Більшість людей досить непогано уявляє собі залізо і алюміній, срібло і золото. Але є хімічні елементи, які грають набагато меншу роль в житті сучасного світу, проте незаслужено маловідомі серед неспеціалістів. Важливо виправити цей недолік, і в тому числі дізнатися все про іридій.
Особливості
Відразу варто сказати, що іридій - це метал. Тому він має всі ті властивості, які є типовими і для інших металів. Такий хімічний елемент позначається поєднанням латинських символів Ir. У таблиці Менделєєва він займає 77 клітку. Відкриття іридію відбулося в 1803 році, в рамках того ж дослідження, при якому англійський вчений Теннант виділив і осмій.
Початковою сировиною для отримання таких елементів послужила руда платини, доставлена з Південної Америки. Спочатку метали виділили у вигляді осаду, який «не брала» «царська горілка». Дослідження показало наявність декількох раніше невідомих речовин. Своє словесне позначення елемент отримав тому, що його солі виглядають, як ніби переливаються веселкою.
Зміст іридію в природі виключно мало, і це одне з найрідкісніших речовин на Землі.
Хімічно чистий іридій не має ніякого райдужного забарвлення. Зате для нього характерний досить привабливий сріблясто-білий колір. Токсичні властивості не підтверджені. Однак окремі сполуки іридію можуть становити небезпеку для людини. Особливо отруйний фторид цього елемента.
Виробництвом та афінажем іридію займається ряд російських і зарубіжних підприємств. Майже весь випуск цього металу - продукт побічної обробки платинового сировини. Хоча іридій і не пурпурний, він містить в природному вигляді 2 ізотопу. 191-й і 193-й елементи стабільні. Але виражені радіоактивні властивості зате має ряд штучно одержуваних ізотопів, їх період напіврозпаду невеликий.
властивості
фізичні
Міцність і твердість іридію дуже великі. Механічно обробляти цей метал практично неможливо. тугоплавкість цього елемента сріблясто-білого кольору досить велика. фахівці відносять іридій до платинової групи. Твердість за шкалою Мооса становить 6,5. Температура плавлення в градусах досягає 2466 градусів. Кипіти іридій, однак, починає тільки при 4428 градусах. Теплота плавлення дорівнює 27610 Дж / моль. Теплота кипіння - 604000 Дж / моль. Молярний об'єм фахівці визначили на рівні 8,54 куб. см. на моль.
Кристалічна решітка цього елемента - кубічна, вершинами куба виступають межі кристалів. На частку 191-го ізотопу припадає 37,3% атомів іридію. Решта 62,3% представлені 193-м ізотопом. Щільність цього елемента (або інакше, питома вага) досягає 22400 кг на 1 м3.
У чистому вигляді метал не магнітиться, а ступінь окислення атомів в різних з'єднаннях коливається від 1 до 6.
хімічні
Але самі атоми іридію рідко вступають в будь-які реакції. Цей елемент відрізняється видатної хімічної пасивністю . Він абсолютно не розчиняється у воді і не змінюється якимось чином навіть при тривалому контакті з повітрям. Якщо температура речовини менше 100 градусів, то воно не буде вступати в реакцію навіть з «царської горілкою», не кажучи вже про інших кислотах і їх комбінаціях. Реакція з фтором можлива при 400 градусах, для реакції з хлором або сірої доведеться прогрівати іридій до червоного розжарювання.
Відомі 4 хлориду, в яких число атомів хлору варіюється від 1 до 4. Вплив кисню відчутно при температурі не нижче 1000 градусів. Продуктом такої взаємодії виявляється діоксид іридію - речовина, практично нерозчинний у воді. Підвищити розчинність можна шляхом окислення з використанням комплексообразователя. Вища ступінь окислення в нормальних умовах може бути досягнута лише в гексафторид іридію.
При екстремально низьких температурах з'являються з'єднання з валентністю 7 і 8. Можливе утворення комплексних солей (як катіонного, так і аніонового типу). Відзначають, що сильно розігрітий метал може роз'їдати соляна кислота, насичена киснем. Важливу роль хіміки надають:
- гідроксид;
- хлоридам;
- галогенидам;
- оксиду;
- КАРБОНІЛИ іридію.
Як добувають?
Отримання іридію в природі сильно утруднено його великою рідкістю. У природному середовищі цей метал завжди змішаний з супутніми речовинами. Якщо виявляють де-небудь цей елемент, то поблизу обов'язково знаходяться платина або метали з її групи. Деякі руди, що містять нікель і мідь, включають іридій в розсіяною формі. Основна частина цього елемента витягується з відсталої матерії в:
- ПАР;
- Канаді;
- північноамериканському штаті Каліфорнія;
- родовищах на острові Тасманія (що належить Австралійського Союзу);
- Індонезії (на острові Калімантан);
- різних районах острова Нова Гвінея.
Перемішаний з осмієм іридій добувають в старих гірських складчастий, що знаходяться в тих же країнах. Чільну роль на світовому ринку займають компанії з ПАР . Недарма саме вироблення в цій країні прямо впливає на баланс попиту і пропозиції, чого не можна сказати про продукцію з інших регіонів планети. За існуючими науковими уявленнями, рідкість іридію пов'язана з тим, що він потрапляв на нашу планету тільки в метеоритах, і тому на його частку доводиться мільйонна частка відсотка від маси земної кори.
Однак частина експертів з цим не згодна. Вони наполягають, що лише невелика частина всіх іридієвих покладів розвідана і придатна для освоєння на рівні сучасних технологій. Відкладення, що з'явилися в глибокій геологічної давнини, містять в окремих шарах іридію в сотні разів більше, ніж вже розробляються породи.
Такі аномалії виявлені на всій земній кулі. Однак витяг матеріалу з глибинних розрізів під материками і на дні океанів поки що економічно ірраціонально.
Сьогодні іридій добувають тільки після закінчення видобутку головних копалин . Це золото, нікель, платина або мідь. Коли родовище близько до вичерпання, руду починають обробляти спеціальними реактивами, які вивільняють рутеній, осмій, паладій. Лише після них приходить черга отримання «райдужного» елемента. далі:
- очищають руду;
- дроблять її в порошок;
- пресують цей порошок;
- переплавляють спресовані заготівлі в електричних печах, при безперервному русі аргоновой струменя.
Досить велика кількість металу витягують з анодних шламів, що залишаються мідно-нікелевим виробництвом. Спочатку шлами збагачують. Переклад в розчин платини та інших металів, включаючи іридій, відбувається під дією гарячої царської горілки. Осмій виявляється в нерастворенном осаді. З розчину під дією хлориду амонію послідовно осідають комплекси платини, іридію і рутенію
застосування
Близько 66% видобутого іридію використовується в хімічній галузі . Всі інші сфери економіки ділять залишок. В останні десятиліття неухильно зростає ювелірне значення «пурпурного металу» . З кінця 1990-х років з нього епізодично почали виробляти кільця, інкрустацію золотих прикрас. Важливо: ювелірні вироби роблять не стільки з чистого іридію, скільки з його сплаву з платиною. Досить 10% добавки, щоб без істотного зростання собівартості підвищити міцність заготовки і готового продукту до 3 разів.
В інших галузях Іридієві сплави також однозначно випереджають чистий метал. Можливість підвищити твердість і міцність виробів шляхом незначної добавки дуже цінується технологами. Так, Іридієві присадки використовують для підвищення зносостійкості дроту для електронних ламп. Твердий метал просто накладають поверх молібдену або вольфраму. Подальше спікання відбувається під пресом, при високій температурі.
І тут треба особливо сказати про використання іридію в хімічній галузі. Там його сплави потрібні, щоб отримувати стійку до різних реактивів і високій температурі посуд. Також іридій виявляється чудовим каталізатором. Підвищення реакційної здатності особливо проявляється при виробництві азотної кислоти . А якщо потрібно розчиняти золото в царській горілці, то технологи майже гарантовано виберуть саме чаші, виготовлені з платино-іридієвого сплаву.
Там, де готують кристали для лазерних приладів , Часто можна зустріти платино-іридієві тиглі. Повністю чистий метал придатний для деталей особливо точних промислових і лабораторних приладів. Мундштук з іридію застосовують і склярі , Коли їм треба робити тугоплавкі сорти скла. Але це тільки невелика частина застосувань дивного елемента.
Його досить часто використовують при виготовленні свічок запалювання для автомашин.
Експерти давно відзначили, що такі свічки служать довше . На самому початку їх використовували переважно для спортивних автомобілів. Сьогодні вони стали дешевше і виявилися доступні практично всім автовласникам. Іридієві сплави потрібні також творцям хірургічних інструментів . Все частіше їх застосовують і при виробництві окремих частин кардіостимулятора.
Цікаво, що монета «10 франків» виробництва Руанди робиться з ювелірно чистого (999 проба) іридію. Знаходить цей метал застосування і в автомобільних каталізаторах. Як і платина, він допомагає прискорено очищати вихлопні гази. Але знайти іридій можна і в самій звичайній пір'яний ручці. Там іноді можна побачити кулька незвичайного кольору, що знаходиться на наконечнику пера або чорнильного стрижня.
У радіодеталях іридій застосовували в основному кілька десятиліть тому. З нього робили частіше контактні групи, а також компоненти, які можуть сильно нагріватися. Таке рішення дозволяє забезпечити довговічність виробів. Ізотоп іридій-192 відноситься до числа штучних радіонуклідів. Його виробляють для дефектоскопічного використання, щоб перевіряти характеристики зварних швів, сталевих і алюмінієвих сплавів.
Сплав осмію з іридію застосовують, щоб зробити компасні голки. А термопари, в яких поєднуються Іридієві і звичайні електроди, використовуються для фізичних досліджень. Тільки вони можуть безпосередньо зареєструвати температуру близько 3000 градусів. Ціна таких конструкцій дуже велика. Використовувати їх у звичайній промисловості поки економічно недоцільно.
Іридієво-титановий електрод - одна з порівняно нових розробок в області електролізу. Тугоплавка речовина напилюють на основу з титанової фольги. У робочій камері при цьому знаходиться тільки аргон. Електроди можуть виглядати і як сітка, і як пластина. Такі електроди:
- стійкі до високої температури;
- стійкі до значного напруження, щільності і силі струму;
- кородують;
- економічніше електродів з добавкою платини (за рахунок істотно більшого ресурсу).
Малорозмірні контейнери з радіоактивними ізотопами іридію затребувані в металургії. Гамма-промені частково поглинаються шихтою. Тому можна визначати, який рівень шихти всередині печі.
Ще можна вказати на такі застосування 77-го елемента, як:
- отримання сплавів молібдену і вольфраму, міцніших при високій температурі;
- підвищення стійкості титану і хрому до кислот;
- виробництво термоелектричних генераторів;
- виготовлення термоемісійних катодів (разом з лантаном і церієм);
- створення паливних баків для космічних ракет (в сплаві з гафнію);
- вироблення пропілену на базі метану і ацетилену;
- добавка до платинових каталізаторів для вироблення окислів азоту (попередників азотної кислоти) - але цей технологічний процес вже не дуже актуальний;
- отримання еталонних одиниць виміру (точніше, для цього потрібен платиново-іридієвий сплав).
Цікаві факти
Солі іридію дуже різноманітні за забарвленням. Так, в залежності від числа приєдналися атомів хлору, з'єднання може мати мідно-червоний, темний зелений, оливковий або коричневий кольори. Дифторид іридію забарвлений в жовтий тон. З'єднання з озоном і бромом мають синє забарвлення. У чистого іридію корозійна стійкість дуже велика навіть при нагріванні до 2000 градусів.
У породах земного походження концентрація іридієвих з'єднань дуже невелика . Серйозно підвищується вона тільки в породах метеоритного походження. Такий критерій дозволяє дослідникам встановити важливі факти про різних геологічних структурах. Всього на землі виробляється лише кілька тонн іридію.
Модуль Юнга (він же модуль поздовжньої пружності) у цього металу - на другому місці серед відомих речовин (більше - тільки у графена).
Про інші властивості і сферах застосування іридію дивіться в наступному відео.