Иридиум

Иридиум (симб. Ir) — хемиски елемент откриен во 1803 година меѓу нерастворливи нечистотии во природна платина. Смитсон Тенант, примарен пронаоѓач, го нарекува иридиумот по грчката божица Ирида, олицетворение на виножитото, поради впечатливите и разновидни бои на неговите соли. Иридиум е еден од најретките елементи во Земјината кора, со годишно производство и потрошувачка од само три тони. 191Ir и 193Ir се единствените два природни изотопи на иридиум, како и единствените стабилни изотопи; вториот е повеќе изобилен од двете.
Најважните соединенија на иридиум во употреба се соли и киселини што се формираат со хлор, иако иридиум, исто така, формира голем број на органометални соединенија кои се користат во индустриската катализа и во истражувањата. Металот иридиум се користи кога е потребна висока отпорност на корозија на високи температури, како кај свеќи со високи перформанси, спојници за прекријализирање на полупроводници на високи температури и електроди за производство на хлор во хлоралкали процесот. Иридиум радиоизотопите се користат во некои радиоизотопски термоелектрични генератори.
Иридиум се наоѓа во метеорити во многу повисоки изобилство отколку во Земјината кора. Поради оваа причина, невообичаено големото изобилство на иридиум во глинениот слој на границата на креда-палеогенот доведоа до хипотезата на Алварез дека влијанието на огромен вонземски објект предизвикало исчезнување на диносаурусите и многу други видови пред 66 милиони години. Слично на тоа, иридиумската аномалија во примероци од Тихиот Океан сугерираше влијанието на Елтанин од околу 2,5 милиони години.
Се смета дека вкупната количина на иридиум на планетата Земја е многу повисока од онаа забележана кај коралните карпи, но како и кај другите метали на платина, високата густина и тенденцијата на иридиум да се поврзуваат со железо предизвикаа повеќето иридиум да се спуштат под кора кога планетата беше млада и сè уште стоеше.
1 Особености
1.1 Физички својства
Член на метали на платина, иридиум е бел, сличен на платина, но со мало жолтеникаво фрлање. Поради својата цврстина, кршливост и многу висока точка на топење, цврстиот иридиум е тешко да се машинира, формира или работи; на тој начин, вообичаено се користи металургија во прав. Тоа е единствениот метал за одржување на добри механички својства во воздухот на температура над 1.600 °C (2.910 °F). Таа има 10-то највисока точка на вриење меѓу сите елементи и станува суперпроводник на температура под 0,14 K.
Модулот на еластичност на Иридиум е втор највисок меѓу металите, кој се надминува само со осмиум. Ова, заедно со модул со високо смолкнување и многу ниска бројка за односот на Поасон (односот на надолжниот на страничниот вирус), укажуваат на високиот степен на вкочанетост и отпорност на деформација, кои ја претставија својата изработка во корисни компоненти, што е голема тешкотија. И покрај овие ограничувања и високата цена на иридиум, се развија голем број апликации каде што механичката сила е суштински фактор во некои од исклучително тешките услови во современата технологија.
Измерената густина на иридиум е само малку пониска (за околу 0,12%) од онаа на осмиум, познат како најгустиот метал . Се појави некаква двосмисленост во врска со тоа кој од двата елементи е погуст, поради малата големина на разликата во густината и тешкотиите при мерењето на тоа, но, со зголемена точност во факторите што се користат за пресметување на густината на х-зраци кристалографски податоци давале густини од 22,56 g / cm3 за иридиум и 22,59 g / cm3 за осмиум.
1.2 Хемиски својства
Иридиум е најкористен метал што е отпорен на корозија: не е нападнат од речиси секоја киселина, царска вода, стопена метали или силикати на високи температури. Меѓутоа, може да биде нападнат од некои стопени соли, како што се натриум цијанид и калиум цијанид , како и кислород и халогени (особено флуор) при повисоки температури. Иридиум, исто така, реагира директно со сулфур при атмосферски притисок за да се добие иридиум дисулфид.
1.3 Соединенија
Оксидациони состојби
2001, 2,6, 415,25
2002, 2,5, 294,62
2003, 3,3, 93,02
2004, 3,60, 185,33
2005, 3,86, 169,51
2006, 4,08, 349,45
2007, 3,70, 444,43
2008, 3,10, 448,34
2009, 2,52, 420,4
2010, 10,40, 642,15
Иридиум, исто така, се добива комерцијално како нуспроизвод од никел и бакар за обработка и преработка. Во текот на електроразличувањето на бакар и никел, благородните метали како што се среброто, златото и металите на платинската група, како и селенот и телурот, се допираат до дното на ќелијата како анодна кал, што ја формира почетната точка за нивна екстракција. За да ги раздвојат металите, тие прво мора да бидат решени. Неколку методи за одделување се достапни во зависност од природата на мешавината; две претставителни методи се соединување со натриум пероксид проследено со растворање во царска вода и растворање во мешавина од хлор со хлороводородна киселина.
Откако смесата се раствора, иридиумот е одделен од другите метали на платина, со преципитација на амониум хексахлориридат ((NH4)2IrCl6) или со екстракција на IrCl2-6 со органски амини. Првиот метод е сличен на постапката Tennant и Wollaston кои се користат за нивно раздвојување. Вториот метод може да се планира како континуирана екстракција на течноста и течноста и затоа е погодна за производство на индустриски обем. Во секој случај, производот се намалува со употреба на водород, давајќи го метал како прашок или ''сунѓер'' кој може да се третира користејќи техники на металургија во прав.
Цените на иридиум флуктуираа во значителен опсег. Со релативно мал волумен на светскиот пазар (во споредба со други индустриски метали како алуминиум или бакар), цената на иридиумот реагира силно на нестабилноста во производството, побарувачката, шпекулациите, купувањето и политиката во земјите-производители. Како супстанција со ретки својства, нејзината цена е особено под влијание на промените во современата технологија: постепеното намалување помеѓу 2001 и 2003 година е поврзано со преголемото снабдување со IR crucibles кои се користат за индустриски раст на големи монокристали.
Исто така цените над 1000USD / oz помеѓу 2010 и 2014 година се објаснети со инсталирање на производствени капацитети за монокристални сафири кои се користат во LED осветлување за телевизори.
5 Апликации
Побарувачката за иридиум се зголеми од 2,5 тони во 2009 година на 10,4 тони во 2010 година, главно поради апликации поврзани со електроника кои забележаа пораст од 0,2 до 6 тони - иридиумовите садови најчесто се користат за одгледување на големи висококвалитетни монокристали, побарувачка за која значително се зголеми. Ова зголемување на потрошувачката на иридиум се предвидува да се засити поради акумулираните резерви на пресудни моменти, како што се случи во почетокот на 2000-тите. Други главни апликации вклучуваат свеќички кои консумираат 0,78 тони иридиум во 2007 година, електроди за хлоралкали процес (1,1 т во 2007 година) и хемиски катализатори (0,75 т во 2007).
5.1 Индустриски и медицински
Молекуларна структура на Ir (mppy)3
Високиот степен на топење, тврдост и отпорност на корозија на иридиум и неговите легури ги одредуваат повеќето од неговите апликации. Иридиум (или понекогаш платиумски легури или осмиум) и претежно иридиумски легури имаат ниско ниво на абење и се користат, на пример, за мулти-спојни спојници, преку кои се топи пластичен полимер се екструдира за да формираат влакна, како што се вискоза . Осмиум-иридиум се користи за лежишта на компас и за рамнотежи.
Нивната отпорност на лак-ерозија ги прави иридиумските легури идеални за електрични контакти за свеќички, и свеќички засновани на иридиум се користат во воздухопловството.
Чистиот иридиум е исклучително кршлив, до тој степен што тешко може да се завари, бидејќи зоната погодена од топлина е пукнатина, но може да се направи повеќе пластична со додавање на мали количества титаниум и циркониум (0.2% од секој изгледа добро)
Корозијата и отпорноста на топлина го прават иридиумот важен легирање. Одредени делови од моторот со долг животен век се направени од легура на иридиум, а легура на иридиум-титаниум се користи за длабоки водоводни цевки поради неговата отпорност на корозија. Иридиум исто така се користи како стврднувач во легурите на платина. Тврдоста на Викерс чистата платина е 56 HV, додека платината со 50% ириум може да достигне над 500 HV.
Уредите кои мора да издржат екстремно високи температури често се направени од иридиум. На пример, во Чехралскиот процес се употребуваат високотемпературни садови од иридиум изработени од иридиум за производство на оксидни монокристали (како што се сафири) за употреба во компјутерски мемориски уреди и во ласери со цврста состојба Кристалите, како што се гадолиниум галиум гранат и иттриум галиум гранат, се одгледуваат со топење пред-синтерувани полнења на мешани оксиди под оксидирачки услови на температура до 2100 °C.
Иридиумските соединенија се користат како катализатори во процесот на Cativa за карбонилација на метанол за да се произведе оцетна киселина.
Радиоизотопот иридиум-192 е еден од двата најважни извори на енергија за употреба во индустриската γ-радиографија за недеструктивно тестирање на метали. Дополнително, 192Ir се користи како извор на гама-зрачење за третман на рак со брахитерапија, форма на радиотерапија, каде што затворен радиоактивен извор се става во или до областа каде што е потребен третман. Специфични третмани вклучуваат брахитерапија со простата доза, брахитерапија на билијарниот канал и брахиреапија на грлото на матката.
Во февруари 2019 година, медицинските научници објавија дека iridium во прилог на албумин, создавајќи фотосензибилизирана молекула, може да продира во клетките на ракот и, откако ќе биде озрачен со светлина (процес наречен фотодинамичка терапија), ги уништува клетките на ракот.
Иридиум е добар катализатор за распаѓање на хидразин (во топол азот и амонијак), и ова се користи во практиката во ракетните мотори со низок притисок; има повеќе детали во написот за монопропуларна ракета.
5.2 Научни
Легура од 90% платина и 10% иридиум беше употребена во 1889 година за да се изгради Меѓународниот прототип на метар и килограм маса, што ја води Меѓународното биро за тежини и мерки близу Париз. Металната лента беше заменета како дефиниција на основната единица на должина во 1960 година со линија во атомскиот спектар на криптонот, но килограм прототипот сè уште е меѓународен стандард на маса (до 20 мај 2019 година)
Иридиум се користи во радиоизотопските термоелектрични генератори на беспилотни летала како што се ''Војаџер'', ''Викинг'', ''Пионер'', ''Касини'', ''Галилео'' и ''Новите хоризонти''. Иридиум беше избран да го капсулира горивото плутониум-238 во генераторот, бидејќи може да издржи оперативни температури до 2000 °C и за неговата голема сила .
Друга употреба се однесува на рендгенската оптика, особено на телескопите со рендгенски зраци. Огледалата на Опсерваторијата на Хандра на Чандра се обложени со слој од iridium 60 nm дебелина. Иридиум се покажа како најдобар избор за рефлектирање на Х-зраците по никел, злато и платина. Слој на иридиум, кој мораше да биде мазен во рамките на неколку атоми, беше нанесен со депонирање на пареата на иридиум под висок вакуум на основа на слој на хром.
Иридиум се користи во честичната физика за производство на антипротони, форма на антиматерија. Антипротоните се направени со снимање на протонски зрак со висок интензитет при претворање, што треба да се направи од материјал со многу висока густина. Иако волфрам може да се користи наместо тоа, иридиум ја има предноста на подобра стабилност под ударните бранови предизвикани од порастот на температурата поради инцидентни зраци.
Активацијата на јаглерод-водородните врски (C-H активација) е област на истражување на реакции кои ги прицврстуваат јаглерод-водородните врски, кои традиционално се сметаа за нереактивни. Првите пријавени успеси при активирање на C-H врски во заситените јаглеводороди, објавени во 1982 година, користеле органометални иридиумски комплекси кои се подложени на оксидативно додавање со јаглеводородот.
Иридиумските комплекси се испитуваат како катализатори за асиметрична хидрогенација. Овие катализатори се користат во синтезата на природни производи и можат да ги хидрогенираат одредени тешки супстрати, како што се нефикнуирани алкени, енантиоселективно (генерирање само еден од двата можни енантиомери).
Иридиум формира различни комплекси од фундаментален интерес за триплетна берба
5.3 Историски
Иридиум-осмиумските легури се користеа во совети за фибер пенкало. Првата голема употреба на иридиум била во 1834 година во коцки монтирани на злато. Од 1944 година, познатата ткаена пенкало Parker 51 беше опремена со пиштол од рутениум и легура на иридиум (со 3,8% иридиум). Материјалот на врвот во модерните пенкала за фонтани сè уште е конвенционално наречен "иридиум", иако во него ретко има ириум; други метали како што се рутениум, осмиум и волфрам се заземаат.
Иридиум-платина легура се користи за дупки на допир или пропустливи парчиња топови. Според извештајот на Париската изложба од 1867 година, едно од деловите што ги изложуваат Џонсон и Мети "се употребува во пиштол Withworth за повеќе од 3000 круга и едвај покажува знаци на носење. Оние кои знаат постојана неволја и трошоците кои се предизвикани со носење на вентилаторите на топови кога се активни, ќе ја ценат оваа важна адаптација ".
Пигментниот iridium black, кој се состои од многу ситно поделен iridium, се користи за цртање порцелан интензивна црна боја; беше кажано дека "сите други порцелански црни бои се појавуваат сиви од страна на тоа".
6 Мерки на претпазливост
Иридиум во обемна метална форма не е биолошки значаен или опасен за здравјето поради недостатокот на реактивност со ткивата; има само околу 20 делови на трилион на иридиум во човечкото ткиво. Како и повеќето метали, ситно поделен иридиумски прав може да биде опасен за ракување, бидејќи е раздразнувач и може да запали во воздух. Многу малку е познато за токсичноста на соединенијата на иридиум, бидејќи тие се користат во многу мали количини, но растворливите соли, како што се иридиум халидите, може да бидат опасни поради други елементи, освен иридиум или поради самиот иридиум. Сепак, повеќето иридиумови соединенија се нерастворливи, што ја отежнува апсорпцијата во телото.
Радиоизотоп на иридиум, 192Ir, е опасно, како и другите радиоактивни изотопи. Единствените пријавени повреди поврзани со иридиум се однесуваат на случајно изложување на зрачење од 192Ir се користи во брахитерапија. Високо енергетско гама-зрачење од 192Ir може да го зголеми ризикот од рак. Надворешната експозиција може да предизвика изгореници, труење со зрачење и смрт. Проголтувањето на 192Ir може да ги изгори облогите на желудникот и цревата . 192Ir, 192mIr и 194mIr имаат тенденција да се депонираат во црниот дроб и можат да претставуваат опасност по здравјето од гама и бета радиоактивност.