Ири́дий(лат. Iridium), Ir, химический элемент VIII группы короткой формы (9-й группы длинной формы) периодической системы ; атомный номер 77, атомная масса 192,217; относится к платиновым металлам и драгоценным металлам . В природе представлен двумя стабильными изотопами : 191 Ir (37,3 %) и 193 Ir (62,7 %); искусственно получены радиоактивные изотопы с массовыми числами 166–198.
Содержание в земной коре составляет 1·10 –7 % по массе. В природе иридий находится в основном в виде твёрдых растворов с осмием – минералов группы осмистого иридия, встречающихся в редких коренных и россыпных месторождениях платины и золота .
Невьянскит (иридосмин) – природный сплав иридия и осмия. Невьянскит (иридосмин) – природный сплав иридия и осмия. Открыт в 1803 г. английским химиком С. Теннантом ; элемент назван вследствие разнообразной окраски его солей (от греч. ἶρις, род. падеж ἴριδος – радуга).
Конфигурация внешней электронной оболочки атома иридия 5d 7 5s 2 ; в соединениях обычно проявляет степени окисления +3, +4, редко +1, +2, +5 и +6; электроотрицательность по Полингу 2,20; атомный радиус 135 пм, радиус иона Ir 3+ 82 пм ( координационное число 6), Ir 4+ 77 пм (координационное число 6). При нормальных условиях иридий – серебристо-белый твёрдый и хрупкий металл; кристаллическая решётка кубическая гранецентрированная; tпл2466 °C, tкип4428 °C, плотность 22650 кг/м 3 , твёрдость по Бринеллю 1700–2200 МПа.
Иридий — Самый РЕДКИЙ металл на Земле!
При нормальных условиях иридий химически стоек. При нагревании взаимодействует с галогенами (образуются галогениды состава IrX3, IrX4, где X – F, Cl, Br, I, а также IrCl, IrCl2, IrF5, IrF6), серой (сульфиды IrS, IrS2, Ir2S3), кислородом (оксиды Ir2O3, IrO2и IrO3, существующий только в газовой фазе).
Оксиды иридия не растворяются в воде , кислотах и щелочах . При нормальных условиях иридий не реагирует с щелочами и кислотами, в том числе с царской водкой . Иридий переводят в раствор сплавлением с солями (например, NaCl, NaCN, NaNO3, KNO3, KHSO4) или неорганическими пероксидами (например, Na2O2, BaO2) с последующей обработкой плава кислотами. Иридий образует различные комплексные соединения , из которых наибольшее значение имеют хлороиридаты(III) и (IV), например гексахлороиридат(III) калия K3[IrCl6], гексахлороиридаты(IV) калия K2[IrCl6], натрия Na2[IrCl6] и аммония (NH4)2[IrCl6].
Иридий, наряду с другими драгоценными металлами, получают из анодных шламов медно-никелевого производства. Для переведения иридия в раствор промежуточные продукты переработки сплавляют с Na2O2, затем обрабатывают плав царской водкой.
Действием хлорида аммония NH4Cl из полученного раствора осаждают (NH4)2[IrCl6], который прокаливают до получения металлического иридия. Объём мирового производства иридия около 8 т/год (2020). Иридий используют для изготовления тиглей (для выращивания монокристаллов полудрагоценных камней и лазерных материалов); фольги для неамальгамирующихсякатодов ; деталей прецизионных приборов; неистираемых кончиков перьев авторучек; электродов долговечных свечей зажигания ; нанесения защитных покрытий на электрические контакты и другие изделия. Сплавы иридия используют в качестве электродов термопар , термоэмиссионных катодов и др. Радиоактивный изотоп 192 Ir ( период полураспада T1/273,83 суток) применяют в источниках γ-излучения переносных толщиномеров, дефектоскопов , а также в радиотерапиизлокачественных опухолей . Раков Эдуард Григорьевич
в 15:49 (GMT+3) Обратная связь
Информация
Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Ir Атомный номер: 77 Группа элементов: Переходные металлы Молярная масса: 192,217 г/моль Радиус атома: 135 пм Электроотрицательность: 2,20 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Температура плавления: 2466 °C Температура кипения: 4428 °C Плотность при н. у.: 22,65 г/см³
Источник: bigenc.ru
Иридий. Описание и свойства иридия
Иридий металлвыпадает в осадок после растворения платины в серной кислоте. После реакции металл становится черного цвета. Однако, его название переводят как «радуга». Дело в том, что соли иридия – это кладезь красок. Соединения с хлором – коричневые; с фтором – желтые; с бромом – синие.
Вот и получил элемент имя греческой богини Ириды, а она, как известно, повелевала радугой.
Открыл металл-хамелеон Смитсон Теннат. Сделал это англичанин в 1804-ом году. Из того, что осадок иридияостается после реакции платины с концентрированной кислотой, следует, что радужный элемент практически непобедим. Растворяют его только перекись натрия и расплавленная щелочь.
Столь малую концентрацию иридия в земной коре ученые объясняют его внеземным происхождением. Считается, что иридий принесли метеориты и астероиды, упавшие на планету за все время ее существования. Иначе, замечают специалисты, тяжелых металлов (к каковым относится и иридий) вовсе не должно быть в земной коре. При образовании планеты все тяжелые элементы осели в ядре.
Оно находится под таким давлением, что никакие силы не могут выбросить хоть грамм центра Земли на ее поверхность. Вывод, замечают ученые, напрашивается сам собой. Тем более, что наличие иридия в метеоритах– факт зафиксированный.
По слоям земной коры, в которых высока концентрация радужного металла, геологи даже делают выводы о силе «космической атаки» на Землю в тот или иной период ее существования. Иридийкосмический, но нужен для вполне земных дел. Из него, к примеру, делают формы для выращивания кристаллов. В таких резервуарах можно получить любой камень, ведь элемент, как указывалось, не вступает в 99% химических реакций. То есть, формы из иридия совершенно «равнодушны» к растворам, помещенным в них.
Не обходится без элемента и производство техники. Электрические контакты изготавливают именно из сплава иридияи платины. Кстати, топливные баки для космических кораблей тоже сделаны из сплава на основе радужного элемента. В автомобилях же, иридий применяют в свечах зажигания.
Электроды из редкого металла нашли применение и в медицине. Врачи выяснили, что если вживить электроды в головной мозг человека, можно излечить его от целого списка болезней. Главное, правильно рассчитать частоту сигнала, подаваемого на элементы. Болезнь Паркинсона лечит электрический сигнал в 25 Гц. Большая частота облегчает симптомы шизофрении и эпилепсии.
На слуху словосочетание «радиоактивный иридий». Изотопы элемента используют при облучении больных раком, дабы остановить разрастание тканей. Чаще всего, редкий металл помещают в ампулу и вживляют в «тело» опухоли.
Из иридия изготавливают глазные протезы, добавляют металл в аппараты для улучшения слуха. Иридиевые покрытияспасают другие металлы от коррозии. Ей металл не подвержен даже при температуре в 2 тысячи градусов Цельсия. Но, наносить защитный слой обязательно электролитическим путем. Иначе, держаться на основе защитный слой не будет.
Если знать, что в перьевых и шариковых ручках тоже используют иридий, становится понятно, почему некоторые экземпляры письменных принадлежностей столько стоят. Цену им добавляют не только известные фирмы-производители, но и шарики из редкого элемента на концах перьев или чернильных стержней.
Из сплава иридия с платиной делают некоторые инструменты для хирургии. Им нет сноса, как и украшениям, «родившимся» из тандема платины и радужного металла. Элемент №77 (таково его положение в таблице Менделеева) в ювелирные изделия из платины потому и добавляют, что без иридия она слишком мягка, не держит форму. Кольцо или серьга из чистой платины сомнется даже от легкого нажатия.
Правда, изделия, в составе которых есть иридий, дорогостоящие. Не только потому, что голубовато-серебристый металл уже причислили к драгоценным, но и потому что плавится он при температуре в несколько тысяч градусов. То есть получить сплав иридияс чем-либо не так-то просто. Нужна специальная и весьма недешевая аппаратура. Вот и выходит, что за небольшое иридиевое кольцо без каких-либо камней просят в среднем около 3 тысяч долларов.
Поставщиками металла №77 на мировой рынок являются: — Канада, Россия, ЮАР. В недрах последней страны иридия, как и платиновых и золотоносных залежей, больше всего. При общих запасах иридия в 15 тысяч тонн, в землях ЮАР скрываются 10 тысяч из них. Так, в 2009-ом году мировое производство редкого металла снизилось сразу на 13%.
Все потому, что из-за внутренних проблем, элемент стали меньше добывать в Южно-Африканской республике. Ощутился дефицит иридия, цены на него подскочили. Так что, хоть ЮАР и развивающаяся страна, но без нее не могут развиваться и другие государства.
Среди предприятий, лидером в производстве иридия признана компания Lonmin. Она выпускает на рынок треть от общемировых объемов этого металла. Остается, надеется, что метеориты продолжат падать на землю, да так чтобы не нанести вреда людям. Иначе, вред им нанесет истощение запасов не только редкого, но и крайне, нужного человечеству металла.
Источник: tvoi-uvelirr.ru
Все об иридии
Большинство людей довольно неплохо представляет себе железо и алюминий, серебро и золото. Но есть химические элементы, которые играют ненамного меньшую роль в жизни современного мира, однако незаслуженно малоизвестны среди неспециалистов. Важно исправить этот недостаток, и в том числе узнать все об иридии.
Особенности
Сразу стоит сказать, что иридий — это металл.Потому он имеет все те свойства, которые типичны и для иных металлов. Такой химический элемент обозначается сочетанием латинских символов Ir.В таблице Менделеева он занимает 77 клетку.Открытие иридия произошло в 1803 году, в рамках того же исследования, при котором английский ученый Теннант выделил и осмий.
Исходным сырьем для получения таких элементов послужила руда платины, доставленная из Южной Америки.Первоначально металлы выделили в виде осадка, который «не брала» «царская водка». Исследование показало наличие нескольких ранее неизвестных веществ. Свое словесное обозначение элемент получил потому, что его соли выглядят, как будто переливающиеся радугой.
Содержание иридия в природе исключительно мало, и это одно из самых редких веществ на Земле.
Химически чистый иридий не имеет никакого радужного окраса.Зато для него характерен довольно привлекательный серебристо-белый цвет. Токсические свойства не подтверждены. Однако отдельные соединения иридия могут представлять опасность для человека. Особенно ядовит фторид этого элемента.
Производством и аффинажем иридия занимается ряд российских и зарубежных предприятий.Почти весь выпуск этого металла — продукт побочной обработки платинового сырья. Хотя иридий и не пурпурный, он содержит в природном виде 2 изотопа. 191-й и 193-й элементы стабильны. Но выраженные радиоактивные свойства зато имеет ряд искусственно получаемых изотопов, их период полураспада невелик.
Свойства
Физические
Прочность и твердость иридия очень велики. Механически обрабатывать этот металл практически невозможно. Тугоплавкостьэтого элемента серебристо-белого цвета достаточно велика. Специалисты относят иридий к платиновой группе.Твердость по шкале Мооса составляет 6,5.
Температура плавления в градусах достигает 2466 градусов. Кипеть иридий, однако, начинает только при 4428 градусах. Теплота плавления равна 27610 Дж/моль. Теплота кипения — 604000 Дж/моль. Молярный объем специалисты определили на уровне 8,54 куб. см. на моль.
Кристаллическая решетка этого элемента — кубическая, вершинами куба выступают грани кристаллов. На долю 191-го изотопа приходится 37,3% атомов иридия. Остальные 62,3% представлены 193-м изотопом. Плотность этого элемента (или иначе, удельный вес) достигает 22400 кг на 1 м3.
В чистом виде металл не магнитится, а степень окисления атомов в различных соединениях колеблется от 1 до 6.
Химические
Но сами атомы иридия редко вступают в какие-либо реакции. Этот элемент отличается выдающейся химической пассивностью. Он совершенно не растворяется в воде и не меняется каким-то образом даже при длительном контакте с воздухом. Если температура вещества менее 100 градусов, то оно не будет вступать в реакцию даже с «царской водкой», не говоря уже о других кислотах и их комбинациях. Реакция с фтором возможна при 400 градусах, для реакции с хлором или серой придется прогревать иридий до красного каления.
Известны 4 хлорида, в которых число атомов хлора варьируется от 1 до 4.Воздействие кислорода ощутимо при температуре не ниже 1000 градусов. Продуктом такого взаимодействия оказывается диоксид иридия — вещество, практически нерастворимое в воде. Повысить растворимость можно путем окисления с использованием комплексообразователя. Высшая степень окисления в нормальных условиях может быть достигнута лишь в гексафториде иридия.
При экстремально низких температурах появляются соединения с валентностью 7 и 8. Возможно образование комплексных солей (как катионового, так и анионового типа). Отмечают, что сильно разогретый металл может разъедать соляная кислота, насыщенная кислородом. Важную роль химики придают:
- гидроксидам;
- хлоридам;
- галогенидам;
- оксиду;
- карбонилам иридия.
Как добывают?
Получение иридия в природе сильно затруднено его большой редкостью. В естественной среде этот металл всегда смешан с сопутствующими веществами.Если обнаруживают где-либо этот элемент, то поблизости обязательно находятся платина либо металлы из ее группы. Некоторые руды, содержащие никель и медь, включают иридий в рассеянной форме. Основная часть этого элемента извлекается из косной материи в:
- ЮАР;
- Канаде;
- североамериканском штате Калифорния;
- месторождениях на острове Тасмания (принадлежащем Австралийскому Союзу);
- Индонезии (на острове Калимантан);
- различных районах острова Новая Гвинея.
Перемешанный с осмием иридий добывают в старых горных складчатостях, находящихся в тех же странах.Главенствующую роль на мировом рынке занимают компании из ЮАР. Недаром именно выработка в этой стране прямо влияет на баланс спроса и предложения, чего нельзя сказать про продукцию из иных регионов планеты. По существующим научным представлениям, редкость иридия связана с тем, что он попадал на нашу планету только в метеоритах, и потому на его долю приходится миллионная доля процента от массы земной коры.
Однако часть экспертов с этим не согласна. Они настаивают, что лишь небольшая часть всех иридиевых залежей разведана и пригодна для освоения на уровне современных технологий.Отложения, появившиеся в глубокой геологической древности, содержат в отдельных слоях иридия в сотни раз больше, чем уже разрабатываемые породы.
Такие аномалии обнаружены на всем земном шаре. Однако извлечение материала из глубинных разрезов под материками и на дне океанов пока что экономически иррационально.
Сегодня иридий добывают только после окончания добычи главных ископаемых. Это золото, никель, платина или медь. Когда месторождение близко к исчерпанию, руду начинают обрабатывать специальными реактивами, которые высвобождают рутений, осмий, палладий. Лишь после них приходит очередь получения «радужного» элемента. Далее:
- очищают руду;
- дробят ее в порошок;
- прессуют этот порошок;
- переплавляют спрессованные заготовки в электрических печах, при непрерывном движении аргоновой струи.
Достаточно большое количество металла извлекают из анодных шламов, оставляемых медно-никелевым производством.Первоначально шламы обогащают. Перевод в раствор платины и других металлов, включая иридий, происходит под действием горячей царской водки. Осмий оказывается в нерастворенном осадке. Из раствора под действием хлорида аммония последовательно осаждаются комплексы платины, иридия и рутения
Применение
Около 66% добываемого иридия используется в химической отрасли. Все прочие сферы экономики делят остаток. В последние десятилетия неуклонно растет ювелирное значение «пурпурного металла». С конца 1990-х годов из него эпизодически начали вырабатывать кольца, инкрустацию золотых украшений.
Важно: ювелирные изделия делают не столько из чистого иридия, сколько из его сплава с платиной. Достаточно 10% добавки, чтобы без существенного роста себестоимости повысить прочность заготовки и готового продукта до 3 раз.
В иных отраслях иридиевые сплавы также однозначно опережают чистый металл.Возможность повысить твердость и прочность изделий путем незначительной добавки очень ценится технологами. Так, иридиевые присадки используют для повышения износостойкости проволоки для электронных ламп. Твердый металл попросту накладывают поверх молибдена или вольфрама. Последующее спекание происходит под прессом, при высокой температуре.
И тут надо особо сказать об использовании иридия в химической отрасли.Там его сплавы нужны, чтобы получать стойкую к различным реактивам и высокой температуре посуду. Также иридий оказывается превосходным катализатором. Повышение реакционной способности особенно проявляется при производстве азотной кислоты. А если нужно растворять золото в царской водке, то технологи почти гарантированно выберут именно чаши, изготовленные из платино-иридиевого сплава.
Там, где готовят кристаллы для лазерных приборов, часто можно встретить платино-иридиевые тигли.Полностью чистый металл пригоден для деталей особо точных промышленных и лабораторных приборов. Мундштук из иридия применяют и стекольщики, когда им надо делать тугоплавкие сорта стекла. Но это только небольшая часть применений удивительного элемента.
Его довольно часто используют при изготовлении свечей зажигания для автомашин.
Эксперты давно отметили, что такие свечи служат дольше. В самом начале их использовали преимущественно для спортивных автомобилей. Сегодня они стали дешевле и оказались доступны практически всем автовладельцам. Иридиевые сплавы нужны также создателям хирургических инструментов. Все чаще их применяют и при производстве отдельных частей кардиостимулятора.
Любопытно, что монета «10 франков» производства Руанды делается из ювелирно чистого (999 проба) иридия.Находит этот металл применение и в автомобильных катализаторах. Как и платина, он помогает ускоренно очищать выхлопные газы. Но найти иридий можно и в самой обычной перьевой ручке. Там иногда можно увидеть шарик необычного цвета, находящийся на наконечнике пера или чернильного стержня.
В радиодеталях иридий применяли в основном несколько десятилетий назад.Из него делали чаще контактные группы, а также компоненты, которые могут сильно нагреваться. Такое решение позволяет обеспечить долговечность изделий. Изотоп иридий-192 относится к числу искусственных радионуклидов. Его производят для дефектоскопического использования, чтобы проверять характеристики сварных швов, стальных и алюминиевых сплавов.
Сплав осмия с иридием применяют, чтобы сделать компасные иглы.А термопары, в которых сочетаются иридиевые и обычные электроды, используются для физических исследований. Только они могут напрямую зарегистрировать температуру около 3000 градусов. Цена таких конструкций очень велика. Использовать их в обычной промышленности пока экономически нецелесообразно.
Иридиево-титановый электрод— одна из сравнительно новых разработок в области электролиза. Тугоплавкое вещество напыляют на основу из титановой фольги. В рабочей камере при этом находится только аргон. Электроды могут выглядеть и как сетка, и как пластина. Такие электроды:
- устойчивы к высокой температуре;
- устойчивы к значительному напряжению, плотности и силе тока;
- не корродируют;
- экономичнее электродов с добавкой платины (за счет существенно большего ресурса).
Малоразмерные контейнеры с радиоактивными изотопами иридия востребованы в металлургии.Гамма-лучи частично поглощаются шихтой. Потому можно определять, каков уровень шихты внутри печи.
Еще можно указать на такие применения 77-го элемента, как:
- получение сплавов молибдена и вольфрама, более крепких при высокой температуре;
- повышение стойкости титана и хрома к кислотам;
- производство термоэлектрических генераторов;
- изготовление термоэмиссионных катодов (вместе с лантаном и церием);
- создание топливных баков для космических ракет (в сплаве с гафнием);
- выработка пропилена на базе метана и ацетилена;
- добавка к платиновым катализаторам для выработки окислов азота (предшественников азотной кислоты) — но этот технологический процесс уже не слишком актуален;
- получение эталонных единиц измерения (точнее, для этого нужен платиново-иридиевый сплав).
Интересные факты
Соли иридия очень разнообразны по окраске.Так, в зависимости от числа присоединившихся атомов хлора, соединение может иметь медно-красный, темный зеленый, оливковый или коричневый цвета. Дифторид иридия окрашен в желтый тон. Соединения с озоном и бромом имеют синюю окраску. У чистого иридия коррозионная стойкость очень велика даже при нагреве до 2000 градусов.
В породах земного происхождения концентрация иридиевых соединений очень невелика. Серьезно повышается она только в породах метеоритного происхождения. Такой критерий позволяет исследователям установить важные факты о различных геологических структурах. Всего на земле производится лишь несколько тонн иридия.
Модуль Юнга (он же модуль продольной упругости) у этого металла — на втором месте среди известных веществ (больше — только у графена).
О других свойствах и сферах применения иридия смотрите в следующем видео.
Источник: vplate.ru