Iridium

Iridium
←  ozmium | Platina  →
77 Rh ↑ Ir ↓ Mt 77 Ir
Egy egyszerű anyag megjelenése
Irídium kristályminták
Az atom tulajdonságai
Név, szimbólum, szám	Iridium / Iridium (Ir), 77
Atomtömeg ( moláris tömeg )	192,217(3) [1]  a. e.m.  ( g / mol )
Elektronikus konfiguráció	[Xe] 4f 14 5d 7 6s 2
Atom sugara	136 óra
Kémiai tulajdonságok
kovalens sugár	127  óra
Ion sugara	(+4e) 68  óra
Elektronegativitás	2,20 (Pauling skála)
Elektróda potenciál	Ir←Ir 3+ 1,00 V
Oxidációs állapotok	-3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8, +9
Ionizációs energia (első elektron)	868,1 (9,00)  kJ / mol  ( eV )
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai
Sűrűség ( n.a. )	22,65/22,56±0,01 [2] [3] [4]  g/cm³
Olvadási hőmérséklet	2739 K (2466 °C, 4471 °F) [2]
Forráshőmérséklet	4701 K (4428 °C, 8002 °F) [2]
Oud. fúzió hője	26,0 kJ/mol
Oud. párolgási hő	610 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	25,1 [5]  J/(K mol)
Moláris térfogat	8,54  cm³ / mol
Egy egyszerű anyag kristályrácsa
Rácsszerkezet	köbös arc- központú
Rács paraméterei	3,840Å  _
Debye hőmérséklet	440,00  K
Egyéb jellemzők
Hővezető	(300 K) 147 W/(m K)
CAS szám	7439-88-5

Az irídium  ( vegyjele  - Ir , lat.  Ir idium ) a 9. csoport kémiai eleme (az elavult besorolás szerint  - a nyolcadik csoport mellékcsoportja, VIIIB), a kémiai elemek periódusos rendszerének hatodik periódusa . D. I. Mengyelejev , 77 -es rendszámmal .

Az irídium egyszerű anyag a platinacsoporthoz tartozó  nagyon kemény, tűzálló, ezüstfehér átmenetifém , amelynek nagy sűrűsége van, és ebben a paraméterben csak az ozmiummal hasonlítható össze (az Os és Ir sűrűsége közel azonos, figyelembe véve a elméleti számítások hibája [6] ). Magas korrózióállósággal rendelkezik, még 2000 °C-on is. A szárazföldi kőzetekben rendkívül ritka, ezért a kőzetminták magas irídiumkoncentrációja az utóbbi kozmikus ( meteoritos ) eredetére utal ( ).

Történelem

Az irídiumot 1803 -ban fedezte fel S. Tennant angol kémikus az ozmiummal egyidejűleg , amely szennyeződésként volt jelen a Dél-Amerikából származó természetes platinában . Tennant volt az első a tudósok közül, akinek sikerült elegendő oldhatatlan maradékot nyernie platina aqua regia -val való érintkezése után, és korábban ismeretlen fémeket azonosítani benne [7] .

A név eredete

Az irídium ( ógörögül ἶρις  - "szivárvány") sóinak változatos színe miatt kapta a nevét [8] .

A természetben lenni

A földkéreg irídium tartalma elhanyagolható ( 10–7  tömegszázalék). Sokkal ritkább, mint az arany és a platina . Ozmiummal , ródiummal , réniummal és ruténiummal együtt fordul elő . A legkevésbé gyakori elemekre utal. Az irídium viszonylag gyakori a meteoritokban [9] . Lehetséges, hogy a bolygó tényleges fémtartalma sokkal magasabb: nagy sűrűsége és nagy vasaffinitása ( sziderofilitás ) az irídium mélyen a Földbe, a bolygó magjába való kiszorításához vezethet . a protoplanetáris korongból való kialakulásának . Kis mennyiségű irídiumot találtak a nap fotoszférájában [9] .

Az irídium olyan ásványokban található, mint a nevyanskite , a sysertskite és az aurosmiride .

Betétek és termelés

Az ozmikus irídium elsődleges lerakódásai főleg a gyűrött területek peridotit szerpentiniteiben találhatók ( Dél-Afrika , Kanada , Oroszország , USA , Új-Guinea ) [10] .

A Föld éves irídiumtermelése (2009-es adatok szerint) körülbelül 3 tonna [11] . 2015-ben 7,8 tonnát (251 ezer troy uncia ) bányásztak ki. 2016-ban egy kilogramm ára körülbelül 16,7 ezer dollár volt (520 USA dollár troy unciánként) [12] .

Fizikai tulajdonságok

Az irídium atom teljes elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 7 .

Az irídium nehéz, ezüstös-fehér fém , amelyet keménysége miatt nehéz megmunkálni. Olvadáspont  - 2739 K (2466 °C), forráspontja 4701 K (4428 °C) [2] . A kristályszerkezet felületközpontú  köbös, periódusa a 0 = 0,38387 nm; elektromos ellenállás - 5,3⋅10-8 Ohm m (0 °C-on), és 2⋅10-7 Ohm m (2300 °C-on); lineáris tágulási együttható  - 6,5⋅10 -6 fok; a normál rugalmassági modulus  538 GPa [13] ; sűrűség 20 °C-on – 22,65 g/cm³ [2] , folyékony irídium – 19,39 g/cm³ (2466 °C) [5] . A sűrűsége a szomszédos ozmiuméhoz hasonlítható.

Izotópos összetétel

A természetes irídium két stabil izotóp keverékeként fordul elő : 191 Ir (tartalom 37,3%) és 193 Ir (62,7%) [5] . Az irídium 164-199 tömegszámú radioaktív izotópjait , valamint számos nukleáris izomert mesterséges módszerekkel állítottak elő . Elosztása kapott mesterséges 192 Ir.

Kémiai tulajdonságok

Az irídium normál hőmérsékleten és melegítésen levegőben stabil [14] ; ha a port oxigénáramban kalcinálják 600-1000 °C-on, kis mennyiségben IrO 2 -t képez . 1200 °C felett részben IrO 3 formájában elpárolog . A kompakt irídium 100 °C-ig nem lép reakcióba az összes ismert savval és azok keverékeivel, még az aqua regiával sem . A frissen kicsapott irídiumfekete részben feloldódik a vízben, és Ir(III) és Ir(IV) vegyületek keverékét képezi. Az irídiumpor klórozással oldható fel alkálifém- kloridok jelenlétében 600-900°C-on, vagy Na 2 O 2 vagy BaO 2 szintereléssel, majd savakban való feloldással. Az irídium kölcsönhatásba lép a fluorral (F 2 ) 400-450 °C-on, valamint a klórral (Cl 2 ) és a kénnel (S) vörös hőmérsékleten.

• Iridium-klorid (IrCl 2 )  - fényes sötétzöld kristályok. Savakban és lúgokban rosszul oldódik. 773 °C-ra hevítve IrCl-re és klórra, 798 °C felett pedig alkotóelemeire bomlik. Fém irídium vagy IrCl 3 hevítésével nyerik klóráramban763 °C-on.
• Az irídium-szulfid (IrS)  fényes, sötétkék szilárd anyag. Vízben és savakban kevéssé oldódik. Kálium-szulfidban oldódik. Fém irídium kéngőzben való hevítésével nyerik.

• Az irídium-oxid (Ir 2 O 3 )  szilárd, sötétkék anyag. Vízben és etanolban kevéssé oldódik . Kénsavban oldódik. Az irídium (III)-szulfid könnyű kalcinálásával nyerik.
• Az irídium-klorid (IrCl 3 )  egy illékony vegyület, amelynek színe a sötét olívától a világossárgászöldig terjed, a kapott termék töredezettségétől és tisztaságától függően. A sötét olíva vegyület sűrűsége 5,292 g/cm3. Vízben, lúgokban és savakban gyengén oldódik. 765 °C-on IrCl 2 -re és klórra, 773 °C-on IrCl-re és klórra, 798 °C felett pedig alkotóelemeire bomlik. Nyomokban CO klórt tartalmazó irídium hatására, erős fényben, közvetlen napfényben vagy égő magnéziumszalaggal 600 °C-ra hevített iridiumon nyerik. Ilyen körülmények között 15-20 perc alatt tiszta irídium-kloridot kapunk.
• Irídium-bromid (IrBr 3 )  - olívazöld kristályok. Vízben oldódik, alkoholban kevéssé oldódik. 105-120°C-ra melegítve kiszárad. Erős melegítés hatására elemekre bomlik. IrO 2 és hidrogén-bromid kölcsönhatása révén nyerik .
• Az irídium - szulfid (Ir2S3 ) barna  szilárd anyag. 1050 °C feletti hőmérsékleten elemekre bomlik. Vízben kevéssé oldódik. Salétromsavban és kálium-szulfidban oldódik. Kénhidrogénnek irídium(III)-kloridon történő hatására vagy porított fém-iridium kénnel történő hevítésével 1050 °C-ot meg nem haladó hőmérsékleten, vákuumban nyerik .

• Irídium-oxid (IrO 2 )  - fekete tetragonális kristályok rutil típusú ráccsal. Sűrűség - 3,15 g / cm 3 . Vízben, etanolban és savakban kevéssé oldódik. Hidrogénnel fémmé redukálják. Hő hatására hő hatására elemekké disszociál. Porított irídium levegőben vagy oxigénben 700 °C-on történő melegítésével, IrO 2 * n H 2 O
• Az irídium-fluorid (IrF 4 )  sárga olajos folyadék, amely levegőn bomlik és vízzel hidrolizál. t pl 106 °C. Az IrF 6 irídiumporral 150 °C-on történő hevítésével nyertük.
• Az irídium-klorid (IrCl 4 )  higroszkópos barna szilárd anyag. Hideg vízben oldódik, meleg vízben lebomlik. Fém irídium klórral , emelt nyomáson történő melegítésével (600-700 °C) nyerik.
• Az irídium-bromid (IrBr 4 )  kék anyag, amely a levegőben terjed. etanolban oldódik; vízben (bomlással), hevítéskor elemmé disszociál. IrO 2 és hidrogén-bromid kölcsönhatása révén nyerik alacsony hőmérsékleten.
• Az irídium - szulfid (IrS2 )  barna szilárd anyag. Vízben kevéssé oldódik. Kénhidrogénnek irídium (IV) sók oldatán való átvezetésével vagy porított fém-iridium kénnel történő hevítésével nyerik levegő nélkül, vákuumban.
• Irídium-hidroxid (Ir(OH) 4 ) (IrO 2 · 2H 2 O) klór-iridátok (IV) oldatának oxidálószerek jelenlétében történő semlegesítésekor keletkezik. Sötétkék Ir 2 O 3 n H 2 O csapadék válik ki a (III) klór- iridátoklúggal történő semlegesítésekor, és levegőn könnyen IrO 2 -dá oxidálódik . Vízben gyakorlatilag nem oldódik.

• Irídium-fluorid (IrF 6 )  - sárga tetragonális kristályok. t pl 44 ° C, t kip 53 ° C, sűrűség - 6,0 g / cm 3 . Fémes irídium hatására IrF 4 -dá alakul , hidrogén hatására fémes irídiummá redukálódik. Az irídiumot fluor atmoszférában, fluorit csőben hevítve állítják elő. Erős oxidálószer, reagál vízzel és nitrogén-monoxiddal :

• Az irídium-szulfid (IrS 3 )  szürke por, vízben gyengén oldódik. Porított fém irídium feleslegben lévő kénnel vákuumban történő melegítésével nyerik. Szigorúan véve nem hat vegyértékű irídium vegyülete, mivel SS-kötést tartalmaz.

Az irídium legmagasabb oxidációs fokát (+7, +8, +9) nagyon alacsony hőmérsékleten a [(η 2 -O 2 )IrO 2 ] + , IrO 4 és [IrO 4 ] + [15] [15] [ 16] . Alacsonyabb oxidációs állapotok is ismertek (+1, 0, -1, -3), például [Ir(CO)Cl(PPh 3 )] 2 , Ir 4 (CO) 12 , [Ir(CO) 3 (PPh 3 ) )] 1− , [Ir(CO) 3 ] 3− .

Getting

Az irídiumtermelés fő forrása a réz-nikkel gyártásból származó anódiszap . A platinacsoport fémeinek koncentrátumából arany (Au) , palládium (Pd) , platina (Pt) stb. választják el . A ruténiumot (Ru) , ozmiumot (Os) és irídiumot tartalmazó maradékot kálium-nitráttal (KNO 3 ) ötvözik. és kálium-hidroxiddal (KOH) az ötvözetet vízzel kilúgozzák, az oldatot oxigénnel (O 2 ) oxidálják , az ozmium (VIII) oxidot (OsO 4 ) és a ruténium (VIII) oxidot (RuO 4 ) desztillálják , majd a az irídiumot tartalmazó csapadékot nátrium-peroxiddal (Na 2 O 2 ) és nátrium-hidroxiddal (NaOH) fuzionálják , az ötvözetet aqua regiával és ammónium-klorid oldattal (NH 4 Cl) kezelik, így az irídium komplex vegyület (NH 4 ) formájában válik ki. ) 2 [IrCl 6 ], amelyet azután kalcinálnak, így fémet - irídiumot kapnak. Ígéretes módszer az irídium extrakciója oldatokból hexaklór-iridátok magasabb alifás aminokkal történő extrakciójával . Az irídium és nem nemesfémek elválasztására ígéretes az ioncsere alkalmazása . Az ozmikus irídium csoportba tartozó ásványokból az irídium kinyeréséhez az ásványokat bárium-oxiddal ötvözik, sósavval és aqua regiával kezelik , az OsO 4 -et desztillálják, és az irídiumot (NH 4 ) 2 [IrCl 6 ] formájában csapják ki. .

Alkalmazás

A világ irídium-felhasználása 10,4 tonna volt 2010-ben. A fő alkalmazási terület az egykristályok termesztésére szolgáló berendezések, ahol irídiumot használnak a tégely anyagaként. 2010-ben 6 tonna irídiumot használtak fel erre a célra. Körülbelül 1 tonnát fogyasztanak a prémium minőségű gyújtógyertyák, vegyi berendezések és vegyi katalizátorok gyártói [17] [18] .

Az irídiumot a rézzel és a platinával együtt belső égésű motorok (ICE) gyújtógyertyáiban használják elektródák készítésének anyagaként, így ezek a gyertyák a legtartósabbak (100-160 ezer km autófutás), és csökkentik a szikrázási követelményeket. feszültség. Az első cég, amely irídiumot használt, ezzel javítva a gyújtógyertyák minőségét, a japán NGK volt [19] . Kezdetben repülő- és versenyautókban használták, majd a gyártási költségek csökkenésével tömegautóknál kezdték használni . Jelenleg ilyen dugók állnak rendelkezésre a legtöbb motorhoz, de ezek a legdrágábbak.

Ötvözetek volfrámmal (W) és tóriummal (Th)  - anyagok termoelektromos generátorokhoz , ródiummal (Rh) , réniummal (Re) , volfrámmal (W)  - anyagok 2000 °C feletti hőelemekhez , lantánnal (La) és cériummal ( Ce)  a termionos katódok anyagai.

A méter és a kilogramm történelmi etalonjai platina-iridium ötvözetből készültek [ 20] .

2013-ban a világon először használt irídiumot hivatalos érmék gyártásához a Ruandai Nemzeti Bank , amely 999-es tiszta fémérmét bocsátott ki. Egy irídium érmét bocsátottak ki 10 ruandai frank címletben [21] .

Az irídiumot prémium minőségű tollhegyek készítésére használták . A tollak és a tinta utántöltők hegyein egy kis irídiumgolyó található, különösen az aranyhegyeken látszik, ahol színében eltér magától a tollhegytől. Korunkban az irídiumot más, kopásálló fémekkel váltották fel [22] .

Az irídium a paleontológiában és a geológiában egy olyan réteg indikátora, amely közvetlenül a meteoritok lehullása után alakult ki.

Az irídium-192 gamma-forrás, felezési ideje 74 nap. Hibaészlelésben [14] és brachyterápiában használják .

Az érdeklődést áramforrásként az irídium-192m2 nukleáris izomer (felezési idő 241 év) váltja ki.

Az irídiumvegyületek potenciális gyógyszerek az onkológiai betegségek kezelésére [23] .

Biológiai szerep

Nem játszik semmilyen biológiai szerepet. A fémes irídium nem mérgező, de az irídium egyes vegyületei, például hexafluoridja (IrF 6 ), erősen mérgezőek .

Költség

Az irídium ára a világpiacon 2021-ben körülbelül 160 dollár 1 grammonként [24] .

Az Orosz Föderációban az irídium (valamint más nemesfémek, mint az arany , ezüst , platina , palládium , ródium , ruténium és ozmium [25] ) nagy mennyiségben történő illegális megszerzése, tárolása, szállítása, szállítása és értékesítése (vagyis , több mint 2,25 millió rubel értékben [26] ) az ékszerek és háztartási cikkek, valamint az ilyen cikkek törmelékei kivételével a büntetőjogi felelősséget 5 évig terjedő szabadságvesztés formájában állapítják meg [27] .

Jegyzetek

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Az elemek atomi tömegei 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Kt. 85 , sz. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ 1 2 3 4 5 Irídium : fizikai tulajdonságok  . WebElements. Letöltve: 2013. augusztus 17. Az eredetiből archiválva : 2013. július 26..
3. ↑ Az elméleti számítás a következő eredményeket adta (A platinafémek rácsparaméterei, sűrűségei és atomtérfogata. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64(1), P7-P9.)
4. ↑ Arblaster, JW Az ozmium és az irídium sűrűsége: újraszámítások a legújabb krisztallográfiai adatok áttekintése alapján  //  Platinum Metals Review : folyóirat. - 1989. - 1. évf. 33 , sz. 1 . - P. 14-16 .
5. ↑ 1 2 3 Szerkesztőség: Knunyants I. L. (főszerkesztő). Chemical Encyclopedia: 5 kötetben - Moszkva: Szovjet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 272. - 671 p. — 100.000 példány.
6. ↑ A platinafémek rácsparaméterei, sűrűségei és atomtérfogata. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64(1), 7-9.
7. ↑ Hunt, LB Az iridium története  //  Platinum Metals Review : folyóirat. - 1987. - 1. évf. 31 , sz. 1 . - P. 32-41 .
8. ↑ Osmium - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból
9. ↑ 1 2 Ripan R. , Chetyanu I. Szervetlen kémia. Fémek kémiája. - M .: Mir, 1972. - T. 2. - S. 644. - 871 p.
10. ↑ Osmy iridium - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból  (3. kiadás)
11. ↑ „A tudás hatalom” magazin 2013/7
12. ↑ François Cardarelli, Materials Handbook: A Concise Desktop Reference 4.5.4.5 Iridium
13. ↑ Chemical Encyclopedia / Editorial Board: Knunyants I. L. et al. - M . : Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - 671 p. — ISBN 5-82270-035-5 .
14. ↑ 1 2 Iridium . A kémiai elemek népszerű könyvtára. Letöltve: 2013. augusztus 17. Az eredetiből archiválva : 2013. december 28.. (határozatlan)
15. ↑ Gong, Y.; Zhou, M.; Kaupp, M.; Riedel, S. Formation and Characterization of the Iridium Tetroxide Molecule with Iridium in the Oxidation State +VIII  (Eng.)  // Angewandte Chemie International Edition  : folyóirat. - 2009. - 1. évf. 48 , sz. 42 . - P. 7879-7883 . - doi : 10.1002/anie.200902733 .
16. ↑ Wang, Guanjun; Zhou, Mingfei; Goettel, James T.; Schrobilgen, Gary G.; Su, Jing; Li, Jun; Schlöder, Tobias; Riedel, Sebastian. IX formális oxidációs állapotú irídiumot tartalmazó vegyület azonosítása  (angol)  // Nature : Journal. - 2014. - augusztus 21. ( 514. köt. ). - P. 475-477 .
17. ↑ Platinum-Group Metals archiválva : 2016. február 16. a Wayback Machine -nál . US Geological Survey Mineral Commodity Sumaries
18. ↑ Jollie, D. (2008). „Platina 2008” (PDF) . Platina . Johnson Matthew. ISSN  0268-7305 . Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2008-10-29 . Letöltve: 2008-10-13 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
19. ↑ Iridium gyújtógyertyák . Letöltve: 2019. február 10. Az eredetiből archiválva : 2019. február 12. (határozatlan)
20. ↑ Emsley, John. Nature's Building Blocks: Útmutató az A-Z-ig az elemekhez . - Új. — New York, NY: Oxford University Press, 2011. — ISBN 978-0-19-960563-7 .
21. ↑ Arany cservonec. A fő numizmatikai portál . Letöltve: 2018. augusztus 29. Az eredetiből archiválva : 2018. augusztus 29. (határozatlan)
22. ↑ Mottishaw, J. (1999). „Jegyzetek a hegyes művekből – hol van az Iridium?” . A PEnnant . XIII (2). Archiválva az eredetiből, ekkor: 2009-08-19 . Letöltve: 2020-05-01 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
23. ↑ A meteoroidokban talált nehézfém megöli a rákos sejteket , archiválva : 2022. február 17. a Wayback Machine -nél 
24. ↑ JM Ártáblázatok . Letöltve: 2018. szeptember 21. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 21.. (határozatlan)
25. ↑ Az 1998. március 26-i 41-FZ „A nemesfémekről és drágakövekről” szövetségi törvény 1. cikke szerint, a Wayback Machine 2018. szeptember 26-i archív példánya .
26. ↑ Az Orosz Föderáció Büntetőtörvénykönyvének 170.2 cikke szerint archiválva 2018. szeptember 30-án a Wayback Machine -n .
27. ↑ Az Orosz Föderáció Büntető Törvénykönyvének 191. cikke szerint archiválva 2018. szeptember 27-én a Wayback Machine -n .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy dán Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Brockhaus és Efron Kis Brockhaus és Efron Britannica (11.) Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4162402-6 J9U : 987007560422405171 LCCN : sh85068067 NDL : 00564222