Iridium | ||||
---|---|---|---|---|
← Osmium | Platina → | ||||
| ||||
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö | ||||
Iridiumin kristallinäytteet | ||||
Atomin ominaisuudet | ||||
Nimi, symboli, numero | Iridium / Iridium (Ir), 77 | |||
Atomimassa ( moolimassa ) |
192,217(3) [1] a. e. m ( g / mol ) | |||
Elektroninen konfigurointi | [Xe] 4f 14 5d 7 6s 2 | |||
Atomin säde | klo 136 | |||
Kemiallisia ominaisuuksia | ||||
kovalenttinen säde | klo 127 | |||
Ionin säde | (+4e) 68 pm | |||
Elektronegatiivisuus | 2,20 (Paulingin asteikko) | |||
Elektrodin potentiaali | Ir←Ir 3+ 1,00 V | |||
Hapetustilat | -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8, +9 | |||
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni) |
868,1 (9,00) kJ / mol ( eV ) | |||
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet | ||||
Tiheys ( n.a. ) | 22,65/22,56±0,01 [2] [3] [4] g/cm³ | |||
Sulamislämpötila | 2739 K (2466 °C, 4471 °F) [2] | |||
Kiehumislämpötila | 4701 K (4428 °C, 8002 °F) [2] | |||
Oud. sulamisen lämpöä | 26,0 kJ/mol | |||
Oud. haihtumislämpö | 610 kJ/mol | |||
Molaarinen lämpökapasiteetti | 25,1 [5] J/(K mol) | |||
Molaarinen tilavuus | 8,54 cm³ / mol | |||
Yksinkertaisen aineen kidehila | ||||
Hilarakenne |
kuutio kasvojen keskellä |
|||
Hilan parametrit | 3,840Å _ | |||
Debye lämpötila | 440,00 K | |||
Muut ominaisuudet | ||||
Lämmönjohtokyky | (300 K) 147 W/(m K) | |||
CAS-numero | 7439-88-5 |
77 | Iridium |
Ir192,217 | |
4f 14 5d 7 6s 2 |
Iridium ( kemiallinen symboli - Ir , lat. Ir idium ) on yhdeksännen ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - kahdeksannen ryhmän VIIIB sivualaryhmä), kuudennen ajanjakson kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa järjestelmässä. D. I. Mendelejev , atominumero 77.
Yksinkertainen aine iridium on erittäin kova, tulenkestävä, hopeanvalkoinen platinaryhmän siirtymämetalli , jolla on korkea tiheys ja joka on verrattavissa tässä parametrissa vain osmiumiin (Os:n ja Irin tiheydet ovat lähes yhtä suuret, kun otetaan huomioon teoreettisten laskelmien virhe [6] ). Sillä on korkea korroosionkestävyys jopa 2000 °C:ssa. Se on erittäin harvinainen maanpäällisissä kivissä, joten korkea iridiumpitoisuus kivinäytteissä on osoitus jälkimmäisen kosmisesta ( meteoriitti ) alkuperästä ( ).
Englantilainen kemisti S. Tennant löysi iridiumin vuonna 1803 samanaikaisesti osmiumin kanssa , joka esiintyi epäpuhtauksina Etelä-Amerikasta tuodussa luonnollisessa platinassa . Tennant oli ensimmäinen useista tiedemiehistä, joka onnistui saamaan tarpeeksi liukenematonta jäännöstä altistuttuaan platinalla olevalle aqua regialle ja tunnistamaan siitä aiemmin tuntemattomia metalleja [7] .
Iridium ( muinaiskreikaksi ἶρις - "sateenkaari") sai nimensä suolojensa eri värien vuoksi [8] .
Iridiumin pitoisuus maankuoressa on mitätön (10 −7 massa-%). Se on paljon harvinaisempi kuin kulta ja platina . Esiintyy yhdessä osmiumin , rodiumin , reniumin ja ruteenin kanssa . Viittaa vähiten yleisimpiin elementteihin. Iridium on suhteellisen yleinen meteoriiteissa [9] . On mahdollista, että metallin todellinen pitoisuus planeetalla on paljon korkeampi: sen suuri tiheys ja korkea affiniteetti rautaa kohtaan ( siderophilicity ) voivat johtaa iridiumin siirtymiseen syvälle Maahan, planeetan ytimeen . sen muodostumisesta protoplanetaarisesta levystä . Pieni määrä iridiumia on löydetty auringon fotosfääristä [9] .
Iridiumia löytyy mineraaleista, kuten nevyanskiitista , sysertskitistä ja aurosmiridistä .
Osmisen iridiumin primaariesiintymät sijaitsevat pääasiassa taittuneiden alueiden peridotiittiserpentiniteissä ( Etelä-Afrikassa , Kanadassa , Venäjällä , Yhdysvalloissa , Uudessa-Guineassa ) [10] .
Iridiumin vuosituotanto maapallolla (vuoden 2009 tietojen mukaan) on noin 3 tonnia [11] . Vuonna 2015 louhittiin 7,8 tonnia (251 tuhatta troy unssia ). Vuonna 2016 kilon hinta oli noin 16,7 tuhatta dollaria (520 US dollaria per troy unssi) [12] .
Iridiumatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on: 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 on raskas, hopeanvalkoinen metalli , jota on vaikea työstää kovuutensa vuoksi. Sulamispiste - 2739 K (2466 °C), kiehuu 4701 K (4428 °C) [2] . Kiderakenne on pintakeskeinen kuutio ja jakso a 0 = 0,38387 nm; sähkövastus - 5,3⋅10 -8 Ohm m (0 °C:ssa) ja 2⋅10 -7 Ohm m (2300 °C:ssa); lineaarinen laajenemiskerroin - 6,5⋅10 -6 astetta; normaalikimmomoduuli on 538 GPa [ 13] ; tiheys 20 °C:ssa - 22,65 g / cm³ [2] , nestemäinen iridium - 19,39 g / cm³ (2466 °C) [5] . Tiheys on verrattavissa viereiseen osmiumiin.
Luonnollinen iridium esiintyy kahden stabiilin isotoopin seoksena : 191 Ir (pitoisuus 37,3 %) ja 193 Ir (62,7 %) [5] . Iridiumin radioaktiivisia isotooppeja massaluvuilla 164-199, samoin kuin monia ydinisomeerejä, on saatu keinotekoisilla menetelmillä . Jakelu sai keinotekoisen 192 Ir.
Iridium on stabiili ilmassa normaalilämpötilassa ja kuumennuksessa [14] ; kun jauhe kalsinoidaan happivirrassa 600–1000 °C:ssa, se muodostaa pienen määrän IrO 2 :ta . Yli 1200 °C:n lämpötilassa se haihtuu osittain IrO 3 :na . Kompakti iridium ei reagoi jopa 100 °C:n lämpötiloissa kaikkien tunnettujen happojen ja niiden seosten kanssa, edes aqua regian kanssa . Juuri saostettu iridiummusta liukenee osittain aqua regiaan muodostaen seoksen Ir(III)- ja Ir(IV)-yhdisteitä. Iridiumjauhe voidaan liuottaa klooraamalla alkalimetallikloridien läsnä ollessa 600–900 °C:ssa tai sintraamalla Na 2 O 2 :lla tai BaO 2 :lla , minkä jälkeen liuotetaan happoihin. Iridium on vuorovaikutuksessa fluorin (F 2 ) kanssa 400-450 °C:ssa ja kloorin (Cl 2 ) ja rikin (S) kanssa punaisessa lämpölämpötilassa.
Kaksiarvoisia iridiumyhdisteitäIridiumin korkeimmat hapetusasteet (+7, +8, +9) saatiin erittäin alhaisissa lämpötiloissa yhdisteissä [(η 2 -O 2 )IrO 2 ] + , IrO 4 ja [IrO 4 ] + [15] [ 16] . Myös alemmat hapetusasteet tunnetaan (+1, 0, -1, -3), esimerkiksi [Ir(CO)Cl(PPh 3 )] 2 , Ir 4 (CO) 12 , [Ir(CO) 3 (PPh 3 ) )] 1− , [Ir(CO) 3 ] 3− .
Iridiumin tuotannon päälähde on kupari-nikkelituotannon anodiliete . Platinaryhmän metallien rikasteesta erotetaan kulta (Au) , palladium (Pd) , platina (Pt) jne . Ruteenia (Ru) , osmiumia (Os) ja iridiumia sisältävä jäännös seostetaan kaliumnitraatilla (KNO 3 ) ja kaliumhydroksidi (KOH) , seos uutetaan vedellä, liuos hapetetaan hapella (O 2 ) , osmium(VIII)oksidi (OsO 4 ) ja rutenium(VIII)oksidi (RuO 4 ) tislataan pois , ja iridiumia sisältävä sakka fuusioidaan natriumperoksidin (Na 2 O 2 ) ja natriumhydroksidin (NaOH) kanssa, seos käsitellään aqua regia- ja ammoniumkloridiliuoksella (NH 4 Cl) , jolloin iridium saostuu monimutkaisena yhdisteenä (NH 4 ) ) 2 [IrCl 6 ], joka sitten kalsinoidaan, jolloin saadaan metalli - iridium. Lupaava menetelmä on iridiumin uuttaminen liuoksista uuttamalla heksaklooriiridaatteja korkeammilla alifaattisilla amiineilla. Iridiumin erottamiseen perusmetalleista ioninvaihdon käyttö on lupaavaa . Iridiumin uuttamiseksi osmisen iridiumryhmän mineraaleista mineraalit seostetaan bariumoksidilla, käsitellään suolahapolla ja aqua regialla , OsO 4 tislataan pois ja iridium saostetaan (NH 4 ) 2 [IrCl 6 ] -muodossa. .
Iridiumin maailmanlaajuinen kulutus oli 10,4 tonnia vuonna 2010. Pääsovellus on yksikiteiden viljelylaitteet, joissa iridiumia käytetään upokkaan materiaalina. Vuonna 2010 näihin tarkoituksiin käytettiin 6 tonnia iridiumia. Laadukkaiden sytytystulppien, kemiallisten laitteiden ja kemiallisten katalyyttien valmistajat kuluttavat noin 1 tonnin [17] [18] .
Iridiumia kuparin ja platinan ohella käytetään polttomoottoreiden (ICE) sytytystulpissa materiaalina elektrodien valmistukseen, mikä tekee niistä kestävimmät (100-160 tuhatta km ajoa) ja vähentää kipinöintivaatimuksia. Jännite. Ensimmäinen yritys, joka käytti iridiumia ja paransi siten sytytystulppien laatua, oli japanilainen yritys NGK [19] . Aluksi sitä käytettiin lento- ja kilpa-autoissa, sitten kun tuotantokustannukset laskivat, sitä alettiin käyttää massaautoissa . Tällä hetkellä tällaisia tulppia on saatavana useimpiin moottoreihin, mutta ne ovat kalleimpia.
Seokset volframin (W) ja toriumin (Th) kanssa - materiaalit lämpösähkögeneraattoreihin , rodiumin (Rh) , reniumin (Re) , volframi (W) kanssa - materiaalit lämpöpareihin , joita käytetään yli 2000 °C:ssa, lantaanilla (La) ja ceriumilla ( Ce) ovat termionisten katodien materiaaleja.
Historialliset mittarin ja kilogramman standardit valmistettiin platina-iridium-seoksesta [20] .
Vuonna 2013 Ruandan keskuspankki käytti ensimmäistä kertaa maailmassa iridiumia virallisten kolikoiden valmistuksessa , ja se laski liikkeeseen 999 puhdasta metallista kolikon. Iridium-kolikko laskettiin liikkeeseen 10 Ruandan frangin nimellisarvolla [21] .
Iridiumia on käytetty korkealuokkaisten kynänpäiden valmistukseen . Pieni iridiumpallo löytyy kynien ja mustetäyttöjen kärjestä, se näkyy erityisesti kultakärjessä, jossa se eroaa väriltään itse kärjestä. Meidän aikanamme iridium on korvattu muilla hankausta kestävillä metalleilla [22] .
Iridium paleontologiassa ja geologiassa on osoitus kerroksesta, joka muodostui välittömästi meteoriittien putoamisen jälkeen.
Iridium-192 on gammalähde, jonka puoliintumisaika on 74 päivää. Sitä käytetään vikojen havaitsemisessa [14] ja brakyterapiassa .
Kiinnostusta sähkön lähteenä aiheuttaa sen ydinisomeeri iridium-192m2 (puoliintumisaika 241 vuotta).
Iridiumyhdisteet ovat mahdollisia lääkkeitä onkologisten sairauksien hoidossa [23] .
Ei näytä mitään biologista roolia. Metallinen iridium on myrkytön, mutta jotkut iridiumin yhdisteet, kuten sen heksafluoridi (IrF 6 ), ovat erittäin myrkyllisiä .
Iridiumin hinta maailmanmarkkinoilla vuonna 2021 on noin 160 dollaria grammalta [24] .
Venäjän federaatiossa iridiumin (sekä muiden jalometallien kullan , hopean , platinan , palladiumin , rodiumin , ruteenin ja osmiumin [25] ) laittomasta hankinnasta, varastoinnista, kuljetuksesta, lähettämisestä ja myynnistä suuressa mittakaavassa (eli , arvo on yli 2,25 miljoonaa ruplaa [26] ) lukuun ottamatta koruja ja taloustavaroita ja tällaisten esineiden romua, rikosoikeudellinen vastuu on säädetty vankeuteen enintään 5 vuodeksi [27] .
Sanakirjat ja tietosanakirjat |
|
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Metallien sähkökemiallisen toiminnan sarja | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |