Иридий

Где встречается в природе

Сегодня на поверхности Земли Ir почти не встречается, имеет ограниченное число каких-то определенных месторождений, в том числе и России. Всего в год добывается около 3 тонн.

Однако есть ряд версий, в пользу того, что в недрах (глубинах) земли Ir присутствует в больших количествах, чем кажется. Повод так полагать вытекает из нескольких факторов: кости вымерших динозавров, имеющих значительные повреждения, содержат довольно много иридия. Это объясняет много теорий о том, как вымерли эти животные, а также косвенно подтверждает факт падения метеорита, с которым и могло быть занесено достаточно большое количество металла. Высокая плотность вещества могла просто сместить Ir вглубь земли, где поиски уже не производились. Кроме этого, в живой природе следы Iridium обнаружены в спектре солнечной короны.

Добыча иридия

Стоимость металла во многом зависит от частности его нахождения и дороговизны способа добычи. Цена иридия за грамм колеблется в пределах 20-35 долларов, однако бывают редкие образцы, стоимость которых может быть гораздо выше. Таким образом, Iridium попадает в десятку самых дорогих на планете. Для предприятий, добывающих иридий, цена за 1 грамм в рублях также важна, поскольку затраты на очищение металла довольно высоки.

Независимо от многих усложняющих обстоятельств, желающих иридий купить для собственного производства достаточно много и это объясняется областью использования, как самого металла, так и его изотопов, изомеров.

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.

Экономно: в некоторых странах вместо дорогого иридия используют сплав ниобия с рением — он почти так же износостоек, но и внешне мало отличается от иридия.

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.

Познавательно: не спорьте, если увидите в России, во ВНИИ метрологии, международный эталон килограмма. Таких копий того, французского эталона, было изготовлено 6 штук.

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.

Производство и применение

Наиболее известные российские предприятия, добывающие Иридий из вторичного сырья или соответствующих руд:

Красноярский завод цветных металлов ОАО «Красцветмет»;

НПП «Биллон» (Екатеринбург);

ОАО ГМК «Норильский Никель».

Норильский никель

При обнаружении в природе химический элемент Ir сопровождается своими природными изотопами. Это стабильные 191 и 193. Однако есть целая сеть синтезированных изотопов, имеющих короткий период полураспада. Из них самый примечательный относительно стабильный (время жизни 241 год) Иридий 192, имеет изомер Ir 192 с периодом полураспада 74 суток.

Первый из них может выступать в качестве источника электроэнергии. Второй используется, как индикатор качества сварных швов. Гамма-дефектоскопы оснащаются, как раз изотопом 192.

Металл иридий

Поскольку прочность металла соизмерима с его компаньоном Осмием, материал может заменить последний практически во всех областях. Его используют для изготовления термопар, топливных баков, термоэлектрических генераторов.

Известны свечи: иридий – медь – платина, где интересующее нас вещество, выполняет роль элемента, повышающего износоустойчивость и продлевающего жизнь изделиям. Также известны тигли, ряд объектов, используемых в качестве эталонов мер и весов. Наиболее известный из них – эталонный килограмм. Все это неумолимо повышает цену на иридий и его изотопы.

Иридиевые свечи зажигания

Сплав платины и Ir даже без меди известен высокой прочностью, разговоры о том, что ранее его использовали для изготовления перьев для ручек – правда, но аналогичные изделия делались из сплава платины с осмием. В отличие от последнего, иридий с удовольствием используется для сплавов с платиной ювелирами. Он хоть и тугоплавкий, все же позволяет добиваться получения необходимых форм, ставить клеймо.

Использование иридия в электронике

Металлургические инновационные технологии коснулись применения этого химического вещества. Сегодня популярны напыления Иридия, образующие тончайшие и прочные пленки.

Находит свое место иридий в медицине. Уже упомянутый сплав платина-иридий используется сразу в двух ипостасях: как материал для изготовления элемента электрического кардиостимулятора, а также в качестве электрода, с помощью которого вся конструкция вживляется человеку. Здесь используется сложная схема, где внедренные части взаимодействуют с внешней антенной, находящейся где-то поблизости, например, в кармане пациента.

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.

Печально: вместе с динозаврами на суше вымерли летающие ящеры, в море — многие виды моллюсков и водоплавающие рептилии.

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.

Рекомендуем: ВИСМУТ — радиоактивный и безопасный

Всего на поверхности Земли разведано более 200 метеоритных кратеров.

Получается, происхождением драгоценный металл из космоса, это подарок Вселенной.

Познавательно: ученые подсчитали, что весь запас земных платиноидов уместился бы в 160 астероидах, каждый по 20 км в диаметре.

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).

Применение иридия

Главными достоинствами радужного металла являются:

  • тугоплавкость
  • твердость
  • химическая стойкость

В чистом виде иридий используется редко. При добавлении его в сплавы с другими тугоплавкими металлами получают материалы, которые могут работать при температурах выше 2000 0С. Добавление в платину 10% иридия почти в три раза повышает твердость сплава. Из этого материала изготовлен эталон веса.

Тугоплавкость иридия в сочетании с химической стойкостью нашли свое применение в свечах зажигания. Раньше такие свечи были доступны только для спортивных болидов. Их уникальность заключается в том, что срок службы составляет более 120 000 км пробега, против 30 000 км для обычных никелевых свечей.

В ювелирном деле иридий применяется в качестве добавки к платине. И, возможно, та малая частица радужного металла, которая входит в состав вашего украшения, образовалась где-то в миллиардах световых лет от Земли на другом конце Галактики.

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.

Самый редкий и богатый иридием минерал — родистый невьянскит. Иридия в нем более 11%. Содержится в сысертските, в ауросмириде.

Обручальные кольца из платины, палладия и белого золота, что лучше

Обручальные кольца из платины принято считать самыми лучшими. На это есть веская причина. Драгоценные камни на фоне платины сверкают гораздо ярче, чем на фоне любого другого металла. И платина гораздо прочнее белого золота. Но если обручальное кольцо из платины вам не по карману, вам следует рассмотреть как вариант обручальное кольцо из палладия.

Основное преимущество обручальных колец из палладия перед обручальными кольцами из платины – это, конечно же, цена. Платина гораздо плотнее золота и палладия, а, следовательно, и гораздо тяжелее. Цена ювелирных изделий из драгоценных металлов обычно определяется в зависимости от веса. Тогда как размер обручальных колец из платины, белого золота и палладия может быть одинаковым, вес и плотность кольца из платины будут в два раза больше, а, следовательно, выше будет и цена.

Палладий и платина обеспечивают сверхнадежную оправу и крепление для драгоценных камней, более надежную, чем белое золото. Зубцы из платины и палладия практически не отгибаются, и именно поэтому оба эти металла идеально подходят для обручальных колец инкрустированных драгоценными и полудрагоценными камнями.

Для изготовления обручальных колец из платины и палладия обычно используются чистые металлы. Обычно 95% кольца состоит из основного металла, а оставшиеся 5% состоят из рутения или иридия

Это важно для тех, кто ищет гипоаллергенные кольца, так как в отличие от белого золота платина и палладий скорее всего не вызовут аллергической реакции. На палладий обычно ставится проба 850

На платине обычно стоит проба 950.

Обручальные кольца из палладия и платины не доставляют дискомфортных ощущений во время носки. Палладий – от природы белый металл, точно так же как и платина. При правильном уходе и регулярной чистке обручальные кольца из палладия надолго сохранят блеск и красивый внешний вид. Обручальные кольца из платины также нуждаются в уходе, хотя и в менее частом уходе. В последнее время благодаря новейшим технологиям появились обручальные кольца из белого золота, обладающие такими же преимуществами как кольца из палладия и платины. Эти обручальные кольца сохраняют свой белый цвет и не нуждаются в напылении из родия. Это – обручальные кольца из чистого белого золота. Чистое белое золото по чистоте белого цвета занимает промежуточное положение между платиной и палладием.

И все же сегодня платина считается идеальным вариантом для обручальных колец благодаря блеску и долговечности. Более того платина – полностью инертный металл, который не будет вступать в химические реакции, то есть он не будет окисляться и не будет покрываться пятнами.

Свойства химические и физические

Иридий — металл твердый и одновременно хрупкий.

Кристаллы иридия

Химические и физические свойства:

  1. Обладает высокой плотностью — до 22650 кг/м3.
  2. Степень окисления в соединениях чаще всего +3, +4, ред­ко +1, +2, +5 и +6.
  3. Температура плавления 2466 °C.
  4. Кипение иридия начинается при 4428 °C.
  5. Химически стойкий металл (при нормальных условиях); не реагирует со щелочами и кислотами, даже с «царской водкой».
  6. Цвет металла серебристо-белый.

При нагреве реагирует с галогенами (фтор, хлор, бром) и кислородом.

Рекомендуем: ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ — душа и тело современной промышленности

Свойства атома
Название, символ, номер Иридий / Iridium (Ir), 77
Атомная масса (молярная масса) 192,217(3) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация 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 г/см³
Температура плавления 2739 K (2466 °C, 4471 °F)
Температура кипения 4701 K (4428 °C, 8002 °F)
Уд. теплота плавления 26,0 кДж/моль
Уд. теплота испарения 610 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,1 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.

Основные технологии добычи

Отвечая на вопрос, где найти иридий, будет уместно напомнить, что Ir встречается с трудноразделимыми компаньонами: родий, рутений. Добывается из руд, содержащих сульфат железа и никеля. Также небольшое количество этого вещества периодически обнаруживают в минералах: уросмирид, сысертскит и невьянскит.

На крупных предприятиях нашли разумный способ, как добыть иридий в чистом виде. Для этого используют шлам, образующийся во время переработки медно-никелевых сплавов.

Сульфат никеля

Традиционные этапы получения:

концентрирование;

ощелачивание;

очищение от примесей (может использоваться метод ионного обмена, для отделения благородного металла от других).

Однако есть технологии, в которых после определенных действий, в том числе обработки царской водки образуется устойчивое соединение, заставляющее задуматься, как получить иридий и осмий отдельно. Обычно для получения второго, а не наоборот, используют методику прокаливания, результатом которой становятся два чистых металла.

Также вкратце отметим, что взаимосвязь этих веществ настолько сильна, что среди химиков родилось несколько названий отчетливо характеризирующих суть этого факта: осмистый иридий или осмиридиевые сплавы. Поэтому разговоры о том, как добыть иридий металл необычайной плотности, часто вытекают из поисков Os.