность иридия образовывать эти соединения используют для выделения элемента № 77 из смеси платиновых металлов.

Металл иридий: история, свойства, как получают и где используют

ИРИДИЙ

Иридий – металл и химический элемент. Элемент стоит в таблице Менделеева под атомным номером 77. Считается выходцем из благородных пород, твёрдый, имеет бело-золотой цвет.

История открытия Иридия

Минерал существует в чистом виде, но первые упоминания об изотопном металле связаны с падением на Землю железоникелевого метеорита. Столкновение с Землёй метеорита произошло 65 млн лет назад, в эпоху трицерапторов и дипладоков.

В Земле упавший объект оставил след, последствия которого видны и сегодня.

Образовался кратер в 180 километров глубиной, пыль, поднявшаяся из-за нарушения земной коры и падения метеорита, заставила Землю пребывать во мгле 14 дней, случились извержения вулканов на территории Азии, Индостана и Мадагаскара.

Некоторые учёные предполагают, что именно этот металл погубил всех динозавров и других крупных ящеров, из-за того, что начал выделять токсин при соприкосновении с хлором и земным ядром. Как известно, металл плавится при 2300 градусов по Цельсию.

Так, он лежал в Земле все 65 млн лет, пока его не обнаружили по случайности люди, искавшие платину и нашедшие её на месте старого кратера.

Как земной элемент, иридий был обнаружен в 1804 году, учёным С. Теннатом. В результате проведения процедур по изучению платиновых минералов и выявления в них осмия, был обнаружен иридий.

Вот так Юкатанская катастрофа привела к тому, что в периодической таблице появился Иридий.

Происхождение металла

Иридий – платаноид, являющийся продуктом многофазового ядерного синтезирования элементов. На планете среди других металлов (из 1005) он занимает всего лишь 3%-ое значение, что означает нечастое его обнаружение. Учёные считают, что иридий скрыт в земном ядре или же в расплавленном железоникелевом слое (внешнее ядро).

В земной коре встречается в виде сплава с осмием или платиной.

Как получают

О том, что этот металл встречается только в сплавах, мы уже сказали. Но каким образом возможно получить иридий?
Источником породы является анодный шлам медноникелевого производства. Продукт – шлам насыщают, после чего, под действием «царской водки», переводят из состояния твёрдого в жидкое, в виде соединений хлорида H2[PtCl6].

В результате химики получают жидкую смесь металлов и добавляют в неё хлорид аммония NH4Cl. После чего производят выведение осадка из платины, а потом получают комплекс иридия (NH4)2[IrCl6]. (NH4)2[IrCl6] прокаливают при помощи кислорода и азота. На выходе получаете металлический иридий.

Места добычи

Химический элемент встречается в сплавовом виде в складчатых земных породах гор России, перетонитовых породах, расположенных в ЮАР, Кении, Южной Америке и т. д.

Где есть платина, там есть и иридий.

О характеристиках металла, как химического элемента:

ХарактеристикаОбозначение, значение
Иридий обозначается символом Ir
Номер в таблице Менделеева 77
Вес атома 192,22 а.е.м.
Степени окисления От 1 до 6 (5 не входит)
Плотность при комнатной температуре 22,7 г/см3
Плотность в жидком состоянии 19,39 г/см3
Плавление При 2300 градусов по Цельсию
Кипение жидкого иридия При 45 градусах Цельсия
Имеет кристаллическую решётку Гранецентрированного куба

Элемент встречается разных цветов, самый распространённый – белый – KIrF6, лимонный – IrF5, золотой – K3IrCl6, светло-зелёный – Na3IrBr6, розовый – Cs3IrI6, малиновый – Na2IrBr6, тёмно-синий – IrI3. Разнообразие цветов обусловлено наличием в иридии различных солей.

Кстати, название своё металл получил за счёт этого разноцветия. Ирида – это богиня радуги в греческой мифологии.

Свойства и особенности

  1. Имеет три синтетических изотопа (191,192,193). Каждый изотоп встречается в сплавовом иридии одиночно и отвечает за какие-либо особенности металла, которые отразятся на его будущем применении.
  2. Не встречается в чистом виде в природных условиях. Только с каким-либо элементом, как примесь.
  3. Используется для усиления металлических конструкций и сплавов.

    У иридия есть свойство укреплять и усиливать те соединения (физические и химические), в которые он добавляется.

  4. Не теряет своих качеств при смешивании с другими химическими элементами, множественной переплавке и т. д.
  5. В природе есть вид иридия, в котором смешаны два изотопа – 191 и 193. Такой изотопный металл считается самым крепким и долговечным.

  6. Иридий высоко инертен, считается драгоценным металлом.
  7. Иридий не окисляется при взаимодействии с солевыми остатками, кислотами, воздухом и высокими температурами. Как такового окисления не происходит. Но могут случаться впрыски иридия в незначительном количестве, в виде оксида металла IrO2.

    При температуре более 1300 градусов по Цельсию иридий не сразу же плавится, выделяя частично оксид IrO3.

  8. Металл плохо поддаётся обработкам. Реакция достаточная для обработки иридия, его перегонка и придание формы происходит при красном световом излучении.
  9. Металл воспроизводят искусственно, однако, по государственным нормам.

    Большое количество требуется для строительства дорог и создания механизмов автомобилей, но в ювелирной промышленности иридий не часто используется.

  10. В зависимости от того, с каким металлом сплавлен иридий, зависит и его цена.

    К примеру, если он был найден, как примесь к золоту или платине, то основной будет цена золота за грамм плюс процентная стоимость иридия, в зависимости от его содержания в сплаве. Обычно это значение равняется – 10%.

  11. Высокая цена, от 940 рублей за 1 грамм иридия, обусловлена тем, что процесс отшелушивания, отделения и дальнейшей обработки металла трудоёмок.

    В ближайшем будущем стоимость за 1 грамм вырастет, скорее всего, с 1719 рублей до 2500 рублей.

  12. Иридий нетоксичен, не играет никакой важной биологической роли, но в природе встречается смертельно опасный вид иридия – IrF6 (гексафторид). Гексафторид вызывает мгновенное удушение при вдыхании паров.

Где применяется

В основном применяют не сам иридий, а его сплавы с металлами.

Сплав из иридия и платины применяют для изготовления посуды, для проведения химических опытов, создания хирургического инвентаря, ювелирных украшений и нерастворимых анодов. Ещё медно-иридиевую смесь используют для прибороточного строения. Этот сплав является особо прочным, его используют для покрытия сварочных узлов в строительных объектах.

Также иридий смешивают с гафнием, в таком случае сплав послужит инструментом для создания топливных баков.

Когда изотопный металл смешивают с вольфрамом, родием или же рением, то из полученной субстанции изготавливают термопары. Термопары – приборы для измерения температур более 2000 градусов.

Иридий, совместно с церием, латаном применяют в производстве катодов.

А вот один иридий, без вспомогательных элементов, используют для создания наконечников перьевых ручек.

Иридий применяют в крупных промышленных масштабах для создания иридиевых свеч сгорания. Такие свечи прослужат на 3 года дольше, чем обычные и выдержат пробег автомашины на 160 тысяч километров больше, чем стандартные.

За счёт иридия облегчилось строение дефектоскопов, которые выявляют все недостатки механизмов ручного запуска.

Кроме применения в медицине и промышленности, химический элемент берут за основу проведения многих химических операций. Он является термическим, химическим катализатором для ускорения получений конечного химического продукта. К примеру, его часто применяют для получения азотной кислоты.

За счёт иридия, в жаростойких тиглях выращивают кристаллы, которые необходимы для лазерной техники. Благодаря учёным и этому дару природы, стала возможной операция по лазерной коррекции зрения, по лазерному дроблению камней в почках и т. д.

Область применения металла велика, однако стоимость его довольно высокая, поэтому часто иридий заменяют синтетическими химозными элементами, которые уступают природному аналогу во всём.

Это незаменимый благородный металл, который необходим для функционирования машин, строительных объектов, создания прочных механизмов и прочего.

Иридий

ИРИДИЙ

Иридий — химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе, обозначается символом Ir (лат. Iridium), белого цвета. Твёрдый переходный металл, благородный металл.

История

Открыт в 1804 английским химиком С. Теннантом, который изучал состав платиновых минералов.

Происхождение названия

Название (от греч. Iris, родительный падеж íridos — радуга) получил благодаря разнообразной окраске своих солей.

Нахождение в природе

Иридий — очень редкий элемент, содержание в земной коре 1·10–7% по массе. В природе встречается в виде сплавов с осмием (осмистый иридий), платиной, родием, рутением и другими платиновыми металлами. В рассеянной форме (10–4% по массе) содержится в сульфидных медно-никелевых железосодержащих рудах.

Получение

Основной источник иридия — анодные шламы медно-никелевого производства. Полученный шлам обогащают. Потом, действуя на него царской водкой, при нагревании переводят в раствор платину, палладий, родий, иридий и рутений в виде хлоридных комплексов H2[PtCl6], H2[PdCl4], H3[RhCl6], H2[IrCl6] и H2[RuCl6].

Осмий остается в нерастворимом осадке. Из полученного раствора добавлением хлорида аммония NH4Cl сначала осаждают комплекс платины (NH4)2[PtCl6], а затем комплекс иридия (NH4)2[IrCl6] и рутения (NH4)2[RuCl6].

При прокаливании (NH4)2[IrCl6] на воздухе получают металлический иридий: (NH4)2[IrCl6] = Ir + N2 + 6HCl + H2.

Физические свойства

Иридий — тяжелый серебристо-белый металл. Решетка кубическая гранецентрированная, а=0,38387 нм.

Некоторые физические свойства отражены в таблице (см. выше)

Металлический иридий

Отличается высокой химической стойкостью. В ряду стандартных потенциалов расположен правее водорода. На воздухе иридий устойчив, с кислотами-неокислителями и водой не реагирует.

С неметаллами взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при температуре красного каления. Взаимодействие с кислородом происходит только при температуре выше 1000°C, при этом образуется диоксид иридия IrO2.

Оксиды иридия не растворяются в воде, кислотах и щелочах.

Компактный иридий при температурах до 100°C не реагирует со всеми известными кислотами и их смесями, в том числе и с царской водкой. Для перевода этих металлов в растворимые в воде хлорокомплексы порошок, содержащий эти металлы, хлорируют при нагревании в присутствии комплексообразователя NaCl: Ir + 2Cl2 + 2NaCl = Na2[IrCl6].

Соединения

  • Гидроксид Ir(OH)4 (IrO2·2H2O) образуется при нейтрализации растворов хлороиридатов(IV) в присутствии окислителей. Осадок Ir2O3· xH2O выпадает при нейтрализации щелочью хлороиридатов (III) и легко окисляется на воздухе до IrO2. Гидроксиды иридия практически не растворяются в воде. В растворимую форму оксиды иридия переводят, окисляя их в присутствии комплексообразователя:

IrO2 + 4HCl + 2NaCl = Na2[IrCl6] + 2H2O.

  • Высшая степень окисления +6 проявляется у иридия в гексафториде IrF6. Это очень сильный окислитель, способный окислить даже воду:

2IrF6 + 10H2O = 2Ir(OH)4 + 12HF + O2, или NO: NO + IrF6 = NO+[IrF6]– .

Как и для других d-элементов, для иридия характерно образование комплексных соединений с координационным числом 6.

  • Из-за большого радиуса ионов и влияния степени окисления на электронный (оптический) спектр соединений, образует большое количество цветных соединений.
  • Известно большое число иридийорганических соединений со связью Ir—C.

Применение

Из чистого иридия изготавливают тигли для выращивания монокристаллов драгоценных камней и лазерных материалов, фольгу для неамальгамирующихся катодов, ответственные детали контрольно-измерительных приборов. Иридий используется для иридирования поверхностей изделий.

Радиоактивный изотоп 192Ir(период полураспада 73,831 сут) используют в качестве портативного источника γ-излучения для радиографических исследований трубопроводов и радиотерапии онкологических заболеваний.

До 1960 международным эталоном метра служил изготовленный из платино-иридиевого сплава брус, находящийся в Международном бюро мер и весов в Севре. На одной из плоскостей этого бруса нанесены два штриха, на расстоянии 1 м друг от друга.

Особый интерес в качестве источника(аккумулятора) энергии вызывает ядерный изомер иридий-192m2(период полураспада 241 год). Иридий используется также для изготовления перьев для ручек. Небольшой шарик из иридия можно встретить на кончиках перьев, особенно хорошо его видно на золотых перьях, где он отличается по цвету от самого пера.

Биологическая роль

Не играет никакой биологической роли. Цельный иридий нетоксичен, но некоторые соединения иридия, например, IrF6, очень ядовиты.

Ссылки

  • Иридий на Webelements
  • Иридий в Популярной библиотеке химических элементов

Категории:

  • Химические элементы
  • Переходные металлы
  • Благородные металлы

Иридий свойства, получение и применение

ИРИДИЙ

Иридий (от греч. iris радуга) — химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе, обозначается символом Ir (лат. Iridium).

Это очень твёрдый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный драгоценный металл платиновой группы. Его плотность наряду с плотностью осмия является самой высокой среди всех металлов (плотности Os и Ir практически равны).

Вместе с другими членами семейства платины иридий относится к благородным металлам.

В 1804 году, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, английский химик С. Теннант нашел в нем два новых элемента. Один из них он назвал осмием, а второй – иридием. Соли второго элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета. Это свойство и было положено в основу его названия.

Иридий очень редкий элемент, содержание в земной коре 1•10–7% по массе. Он встречается гораздо реже золота и платины и вместе с родием, рением и рутением относится к наименее распространённым элементам.В природе встречается главным образом в виде осмистого иридия – частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Цельный иридий нетоксичен, но некоторые его соединения, например, IrF6, очень ядовиты. В живой природе не играет никакой биологической роли.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИРИДИЯ

Из-за своей твердости иридий плохо поддается механической обработке.Твердость по шкале Мооса – 6,5.Плотность 22.42 г/см3.Температура плавления 2739 K (2466 °C).Температура кипения 4701 K (4428 °C).Удельная теплоёмкость 0.133 Дж/(K•моль).Теплопроводность 147 Вт/(м•K).

Электрическое сопротивление 5,3•10-8Ом•м (при 0 °C).Коэффициент линейного расширения 6,5х10-6 град.Модуль нормальной упругости 52,029х10-6 кг/мм2.Теплота плавления 27.61 кДж/моль.Теплота испарения 604 кДж/моль.Молярный объём 8.54 см3/моль.

Структура кристаллической решётки — кубическая гранецентрированная.

Период решётки 3.840 А.

Природный иридий встречается в виде смеси из двух стабильных изотопов: 191Ir (содержание 37,3 %) и 193Ir (62,7 %). Искусственными методами получены радиоактивные изотопы иридия с массовыми числами 164 — 199, а также множество ядерных изомеров.

Самый тяжелый изотоп в то же время – самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада – ровно один час. Радиоизотоп иридий-192 широко применяется в многочисленных приборах.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИРИДИЯ

Иридий отличается высокой химической стойкостью. На воздухе устойчив, с водой не реагирует. Компактный иридий при температурах до 100 °C не реагирует со всеми известными кислотами и их смесями, в том числе и с царской водкой. Он взаимодействует с F2 при 400 — 450 °C, а c Cl2 и S при температуре красного каления.

Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl2, IrCl3 и IrCl4. Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600°C. Порошок иридия может быть растворён хлорированием в присутствии хлоридов щелочных металлов при 600 — 900 °C: Ir + 2Cl2 + 2NaCl = Na2[IrCl6].

Взаимодействие с кислородом происходит только при температуре выше 1000°C, при этом образуется диоксид иридия IrO2, который практически не растворяется в воде. В растворимую форму его переводят, окисляя в присутствии комплексообразователя: IrO2 + 4HCl + 2NaCl = Na2[IrCl6] + 2H2O.

Высшая степень окисления +6 проявляется у иридия в гексафториде IrF6, единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен. Это очень сильный окислитель, способный окислить даже воду:2IrF6 + 10H2O = 2Ir(OH)4 + 12HF + O2.

Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например [Ir(NН3)6]Cl3 и соли с комплексными анионами, например K3[IrCl3] • 3H2O.

Месторождения и добыча

В природе иридий встречается в виде сплавов с осмием, платиной, родием, рутением и другими платиновыми металлами. В рассеянной форме (10–4% по массе) содержится в сульфидных медно-никелевых железосодержащих рудах. Металл является одним из компонентов таких минералов, как ауросмирид, сысертскит и невьянскит.

Коренные месторождения осмистого иридия расположены в основном в перидотитовых серпентинитах складчатых областей (в ЮАР, Канаде, России, США, на Новой Гвинее). Ежегодное производство иридия составляет около 10 тонн.

Получение иридия

Основной источник получения иридия — анодные шламы медно-никелевого производства. Полученный шлам обогащают и, действуя на него царской водкой при нагревании, переводят в раствор платину, палладий, родий, иридий и рутений в виде хлоридных комплексов H2[PtCl6], H2[PdCl4], H3[RhCl6], H2[IrCl6] и H2[RuCl6].

Осмий остается в нерастворимом осадке. Из полученного раствора добавлением хлорида аммония NH4Cl сначала осаждают комплекс платины (NH4)2[PtCl6], а затем комплекс иридия (NH4)2[IrCl6] и рутения (NH4)2[RuCl6].

При прокаливании (NH4)2[IrCl6] на воздухе получают металлический иридий: (NH4)2[IrCl6] = Ir + N2 + 6HCl + H2.

Порошок прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона.

Российские предприятия-производители иридия: — ОАО «Красцветмет»;- НПП «Биллон»;

— ОАО ГМК «Норильский Никель».

ПРИМЕНЕНИЕ ИРИДИЯ

Иридий-192 является радионуклидом с периодом полураспада 74 суток, широко применяемым в дефектоскопии, особенно в условиях, когда генерирующие источники не могут быть использованы (взрывоопасные среды, отсутствие питающего напряжения нужной мощности).

Иридий-192 с успехом применяют для контроля сварных швов: с его помощью па фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения.
Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

В доменном производстве малогабаритные контейнеры с тем же изотопом иридия служат для контроля уровня материалов в печи. Поскольку часть испускаемых гамма-лучей поглощается шихтой, по степени ослабления потока можно достаточно точно определить, какое расстояние лучам пришлось «пробираться» сквозь шихту, т. е. выяснить ее уровень.

Особый интерес в качестве источника электроэнергии вызывает его ядерный изомер иридий-192m2 (имеющий период полураспада 241 год).

Иридий в палеонтологии и геологии является индикатором слоя, который сформировался сразу после падения метеоритов.

Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре.

Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому.

Сплавы с W и Th — материалы термоэлектрических генераторов, с Hf — материалы для топливных баков в космических аппаратах, с Rh, Re, W — материалы для термопар, эксплуатируемых выше 2000 °C,

с La и Се — материалы термоэмиссионных катодов.

Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Для измерения высоких температур (2000- 23000 °C) сконструирована термопара, электроды которой выполнены из иридия и его сплава с рутением или родием. Пока такой термопарой пользуются лишь в научных целях, а на пути внедрения ее в промышленность стоит все тот же барьер — высокая стоимость.

Иридий, наряду с медью и платиной, применяется в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания в качестве материала для изготовления электродов, делая такие свечи наиболее долговечными (100 — 160 тыс. км пробега автомобиля) и снижая требования к напряжению искрообразования.

Из чистого иридия изготавливают жаростойкие тигли, которые безболезненно переносят сильный нагрев в агрессивных средах; в таких тиглях, в частности, выращивают монокристаллы драгоценных камней и лазерных материалов.

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов – изготовление электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного.

Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него – на платино-иридиевые электроды.

Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее.

Иридий используется для покрытия поверхностей изделий. Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты).

Из иридия делают также мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла.

Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются.

Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны. Из этого сплава, в частности, изготовлен эталон килограмма.

Иридий используется также для изготовления перьев для ручек. Небольшой шарик из иридия можно встретить на кончиках перьев, особенно хорошо его видно на золотых перьях, где он отличается по цвету от самого пера.

Там, где применяют иридий, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без этого элемента не обойдутся.

  • Золото
  • Осмий
  • Палладий
  • Платина
  • Родий
  • Серебро

Использование материала страницы допустимо только с письменного разрешения автора с обязательной прямой ссылкой на сайт mir-fin.ru.

Иридий — описание, область применения

ИРИДИЙ

Иридий – серебристо-белый переходный металл платиновой группы. Его плотность 22,65г/см3 довольно высока и сопоставима с этим же параметром для осмия. Однако в отличие от последнего Iridium все же обладает тугоплавкостью и относится к разряду благородных металлов наряду с платиной и золотом.

История открытия этого вещества несколько прозаична. Iridium был открыт вместе с осмием во время проведения процедуры получения платины аффинажным способом. Ученый совершивший это открытие Теннант был восхищен красотой картины, которую создают соли Iridium – «радуги». Так и родилось название этого химического элемента.

Чистый металл не токсичен, но способен вступать в реакции с образованием ядовитых веществ, например, фторид IrF6.

Где встречается в природе

Сегодня на поверхности Земли Ir почти не встречается, имеет ограниченное число каких-то определенных месторождений, в том числе и России. Всего в год добывается около 3 тонн.

Однако есть ряд версий, в пользу того, что в недрах (глубинах) земли Ir присутствует в больших количествах, чем кажется. Повод так полагать вытекает из нескольких факторов: кости вымерших динозавров, имеющих значительные повреждения, содержат довольно много иридия.

Это объясняет много теорий о том, как вымерли эти животные, а также косвенно подтверждает факт падения метеорита, с которым и могло быть занесено достаточно большое количество металла. Высокая плотность вещества могла просто сместить Ir вглубь земли, где поиски уже не производились.

Кроме этого, в живой природе следы Iridium обнаружены в спектре солнечной короны.

Добыча иридия

Стоимость металла во многом зависит от частности его нахождения и дороговизны способа добычи.

Цена иридия за грамм колеблется в пределах 20-35 долларов, однако бывают редкие образцы, стоимость которых может быть гораздо выше. Таким образом, Iridium попадает в десятку самых дорогих на планете.

Для предприятий, добывающих иридий, цена за 1 грамм в рублях также важна, поскольку затраты на очищение металла довольно высоки.

Независимо от многих усложняющих обстоятельств, желающих иридий купить для собственного производства достаточно много и это объясняется областью использования, как самого металла, так и его изотопов, изомеров.

Основные технологии добычи

Отвечая на вопрос, где найти иридий, будет уместно напомнить, что Ir встречается с трудноразделимыми компаньонами: родий, рутений. Добывается из руд, содержащих сульфат железа и никеля. Также небольшое количество этого вещества периодически обнаруживают в минералах: уросмирид, сысертскит и невьянскит.

На крупных предприятиях нашли разумный способ, как добыть иридий в чистом виде. Для этого используют шлам, образующийся во время переработки медно-никелевых сплавов.

Сульфат никеля

Традиционные этапы получения:

  • очищение от примесей (может использоваться метод ионного обмена, для отделения благородного металла от других).

Однако есть технологии, в которых после определенных действий, в том числе обработки царской водки образуется устойчивое соединение, заставляющее задуматься, как получить иридий и осмий отдельно. Обычно для получения второго, а не наоборот, используют методику прокаливания, результатом которой становятся два чистых металла.

Также вкратце отметим, что взаимосвязь этих веществ настолько сильна, что среди химиков родилось несколько названий отчетливо характеризирующих суть этого факта: осмистый иридий или осмиридиевые сплавы. Поэтому разговоры о том, как добыть иридий металл необычайной плотности, часто вытекают из поисков Os.

Производство и применение

Наиболее известные российские предприятия, добывающие Иридий из вторичного сырья или соответствующих руд:

  • Красноярский завод цветных металлов ОАО «Красцветмет»;
  • НПП «Биллон» (Екатеринбург);
  • ОАО ГМК «Норильский Никель».

Норильский никель

При обнаружении в природе химический элемент Ir сопровождается своими природными изотопами. Это стабильные 191 и 193. Однако есть целая сеть синтезированных изотопов, имеющих короткий период полураспада. Из них самый примечательный относительно стабильный (время жизни 241 год) Иридий 192, имеет изомер Ir 192 с периодом полураспада 74 суток.

Первый из них может выступать в качестве источника электроэнергии. Второй используется, как индикатор качества сварных швов. Гамма-дефектоскопы оснащаются, как раз изотопом 192.

Металл иридий

Поскольку прочность металла соизмерима с его компаньоном Осмием, материал может заменить последний практически во всех областях. Его используют для изготовления термопар, топливных баков, термоэлектрических генераторов.

Известны свечи: иридий – медь – платина, где интересующее нас вещество, выполняет роль элемента, повышающего износоустойчивость и продлевающего жизнь изделиям. Также известны тигли, ряд объектов, используемых в качестве эталонов мер и весов. Наиболее известный из них – эталонный килограмм. Все это неумолимо повышает цену на иридий и его изотопы.

Иридиевые свечи зажигания

Сплав платины и Ir даже без меди известен высокой прочностью, разговоры о том, что ранее его использовали для изготовления перьев для ручек – правда, но аналогичные изделия делались из сплава платины с осмием. В отличие от последнего, иридий с удовольствием используется для сплавов с платиной ювелирами. Он хоть и тугоплавкий, все же позволяет добиваться получения необходимых форм, ставить клеймо.

Использование иридия в электронике

Металлургические инновационные технологии коснулись применения этого химического вещества. Сегодня популярны напыления Иридия, образующие тончайшие и прочные пленки.

Находит свое место иридий в медицине.

Уже упомянутый сплав платина-иридий используется сразу в двух ипостасях: как материал для изготовления элемента электрического кардиостимулятора, а также в качестве электрода, с помощью которого вся конструкция вживляется человеку. Здесь используется сложная схема, где внедренные части взаимодействуют с внешней антенной, находящейся где-то поблизости, например, в кармане пациента.

— иридий самый редкий металл на Земле

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть