Iridium

Iridium
←  Osmium | Platin  →
77 Rh ↑ Ir ↓ Mt 77 Ir
Udseende af et simpelt stof
Krystalprøver af iridium
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Iridium / Iridium (Ir), 77
Atommasse ( molær masse )	192.217(3) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Xe] 4f 14 5d 7 6s 2
Atomradius	136 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius	127  kl
Ion radius	(+4e) 68  kl
Elektronegativitet	2,20 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Ir←Ir 3+ 1,00 V
Oxidationstilstande	-3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8, +9
Ioniseringsenergi (første elektron)	868,1 (9,00)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	22,65/22,56±0,01 [2] [3] [4]  g/cm³
Smeltetemperatur	2739 K (2466 °C, 4471 °F) [2]
Kogetemperatur	4701 K (4428 °C, 8002 °F) [2]
Oud. fusionsvarme	26,0 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme	610 kJ/mol
Molær varmekapacitet	25,1 [5]  J/(K mol)
Molært volumen	8,54  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	kubisk ansigtscentreret
Gitterparametre	3.840Å  _
Debye temperatur	440,00  K
Andre egenskaber
Varmeledningsevne	(300 K) 147 W/(m K)
CAS nummer	7439-88-5

Iridium  ( kemisk symbol  - Ir , fra lat.  Ir idium ) er et kemisk grundstof af den 9. gruppe (ifølge den forældede klassifikation  - en sideundergruppe af den ottende gruppe, VIIIB), den sjette periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 77.

Det simple stof iridium  er et meget hårdt, ildfast, sølvhvidt overgangsmetal af platingruppen , som har en høj densitet og i denne parameter kun kan sammenlignes med osmium (densiteterne af Os og Ir er næsten lige store under hensyntagen til fejl i teoretiske beregninger [6] ). Har høj korrosionsbestandighed selv ved 2000 °C. Det er ekstremt sjældent i terrestriske bjergarter, derfor er en høj koncentration af iridium i klippeprøver en indikator for den kosmiske ( meteorit ) oprindelse af sidstnævnte ( ).

Historie

Iridium blev opdaget i 1803 af den engelske kemiker S. Tennant samtidigt med osmium , der var til stede som urenheder i naturligt platin bragt fra Sydamerika . Tennant var den første blandt flere videnskabsmænd, der formåede at opnå nok uopløselige rester efter eksponering for aqua regia på platin og identificere tidligere ukendte metaller i det [7] .

Navnets oprindelse

Iridium ( oldgræsk ἶρις  - "regnbue") har fået sit navn på grund af de forskellige farver på dets salte [8] .

At være i naturen

Indholdet af iridium i jordskorpen er ubetydeligt (10 −7  vægtprocent). Det er meget sjældnere end guld og platin . Opstår sammen med osmium , rhodium , rhenium og ruthenium . Henviser til de mindst almindelige elementer. Iridium er relativt almindeligt i meteoritter [9] . Det er muligt, at det faktiske indhold af metallet på planeten er meget højere: dets høje tæthed og høje affinitet for jern ( siderofilicitet ) kan føre til forskydning af iridium dybt ind i Jorden, ind i planetens kerne , i processen af dens dannelse fra den protoplanetariske skive . Der er fundet en lille mængde iridium i solfotosfæren [ 9] .

Iridium findes i mineraler som nevyanskite , sysertskite og aurosmirid .

Indlån og produktion

Primære aflejringer af osmisk iridium findes hovedsageligt i peridotit-serpentinitter i foldede områder (i Sydafrika , Canada , Rusland , USA , New Guinea ) [10] .

Den årlige produktion af iridium på Jorden (ifølge 2009-data) er omkring 3 tons [11] . I 2015 blev 7,8 tons (251 tusind troy ounces ) udvundet. I 2016 var prisen på et kilogram omkring 16,7 tusinde dollars (520 amerikanske dollars pr. troy ounce) [12] .

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af iridiumatomet er: 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 .

Iridium er et tungt, sølvhvidt metal , som er svært at bearbejde på grund af dets hårdhed. Smeltepunkt  - 2739 K (2466 °C), koger ved 4701 K (4428 °C) [2] . Krystalstrukturen  er fladecentreret kubisk med en periode a 0 = 0,38387 nm; elektrisk modstand - 5,3⋅10 −8 Ohm m (ved 0 °C) og 2⋅10 −7 Ohm m (ved 2300 °C); lineær ekspansionskoefficient  - 6,5⋅10 −6 grader; normal elasticitetsmodulet  er 538 GPa [13] ; massefylde ved 20 °C - 22,65 g/cm³ [2] , flydende iridium - 19,39 g/cm³ (2466 °C) [5] . Densiteten er sammenlignelig med naboosmium.

Isotopsammensætning

Naturligt iridium forekommer som en blanding af to stabile isotoper : 191 Ir (indhold 37,3%) og 193 Ir (62,7%) [5] . Radioaktive isotoper af iridium med massetal 164-199, såvel som mange nukleare isomerer , er blevet opnået ved kunstige metoder . Fordeling modtaget kunstige 192 Ir.

Kemiske egenskaber

Iridium er stabilt i luft ved almindelig temperatur og opvarmning [14] ; når pulveret kalcineres i en iltstrøm ved 600-1000 °C, danner det IrO 2 i en lille mængde . Over 1200 °C fordamper det delvist som IrO3 . Kompakt iridium ved temperaturer op til 100 ° C reagerer ikke med alle kendte syrer og deres blandinger, selv med aqua regia . Frisk udfældet iridiumsort opløses delvist i aqua regia og danner en blanding af Ir(III)- og Ir(IV)-forbindelser. Iridiumpulver kan opløses ved chlorering i nærværelse af alkalimetalchlorider ved 600-900°C eller ved sintring med Na 2 O 2 eller BaO 2 efterfulgt af opløsning i syrer. Iridium interagerer med fluor (F 2 ) ved 400-450 ° C og med chlor (Cl 2 ) og svovl (S) ved en rød varmetemperatur.

• Iridiumchlorid (IrCl 2 )  - skinnende mørkegrønne krystaller. Dårligt opløseligt i syrer og baser. Når det opvarmes til 773 °C, nedbrydes det til IrCl og klor, og over 798 °C nedbrydes det til dets bestanddele. Opnået ved opvarmning af metallisk iridium eller IrCl 3 i en strøm af chlor ved 763 ° C.
• Iridiumsulfid (IrS)  er et skinnende mørkeblåt fast stof. Lidt opløseligt i vand og syrer. Opløseligt i kaliumsulfid. Opnået ved opvarmning af metallisk iridium i svovldamp.

• Iridiumoxid (Ir 2 O 3 )  er et fast mørkeblåt stof. Lidt opløseligt i vand og ethanol . Opløselig i svovlsyre . Opnået ved let kalcinering af iridium(III)sulfid .
• Iridiumchlorid (IrCl 3 )  er en flygtig forbindelse, hvis farve varierer fra mørk oliven til lys gulgrøn, afhængigt af fragmenteringen og renheden af ​​det opnåede produkt. Densiteten af ​​den mørke olivenblanding er 5,292 g/cm3. Lidt opløseligt i vand, alkalier og syrer. Ved 765 °C nedbrydes det til IrCl 2 og klor, ved 773 °C til IrCl og klor og over 798 °C til dets bestanddele. Opnået ved virkningen af ​​klor indeholdende spor af CO på iridium opvarmet til 600 ° C i stærkt lys med direkte sollys eller en brændende magnesiumtape. Under disse betingelser opnås rent iridiumchlorid på 15-20 minutter.
• Iridiumbromid (IrBr 3 )  - olivengrønne krystaller. Opløseligt i vand, lidt opløseligt i alkohol. Det dehydrerer ved opvarmning til 105-120°C. Når det opvarmes kraftigt, nedbrydes det til elementer. Opnået ved interaktion af IrO 2 med hydrogenbromidsyre .
• Iridiumsulfid (Ir2S3 )  er et brunt fast stof . Nedbrydes til grundstoffer ved opvarmning over 1050 °C. Lidt opløseligt i vand. Opløselig i salpetersyre og kaliumsulfidopløsning. Fremstillet ved indvirkning af svovlbrinte på iridium(III)chlorid eller ved opvarmning af pulveriseret metallisk iridium med svovl til en temperatur på højst 1050 °C i vakuum .

• Iridiumoxid (IrO 2 )  - sorte tetragonale krystaller med et gitter af rutiltypen. Massefylde - 3,15 g/ cm3 . Lidt opløseligt i vand, ethanol og syrer. Det reduceres til metal med brint. Dissocierer termisk til elementer ved opvarmning. Opnået ved opvarmning af pulveriseret iridium i luft eller oxygen ved 700 ° C, opvarmning af IrO 2 * n H 2 O.
• Iridiumfluorid (IrF 4 )  er en gul olieagtig væske, der nedbrydes i luft og hydrolyseres med vand. t pl 106 °C. Opnået ved opvarmning af IrF 6 med iridiumpulver ved 150 °C.
• Iridiumchlorid (IrCl 4 )  er et hygroskopisk brunt fast stof. Det opløses i koldt vand og nedbrydes i varmt vand. Opnået ved opvarmning (600-700 ° C) metallisk iridium med klor ved forhøjet tryk.
• Iridiumbromid (IrBr 4 )  er et blåt stof, der spredes i luften. Opløselig i ethanol; i vand (med nedbrydning), dissocieres ved opvarmning til grundstoffer. Opnået ved interaktion af IrO 2 med hydrogenbromidsyre ved lav temperatur.
• Iridiumsulfid (IrS2 )  er et brunt fast stof. Lidt opløseligt i vand. Fremstillet ved at lede svovlbrinte gennem opløsninger af iridium (IV) salte eller ved at opvarme pulveriseret metallisk iridium med svovl uden luft i et vakuum.
• Iridiumhydroxid (Ir(OH) 4 ) (IrO 2 · 2H 2 O) dannes ved neutralisering af opløsninger af chloriridater (IV) i nærværelse af oxidationsmidler. Et mørkeblåt bundfald af Ir 2 O 3 n H 2 O præcipiterer ved neutralisering af chloriridater(III) med alkali og oxideres let i luft til IrO 2 . Praktisk talt uopløselig i vand.

• Iridiumfluorid (IrF 6 )  - gule tetragonale krystaller. t pl 44 ° C, t kip 53 ° C, massefylde - 6,0 g / cm 3 . Under påvirkning af metallisk iridium bliver det til IrF 4 , reduceres med brint til metallisk iridium. Opnået ved opvarmning af iridium i en fluoratmosfære i et fluoritrør. Stærkt oxidationsmiddel, reagerer med vand og nitrogenmonoxid :

• Iridiumsulfid (IrS 3 )  er et gråt pulver, let opløseligt i vand. Opnået ved opvarmning af pulveriseret metallisk iridium med overskydende svovl i et vakuum. Strengt taget er det ikke en forbindelse af seksvalent iridium, da det indeholder en SS-binding.

De højeste oxidationstilstande af iridium (+7, +8, +9) blev opnået ved meget lave temperaturer i forbindelserne [(η 2 -O 2 )IrO 2 ] + , IrO 4 og [IrO 4 ] + [15] [ 16] . Lavere oxidationstilstande er også kendte (+1, 0, −1, −3), for eksempel [Ir(CO)Cl(PPh 3 )] 2 , Ir 4 (CO) 12 , [Ir(CO) 3 (PPh 3 )] 1− , [Ir(CO) 3 ] 3− .

Henter

Hovedkilden til iridiumproduktion er anodeslam fra kobber-nikkel produktion. Guld (Au) , palladium (Pd) , platin (Pt) osv. separeres fra koncentratet af platingruppemetaller . Remanensen indeholdende ruthenium (Ru) , osmium (Os) og iridium er legeret med kaliumnitrat (KNO 3 ) og kaliumhydroxid (KOH) , legeringen udvaskes med vand, opløsningen oxideres med oxygen (O 2 ) , osmium (VIII) oxid (OsO 4 ) og ruthenium (VIII) oxid (RuO 4 ) afdestilleres , og bundfald indeholdende iridium smeltes sammen med natriumperoxid (Na 2 O 2 ) og natriumhydroxid (NaOH) , legeringen behandles med aqua regia og ammoniumchloridopløsning (NH 4 Cl) , der udfælder iridium i form af en kompleks forbindelse (NH 4 ) 2 [IrCl 6 ], som derefter kalcineres, hvilket giver et metal - iridium. En lovende metode er ekstraktion af iridium fra opløsninger ved ekstraktion af hexachloriridater med højere alifatiske aminer. Til adskillelse af iridium fra uædle metaller er brugen af ​​ionbytning lovende . For at udvinde iridium fra mineraler af den osmiske iridiumgruppe legeres mineralerne med bariumoxid, behandles med saltsyre og aqua regia , OsO 4 afdestilleres, og iridium udfældes i form af (NH 4 ) 2 [IrCl 6 ] .

Ansøgning

Verdensforbruget af iridium var 10,4 tons i 2010. Hovedanvendelsen er udstyr til dyrkning af enkeltkrystaller, hvor iridium bruges som digelmateriale. I 2010 blev der brugt 6 tons iridium til disse formål. Ca. 1 ton forbruges af producenter af førsteklasses tændrør, kemisk udstyr og kemiske katalysatorer [17] [18] .

Iridium bruges sammen med kobber og platin i tændrør til forbrændingsmotorer (ICE) som materiale til fremstilling af elektroder, hvilket gør sådanne stik til de mest holdbare (100-160 tusinde km af en bilkørsel) og reducerer kravene til gnistdannelse spænding. Det første firma, der brugte iridium, og derved forbedrede kvaliteten af ​​tændrør, var det japanske firma NGK [19] . Oprindeligt brugt i luftfarts- og racerbiler, og da produktionsomkostningerne faldt, begyndte den at blive brugt på massebiler . I øjeblikket findes sådanne stik til de fleste motorer, men er de dyreste.

Legeringer med wolfram (W) og thorium (Th)  - materialer til termoelektriske generatorer , med rhodium (Rh) , rhenium (Re) , wolfram (W)  - materialer til termoelementer , der drives over 2000 ° C, med lanthan (La) og cerium ( Ce)  er materialerne i termioniske katoder.

Historiske standarder for meter og kilogram blev lavet af en platin-iridium-legering [20] .

I 2013 blev iridium for første gang i verden brugt til fremstilling af officielle mønter af National Bank of Rwanda , som udstedte en 999 ren metalmønt. En iridiummønt blev udstedt i pålydende værdi af 10 rwandiske francs [21] .

Iridium er blevet brugt til at lave premium pennespidser . En lille kugle af iridium kan findes på spidserne af kuglepenne og blækpåfyldninger, den er især synlig på guldspidser, hvor den adskiller sig i farve fra selve spidsen. I vores tid er iridium blevet erstattet af andre slidbestandige metaller [22] .

Iridium i palæontologi og geologi er en indikator for et lag, der blev dannet umiddelbart efter meteoritternes fald.

Iridium-192 er en gammakilde med en halveringstid på 74 dage. Det bruges til fejldetektion [14] og brachyterapi .

Interesse som kilde til elektricitet er forårsaget af dens nukleare isomer iridium-192m2 (halveringstid 241 år).

Iridiumforbindelser er potentielle lægemidler til behandling af onkologiske sygdomme [23] .

Biologisk rolle

Spiller ingen biologisk rolle. Metallisk iridium er ikke-giftigt, men nogle forbindelser af iridium, såsom dets hexafluorid (IrF 6 ), er meget giftige .

Pris

Prisen på iridium på verdensmarkedet i 2021 er omkring 160 dollars pr. 1 gram [24] .

I Den Russiske Føderation for ulovlig erhvervelse, opbevaring, transport, forsendelse og salg af iridium (såvel som andre ædle metaller af guld , sølv , platin , palladium , rhodium , ruthenium og osmium [25] ) i stor skala (dvs. , til en værdi af mere end 2,25 millioner rubler [26] ) med undtagelse af smykker og husholdningsartikler og skrot af sådanne genstande, gives strafansvar i form af fængsel i op til 5 år [27] .

Noter

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. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ 1 2 3 4 5 Iridium : fysiske egenskaber  . WebElements. Hentet 17. august 2013. Arkiveret fra originalen 26. juli 2013.
3. ↑ Teoretisk beregning gav følgende resultater (Gitterparametrene, tæthederne og atomvolumen af ​​platinmetallerne. 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 Densiteter af osmium og iridium: genberegninger baseret på en gennemgang af de seneste krystallografiske data  //  Platinum Metals Review : journal. - 1989. - Bd. 33 , nr. 1 . - S. 14-16 .
5. ↑ 1 2 3 Redaktion: Knunyants I. L. (chefredaktør). Chemical Encyclopedia: i 5 bind - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 272. - 671 s. — 100.000 eksemplarer.
6. ↑ Platinmetallernes gitterparametre, tætheder og atomvolumener. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64(1), s. 7-9.
7. ↑ Hunt, LB A History of Iridium  //  Platinum Metals Review : journal. - 1987. - Bd. 31 , nr. 1 . - S. 32-41 .
8. ↑ Osmium - artikel fra Great Soviet Encyclopedia
9. ↑ 1 2 Ripan R. , Chetyanu I. Uorganisk kemi. Kemi af metaller. - M .: Mir, 1972. - T. 2. - S. 644. - 871 s.
10. ↑ Osmy iridium - artikel fra Great Soviet Encyclopedia  (3. udgave)
11. ↑ Magasinet "Viden er magt" 7/2013
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 s. — ISBN 5-82270-035-5 .
14. ↑ 1 2 Iridium . Populært bibliotek af kemiske elementer. Hentet 17. august 2013. Arkiveret fra originalen 28. december 2013. (ubestemt)
15. ↑ Gong, Y.; Zhou, M.; Kaupp, M.; Riedel, S. Dannelse og karakterisering af iridiumtetroxid-molekylet med iridium i oxidationstilstanden +VIII  (eng.)  // Angewandte Chemie International Edition  : journal. - 2009. - Bd. 48 , nr. 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. Identifikation af en iridium-holdig forbindelse med en formel oxidationstilstand på IX  (engelsk)  // Nature : journal. - 2014. - 21. august ( bind 514 ). - S. 475-477 .
17. ↑ Platinum-Group Metals Arkiveret 16. februar 2016 på Wayback Machine . US Geological Survey Mineral Commodity Resuméer
18. ↑ Jollie, D. (2008). "Platinum 2008" (PDF) . Platin . Johnson Matthew. ISSN  0268-7305 . Arkiveret (PDF) fra originalen 2008-10-29 . Hentet 2008-10-13 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
19. ↑ Iridium tændrør . Hentet 10. februar 2019. Arkiveret fra originalen 12. februar 2019. (ubestemt)
20. ↑ Emsley, John. Naturens byggesten: En A-Z guide til elementerne . — Nyt. — New York, NY: Oxford University Press, 2011. — ISBN 978-0-19-960563-7 .
21. ↑ Gyldne chervonetter. Den vigtigste numismatiske portal . Hentet 29. august 2018. Arkiveret fra originalen 29. august 2018. (ubestemt)
22. ↑ Mottishaw, J. (1999). "Noter fra Nib Works - Hvor er Iridium?" . PENnanten . XIII (2). Arkiveret fra originalen 2009-08-19 . Hentet 2020-05-01 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
23. ↑ Heavy Metal fundet i Meteoroider dræber kræftceller Arkiveret 17. februar 2022 på Wayback Machine 
24. ↑ JM Prisdiagrammer . Hentet 21. september 2018. Arkiveret fra originalen 21. september 2018. (ubestemt)
25. ↑ I henhold til artikel 1 i den føderale lov af 26. marts 1998 nr. 41-FZ "On Precious Metals and Precious Stones" Arkiveksemplar af 26. september 2018 på Wayback Machine .
26. ↑ I henhold til artikel 170.2 i Den Russiske Føderations straffelov arkiveret 30. september 2018 på Wayback Machine .
27. ↑ I henhold til artikel 191 i Den Russiske Føderations straffelov Arkiveret 27. september 2018 på Wayback Machine .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Brockhaus og Efron Lille Brockhaus og Efron Britannica (11.) Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4162402-6 J9U : 987007560422405171 LCCN : sh85068067 NDL : 00564222