И снова о платиноидах, драгоценных и редких металлах. Сегодня наш герой иридий, один из самых тяжелых металлов группы. Сравниться с ним по весу может только осмий.
История открытия иридия проста и даже банальна. Его «поймали» в отходах исследования самородной платины.
Содержание
Динозавры и «подарок» Вселенной
Где иридий, а где динозавры, какая связь… Как считают многие ученые, прямая.
По общепринятой теории при возникновении и формировании планет происходит стратификация — более тяжелые элементы «притягиваются» к ядру планеты, чем легче элемент — тем выше он к поверхности. Потому и очень тяжелого иридия на поверхности быть не должно. Откуда тяжелый платиноид взялся на поверхности Земли — из космоса.
Отчего вымерли динозавры — звено той же цепочки. Палеонтологи, геологи и другие ученые мужи считают, что причиной исчезновения динозавров было падение метеорита. Причем, называется время (65 миллионов лет назад) и место (полуостров Юкатан). Кратер от падения получился нехилый — 180 км в диаметре и 900 метров в глубину. Пылевые облака закрыли Солнце на несколько лет. Погибли растения, следом с голодухи вымерли травоядные животные, потом и плотоядные (питаться уже было нечем). Экологическая система рухнула.
Подтверждают гипотезу иридиевые аномалии. Их нашли в морских отложениях, в глинистом слое, который образовался 65 миллионов лет назад.
А еще кости погибших динозавров содержат аномально много иридия, что косвенно подтверждает теорию о падении астероида.
При чем тут иридий, спросит настырный и любознательный читатель. При астероидах.
Юкатанский астероид (как многие другие) занес Землю из глубокого космоса большое количество редких металлов.
Всего на поверхности Земли разведано более 200 метеоритных кратеров.
Получается, происхождением драгоценный металл из космоса, это подарок Вселенной.
Радуга металла
Открыл металл и дал ему название англичанин С. Теннант, химик. Производя опыты с самородной платиной, химик исследовал и растворы, оставшиеся от опытов. И не зря — в них он обнаружил разноцветные соли неизвестного элемента.
Иридий назвали в честь радуги (по-гречески iris ) — многоцветного чуда.
Это не о цвете металла, это о разнообразии цветов иридиевых солей:
- K3IrCl6, IrF6 — золотисто-желтые кристаллы;
- KIrF6 — белые кристаллы;
- Ir2O3 — синие, сине-черные кристаллы:
- IrCl2 — зеленые кристаллы;
- Na2IrBr6 — малиновый цвет.
Есть соединения иридия, окрашенные в оливковый, коричневый, розовый, золотистый цвета.
О Клаусе умном замолвите слово
Продолжил исследования иридия К. Клаус, русский химик. Работы проводились около двух лет, причем увлеченный Клаус все это время буквально жил в лаборатории, ел и спал там.
Ученый занимался и другими платиноидами, но именно металл радуги покорил его сердце. Были исправлены неточности в информации о металле. Клаус предположил, что они были допущены из-за исследования иридия в смеси с рутением (тоже платиноидом). Ученый дал рекомендации о технологии извлечения платиноидов (иридия в том числе).
Свойства химические и физические
Иридий — металл твердый и одновременно хрупкий.
Химические и физические свойства:
- Обладает высокой плотностью — до 22650 кг/м3.
- Степень окисления в соединениях чаще всего +3, +4, редко +1, +2, +5 и +6.
- Температура плавления 2466 °C.
- Кипение иридия начинается при 4428 °C.
- Химически стойкий металл (при нормальных условиях); не реагирует со щелочами и кислотами, даже с «царской водкой».
- Цвет металла серебристо-белый.
При нагреве реагирует с галогенами (фтор, хлор, бром) и кислородом.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Иридий / Iridium (Ir), 77 |
| Атомная масса (молярная масса) |
192,217(3)[1] 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[2][3][4] г/см³ |
| Температура плавления | 2739 K (2466 °C, 4471 °F)[2] |
| Температура кипения | 4701 K (4428 °C, 8002 °F)[2] |
| Уд. теплота плавления | 26,0 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 610 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 25,1[5] 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 |
Кристаллическая решетка гранецентрированная, кубическая.
Где добывают иридий
Места добычи:
- Канада;
- Калимантан;
- США;
- ЮАР;
- Россия;
- Новая Гвинея.
Встречается в природе в складчатых областях перидотовых серпентинитов. Находят россыпные месторождения. Часто встречается в виде твердых растворов в сочетании с осмием — осмистый иридий. По оценкам специалистов, в земной коре находится очень редко. Потому считают (в подтверждение астероидной теории), что высокое содержание металла в рудах сигнализирует об их метеоритном происхождении.
Как добыть иридий
В год все добытчики на Земле получают от 3 до 10 тонн (по разным данным).
Проблемой добычи иридия являются большие потери металла при переработке руд. Ведь чисто иридиевых руд, позволяющих промышленную добычу иридия, почти нет. Основная часть металла добывается при переработке медно-никелевых руд, где спутники — металлы платиновой группы.
В основном металл получают из шламов медно-никелевых руд. В процессе их добычи платиноиды попадают в технологические растворы, отходы производства.
Технология добычи иридия (как других платиноидов) состоит из нескольких этапов извлечения этих металлов. Это концентрирование, обработка щелочами, очистка от примесей.
Использование, применение металла
Производство кристаллов не обходится без тиглей из драгоценного металла.
Он используется в деталях прецизионных приборов, в качестве покрытия для электрических контактов.
В долговечных свечах зажигания применяют в качестве электродов.
Преимущество таких свечей в молниеносном разгоне двигателя и его стабильной работе. Не грозит потеря искры, такие свечи обладают отменными антикоррозийными свойствами. Недостаток один — цена…
Металл используют для «вечных» кончиков перьев авторучек.
Иридий прекрасный катализатор, как все его родственники-платиноиды. Однако высокая цена ограничивает его применение.
Органический синтез сейчас невозможен без иридиевых катализаторов. Работы по оргсинтезу получили Нобелевскую премию по химии. Чтобы было понятно — оргсинтез позволит перейти на «зеленую химию», отказаться от использования ископаемых ресурсов, перейти к ресурсам возобновляемым.
Эталон килограмма создан из сплава платина-иридий и хранится во Франции.
Сплав иридия с титаном используют в глубоководных трубопроводах.
Изотоп Ir-192 используют в дефектоскопах, в толщиномерах (переносных).
Сказочные перспективы иридия в медицине
В кардиостимуляторах применяется сплав иридий-платина.
Онкологи используют изотоп иридия Ir-192 как источник гамма-излучения. Его применяют для лечения рака груди и предстательной железы (на ранних стадиях болезни).
Разработаны методы лечения эпилепсии, болезни Паркинсона, шизофрении с помощью введения иридиевых электродов в мозг. Радужные перспективы для создания протезов глаза и слухового аппарата открывает метод вживления микроэлектродов.
Купить или не купить
Иридий — один из самых редких металлов на Земле. На цену влияет степень очистки и количество примесей в металле. Чем чище иридий, тем он дороже. Стоимость 1 грамма иридия на апрель 2020 года составляет около 50,1-50,2$ США.
(голосов: 10, средняя оценка: 4,80 из 5)
