Все об иридии. Химический элемент 77.

Иридий — это металл и химический элемент. Элемент находится в таблице Менделеева с атомным номером 77. Считается, что он происходит из благородных пород, имеет твердую структуру и бело-золотистый цвет.

Все об иридии

Большинство людей имеют довольно хорошее представление о железе и алюминии, серебре и золоте. Но есть химические элементы, которые играют немаловажную роль в жизни современного мира, но слишком мало известны обывателям. Важно устранить этот недостаток, и это включает в себя знакомство со всеми элементами иридия.

Особенности

Прежде всего, следует сказать, что иридий — это металл. По этой причине он обладает всеми свойствами, характерными для других металлов. Этот химический элемент обозначается комбинацией латинских символов Ir. Он занимает 77-е место в таблице Менделеева. Иридий был открыт в 1803 году в рамках тех же исследований, которые привели английского ученого Теннанта к выделению осмия.

Первоначальным материалом для извлечения этих элементов была платиновая руда, которую импортировали из Южной Америки. Первоначально металлы были выделены в виде грязи, которую не приняла «царская водка». В ходе исследования было обнаружено присутствие нескольких ранее неизвестных веществ. Свое название элемент носит потому, что его соли кажутся сочащимися, как радуга.

Химически чистый иридий не имеет радужной окраски. Вместо этого он отличается довольно привлекательным серебристо-белым цветом. Его токсичные свойства не подтверждены. Однако некоторые соединения иридия могут быть опасны для человека. Особенно токсичен фтор, входящий в состав этого элемента.

Некоторые российские и зарубежные компании занимаются производством и аффинажем иридия. Почти все производство этого металла является результатом переработки побочных продуктов платинового сырья. Хотя иридий не является фиолетовым, в своей природной форме он содержит 2 изотопа. 191-й и 193-й элементы стабильны. Однако некоторые искусственно полученные изотопы высокорадиоактивны, а период их полураспада короток.

Свойства

Физические

Прочность и твердость иридия очень высоки. Этот металл практически невозможно обработать. Степень светопреломления этого серебристо-белого элемента довольно высока. Специалисты относят иридий к платиновой группе. Твердость металла составляет 6,5 по шкале Мооса. Температура его плавления в градусах достигает 2466 градусов. Однако кипеть иридий начинает только при температуре 4228 градусов. Теплота плавления составляет 27610 Дж/моль. Температура кипения составляет 604000 Дж/моль. Молекулярный объем определен экспертами как 8,54 см³ на моль.

Кристаллическая решетка этого элемента кубическая, вершины кубов выступают из поверхностей кристаллов. На 191-й изотоп приходится 37,3 % атомов иридия. Остальные 62,3 % приходятся на 193-й изотоп. Плотность этого элемента (или удельный вес) достигает 22400 кг на 1 м3.

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

Химические

Однако сами атомы иридия редко вступают в реакцию. Этот элемент характеризуется необычайной химической пассивностью. Он совершенно нерастворим в воде и не изменяется даже после длительного контакта с воздухом. Если температура вещества ниже 100 градусов, он не реагирует даже с акварегием, не говоря уже о других кислотах и их комбинациях. Реакция с фтором возможна при температуре 400 градусов; для реакции с хлором или серой иридий должен быть нагрет до красной температуры.

Известны четыре хлорида, в которых число атомов хлора составляет от 1 до 4. Влияние кислорода становится заметным при температуре не менее 1000 градусов Цельсия. Продуктом этого взаимодействия является диоксид иридия — вещество, практически нерастворимое в воде. Процесс окисления может быть проведен с помощью комплексообразователя для повышения растворимости. В обычных условиях наивысшая степень окисления может быть достигнута только с гексафторидом иридия.

При экстремально низких температурах возникают соединения с валентностью 7 и 8. Возможно образование солевых комплексов (как катионного, так и анионного типа). Установлено, что сильно нагретый металл может разъедаться соляной кислотой, содержащей кислород. Важная роль отводится химикам:

• гидроксидам;
• хлоридам;
• галогенидам;
• оксиду;
• карбонилам иридия.

Происхождение металла

Иридий — платаноид, являющийся продуктом многофазного ядерного синтеза элементов. Он составляет всего 3 % от всех других металлов на Земле (из 1005), то есть не очень распространен. Ученые считают, что иридий скрыт в ядре Земли или в расплавленном железо-никелевом слое (внешнее ядро).

В земной коре он встречается в сплаве с осмием или платиной.

Как получают

Мы уже говорили, что этот металл встречается только в сплавах. Но как можно добыть иридий? Источником породы является анодный шлам медно-никелевого производства. Продукт — шлам — становится насыщенным, после чего под воздействием aqua regia переходит из твердого состояния в жидкое в виде хлоридных соединений H2PtCl6.

Поэтому химики берут жидкую смесь металлов и добавляют хлорид аммония NH4Cl. Затем платина выпадает в осадок и получается комплекс иридия (NH4)2IrCl6. (NH4)2IrCl6 прокаливают с кислородом и азотом. Продуктом является металлический иридий

Места добычи

Химический элемент встречается в виде сплава в складчатых земных породах гор России, в перонитовых породах Южной Африки, Кении, Южной Америки и др.

Где есть платина, там есть и иридий.

О свойствах металла как химического элемента:

Свойства	Что касается свойств металла, то они заключаются в следующем.
Иридий обозначается символом	Ir
Номер в таблице Менделеева	77
Вес атома	192,22 а.е.м.
Степени окисления	От 1 до 6 (5 не входит)
Плотность при комнатной температуре	22,7 г/см^3
Плотность в жидком состоянии	19,39 г/см^3
Плавление	При 2300 градусов по Цельсию
Кипение жидкого иридия	При 45 градусах Цельсия
Имеет кристаллическую решётку	Гранецентрированного куба

Описание: Элемент встречается в различных цветах, наиболее распространенными являются белый — KIrF6, лимонно-желтый — IrF5, золотистый — K3IrCl6, светло-зеленый — Na3IrBr6, розовый — Cs3IrI6, малиновый — Na2IrBr6, темно-синий — IrI3. Разнообразие цветов обусловлено наличием в иридии различных солей.

Кстати, благодаря этому разнообразию цветов металл и получил свое название. Иридия — богиня радуги в греческой мифологии.

Нахождение в природе

Иридий встречается в минералах невианскит, серсертскит и ауросмирид.

Месторождения и добыча

Коренные месторождения осмий-иридия встречаются в основном в серпентинит-перидотитах складчатых областей (в Южной Африке, Канаде, России, США и Новой Гвинее).

Ежегодное производство иридия на Земле (по состоянию на 2009 год) составляет около 3 тонн. В 2015 году было добыто 7,8 тонны (251 000 тройских унций). В 2016 году цена за килограмм составила около 16,7 тысячи долларов США (520 долларов США за тройскую унцию).

Получение

Основным источником производства иридия являются шламы, образующиеся при добыче меди и никеля. Au, Pd, Pt и т.д. отделяются от концентрата металлов платиновой группы. Остаток, содержащий Ru, Os и иридий, сплавляют с KNO₃и KON, сплав выщелачивается водой, раствор обрабатывается O₂, OsO₄и RuO₄и иридийсодержащий осадок сплавляют с Na₂O₂и NaOH, сплав обрабатывается водным раствором и NH₄Cl, при этом иридий осаждается в виде комплексного соединения (NH₄)₂IrCl₆которое затем прокаливают для получения металлического иридия. Перспективный метод извлечения иридия из растворов путем экстракции гексахлорароматики высшими алифатическими аминами. Для отделения иридия от неблагородных металлов перспективно использование ионообменников. Для извлечения иридия из минералов осмиево-иридиевой группы минералы сплавляют с оксидом бария, обрабатывают соляной и базидовой кислотой, OsO₄и иридий извлекается в виде (NH₄)₂IrCl₆.

Иридий — тяжелый серебристо-белый металл, который трудно обрабатывать из-за его твердости. Его температура плавления составляет 2739 K (2466 °C), а температура кипения — 47 01 K (4428 °C). Его кристаллическая структура кубическая с центром грани и периодом₀= 0,38387 нм; удельное электрическое сопротивление 5,3⋅1 0-8 Ом-м (при 0 °C) и 2⋅1 0-7 Ом-м (при 2300 °C); коэффициент линейного расширения 6,5⋅1 0-6 град; нормальный модуль упругости 538 ГПа; плотность при 20 °C — 22,65 г/см³, жидкого иридия 19,39 г/см³ (2466 °C).

Изотопный состав

Природный иридий встречается в виде смеси двух стабильных изотопов: 191 Ir (содержание 37,3 %) и 193 Ir (62,7 %). Радиоактивные изотопы иридия с массовыми числами 164-199, а также многие ядерные изомеры были получены искусственными методами. Часто используется искусственный 192 Ir.

Иридий стабилен на воздухе при обычной температуре и нагревании; при сжигании порошка в потоке кислорода при температуре 600-1000°C образуется небольшое количество IrO₂. При температуре выше 1200°C он частично испаряется в виде IrO₃. Твердый иридий не реагирует со всеми известными кислотами и их смесями при температуре до 100 °C. Свежеосажденный черненый иридий частично растворяется в водной среде и образует смесь соединений Ir(III) и Ir(IV). Порошок иридия может быть получен хлорированием в присутствии хлористой щелочи при температуре 600-900 °C или спеканием с Na₂O₂или BaO₂и затем растворяется в кислотах. Иридий реагирует с F₂при 400-450 °C и с Cl₂и S при красном нагревании.

• IrCl₂— Иридий представляет собой яркий темно-зеленый кристалл. Он слабо растворим в кислотах и щелочах. При нагревании до 773 °C он разлагается на IrCl и хлор, а выше 798 °C — на свои составляющие. При нагревании металлического иридия или IrCl он превращается в₃в токе хлора при 763 °C.
• IrS — блестящее тёмно-синее твёрдое вещество. Мало растворим в воде и кислотах. Растворяется в сульфиде калия. Получают нагреванием металлического иридия в парах серы.

• Ir₂O₃— твёрдое тёмно-синее вещество. Малорастворим в воде и этаноле. Растворяется в серной кислоте. Получают при лёгком прокаливании сульфида иридия (III).
• IrCl₃— летучее соединение, цвет которого варьируется от темно-оливково-зеленого до светло-зелено-желтого в зависимости от степени фрагментации и чистоты продукта. Плотность темно-оливково-зеленого соединения составляет 5,292 г/см³. Оно мало растворимо в воде, щелочах и кислотах. При температуре 765 °C оно разлагается в IrCl₂и хлор, при 773 °C на IrCl и хлор, а выше 798 °C — на составные элементы. Получают действием хлора, содержащего следы СО, на нагретый до 600 °C иридий при ярком освещении прямым солнечным светом или горящей магниевой лентой. При этих условиях через 15—20 минут получают чистый хлорид иридия.
• IrBr₃— в масляно-зеленые кристаллы. Растворим в воде, слабо растворим в спирте. Обезвоживается при нагревании до 105-120 °C. При сильном нагревании разлагается на составные части. Получен взаимодействием IrO₂с бромоводородной кислотой.
• Ir₂S₃— твёрдое коричневое вещество. Разлагается на элементы при нагревании выше 1050 °C. Мало растворим в воде. Растворяется в азотной кислоте и растворе сульфида калия. Получают действием сероводорода на хлорид иридия (III) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой при температуре не выше 1050 °C в вакууме.

• IrO₂— черные квадратные кристаллы с рутилоподобной решеткой. Плотность составляет 3,15 г/см³. Низкая растворимость в воде, этаноле и кислотах. Превращается в металл под действием водорода. При нагревании термически разлагается на элементы. Получен нагреванием порошкообразного иридия в воздухе или кислороде до 700 °C, нагреванием Ir₂* n H₂O.
• IrF₄— представляет собой желтую маслянистую жидкость, которая разлагается на воздухе и гидролизуется водой. t_пл106 °C. Полученный при нагревании IrF₆с порошком иридия при 150 °C.
• IrCl₄— гигроскопичное коричневое твёрдое вещество. Растворяется в холодной воде и разлагается тёплой (водой). Получают нагреванием (600—700 °C) металлического иридия с хлором при повышенном давлении.
• IrBr₄— представляет собой светло-голубое твердое вещество, разлагающееся на воздухе. Он растворим в этаноле и воде (путем разложения) и разлагается на свои компоненты при нагревании. Образуется при взаимодействии IrO₂с бромоводородной кислотой при низкой температуре.
• IrS₂— твёрдое коричневое вещество. Малорастворим в воде. Получают пропусканием сероводорода через растворы солей иридия (IV) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой без доступа воздуха в вакууме.
• Ir(OH)₄(IrO₂-2H₂O), образующегося при нейтрализации растворов хлорсиликатов (IV) в присутствии окислителей. Темно-синий осадок Ir₂O₃— n H₂O выпадает при нейтрализации хлорсиликатов (III) щелочами и легко окисляется до IrO.₂. Практически нерастворим в воде.

Металл в природе

Чистый иридий в природе не встречается. Он почти всегда встречается в сочетании с осмием, поэтому среди специалистов часто используются термины «осмий-иридий» и «осмий-иридиевые сплавы».

Осмиево-иридиевые месторождения встречаются в разных частях света: в России, Канаде, США, ЮАР, ЮАР и Папуа-Новой Гвинее.

Другими родственниками металла иридия в рудах являются родий и рутений.

Используемый метод добычи — закрытая (шахтная) добыча.

Ежегодная мировая добыча металла составляет от трех до десяти тонн.

Ученые считают, что происхождение металла таково, что основные месторождения нужно искать на глубине:

1. Земное ядро. Туда металл увлекло железо при образовании планеты.
2. Метеориты.
3. Кости динозавров. Они насыщены иридием, что косвенно подтверждает гипотезу о гибели животных из-за метеорита, врезавшегося в Землю 65 млн. лет назад.

Спектроскопические анализы выявили следы иридия в короне Солнца.

Существуют природные изотопы этого металла. Было синтезировано 12 аналогов с коротким периодом полураспада. Самый востребованный — 192 (74 дня).

Где используют иридий

До недавнего времени к этому драгоценному металлу с его уникальными свойствами относились с большой осторожностью. Однако всего за 70 лет спектр применения иридия значительно расширился, и теперь он используется не только в химической, но и в ювелирной промышленности и других современных отраслях производства.

Например, он используется в производстве свечей зажигания, реактивных двигателей, ламп, жаропрочной посуды, огнеупорного стекла, хирургических инструментов и так далее.

Иридий используется для изготовления тиглей, в которых выращиваются монокристаллы для лазеров. Благодаря своей химической инертности и чрезвычайно высокой температуре плавления, такой сосуд не вступает в реакцию с содержимым внутри, что позволяет производить высококачественную продукцию.

Ценный иридий является компонентом некоторых современных лекарств, которые благодаря особым радиоактивным изотопам могут бороться с ростом раковых опухолей в организме человека. Физики-ядерщики рассматривают его как мощный потенциальный источник энергии в недалеком будущем.

Где бы ни использовался иридий, как бы мал он ни был, он всегда работает безотказно. Поэтому можно с уверенностью сказать, что наука и промышленность будут нуждаться в иридии в будущем.

Сколько стоит в 2021 году

Иридий встречается в природе в 30 раз реже, чем золото и платина, что делает его не только одним из самых уникальных металлов, но и одним из самых дорогих. Его средняя цена в 2021 году на мировом рынке составляет от 110 до 200 долларов за грамм.

Купить иридий на бирже или через финансовый фонд невозможно. Вещество приобретается либо напрямую у производителей, либо у небольшой группы продавцов, которые распространяют серебристо-белый металл в виде слитков.

В Российской Федерации, как и во многих других странах мира, незаконная покупка/продажа, хранение и сбыт иридия является уголовным преступлением.

Интересные факты об иридие

1. элемент 77 назван в честь системы химических элементов не случайно. Греческое слово «иридий» имеет необычное значение, а именно «радуга», хотя греческое слово «иридий» ошибочно трактуется как «радуга». Соли этого металла всегда имеют яркий и разнообразный цвет, от ярко-желтого до темно-синего и почти черного.

Символично, что иридий имеет номер 77 на диаграмме Менделеева. В нумерологии это число, состоящее из двух семерок, представляет собой некую космическую тайну, благосклонность и совершенство Вселенной.

3) Иридий может быть сильно окислен при очень низких температурах и в чистом виде не магнитен.

4) Иридий и его вечный соперник среди платиноидов, осмий, взаимозаменяемы почти во всех областях применения.

5) Большое количество иридия было найдено в доисторических окаменелостях, что подтверждает теорию о высоком содержании этого плотного, тугоплавкого металла вблизи ядра нашей планеты.

6 С 2013 года Национальный банк Руанды выпускает иридиевые монеты достоинством 10 франков. Это первое использование драгоценного металла 999 пробы в качестве платежного средства.

7 С 1999 года 77 химический элемент используется для изготовления колец, серег, булавок и других аксессуаров. Ювелиры делают сплав иридия и платины в соотношении 1:10. Это не только делает украшения чрезвычайно прочными, но и придает им особый блеск.

8. сплав иридия и платины был использован для создания метра и килограмма.

9. этот металл является своеобразным индикатором космических катастроф далекого прошлого. Когда астероид или метеорит падает на поверхность нашей планеты, химические вещества с высокой плотностью осаждаются равномерным слоем и образуют своеобразный слой, называемый иридиевой аномалией.

10. Согласно одной из теорий, Земля погрузилась во тьму на 14 дней после падения метеорита 65 миллионов лет назад. Удар космического тела о поверхность планеты был настолько сильным, что вызвал пылевое облако и запустил процесс высвобождения токсинов из соединений, образовавшихся в результате взаимодействия большого количества иридия с хлором. Это стало началом конца эпохи динозавров.

11 Иридиевые электроды используются для лечения болезни Паркинсона. Однако в настоящее время это экспериментальная процедура, так как импульс частотой 25-100 ГГц должен подаваться непосредственно в мозг пациента. Те, кто прошел этот курс лечения, отмечают заметное улучшение состояния, включая исчезновение тремора конечностей.

12 Иридий является идеальным катализатором, поскольку не производит побочных продуктов. Однако из-за его высокой стоимости его потенциальное применение очень ограничено. Считается, что этот металл может стать ключевым компонентом искусственного фотосинтеза, преобразуя солнечный свет непосредственно в топливо.