На Земле это один из самых редких и дорогих металлов – глобальные объемы производства исчисляются несколькими тоннами за год. Геологи утверждают: если порода богата иридием, то без влияния Космоса не обошлось.
Что представляет собой
Иридий – это серебристо-белый блестящий металл, платиноид.
Элемент таблицы Менделеева под номером 77, международное наименование – Iridium (Ir).
Очень твердый (6,5 по Моосу), тугоплавкий, плотный. Устойчив к коррозии даже при запредельных температурах.
Иридий – один из двух самых твердых и редких металлов. Его содержание в земной коре в 10 раз меньше платины, в 40 раз меньше золота. По массе это одна миллионная доля процента.
Ювелирами, финансистами причислен к благородным.
История открытия
История открытия иридия связана с именем британского химика Смитсона Теннанта. Исследуя платиновую руду с копей Южной Америки (1803 год), он пытался выделить чистый металл. Воздействуя на руду царской водкой, получил нерастворимый остаток. Здесь обнаружились неизвестные науке вещества. Это были иридий и осмий.
Название пришло само собой. Теннанта впечатлила радужность оттенков солей нового металла, и он назвал его иридием.
Иридой звали древнегреческую богиню радуги.
Ученого избрали членом Лондонского королевского общества, в 1804 году за открытие осмия и иридия удостоили медали Копли – высшей награды общества.
Физико-химические характеристики
Иридий выглядит подобно любому металлу платинового семейства. Устойчив к коррозии больше золота и платины, до 100°C инертен к кислотам, кислотным сочетаниям.
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | Иридий / Iridium (Ir), 77 |
Атомная масса (молярная масса) |
192,217(3) а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d7 6s2 |
Радиус атома | 136 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 127 пм |
Радиус иона | (+4e) 68 пм |
Электроотрицательность | 2,20 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | Ir←Ir3+ 1,00 В |
Степени окисления | 9, 7, 8, 6, 4, 3, 2, 1, 0, −1, −3 |
Энергия ионизации (первый электрон) |
868,1 (9,00) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 22,65/22,56±0,01 г/см³ |
Температура плавления | 2739 K (2466 °C, 4471 °F) |
Температура кипения | 4701 K (4428 °C, 8002 °F) |
Уд. теплота плавления | 26,0 кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 610 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 25,1 Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 8,54 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | кубическая гранецентрированая |
Параметры решётки | 3,840 Å |
Температура Дебая | 430,00 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) 147 Вт/(м·К) |
Номер CAS | 7439-88-5 |
Не токсичен, но шестивалентный фторид ядовит. Этот недостаток учитывают на предприятиях, которые используют иридиевое сырье.
Металл в природе
Чистый иридий не встречается в природе. Почти всегда это комбинация с осмием, поэтому у профессионалов в ходу термины «осмистый иридий», «осмиридиевые сплавы».
Коренные залежи осмистого иридия есть в нескольких регионах планеты: Россия, Канада, США, ЮАР, Папуа-Новая Гвинея.
Другие спутники металла иридия в руде – родий и рутений.
На местах добычи используется закрытый (шахтный) способ.
Совокупный мировой объем добычи металла за год – три — десять тонн.
Ученые полагают: происхождение металла таково, что главные залежи нужно искать глубже:
- Земное ядро. Туда металл увлекло железо при образовании планеты.
- Метеориты.
- Кости динозавров. Они насыщены иридием, что косвенно подтверждает гипотезу о гибели животных из-за метеорита, врезавшегося в Землю 65 млн. лет назад.
Спектроскопический анализ выявил следы иридия в короне Солнца.
Существуют природные изотопы металла. Синтезирован десяток аналогов с малым периодом полураспада. Самый востребованный под номером 192 (74 суток).
Добыча и переработка
Основные объемы иридия извлекают из сульфатных железистых, никелевых руд. Немного дает минералогическая экзотика – невьянскит, уросмирид, сысертскит.
Чистый иридий получают промышленным способом из продуктов переработки медно-никелевых сплавов.
Технология многоэтапная – выделение из концентрата платиноидов, выщелачивание остатка водой, перегонка, воздействие царской водкой. Осадочный иридий прокаливают, получая чистый металл.
Есть другие методы: ионный обмен, экстракция. Все технологии добычи сложны, затратны.
В России добычу иридия ведут предприятия Красноярска, Екатеринбурга, «Норильский Никель».
Сферы применения
Чистый иридий не применяется: слишком дорог и тверд. Но сплавы с ним востребованы от науки и высоких технологий до ювелирного дела.
Промышленность
Свойства металла обусловили сферы применения промышленным комплексом:
- Из иридия делают посуду, оборудование, катализаторы для предприятий химического комплекса.
- В иридиевых тиглях выращивают монокристаллы.
- У автопрома это материал электродов (с медью и платиной) свечей зажигания. Они служат дольше, используются для элитных автомобилей.
- Сплавы иридия с рутением содержат электрогенераторы, термопары для измерения температур до 2000°C.
- Это индикатор качества сварных швов изделий из стали и сплавов алюминия.
Из платиново-иридиевого сплава изготовлены эталоны килограмма и метра (находятся в Париже).
Космические перспективы открыло третье тысячелетие:
- Компания American Elements создала технологию отливки бесшовных иридиевых колец для использования на спутниках, космических аппаратах (2006 год).
- Металл присутствует в дисплеях компьютеров, телевизоров, айфонов, других гаджетов на основе органических светодиодов (технология OLED).
Как источник энергии рассматривается ядерный изомер иридия-192 со временем «жизни» более 240 лет.
Медицина
Из сплава платины с иридием изготовлен хирургический инструментарий, детали кардиостимуляторов.
Это базис для развития ядерной медицины. Радионуклидное сырье получают на ядерных реакторах, циклотронах. 90% уходит на экспорт.
Россия входит в мировую топ-пятерку производителей сырьевых медицинских изотопов.
Иридий-192 задействован при дефектоскопии и онкологами (гамма-нож).
Ювелирное дело
Ювелиры ценят металл за прочность, используя в сплаве с платиной.
Американская компания Smithson Tennant первой наладила производство ювелирных украшений из иридия. Иридиевые обручальные кольца позиционируются ею как вечные в буквальном смысле: бессильны даже концентрированная кислота и время. Им не требуется особый уход и условия хранения.
Украшения из сплавов с добавлением иридия и через десятилетия выглядят как купленные только что.
Драгоценности с иридием (даже обручальные кольца) не изнашиваются, всегда выглядят как новенькие. Это преимущество особо важно для изделий, испытывающих повышенные нагрузки (обручальные кольца, перстни, браслеты).
Другие сферы
Иридий почитают геологи и палеонтологи: это маркер возраста слоев земной коры и вымерших организмов.
Единственную в мире монету – проба иридия 999 – выпустил в 2013 году Национальный Банк Руанды (государство на востоке Африки). Номинал составил 10 местных франков.
До 1980-х годов шариком из иридиевых сплавов снабжали перья авторучек класса люкс, включая легендарный Parker 51. Это атрибут элиты и аксессуар фаната роскоши Джеймса Бонда.
Цены
Металл входит в десятку самых дорогих. Цена обусловлена редкостью иридия в природе и дороговизной способа получения чистого металла.
За 1 грамм иридия выкладывают $25-45.