ИРИДИУМ: описание металла, свойств, применения и месторождений

Большинство людей хорошо разбираются в железе и алюминии, серебре и золоте.

ИРИДИЙ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Большинство людей хорошо разбираются в железе и алюминии, серебре и золоте. Но есть химические элементы, которые в жизни современного мира играют незначительную роль, но незаслуженно мало известны неспециалистам. Этот недостаток важно исправить, в том числе узнать все об иридии.

Сразу нужно сказать, что иридий — это металл. Следовательно, он обладает всеми теми свойствами, которые присущи другим металлам.

Этот химический элемент обозначается комбинацией латинских символов Ir. В периодической таблице он занимает 77-ю ячейку.

Открытие иридия произошло в 1803 году в рамках того же исследования, в котором английский ученый Теннант также выделил осмий.

Исходным сырьем для производства этих элементов была платиновая руда, доставленная из Южной Америки. Первоначально металлы выделяли в виде осадка, который «царская водка» не принимала. Исследование выявило наличие нескольких ранее неизвестных веществ. Элемент получил свое словесное обозначение, потому что его соли переливаются радугой.

Содержание иридия в природе крайне невелико и является одним из самых редких веществ на Земле.

Химически чистый иридий не имеет цвета радуги. Но для него характерен довольно привлекательный серебристо-белый цвет. Токсические свойства не подтверждены. Однако некоторые соединения иридия могут быть опасны для человека. Фтор этого элемента особенно ядовит.

Ряд российских и зарубежных компаний занимается производством и переработкой иридия. Практически все производство этого металла является побочным продуктом переработки платинового сырья.

Хотя иридий не пурпурный, он, естественно, содержит 2 изотопа. Элементы 191 и 193 стабильны.

Но ряд искусственно полученных изотопов обладают ярко выраженными радиоактивными свойствами, их период полураспада короткий.

Прочность и твердость иридия очень высоки. Обрабатывать этот металл практически невозможно. Огнеупорность этого серебристо-белого элемента довольно высока. Специалисты относят иридий к платиновой группе.

Твердость по шкале Мооса — 6,5. Температура плавления в градусах достигает 2466 градусов. Иридий, однако, начинает закипать только при 4428 градусах. Теплота плавления 27610 Дж / моль. Теплота кипения — 604000 Дж / моль.

Специалисты определили молярный объем в 8,54 кубических метра на моль.

Кристаллическая решетка этого элемента кубическая, края кристаллов служат вершиной куба. Изотоп 191 составляет 37,3% атомов иридия. Остальные 62,3% приходится на 193-й изотоп. Плотность этого элемента (или иначе удельный вес) достигает 22400 кг на 1 м3.

В чистом виде металл не намагничивается, а степень окисления атомов в различных соединениях варьируется от 1 до 6.

Но сами атомы иридия редко вступают в какую-либо реакцию. Этот элемент отличается исключительной химической пассивностью. Он полностью нерастворим в воде и никак не изменяется даже после длительного контакта с воздухом.

Если температура вещества ниже 100 градусов, оно не вступит в реакцию даже с царской водкой, не говоря уже о других кислотах и ​​их сочетаниях.

Возможна реакция с фтором при 400 градусах; для реакции с хлором или серой необходимо будет нагреть иридий до тех пор, пока он не станет раскаленным.

Известно 4 хлорида, в которых количество атомов хлора колеблется от 1 до 4. Влияние кислорода проявляется при температуре не ниже 1000 градусов.

Продуктом этого взаимодействия является диоксид иридия, вещество, практически не растворимое в воде. Растворимость может быть увеличена путем окисления с использованием комплексообразователя.

Максимальная степень окисления при нормальных условиях может быть достигнута только в гексафториде иридия.

При экстремально низких температурах появляются соединения с валентностями 7 и 8. Возможно образование комплексных солей (как катионных, так и анионных). Обратите внимание, что сильно нагретый металл может вызывать коррозию насыщенной кислородом соляной кислоты. Химики приписывают важную роль:

Получению иридия в природе сильно мешает его большая редкость. В естественной среде этот металл всегда смешивается с родственными веществами.

Если этот элемент находится где-либо, платина или металлы из ее группы должны быть найдены поблизости. Некоторые минералы, содержащие никель и медь, включают иридий в дисперсной форме.

Основная часть этого элемента извлекается из инертного вещества в:

• ЮЖНАЯ АФРИКА;
• Канада;
• североамериканский штат Калифорния;
• месторождения на острове Тасмания (принадлежат Австралийскому союзу);
• Индонезия (на острове Калимантан);
• разные районы острова Новая Гвинея.

Иридий в смеси с осмием добывают в старых горных овчарнях, расположенных в тех же деревнях. Компании из ЮАР играют ведущую роль на мировом рынке.

Недаром производство в этой стране напрямую влияет на баланс спроса и предложения, чего нельзя сказать о продукции из других регионов планеты.

Согласно существующим научным представлениям, редкость иридия объясняется тем, что он попал на нашу планету только в виде метеоритов и, следовательно, составляет одну миллионную процентного пункта массы земной коры.

Однако некоторые эксперты с этим не согласны. Они настаивают на том, что лишь небольшая часть всех месторождений иридия разведана и может быть освоена на уровне современных технологий. Осадки, появившиеся в глубокой геологической древности, содержат в отдельных слоях иридия в сотни раз больше, чем уже извлеченные породы.

Подобные аномалии встречаются по всему миру. Однако добыча материала из глубоких разрезов под континентами и на дне океанов по-прежнему экономически нерациональна.

Сегодня иридий добывают только после того, как закончится добыча основных полезных ископаемых. Это золото, никель, платина или медь. Когда месторождение близко к истощению, минерал начинает обрабатывать специальными реагентами, выделяющими рутений, осмий и палладий. Только после них наступает очередь получать «радужную» стихию. Дальше:

• переработка руды;
• растолочь в порошок;
• этот порошок прессуется;
• формованные изделия переплавляют в электрических печах при непрерывном движении струи аргона.

Достаточно большое количество металла извлекается из анодного шлама, оставшегося от медно-никелевого производства. Вначале грязь обогащается.

Платина и другие металлы, в том числе иридий, превращаются в раствор под действием горячей воды. Осмий попадает в нерастворенный осадок.

В дальнейшем комплексы платины, иридия и рутения осаждаются из раствора под действием хлорида аммония

Около 66% добытого иридия используется в химической промышленности. Остальное делят все остальные секторы экономики. В последние десятилетия стоимость украшений из «пурпурного металла» постоянно растет».

С конца 90-х годов периодически изготавливаются кольца и украшения с инкрустацией из золота. Важно: украшения сделаны не столько из чистого иридия, сколько из его сплава с платиной.

добавки 10% достаточно для увеличения прочности детали и готового изделия до 3 раз без значительного увеличения затрат.

В других отраслях иридиевые сплавы значительно превосходят чистый металл. Возможность повысить твердость и прочность изделий с небольшой добавкой высоко ценится технологами.

Следовательно, добавки иридия используются для увеличения износостойкости проволоки для электронных трубок. Твердый металл просто кладут на молибден или вольфрам.

Последующее спекание происходит под высокотемпературным прессом.

И здесь прежде всего следует сказать об использовании иридия в химической промышленности. Там его сплавы нужны для получения пластин, устойчивых к различным реагентам и высоким температурам. Иридий также является отличным катализатором.

Повышение реакционной способности особенно заметно при производстве азотной кислоты.

А если вам нужно растворить золото в царской водке, технологи почти наверняка выберут именно чашки из сплава платины и иридия.

Платино-иридиевые тигли часто встречаются там, где готовят кристаллы для лазерных устройств.

Полностью чистый металл подходит для высокоточных промышленных и лабораторных деталей инструментов.

Иридиевый мундштук также используется стеклодувами, когда им приходится изготавливать огнеупорные стекла. Но это лишь малая часть применения удивительного элемента.

довольно часто используется при изготовлении автомобильных свечей зажигания.

Специалисты давно отметили, что такие свечи служат дольше. Вначале они использовались в основном для спортивных автомобилей. Сегодня они стали дешевле и доступны практически всем автовладельцам. Сплавы иридия также нужны производителям хирургических инструментов. Их все чаще используют при изготовлении отдельных частей кардиостимуляторов.

любопытно, что монета в 10 руандийских франков сделана из иридия ювелирного качества (пробы 999 пробы). Этот металл также используется в автомобильных катализаторах.

Как и платина, он помогает ускорить очистку выхлопных газов. Но вы также можете найти иридий в самой обычной перьевой ручке.

Здесь иногда можно увидеть необычный цветной шар на кончике пера или чернильницы.

Несколько десятилетий назад иридий в основном использовался в радиодетали. Чаще образуются контактные группы, а также компоненты, которые могут сильно нагреваться.

Такое решение позволяет гарантировать долговечность изделий. Изотоп иридия-192 — искусственный радионуклид.

Он изготовлен для неразрушающего контроля характеристик сварных швов, сталей и алюминиевых сплавов.

Иглы рукавов изготовлены из сплава осмия с иридием. А термопары, в которых сочетаются иридиевые и обычные электроды, используются для физических исследований. Только они могут напрямую регистрировать температуру около 3000 градусов. Цена на такие конструкции очень высока. Их использование в обычной промышленности экономически нецелесообразно.

Иридий-титановый электрод — одна из относительно новых разработок в области электролиза. Огнеупорное вещество напыляется на основу из титановой фольги. В этом случае в рабочей камере находится только аргон. Электроды могут иметь вид сетки или пластины. Эти электроды:

• устойчивы к высоким температурам;
• устойчивы к значительному напряжению, плотности и току;
• не подвержены коррозии;
• дешевле электродов с добавлением платины (за счет значительно большего ресурса).

Малогабаритные емкости с радиоактивными изотопами иридия востребованы в металлургии. Гамма-лучи частично поглощаются зарядом. Таким образом, можно определить, какой уровень заряда находится внутри печи.

Также можно указать такие применения 77-го элемента как:

• получить сплавы молибдена и вольфрама, более устойчивые к высоким температурам;
• повышают стойкость титана и хрома к кислотам;
• производство термоэлектрических генераторов;
• производство термоэмиссионных катодов (вместе с лантаном и церием);
• создание топливных баков для космических ракет (связанных с гафнием);
• производство пропилена на основе метана и ацетилена;
• добавка к платиновым катализаторам производства оксидов азота (предшественников азотной кислоты) — но этот технологический процесс уже не очень актуален;
• получить эталонные единицы измерения (точнее, для этого нужен платино-иридиевый сплав).

Соли иридия очень разнообразны по цвету. Таким образом, в зависимости от числа присоединенных атомов хлора соединение может быть медно-красным, темно-зеленым, оливковым или коричневым. Дифторид иридия окрашен в желтый цвет. Соединения с озоном и бромом имеют синий цвет. Чистый иридий обладает очень высокой устойчивостью к коррозии даже при нагревании до 2000 градусов.

В породах земного происхождения содержание соединений иридия очень низкое. Он значительно увеличивается только в породах метеоритного происхождения. Этот критерий позволяет исследователям устанавливать важные факты о различных геологических структурах. На Земле производится всего несколько тонн иридия.

Модуль Юнга (то есть продольный модуль упругости) для этого металла занимает второе место среди известных веществ (больше — только для графена).

О других свойствах и использовании иридия смотрите в следующем видео.