Металл иридий: история, свойства, как получают и где используют. Химический элемент 77.

Это один из самых редких и дорогих металлов на Земле — мировая добыча составляет несколько тонн в год. Геологи говорят, что если горная порода богата иридием, то она не лишена влияния со стороны Вселенной.

История открытия Иридия

Минерал встречается в чистом виде, но первая запись изотопного металла связана с падением на Землю железо-никелевого метеорита. Падение метеорита на Землю произошло 65 миллионов лет назад, во времена трицератопсов и диплодоков. Упавший объект оставил на Земле след, последствия которого видны и сегодня. Образовался кратер глубиной 180 километров, пыль, поднятая в результате разлома земной коры и падения метеорита, оставила Землю во тьме на 14 дней, а в Азии, Индии и на Мадагаскаре произошли извержения вулканов.

Некоторые ученые подозревают, что этот металл убил динозавров и других крупных ящеров, потому что при контакте с хлором и ядром Земли он выделял яд. Известно, что металл плавится при температуре 2300 градусов Цельсия.

Так он пролежал на Земле 65 миллионов лет, пока его случайно не обнаружили искатели платины, которые нашли его в древнем кратере.

Как элемент земли, иридий был открыт в 1804 году ученым С. Теннатом. В результате его процедур по исследованию платиновых минералов и обнаружению в них осмия был открыт иридий.

Таким образом, разрушение Юкатана привело к появлению иридия в периодической таблице.

Происхождение металла

Иридий — это платаноид, полученный в результате многофазного ядерного синтеза элементов. Он составляет всего 3% от других металлов на Земле (из 1005), что означает, что он не очень распространен. Ученые считают, что иридий скрыт в ядре Земли или в расплавленном железо-никелевом слое (внешнее ядро).

Он встречается в земной коре в сплаве с осмием или платиной.

Как получают

Мы уже говорили, что металл встречается только в сплавах. Но как можно извлечь иридий? Источником породы является анодный шлам медно-никелевого производства. Продукт — осадок — насыщается, после чего под воздействием «маточной воды» переходит из твердого состояния в жидкое в виде хлоридных соединений H2PtCl6.

Таким образом, химики получают жидкую смесь металлов и добавляют к ней хлорид аммония NH4Cl. После этого происходит осаждение платины, а затем иридиевого комплекса (NH4)2IrCl6. (NH4)2IrCl6 прокаливают с кислородом и азотом. На выходе получается металлический иридий.

Основным источником иридия является анодный шлам медно-никелевого производства. Au, Pd, Pt и т.д. отделяются от концентрата металлов платиновой группы. Остаток, содержащий Ru, Os и иридий, сплавляется с KNO₃и KON сплав выщелачивается водой, раствор окисляется O₂, OsO₄и RuO₄и иридийсодержащий осадок окисляется с помощью Na₂O₂и NaOH, сплав выщелачивается с помощью водного раствора и NH₄Cl, при этом иридий образуется в виде комплексного соединения (NH₄)₂IrCl₆который затем прокаливают для получения металлического иридия. Перспективный метод извлечения иридия из растворов путем экстракции гексахлораридатов высшими алифатическими аминами. Для отделения иридия от неблагородных металлов перспективным является использование ионообменников. Для извлечения иридия из минералов осмиево-иридиевой группы минералы сплавляют с оксидом бария, обрабатывают соляной кислотой и вазелиновой водой, OsO₄и осадить иридий в виде (NH₄)₂IrCl₆.

Тяжелый, серебристо-белый металл, с которым трудно работать из-за его твердости. Кристаллическая структура является гранецентрированной кубической с периодом a₀=0,38387 нм; удельное электрическое сопротивление, 5,3-1 0-8 Ом-м (при 0 °C); коэффициент линейного расширения, 6,5-1 0-6 градусов; нормальный модуль упругости, 52,029-10 6 кг/мм²; плотность, 22,65 г/см³.

Изотопы 191 Ir и 193 Ir являются стабильными. Период полураспада 192 ир составляет 74 дня.

Химические свойства

Иридий стабилен на воздухе при обычной температуре и нагревании; когда порошок сжигается в потоке кислорода при 600-1000°C, он образует небольшое количество IrO₂. При температуре выше 1200°C он частично испаряется в виде IrO₃. Твердый иридий не реагирует ни с одной из известных кислот и их смесей при температуре до 100 °C. Свежеосажденный черненый иридий частично растворяется в водном растворе и образует смесь соединений Ir(III) и Ir(IV). Порошок иридия может быть получен хлорированием в присутствии хлорида щелочи при температуре 600-900 °C или спеканием с Na₂O₂или BaO₂а затем растворяются в кислотах. Иридий вступает в реакцию с F₂при 400-450 °C и с Cl₂и S при красном нагреве.

Соединения двухвалентного иридия

— Иридий представляет собой яркий темно-зеленый кристалл. Он лишь слегка растворим в кислотах и щелочах. При нагревании до 773 °C он разлагается на IrCl и хлор, а выше 798 °C — на свои составляющие. Его получают путем нагревания металлического иридия или IrCl₃в потоке хлора при температуре 763 °C. — Это яркий темно-синий твердый материал. Он мало растворим в воде и кислотах. Он растворим в сернокислом калии. Его получают путем нагревания металлического иридия в парах серы.

Соединения трёхвалентного иридия

— Твердое вещество темно-синего цвета. Нерастворим в воде и этаноле. Он растворим в серной кислоте. Получено путем сжигания сульфида иридия (III) — летучее соединение оливково-зеленого цвета. Его плотность составляет 5,30 г/см3. Он мало растворим в воде, щелочах и кислотах. При температуре 765 °C он разлагается на IrCl₂и хлор, при 773 °C он разлагается на IrCl и хлор, а выше 798 °C — на свои компоненты. Иридий, нагретый до 600 °C, образуется под действием хлора. — Масляно-зеленые кристаллы. Растворим в воде, слабо растворим в спирте. Обезвоживается при нагревании до 105-120 °C. При нагревании до высоких температур он разлагается на составляющие его компоненты. Получен при взаимодействии IrO₂Это твердое вещество коричневого цвета с добавлением плавиковой кислоты. При нагревании выше 1050°C он разлагается на свои компоненты. Он мало растворим в воде. Он растворим в азотной кислоте и растворе сульфата калия. Его получают действием сероводорода на хлорид иридия (III) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой при температуре не выше 1050°C в вакууме.

Соединения четырёхвалентного иридия

— Черные квадратные кристаллы с рутиловой решеткой. Плотность — 3,15 г/см3. Он мало растворим в воде, этаноле и кислотах. Она обратима при взаимодействии водорода с металлом. При нагревании он термически разлагается на составляющие его компоненты. Он получается при нагревании порошкообразного иридия в воздухе или кислороде до 700 °C, при нагревании IrO₂* n H₂О. — представляет собой желтую маслянистую жидкость, которая разлагается на воздухе и гидролизуется водой. t_пл106 °C. Получен при нагревании IrF₆с иридиевым порошком при 150 °C. — Гигроскопичное коричневое твердое вещество. Растворяется в холодной воде и разлагается в горячей воде. Получен путем нагревания (600-700 °C) металлического иридия с хлором при повышенном давлении. Растворим в этаноле; в воде (путем разложения) при нагревании растворяется в элементах. Получен при взаимодействии IrO₂с бромоводородной кислотой при низкой температуре. — твёрдое коричневое вещество. Малорастворим в воде. Получают пропусканием сероводорода через растворы солей иридия (IV) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой без доступа воздуха в вакууме.
• править Соединения шестивалентного иридия

Применение

Ядерный изомер иридия-192m2 (с периодом полураспада 241 год) представляет особый интерес в качестве источника электроэнергии.

Сплавы с W и Th — материалы для термоэлектрических генераторов, с Hf — материалы для топливных баков космических аппаратов, с Rh, Re, W — материалы для термопар, работающих при температуре выше 2000 °C, с La и Ce — материалы для термоионных катодов.

Иридий также используется для производства письменных принадлежностей. На кончиках письменных принадлежностей и чернильных стержней находится маленькая иридиевая бусинка, которая особенно заметна на золотых наконечниках, поскольку отличается по цвету от самого наконечника.

В палеонтологии и геологии иридий является индикатором слоя, образовавшегося сразу после падения метеоритов.

Иридий используется наряду с медью и платиной в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в качестве материала электродов, что увеличивает срок службы этих свечей (пробег 100-160 000 км) и снижает требования к напряжению зажигания. Первоначально он использовался в авиации и гоночных автомобилях, позже, с уменьшением производственных затрат, его стали применять в серийных автомобилях. Такие свечи теперь доступны для большинства двигателей, но они самые дорогие.

Иридий-192 — это радионуклид с периодом полураспада 74 дня, который широко используется в дистанционном зондировании, особенно в условиях, когда производственные источники не могут быть использованы (взрывоопасная среда, отсутствие источника питания с необходимой энергией).