Иридиум элемент. Иридий

Иридий был открыт в 1804 г. Теннаном (одновременно с осмием). Его название (по-гречески радужный) указывает на многоцветность его соединений. В природе образует минералы из группы осмистого иридия: сысеркит (Os, Ir), рутенистый сысеркит и родистый сысеркит, как примесь входит в состав медно-никелевых сульфидных руд.

Получение:

Природные минералы или шламы электрорафинирования меди сплавляют с пероксидом бария BaO 2 , растворяют в HCl, добавляют царскую водку и после отгонки OsO 4 из раствора осаждают (NH 4) 2 , который прокаливают до Ir в токе водорода.

Физические свойства:

Иридий представляет серебристо-белый очень твердый и довольно ломкий металл, в котором различимы отдельные кристаллы. При температуре красного каления он малоковкий, однако поддается обработке напильником и полировке. Плотность 22,65 г/см 3 , Тпл.= 2447°С.

Химические свойства:

Компактный иридий устойчив при нагревании на воздухе до 2300°С, порошок иридия при нагревании на воздухе окисляется до диоксида IrO 2 , взаимодействует с галогенами, серой, фосфором.
На иридий не действуют ни обычные кислоты, ни царская водка. Однако соляная кислота содержащая кислород разъедает его при нагревании. Порошок иридия медленно окисляется расплавленными пероксидами (BaO 2 , Na 2 O 2).
В соединениях проявляет степени окисления +3, +4, реже другие от +1 до +6.
При очень низких температурах получены соединения иридия, где он проявляет высшие степени окисления (+7, +8, +9), например: IrO 4 и катион + .

Важнейшие соединения:

Гидроксид иридия(III) Ir(OH) 3 , точнее гидратированный оксид иридия(III) Ir 2 O 3 *nH 2 O осадок зеленого цвета, получается осаждением из раствора хлороиридата (III) натрия Na 3 . Соединения иридия(III) - восстановители, Ir(OH) 3 кислородом окисляется до Ir(OH) 4 . Ir 2 O 3 при нагревании диспропорционирует на Ir и IrO 2 .
Оксид иридия (IV). IrO 2 получается в виде сине-черного порошка при разложении гидроксида или окислением иридия. Резисторный материал.
Гидроксид иридия (IV) Ir(OH) 4 . Темно-синее аморфное вещество, в воде, растворах кислот и щелочей не растворимо, кроме концентрированной серной кислоты. Получается при щелочном гидролизе (NH 4) 2 .
Галогениды. Продуктом прямого взаимодействия иридия с фтором является гексафторид иридия IrF 6 . Это соединение очень активно, оно не только реагирует с водой по уравнению
IrF 6 + 5H 2 O = Ir(OH) 4 + 6HF + 1/2O 2 ,
но окисляет даже хлор, причем образуются IrF 4 и ClF. Используется для нанесения покрытий.
Хлориды иридия(III) и (IV) , кристаллы, гидролизуются водой. Характерно образование комплексных хлоридов при взаимодействии с хлоридами щелочных металлов: Na 3 - зеленые кристаллы, Na 2 - темно-красный, растворим, гексахлороиридаты(IV) калия и аммония - малорастворимы.
Соли иридия. Вообще иридий образует мало обычных солей. Соли иридия(III) с комплексными катионами аналогичны соответствующим солям хрома (III) и кобальта(III), представляют собой прочные комплексные соединения X 3 , X 3 , X 2 .
Карбонилы иридия : желто-зеленый Ir 2 (CO) 8 , возгоняется, и ярко-желтый Ir 4 (CO) 12 , при нагревании разлагается. Используются для нанесения покрытий.

Применение:

Для нанесения покрытий (электрические контакты, химическая аппаратура), изготовления тиглей. Компонент сверхтвердых и износостойких сплавов с осмием и рутением (опорные оси точных приборов, наконечники перьев для авторучек).

Источники:"Иридий" Википедия, свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Иридий
С.И. Венецкий О редких и рассеянных. Рассказы о металлах.

Немецкая компания по продаже драгоценных металлов Degussa Goldhandel GmbH начала впервые предлагать частным инвесторам слитки иридия и рутения. Предложение этих драгоценных металлов в качестве инвестиционного продукта является новым шагом на рынке.
Помимо традиционных драгметаллов как золото, серебро, платина, палладий и родий теперь инвесторы смогут купить инвестиционные слитки иридия и рутения чистотой 999/1000 и массой в 1 унцию (31,1 грамм).

Производство иридия и рутения является сложным металлургическим процессом. В основном эти драгметаллы используются в промышленности. Также широкое применение они нашли в медицинской технике, машиностроении и химической промышленности. Для промышленных потребителей Degussa предлагает иридий и рутений в виде порошка.

Стоимость 1 слитка иридия на 23 февраля 2018 составляет € 1200, рутения — €372, родиума — €1975.

Подробнее об иридии

Иридий в палеонтологии и геологии является индикатором слоя, который сформировался сразу после падения метеоритов, что не случайно — иридий относительно часто встречается в метеоритах и считается космическим металлом.

Еще до открытия кратера Чискулуба многие ученые обратили внимание на большое количество иридия в отложениях, возраст которых совпадает с исчезновением последних динозавров. Это убедило палеонтологов в том, что ответственность за вымирание этих гигантских ящеров лежит именно на астероиде. Эти же слои отложений содержат огромное количество углерода в виде сажи.

Предполагается, что кратер Чискулуба образовался в результате удара астероида диаметром около 10 км. Энергия удара оценивается в 5·1023 джоулей или в 100 тератонн в тротиловом эквиваленте (для сравнения, крупнейшее термоядерное устройство имело мощность порядка 0,00005 тератонны, что в 2 миллиона раз меньше.

Небольшое количество иридия было обнаружено в фотосфере Солнца.

Иридий (др.-греч. ἶρις - радуга) получил такое название благодаря разнообразной окраске своих солей
– тугоплавкий металл, относящийся к платиновой группе. Иридий имеет серебристо-белый цвет, является тугоплавким и твердым металлом. Плотность иридия наряду с плотностью осмия является самой высокой среди всех металлов. Металл имеет высокие антикоррозийные свойства при сверхвысоких температурах до 2000 C.

Иридий входит в группу самых дорогих металлов и по своей стоимости уступает лишь родию, платине и золоту. В природе металл встречается вместе с рутением, рением и родием. Металл является одним из компонентов таких минералов, как ауросмирид, сысертскит и невьянскит.

Добыча иридия

Промышленные предприятия добывают иридий из шламов, образующихся при медно-никелевом производстве. Добыча иридия проходит в несколько этапов: получение концентрата, выщелачивание чернового металла, очищение от примесей. При отделении иридия от металлов, которые не относятся к благородным, может быть использован метод ионного обмена. При извлечении металла из минералов процесс добычи проходит этап сплавки с оксидом бария, обработку царской водкой и раствором соляной кислоты. В результате при отделении осмия получают комплексное соединение, которое необходимо прокалить для того, чтобы получить чистый иридий.

Сплав иридия с платиной позволяет получить материал с высокими прочностными характеристиками, данный сплав не подвержен окислению. Из этого сплава, в частности, изготовлен эталон килограмма .

Российские предприятия-производители иридия:

— ОАО «Красцветмет»;
— НПП «Биллон»;
— ОАО ГМК «Норильский Никель».

Применение иридия

• • В электротехническом и электрохимическом секторах . Для химически и термически стойкой посуды, и катализатором, ускоряющим реакции, в частности получение азотной кислоты. В чашах из сплава платины с иридием производится растворение золота с помощью смеси кислот, называемых «царской» водкой.
  • В качестве источника электроэнергии используется ядерный изомер иридия – иридий-192m2. Как компонент сплавов металл применяется для изготовления термоэлектрических генераторов, термопар, термоэмиссионных катодов и топливных баков. Иридий-192 является радионуклидом с периодом полураспада 74 сут, широко применяемым в дефектоскопии, особенно в условиях, когда генерирующие источники не могут быть использованы (взрывоопасные среды, отсутствие питающего напряжения нужной мощности).
  • В медицине. Из иридия получают высокопрочное защитное покрытие для керамики и металлов. Добавка иридия позволяет улучшить прочностные свойства и твердость других металлов. Применяют металл для производства высокопрочного хирургического инструмента.
  • Для изготовления тиглей. Металл используют в качестве основного материала, в которых в дальнейшем выращивают монокристаллы особой чистоты. Тигли из иридия используют и для варки высококачественного стекла.
  • Для изготовления перьев для ручек. Небольшой шарик из иридия можно встретить на кончиках перьев и чернильных стержней, особенно хорошо его видно на золотых перьях, где он отличается по цвету от самого пера.
  • В свечах зажигания в качестве материала для изготовления электродов, делая такие свечи наиболее долговечными (100-160 тыс. км пробега автомобиля) и снижая требования к напряжению искрообразования. Изначально использовался в авиации и гоночных автомобилях, затем, по мере снижения стоимости продукции, стал употребляться и на массовых автомобилях. В настоящее время такие свечи доступны для большинства двигателей, однако являются наиболее дорогими.
  • В ювелирном деле иридий стали использовать совсем недавно. В России в 1999 году из него были изготовлены кольца, а следом — золотые изделия, украшенные иридиевой инкрустацией. Излюбленным материалом для ювелиров является иридиево-платиновый сплав. Добавка 10% этого супертвердого вещества улучшает прочность платины в три раза, а изделия приобретают несравнимой красоты внешний вид и безукоризненную прочность.

Первый набор в истории нумизматики с монетой из иридия

Монета из иридия вошла в набор монет Руанды. В набор вошли пять монет, номинал каждой 10 руандийских франков. Монеты обладают одинаковым диаметром 11 мм. Каждая монета из драгоценного металла упакована в органическое стекло.
На лицевой стороне монет изображен герб Руанды, на реверсе - голова льва и технические характеристики монеты: металл, из которого отчеканена каждая монета и год эмиссии «2013».

Монета из золота 999-й пробы (proof), ее масса 1/100 oz.
Монета из серебра 999-й пробы (proof), масса монеты 1/25 oz.
Монета из иридия 999-й пробы (BU), ее масса 1/25 oz.
Монета из палладия 999-й пробы (proof), масса такой монеты 1/100 oz.
Монета из платины 999-й пробы (proof) ее масса 1/100 oz.

Тираж набора - 1000 шт.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Иридий

Больше двух столетий прошло с тех пор, как появились первые сведения о платине – белом металле из Южной Америки. Долгое время люди были уверены, что это чистый металл, так же, как золото. Только в самом начале XIX в. Волластон сумел выделить из самородной платины палладий и родий, а в 1804 г. Теннант, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, нашел в нем еще два элемента. Один из них он назвал осмием, а второй – иридием. Соли этого элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета. Это свойство и было положено в основу названия: по-гречески слово ιρις, значит «радуга».

В 1841 г. известный русский химик профессор Карл Карлович Клаус занялся исследованием так называемых платиновых остатков, т.е. нерастворимого осадка, остающегося после обработки сырой платины царской водкой. «При самом начале работы, – писал Клаус, – я был удивлен богатством моего остатка, ибо извлек из него, кроме 10% платины, немалое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия и смесь различных металлов особенного содержания»...

Клаус сообщил горному начальству о богатстве остатков. Власти заинтересовались открытием казанского ученого, которое сулило значительные выгоды. Из платины в то время чеканили монету, и получение драгоценного металла из остатков казалось очень перспективным. Через год Петербургский монетный двор выделил Клаусу полпуда остатков. Но они оказались бедными платиной, и ученый решил провести на них исследование, «интересное для науки».

«Два года, – писал Клаус, – занимался я постоянно этим трудным, продолжительным и даже вредным для здоровья исследованием» и в 1845 г. опубликовал работу «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды и металла рутения». Это было первое систематическое исследование свойств аналогов платины. В нем впервые были описаны и химические свойства иридия.

Клаус отмечал, что иридием он занимался больше, чем другими металлами платиновой группы. В главе об иридии он обратил внимание на неточности, допущенные Берцелиусом при определении основных констант этого элемента, и объяснил эти неточности тем, что маститый ученый работал с иридием, содержащим примесь рутения, тогда еще не известного химикам и открытого лишь в ходе «химического исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения».

Какой же он, иридий?

Атомная масса элемента №77 равна 192,2. В таблице Менделеева он находится между осмием и платиной. И в природе он встречается главным образом в виде осмистого иридия – частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Иридий – серебристо-белый металл, очень твердый, тяжелый и прочный. По данным фирмы «Интернейшнл Никель и Ко», это самый тяжелый элемент: его плотность 22,65 г/см 3 , а плотность его постоянного спутника – осмия, второго по тяжести 22,61 г/см 3 . Правда, большинство исследователей придерживаются иной точки зрения: они считают, что иридий все-таки немного легче осмия.

Естественное свойство иридия (он же платиноид!) – высокая коррозионная стойкость. На него не действуют кислоты ни при нормальной, ни при повышенной температуре. Даже знаменитой царской водке монолитный иридий «не по зубам». Только расплавленные щелочи и перекись натрия вызывают окисление элемента №77.

Иридий стоек к действию галогенов. Он реагирует с ними с большим трудом и только при повышенной температуре. Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl 2 , IrCl 3 и IrCl 4 . Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600°C. Единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен, – это фторид IrF 6 . Тонкоизмельченный иридий окисляется при 1000°C и в струе кислорода, причем в зависимости от условий могут получаться несколько соединений разного состава.

Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например Cl 3 и соли с комплексными анионами, например K 3 · 3H 2 O. Как комплексообразователь иридий похож на своих соседей по таблице Менделеева.

Иридий получают в виде порошка, который затем прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же порошок переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона. Чистый иридий в горячем состоянии можно ковать, однако при обычной температуре он хрупок и не поддается никакой обработке.

Иридий в деле

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия. Однако здесь встречаются трудности. Обычным электролитическим способом иридий на другой металл наносится с трудом, и покрытие получается довольно рыхлое. Наилучшим электролитом был бы комплексный гексахлорид иридия, однако он неустойчив в водном растворе, и даже в этом случае качество покрытия оставляет желать лучшего.

Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металла-покрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500...600°C. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.

Можно наносить иридиевые покрытия на металлы и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350...400°C в контролируемой атмосфере, т.е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Но покрытия – не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость. Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое – до 99 кг/мм 2 . Поскольку такие сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники. Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда – хирургический инструмент.

В будущем сплавы иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой – достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь необгорающие платино-иридиевые контакты – они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Иридий добавляют не только к платине. Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому. Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родия), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют главным образом из-за его постоянства – постоянны размеры изделий из металла, его физические и химические свойства, причем, если можно так выразиться, постоянны на высшем уровне.

Как и другие металлы VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты). Один из окислов иридия, IrO 2 , пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска...

Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента – не больше тонны в год. Во всем мире!

В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены – он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся.

Иридиевый сторож

Во многих химических и металлургических производствах, например в доменном, очень важно знать уровень твердых материалов в агрегатах. Обычно для такого контроля используют громоздкие зонды, подвешиваемые на специальных зондовых лебедках. В последние годы зонды стали заменять малогабаритными контейнерами с искусственным радиоактивным изотопом – иридием-192. Ядра 192 Ir испускают гамма-лучи высокой энергии; период полураспада изотопа равен 74,4 суток. Часть гамма-лучей поглощается шихтой, и приемники излучения фиксируют ослабление потока. Последнее пропорционально расстоянию, которое проходят лучи в шихте. Иридий-192 с успехом применяют и для контроля сварных швов; с его помощью па фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения. Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

Эффект Мёссбауэра

В 1958 г. молодой физик из ФРГ Рудольф Мёссбауэр сделал открытие, обратившее на себя внимание всех физиков мира. Открытый Мёссбауэром эффект позволил с поразительной точностью измерять очень слабые ядерные явления. Через три года после открытия, в 1961 г., Мёссбауэр получил за свою работу Нобелевскую премию. Впервые этот эффект обнаружен на ядрах изотопа иридий-192.

Сердце бьется активнее

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов за последние годы – изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него – на платино-придиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее. Сейчас в СССР многие станции скорой помощи оборудованы подобными генераторами. В случае остановки сердца делают надрез ключичной вены, вводят в нее соединенный с генератором электрод, включают генератор, и через несколько минут сердце вновь начинает работать.

Изотопы – стабильные и нестабильные

В предыдущих заметках довольно много говорилось о радиоизотопе иридий-192, применяемом в многочисленных приборах и даже причастном к важному научному открытию. Но, кроме иридия-192, у этого элемента есть еще 14 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 182 до 198. Самый тяжелый изотоп в то же время – самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада – ровно один час. Стабильных же изотопов у иридия всего два. На долю более тяжелого – иридия-193 в природной смеси приходится 62,7%. Доля легкого иридия-191 соответственно 37,3%.

Полезные хлориридаты

Хлориридатами называют комплексные хлориды четырехвалентного иридия; общая их формула Me 2 . Благодаря хлориридатам можно в принципе уверенно разделять соединения таких похожих элементов, как натрий и калий. Хлориридат натрия растворим в воде, а хлориридат калия – практически нерастворим. Но для такой операции хлориридаты слишком дороги, так как дорог исходный иридий. Это не значит однако, что хлориридаты вообще бесполезны. Способность иридия образовывать эти соединения используют для выделения элемента №77 из смеси платиновых металлов.