Iridiu

Iridiu
←  Osmiu | Platină  →
77 Rh ↑ Ir ↓ Mt 77 Ir
Aspectul unei substanțe simple
Mostre de cristal de iridiu
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr	Iridium / Iridium (Ir), 77
Masa atomica ( masa molara )	192.217(3) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica	[Xe] 4f 14 5d 7 6s 2
Raza atomului	ora 136
Proprietăți chimice
raza covalentă	ora 127
Raza ionică	(+4e) 68  pm
Electronegativitatea	2.20 (scara Pauling)
Potențialul electrodului	Ir←Ir 3+ 1,00 V
Stări de oxidare	-3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8, +9
Energia de ionizare (primul electron)	868,1 (9,00)  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )	22,65/22,56±0,01 [2] [3] [4]  g/cm³
Temperatură de topire	2739 K (2466 °C, 4471 °F) [2]
Temperatura de fierbere	4701 K (4428 °C, 8002 °F) [2]
Oud. căldură de fuziune	26,0 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare	610 kJ/mol
Capacitate de căldură molară	25,1 [5]  J/(K mol)
Volumul molar	8,54  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele	feţe cubice centrate
Parametrii rețelei	3.840Å  _
Debye temperatura	440,00  K
Alte caracteristici
Conductivitate termică	(300 K) 147 W/(m K)
numar CAS	7439-88-5

Iridiul  ( simbol chimic  - Ir , din lat.  Ir idium ) este un element chimic din grupa a 9-a (conform clasificării învechite  - un subgrup lateral al celui de-al optulea grup, VIIIB), a șasea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 77.

Substanța simplă iridiu este un metal de tranziție  foarte dur, refractar, alb-argintiu din grupa platinei , care are o densitate mare și este comparabil în acest parametru numai cu osmiul (densitățile Os și Ir sunt aproape egale, ținând cont de eroarea calculelor teoretice [6] ). Are rezistență ridicată la coroziune chiar și la 2000 °C. Este extrem de rar în rocile terestre, prin urmare, o concentrație mare de iridiu în probele de rocă este un indicator al originii cosmice ( meteoritului ) a acestora din urmă ( ).

Istorie

Iridiul a fost descoperit în 1803 de chimistul englez S. Tennant concomitent cu osmiul , care erau prezente sub formă de impurități în platina naturală adusă din America de Sud . Tennant a fost primul dintre câțiva oameni de știință care a reușit să obțină suficient reziduu insolubil după expunerea la acva regia pe platină și să identifice în ea metale necunoscute anterior [7] .

Originea numelui

Iridiul ( greaca veche ἶρις  - „curcubeu”) și-a primit numele datorită diferitelor culori ale sărurilor sale [8] .

Fiind în natură

Conținutul de iridiu din scoarța terestră este neglijabil (10 −7  % din masă). Este mult mai rar decât aurul și platina . Apare împreună cu osmiul , rodiul , reniul și ruteniul . Se referă la cele mai puțin comune elemente. Iridiul este relativ comun la meteoriți [9] . Este posibil ca conținutul real al metalului de pe planetă să fie mult mai mare: densitatea sa mare și afinitatea mare pentru fier ( siderofilia ) ar putea duce la deplasarea iridiului adânc în Pământ, în miezul planetei , în acest proces. a formării sale din discul protoplanetar . O cantitate mică de iridiu a fost găsită în fotosfera solară [9] .

Iridiul se găsește în minerale precum nevyanskite , sysertskite și aurosmirid .

Depozite și producție

Depozitele primare de iridiu osmic sunt localizate în principal în serpentinitele peridotitice ale zonelor pliate (în Africa de Sud , Canada , Rusia , SUA , Noua Guinee ) [10] .

Producția anuală de iridiu pe Pământ (conform datelor din 2009) este de aproximativ 3 tone [11] . În 2015, au fost extrase 7,8 tone (251 mii uncii troy ). În 2016, prețul unui kilogram a fost de aproximativ 16,7 mii de dolari (520 de dolari SUA pe uncie troy) [12] .

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de iridiu este: 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 .

Iridiul este un metal greu, alb-argintiu, greu de prelucrat din cauza durității sale. Punct de topire  - 2739 K (2466 °C), fierbe la 4701 K (4428 °C) [2] . Structura cristalină  este cubică centrată pe față cu o perioadă a 0 = 0,38387 nm; rezistență electrică - 5,3⋅10 −8 Ohm m (la 0 °C) și 2⋅10 −7 Ohm m (la 2300 °C); coeficient de dilatare liniară  - 6,5⋅10 −6 grade; modulul de elasticitate normal  este de 538 GPa [13] ; densitate la 20 °C - 22,65 g / cm³ [2] , iridiu lichid - 19,39 g / cm³ (2466 ° C) [5] . Densitatea este comparabilă cu osmiul vecin.

Compoziție izotopică

Iridiul natural apare ca un amestec de doi izotopi stabili : 191 Ir (conținut 37,3%) și 193 Ir (62,7%) [5] . Izotopi radioactivi de iridiu cu numere de masă 164-199, precum și mulți izomeri nucleari , au fost obținuți prin metode artificiale . Distribuția primită artificială 192 Ir.

Proprietăți chimice

Iridiul este stabil în aer la temperatură obișnuită și la încălzire [14] ; atunci când pulberea este calcinată într-un flux de oxigen la 600–1000 °C, formează IrO2 într - o cantitate mică . Peste 1200 °C, se evaporă parțial sub formă de IrO3 . Iridiul compact la temperaturi de până la 100 ° C nu reacționează cu toți acizii cunoscuți și amestecurile acestora, chiar și cu acva regia . Negrul de iridiu proaspăt precipitat se dizolvă parțial în acva regia pentru a forma un amestec de compuși Ir(III) și Ir(IV). Pulberea de iridiu poate fi dizolvată prin clorurare în prezența clorurilor de metale alcaline la 600–900°C sau prin sinterizare cu Na 2 O 2 sau BaO 2 urmată de dizolvare în acizi. Iridiul interacționează cu fluorul (F 2 ) la 400-450 ° C și cu clorul (Cl 2 ) și sulful (S) la o temperatură de căldură roșie.

• Clorura de iridiu (IrCl 2 )  - cristale strălucitoare de culoare verde închis. Puțin solubil în acizi și baze. Când este încălzit la 773 °C, se descompune în IrCl și clor, iar peste 798 °C se descompune în elementele sale constitutive. Obținut prin încălzirea iridiului metalic sau IrCl 3 într-un curent de clor la 763 ° C.
• Sulfura de iridiu (IrS)  este un solid lucios de culoare albastru închis. Puțin solubil în apă și acizi. Solubil în sulfură de potasiu. Obținut prin încălzirea iridiului metalic în vapori de sulf.

• Oxidul de iridiu (Ir 2 O 3 )  este o substanță solidă de culoare albastru închis. Puțin solubil în apă și etanol . Solubil în acid sulfuric . Obținut prin calcinare ușoară a sulfurei de iridiu (III) .
• Clorura de iridiu (IrCl 3 )  este un compus volatil a cărui culoare variază de la măsline închis la galben-verde deschis, în funcție de fragmentarea și puritatea produsului obținut. Densitatea compusului de măsline închise este de 5,292 g/ cm3 . Puțin solubil în apă, alcalii și acizi. La 765 °C se descompune în IrCl 2 și clor, la 773 °C în IrCl și clor și peste 798 °C în elementele sale constitutive. Obținut prin acțiunea clorului care conține urme de CO pe iridiu încălzit la 600 ° C în lumină puternică cu lumina directă a soarelui sau o bandă de magneziu arzând. În aceste condiții, clorură de iridiu pură se obține în 15-20 de minute.
• Bromură de iridiu (IrBr 3 )  - cristale de culoare verde măsline. Solubil în apă, ușor solubil în alcool. Se deshidratează când este încălzit la 105-120°C. Când este încălzit puternic, se descompune în elemente. Obținut prin interacțiunea IrO2 cu acidul bromhidric .
• Sulfura de iridiu ( Ir2S3 ) este un  solid brun. Se descompune în elemente când este încălzit peste 1050 °C. Puțin solubil în apă. Solubil în soluție de acid azotic și sulfură de potasiu. Obținut prin acțiunea hidrogenului sulfurat asupra clorurii de iridiu (III) sau prin încălzirea în vid de iridiu metalic sub formă de pulbere cu sulf la o temperatură care nu depășește 1050 ° C.

• Oxid de iridiu (IrO 2 )  - cristale tetragonale negre cu o rețea de tip rutil. Densitate - 3,15 g/ cm3 . Puțin solubil în apă, etanol și acizi. Se reduce la metal cu hidrogen. Se disociază termic în elemente când este încălzit. Obținut prin încălzirea pulberei de iridiu în aer sau oxigen la 700 ° C, încălzirea IrO 2 * n H 2 O.
• Fluorura de iridiu (IrF 4 )  este un lichid uleios galben care se descompune în aer și se hidrolizează cu apă. t pl 106 °C. Obținut prin încălzirea IrF 6 cu pulbere de iridiu la 150 °C.
• Clorura de iridiu ( IrCl4 )  este un solid maro higroscopic. Se dizolvă în apă rece și se descompune în apă caldă. Se obtine prin incalzirea (600-700°C) iridiu metalic cu clor la presiune ridicata.
• Bromura de iridiu (IrBr 4 )  este o substanță albastră care se răspândește în aer. Solubil în etanol; în apă (cu descompunere), se disociază când este încălzit în elemente. Obținut prin interacțiunea IrO 2 cu acid bromhidric la temperatură scăzută.
• Sulfura de iridiu ( IrS2 )  este un solid brun. Puțin solubil în apă. Se obține prin trecerea hidrogenului sulfurat prin soluții de săruri de iridiu (IV) sau prin încălzirea în vid a iridiului metalic sub formă de pulbere cu sulf fără aer.
• Hidroxidul de iridiu (Ir(OH) 4 ) (IrO2· 2H2O ) se formează la neutralizarea soluţiilor de cloroiridate(IV) în prezenţa agenţilor oxidanţi. Un precipitat albastru închis de Ir2O3nH2O precipită la neutralizarea cloroiridatelor(III ) cu alcalii și este ușor oxidat în aerla IrO2 . Practic insolubil în apă.

• Fluorura de iridiu (IrF 6 )  - cristale tetragonale galbene. t pl 44 ° C, t kip 53 ° C, densitate - 6,0 g / cm 3 . Sub acțiunea iridiului metalic, acesta se transformă în IrF 4 , este redus de hidrogen la iridiu metalic. Obținut prin încălzirea iridiului într-o atmosferă de fluor într-un tub de fluorit. Agent oxidant puternic, reacționează cu apa și monoxidul de azot :

• Sulfura de iridiu (IrS 3 )  este o pulbere cenușie, ușor solubilă în apă. Obținut prin încălzirea în vid a pulberilor de iridiu metalic cu exces de sulf. Strict vorbind, nu este un compus de iridiu șase-valent, deoarece conține o legătură SS.

Cele mai înalte stări de oxidare ale iridiului (+7, +8, +9) au fost obținute la temperaturi foarte scăzute în compușii [(η 2 -O 2 )IrO 2 ] + , IrO 4 și [IrO 4 ] + [15] [ 16] . Sunt cunoscute și stări inferioare de oxidare (+1, 0, -1, -3), de exemplu [Ir(CO)Cl(PPh 3 )] 2 , Ir 4 (CO) 12 , [Ir(CO) 3 (PPh 3 ) )] 1− , [Ir(CO) 3 ] 3− .

Obținerea

Principala sursă de producție de iridiu este nămolul anodic din producția de cupru-nichel. Din concentratul de metale din grupa platinei se separă aurul (Au) , paladiu (Pd) , platină (Pt) etc .. Reziduul care conține ruteniu (Ru) , osmiu (Os) și iridiu este aliat cu nitrat de potasiu (KNO 3 ) și hidroxid de potasiu (KOH) , aliajul este levigat cu apă, soluția este oxidată cu oxigen (O 2 ) , oxid de osmiu (VIII) (OsO 4 ) și oxid de ruteniu (VIII) (RuO 4 ) sunt distilate și precipitatul care conține iridiu se topește cu peroxid de sodiu (Na 2 O 2 ) și hidroxid de sodiu (NaOH) , aliajul este tratat cu apă regia și soluție de clorură de amoniu (NH 4 Cl) , precipitând iridiul sub formă de compus complex (NH 4 ). ) 2 [IrCl 6 ], care este apoi calcinat, obținându-se un metal - iridiu. O metodă promițătoare este extracția iridiului din soluții prin extracția hexacloroiridatelor cu amine alifatice superioare. Pentru separarea iridiului de metalele de bază, utilizarea schimbului de ioni este promițătoare . Pentru a extrage iridiul din mineralele din grupa osmică a iridiului, mineralele sunt aliate cu oxid de bariu, tratate cu acid clorhidric și aqua regia , OsO 4 este distilat și iridiul este precipitat sub formă de (NH 4 ) 2 [IrCl 6 ] .

Aplicație

Consumul mondial de iridiu a fost de 10,4 tone în 2010. Aplicația principală este echipamentul pentru creșterea monocristalelor, unde iridiul este folosit ca material pentru creuzet. În 2010, 6 tone de iridiu au fost folosite în aceste scopuri. Aproximativ 1 tonă este consumată de producătorii de bujii premium, echipamente chimice și catalizatori chimici [17] [18] .

Iridiul, împreună cu cuprul și platina, este folosit în bujiile pentru motoarele cu ardere internă (ICE) ca material pentru fabricarea electrozilor, făcând astfel de bujii cele mai durabile (100-160 mii km de rulare a mașinii) și reducând cerințele pentru scântei. Voltaj. Prima companie care a folosit iridiu, îmbunătățind astfel calitatea bujiilor, a fost compania japoneză NGK [19] . Folosit inițial în aviație și mașini de curse, apoi, pe măsură ce costul de producție a scăzut, a început să fie folosit pe mașinile de masă . În prezent, astfel de dopuri sunt disponibile pentru majoritatea motoarelor, dar sunt cele mai scumpe.

Aliaje cu wolfram (W) și toriu (Th)  - materiale pentru generatoare termoelectrice , cu rodiu (Rh) , reniu (Re) , wolfram (W)  - materiale pentru termocupluri funcționate peste 2000 ° C, cu lantan (La) și ceriu ( Ce)  sunt materialele catozilor termoionici .

Standardele istorice ale metrului și kilogramului au fost realizate dintr -un aliaj platină-iridiu [20] .

În 2013, pentru prima dată în lume, iridiul a fost folosit la fabricarea monedelor oficiale de către Banca Națională a Rwandei , care a emis o monedă de metal pur de 999. O monedă de iridiu a fost emisă în valori de 10 franci ruandezi [21] .

Iridiumul a fost folosit pentru a face niște stilouri premium . O minge mică de iridiu se găsește pe vârfurile pixurilor și al rezervelor de cerneală, este vizibilă mai ales pe penele aurii, unde se deosebește ca culoare de penita în sine. În vremea noastră, iridiul a fost înlocuit cu alte metale rezistente la abraziune [22] .

Iridiul în paleontologie și geologie este un indicator al unui strat care s-a format imediat după căderea meteoriților.

Iridium-192 este o sursă gamma cu un timp de înjumătățire de 74 de zile. Este utilizat în detectarea defectelor [14] și brahiterapie .

Interesul ca sursă de energie electrică este cauzat de izomerul său nuclear iridiu-192m2 (timp de înjumătățire 241 de ani).

Compușii de iridiu sunt potențiale medicamente pentru tratamentul bolilor oncologice [23] .

Rolul biologic

Nu joacă niciun rol biologic. Iridiul metalic este netoxic, dar unii compuși ai iridiului, cum ar fi hexafluorura sa (IrF 6 ), sunt foarte toxici .

Cost

Prețul iridiului pe piața mondială în 2021 este de aproximativ 160 USD per 1 gram [24] .

În Federația Rusă, pentru achiziționarea, depozitarea, transportul, expedierea și vânzarea ilegală de iridiu (precum și alte metale prețioase de aur , argint , platină , paladiu , rodiu , ruteniu și osmiu [25] ) la scară largă (adică , în valoare de peste 2,25 milioane de ruble [26] ) cu excepția bijuteriilor și a obiectelor de uz casnic și a rebuturilor de astfel de obiecte, răspunderea penală este prevăzută sub formă de închisoare de până la 5 ani [27] .

Note

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. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ 1 2 3 4 5 Iridiu : proprietăți fizice  . WebElements. Preluat la 17 august 2013. Arhivat din original la 26 iulie 2013.
3. ↑ Calculul teoretic a dat următoarele rezultate (The lattice parameters, densities and atomic volumes of the platinum metals. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, SUA. Journal of the Less-Common Metals. (1979), 64(1), P7-P9.)
4. ↑ Arblaster, JW Densitățile osmiului și iridiului: recalculări bazate pe o revizuire a celor mai recente date cristalografice  //  Platinum Metals Review : jurnal. - 1989. - Vol. 33 , nr. 1 . - P. 14-16 .
5. ↑ 1 2 3 Editorial: Knunyants I. L. (redactor-șef). Enciclopedia chimică: în 5 volume.- Moscova: Enciclopedia sovietică, 1990. - T. 2. - S. 272. - 671 p. — 100.000 de exemplare.
6. ↑ Parametrii rețelei, densitățile și volumele atomice ale metalelor de platină. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, SUA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64(1), pp. 7-9.
7. ↑ Hunt, LB O istorie a iridiumului  //  Platinum Metals Review : jurnal. - 1987. - Vol. 31 , nr. 1 . - P. 32-41 .
8. ↑ Osmium - articol din Marea Enciclopedie Sovietică
9. ↑ 1 2 Ripan R. , Chetyanu I. Chimie anorganică. Chimia metalelor. - M .: Mir, 1972. - T. 2. - S. 644. - 871 p.
10. ↑ Osmy iridium - articol din Marea Enciclopedie Sovietică  (ediția a III-a)
11. ↑ Revista „Knowledge is Power” 7/2013
12. ↑ François Cardarelli, Materials Handbook: A Concise Desktop Reference 4.5.4.5 Iridium
13. ↑ Enciclopedia chimică / Colegiul editorial: Knunyants I. L. și colab. - M . : Enciclopedia sovietică, 1990. - T. 2. - 671 p. — ISBN 5-82270-035-5 .
14. ↑ 1 2 Iridiu . Biblioteca populară de elemente chimice. Preluat la 17 august 2013. Arhivat din original la 28 decembrie 2013. (nedefinit)
15. ↑ Gong, Y.; Zhou, M.; Kaupp, M.; Riedel, S. Formarea și caracterizarea moleculei de tetroxid de iridiu cu iridiu în starea de oxidare +VIII  (ing.)  // Angewandte Chemie International Edition  : jurnal. - 2009. - Vol. 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, iunie; Schlöder, Tobias; Riedel, Sebastian. Identificarea unui compus care conține iridiu cu o stare formală de oxidare de IX  (engleză)  // Nature : journal. - 2014. - 21 august ( vol. 514 ). - P. 475-477 .
17. ↑ Platinum-Group Metals Arhivat 16 februarie 2016 la Wayback Machine . Rezumate ale mărfurilor minerale ale US Geological Survey
18. ↑ Jollie, D. (2008). „Platinum 2008” (PDF) . Platină . Johnson Matthew. ISSN  0268-7305 . Arhivat (PDF) din original pe 2008-10-29 . Consultat 2008-10-13 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
19. ↑ Bujii iridiu . Consultat la 10 februarie 2019. Arhivat din original pe 12 februarie 2019. (nedefinit)
20. ↑ Emsley, John. Blocurile de construcție ale naturii: un ghid de la A la Z al elementelor . - Nou. — New York, NY: Oxford University Press, 2011. — ISBN 978-0-19-960563-7 .
21. ↑ Chervonets de aur. Portalul principal numismatic . Preluat la 29 august 2018. Arhivat din original la 29 august 2018. (nedefinit)
22. ↑ Mottishaw, J. (1999). „Note de la Nib Works—Unde este iridul?” . Fanionul . XIII (2). Arhivat din original pe 2009-08-19 . Extras 2020-05-01 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
23. ↑ Metalul greu găsit în meteoriți ucide celulele canceroase Arhivat 17 februarie 2022 la Wayback Machine 
24. ↑ Diagrame de prețuri JM . Preluat la 21 septembrie 2018. Arhivat din original la 21 septembrie 2018. (nedefinit)
25. ↑ Conform articolului 1 din Legea federală din 26 martie 1998 Nr. 41-FZ „On Precious Metals and Precious Stones” Copie de arhivă din 26 septembrie 2018 pe Wayback Machine .
26. ↑ Conform articolului 170.2 din Codul penal al Federației Ruse Arhivat la 30 septembrie 2018 pe Wayback Machine .
27. ↑ Conform articolului 191 din Codul penal al Federației Ruse Arhivat 27 septembrie 2018 pe Wayback Machine .

Dicționare și enciclopedii	mare danez mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Micul Brockhaus și Efron Britannica (a 11-a) Britannica (online) Brockhaus Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice	GND : 4162402-6 J9U : 987007560422405171 LCCN : sh85068067 NDL : 00564222