Драгоценный металл - иридий. Иридий и рутений продают в слитках наряду с золотом

Иридий (от греч. iris радуга) - химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе, обозначается символом Ir (лат. Iridium). Это очень твёрдый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный драгоценный металл платиновой группы. Его плотность наряду с плотностью осмия является самой высокой среди всех металлов (плотности Os и Ir практически равны). Вместе с другими членами семейства платины иридий относится к благородным металлам.

В 1804 году, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, английский химик С. Теннант нашел в нем два новых элемента. Один из них он назвал осмием, а второй – иридием. Соли второго элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета. Это свойство и было положено в основу его названия.

Иридий очень редкий элемент, содержание в земной коре 1 10–7% по массе. Он встречается гораздо реже золота и платины и вместе с родием, рением и рутением относится к наименее распространённым элементам. В природе встречается главным образом в виде осмистого иридия – частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Цельный иридий нетоксичен, но некоторые его соединения, например, IrF6, очень ядовиты. В живой природе не играет никакой биологической роли.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИРИДИЯ

Из-за своей твердости иридий плохо поддается механической обработке.
Твердость по шкале Мооса – 6,5.
Плотность 22.42 г/см3.
Температура плавления 2739 K (2466 °C).
Температура кипения 4701 K (4428 °C).
Удельная теплоёмкость 0.133 Дж/(K моль).
Теплопроводность 147 Вт/(м K).
Электрическое сопротивление 5,3 10-8Ом м (при 0 °C).
Коэффициент линейного расширения 6,5х10-6 град.
Модуль нормальной упругости 52,029х10-6 кг/мм2.
Теплота плавления 27.61 кДж/моль.
Теплота испарения 604 кДж/моль.
Молярный объём 8.54 см3/моль.
Структура кристаллической решётки - кубическая гранецентрированная.
Период решётки 3.840 А.

Природный иридий встречается в виде смеси из двух стабильных изотопов: 191Ir (содержание 37,3 %) и 193Ir (62,7 %). Искусственными методами получены радиоактивные изотопы иридия с массовыми числами 164 - 199, а также множество ядерных изомеров. Самый тяжелый изотоп в то же время – самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада – ровно один час. Радиоизотоп иридий-192 широко применяется в многочисленных приборах.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИРИДИЯ

Иридий отличается высокой химической стойкостью. На воздухе устойчив, с водой не реагирует. Компактный иридий при температурах до 100 °C не реагирует со всеми известными кислотами и их смесями, в том числе и с царской водкой.
Он взаимодействует с F2 при 400 - 450 °C, а c Cl2 и S при температуре красного каления. Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl2, IrCl3 и IrCl4. Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600°C.
Порошок иридия может быть растворён хлорированием в присутствии хлоридов щелочных металлов при 600 - 900 °C:
Ir + 2Cl2 + 2NaCl = Na2.
Взаимодействие с кислородом происходит только при температуре выше 1000°C, при этом образуется диоксид иридия IrO2, который практически не растворяется в воде. В растворимую форму его переводят, окисляя в присутствии комплексообразователя:
IrO2 + 4HCl + 2NaCl = Na2 + 2H2O.
Высшая степень окисления +6 проявляется у иридия в гексафториде IrF6, единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен. Это очень сильный окислитель, способный окислить даже воду:
2IrF6 + 10H2O = 2Ir(OH)4 + 12HF + O2.
Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например Cl3 и соли с комплексными анионами, например K3 3H2O.

Месторождения и добыча

В природе иридий встречается в виде сплавов с осмием, платиной, родием, рутением и другими платиновыми металлами. В рассеянной форме (10–4% по массе) содержится в сульфидных медно-никелевых железосодержащих рудах. Металл является одним из компонентов таких минералов, как ауросмирид, сысертскит и невьянскит.

Коренные месторождения осмистого иридия расположены в основном в перидотитовых серпентинитах складчатых областей (в ЮАР, Канаде, России, США, на Новой Гвинее). Ежегодное производство иридия составляет около 10 тонн.

Получение иридия

Основной источник получения иридия - анодные шламы медно-никелевого производства. Полученный шлам обогащают и, действуя на него царской водкой при нагревании, переводят в раствор платину, палладий, родий, иридий и рутений в виде хлоридных комплексов H2, H2, H3, H2 и H2. Осмий остается в нерастворимом осадке.
Из полученного раствора добавлением хлорида аммония NH4Cl сначала осаждают комплекс платины (NH4)2, а затем комплекс иридия (NH4)2 и рутения (NH4)2.
При прокаливании (NH4)2 на воздухе получают металлический иридий:
(NH4)2 = Ir + N2 + 6HCl + H2.
Порошок прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона.

Российские предприятия-производители иридия:
- ОАО «Красцветмет»;
- НПП «Биллон»;
- ОАО ГМК «Норильский Никель».

ПРИМЕНЕНИЕ ИРИДИЯ

Иридий-192 является радионуклидом с периодом полураспада 74 суток, широко применяемым в дефектоскопии, особенно в условиях, когда генерирующие источники не могут быть использованы (взрывоопасные среды, отсутствие питающего напряжения нужной мощности).

Иридий-192 с успехом применяют для контроля сварных швов: с его помощью па фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения.
Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

В доменном производстве малогабаритные контейнеры с тем же изотопом иридия служат для контроля уровня материалов в печи. Поскольку часть испускаемых гамма-лучей поглощается шихтой, по степени ослабления потока можно достаточно точно определить, какое расстояние лучам пришлось "пробираться" сквозь шихту, т. е. выяснить ее уровень.

Особый интерес в качестве источника электроэнергии вызывает его ядерный изомер иридий-192m2 (имеющий период полураспада 241 год).

Иридий в палеонтологии и геологии является индикатором слоя, который сформировался сразу после падения метеоритов.

Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре.
Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот.
То же относится и к хрому.
Сплавы с W и Th - материалы термоэлектрических генераторов,
с Hf - материалы для топливных баков в космических аппаратах,
с Rh, Re, W - материалы для термопар, эксплуатируемых выше 2000 °C,
с La и Се - материалы термоэмиссионных катодов.

Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Для измерения высоких температур (2000- 23000 °C) сконструирована термопара, электроды которой выполнены из иридия и его сплава с рутением или родием. Пока такой термопарой пользуются лишь в научных целях, а на пути внедрения ее в промышленность стоит все тот же барьер - высокая стоимость.

Иридий, наряду с медью и платиной, применяется в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания в качестве материала для изготовления электродов, делая такие свечи наиболее долговечными (100 - 160 тыс. км пробега автомобиля) и снижая требования к напряжению искрообразования.

Из чистого иридия изготавливают жаростойкие тигли, которые безболезненно переносят сильный нагрев в агрессивных средах; в таких тиглях, в частности, выращивают монокристаллы драгоценных камней и лазерных материалов.

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов – изготовление электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него – на платино-иридиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее.

Иридий используется для покрытия поверхностей изделий. Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты).

Из иридия делают также мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла.

Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются.

Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны. Из этого сплава, в частности, изготовлен эталон килограмма.

Иридий используется также для изготовления перьев для ручек. Небольшой шарик из иридия можно встретить на кончиках перьев, особенно хорошо его видно на золотых перьях, где он отличается по цвету от самого пера.

Там, где применяют иридий, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без этого элемента не обойдутся.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Иридий

Больше двух столетий прошло с тех пор, как появились первые сведения о платине – белом металле из Южной Америки. Долгое время люди были уверены, что это чистый металл, так же, как золото. Только в самом начале XIX в. Волластон сумел выделить из самородной платины палладий и родий, а в 1804 г. Теннант, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, нашел в нем еще два элемента. Один из них он назвал осмием, а второй – иридием. Соли этого элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета. Это свойство и было положено в основу названия: по-гречески слово ιρις, значит «радуга».

В 1841 г. известный русский химик профессор Карл Карлович Клаус занялся исследованием так называемых платиновых остатков, т.е. нерастворимого осадка, остающегося после обработки сырой платины царской водкой. «При самом начале работы, – писал Клаус, – я был удивлен богатством моего остатка, ибо извлек из него, кроме 10% платины, немалое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия и смесь различных металлов особенного содержания»...

Клаус сообщил горному начальству о богатстве остатков. Власти заинтересовались открытием казанского ученого, которое сулило значительные выгоды. Из платины в то время чеканили монету, и получение драгоценного металла из остатков казалось очень перспективным. Через год Петербургский монетный двор выделил Клаусу полпуда остатков. Но они оказались бедными платиной, и ученый решил провести на них исследование, «интересное для науки».

«Два года, – писал Клаус, – занимался я постоянно этим трудным, продолжительным и даже вредным для здоровья исследованием» и в 1845 г. опубликовал работу «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды и металла рутения». Это было первое систематическое исследование свойств аналогов платины. В нем впервые были описаны и химические свойства иридия.

Клаус отмечал, что иридием он занимался больше, чем другими металлами платиновой группы. В главе об иридии он обратил внимание на неточности, допущенные Берцелиусом при определении основных констант этого элемента, и объяснил эти неточности тем, что маститый ученый работал с иридием, содержащим примесь рутения, тогда еще не известного химикам и открытого лишь в ходе «химического исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения».

Какой же он, иридий?

Атомная масса элемента №77 равна 192,2. В таблице Менделеева он находится между осмием и платиной. И в природе он встречается главным образом в виде осмистого иридия – частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Иридий – серебристо-белый металл, очень твердый, тяжелый и прочный. По данным фирмы «Интернейшнл Никель и Ко», это самый тяжелый элемент: его плотность 22,65 г/см 3 , а плотность его постоянного спутника – осмия, второго по тяжести 22,61 г/см 3 . Правда, большинство исследователей придерживаются иной точки зрения: они считают, что иридий все-таки немного легче осмия.

Естественное свойство иридия (он же платиноид!) – высокая коррозионная стойкость. На него не действуют кислоты ни при нормальной, ни при повышенной температуре. Даже знаменитой царской водке монолитный иридий «не по зубам». Только расплавленные щелочи и перекись натрия вызывают окисление элемента №77.

Иридий стоек к действию галогенов. Он реагирует с ними с большим трудом и только при повышенной температуре. Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl 2 , IrCl 3 и IrCl 4 . Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600°C. Единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен, – это фторид IrF 6 . Тонкоизмельченный иридий окисляется при 1000°C и в струе кислорода, причем в зависимости от условий могут получаться несколько соединений разного состава.

Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например Cl 3 и соли с комплексными анионами, например K 3 · 3H 2 O. Как комплексообразователь иридий похож на своих соседей по таблице Менделеева.

Иридий получают в виде порошка, который затем прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же порошок переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона. Чистый иридий в горячем состоянии можно ковать, однако при обычной температуре он хрупок и не поддается никакой обработке.

Иридий в деле

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия. Однако здесь встречаются трудности. Обычным электролитическим способом иридий на другой металл наносится с трудом, и покрытие получается довольно рыхлое. Наилучшим электролитом был бы комплексный гексахлорид иридия, однако он неустойчив в водном растворе, и даже в этом случае качество покрытия оставляет желать лучшего.

Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металла-покрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500...600°C. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.

Можно наносить иридиевые покрытия на металлы и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350...400°C в контролируемой атмосфере, т.е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Но покрытия – не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость. Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое – до 99 кг/мм 2 . Поскольку такие сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники. Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда – хирургический инструмент.

В будущем сплавы иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой – достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь необгорающие платино-иридиевые контакты – они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Иридий добавляют не только к платине. Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому. Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родия), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют главным образом из-за его постоянства – постоянны размеры изделий из металла, его физические и химические свойства, причем, если можно так выразиться, постоянны на высшем уровне.

Как и другие металлы VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты). Один из окислов иридия, IrO 2 , пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска...

Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента – не больше тонны в год. Во всем мире!

В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены – он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся.

Иридиевый сторож

Во многих химических и металлургических производствах, например в доменном, очень важно знать уровень твердых материалов в агрегатах. Обычно для такого контроля используют громоздкие зонды, подвешиваемые на специальных зондовых лебедках. В последние годы зонды стали заменять малогабаритными контейнерами с искусственным радиоактивным изотопом – иридием-192. Ядра 192 Ir испускают гамма-лучи высокой энергии; период полураспада изотопа равен 74,4 суток. Часть гамма-лучей поглощается шихтой, и приемники излучения фиксируют ослабление потока. Последнее пропорционально расстоянию, которое проходят лучи в шихте. Иридий-192 с успехом применяют и для контроля сварных швов; с его помощью па фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения. Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

Эффект Мёссбауэра

В 1958 г. молодой физик из ФРГ Рудольф Мёссбауэр сделал открытие, обратившее на себя внимание всех физиков мира. Открытый Мёссбауэром эффект позволил с поразительной точностью измерять очень слабые ядерные явления. Через три года после открытия, в 1961 г., Мёссбауэр получил за свою работу Нобелевскую премию. Впервые этот эффект обнаружен на ядрах изотопа иридий-192.

Сердце бьется активнее

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов за последние годы – изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него – на платино-придиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее. Сейчас в СССР многие станции скорой помощи оборудованы подобными генераторами. В случае остановки сердца делают надрез ключичной вены, вводят в нее соединенный с генератором электрод, включают генератор, и через несколько минут сердце вновь начинает работать.

Изотопы – стабильные и нестабильные

В предыдущих заметках довольно много говорилось о радиоизотопе иридий-192, применяемом в многочисленных приборах и даже причастном к важному научному открытию. Но, кроме иридия-192, у этого элемента есть еще 14 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 182 до 198. Самый тяжелый изотоп в то же время – самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада – ровно один час. Стабильных же изотопов у иридия всего два. На долю более тяжелого – иридия-193 в природной смеси приходится 62,7%. Доля легкого иридия-191 соответственно 37,3%.

Полезные хлориридаты

Хлориридатами называют комплексные хлориды четырехвалентного иридия; общая их формула Me 2 . Благодаря хлориридатам можно в принципе уверенно разделять соединения таких похожих элементов, как натрий и калий. Хлориридат натрия растворим в воде, а хлориридат калия – практически нерастворим. Но для такой операции хлориридаты слишком дороги, так как дорог исходный иридий. Это не значит однако, что хлориридаты вообще бесполезны. Способность иридия образовывать эти соединения используют для выделения элемента №77 из смеси платиновых металлов.

Железоникелевый метеорит, содержавший в себе немало иридия и прочих , а потому чрезвычайно массивный, врезался в Землю, ударив по краю полуострова Юкатан (Мексика) 65 млн. лет назад – в эпоху безраздельного царствования динозавров.

Грунт из кратера диаметром в 180 и глубиной в 20 километров частью испарился (вместе с большей частью иридия), частью распылился. Наступили пыльные сумерки. Ударной волной, прошедшей как сквозь, так и вокруг планеты, были инициированы масштабные извержения в Азии и на территории Индостана, в ту пору плывшего от Мадагаскара на север и еще даже не пересекшего экватора. Дым и пыль вулканического происхождения усугубили ситуацию еще более...

Иридий – маркер космической катастрофы

Исчезновение динозавров дало возможность развития млекопитающим, итогом эволюции которых стало появление человека. Благодарный небесному заступничеству, человек провел исследования метеоритных остатков из наиболее крупных кратеров. Содержание иридия в обломках металлических гостей из космоса оказалось рекордным. Столь же рекордно содержание иридия в осадочных породах, укрывших землю вскоре после юкатанской катастрофы.

Однако больше всего благородного металла, уверены геологи, скрыто в недрах Земли.

Происхождение и свойства иридия

Остатки иридия в земной коре незначительны (золота в 40 раз больше), однако позволяют ежегодно добывать несколько тонн благородного металла. Честь открытия и наименования иридия принадлежит англичанину Смитсону Теннанту. Восхищенный разноцветьем солей металла (молочно-белый KIrF6, лимонно-желтый IrF5, желтый K3IrCl6, зеленый Na3IrBr6, бордовый Cs3IrI6, малиновый Na2IrBr6, черный IrI3), ученый предложил дать новому элементу имя Ириды – греческой богини радуги.

В обработке иридий неподатлив. Тридцать лет ушло на получение металла, очищенного от примесей. Как оказалось, беспримесный иридий ковок при температурах яркого свечения. Охлаждаясь, он утрачивает способность переносить механические воздействия и крошится под нагрузкой. Иридиевый порошок, запаянный в стеклянные сосуды – продукт работы аффинажных предприятий.

Долгое время иридий считался чемпионом по параметру плотности. Уже в наши дни теоретические расчеты вывели на первое место осмий – однако разница настолько невелика, что подтвердить ее простым взвешиванием не удается. Да и отделение осмия от иридия – задача непростая!

Иридий и осмий – братья навек

По легендам, в первой половине ХХ века обточенные кристаллики натурального осмирида припаивали к кончикам золотых перьев «вечных» ручек для обеспечения мягкости письма. На самом деле подобные опыты единичны, а в массовой реальности золотые перья авторучек упрочняют вольфрамом.

В среде любителей ювелирного искусства существует небольшой, но устойчивый и совершенно не удовлетворенный спрос на изделия из натурального осмирида. Любители экзотических украшений иногда спрашивают о возможности изготовления осмиридиевых изделий.

Искусственно полученные сплавы иридия и осмия строго нормированы по процентному составу элементов, но дороги, востребованы в промышленности и нетехнологичны в ювелирном отношении.

Применение иридия

Потребность в иридии постоянна у изготовителей техники, работающей в экстремальных условиях. Реактивные двигатели нуждаются в иридиевых сплавах из-за их высокотемпературной прочности. Жаропрочный сплав иридия – элемент силовых установок космических роботов, работающих на атомной энергии. Сплавленный с иридием титан служит в трубопроводах, способных работать в океанских глубинах.

Радиоактивный иридий 192 – главный инструмент контроля качества сварных швов . Этот же источник гамма-излучения помогает врачам побеждать опухолевые процессы.

Слой иридия толщиной в несколько атомов покрывает зеркала телескопов, принимающих рентгеновское излучение. В прошлом при помощи платино-иридиевого покрытия продлевали срок службы замков артиллерийских орудий.

В ювелирной отрасли иридий используется для отделки и инкрустаций, хотя с недавних предпринимаются попытки изготовления иридиевых украшений. Куда более традиционно иридирование ювелирной платины: десятипроцентная добавка иридия делает изделие прочным, износоустойчивым, красивым.

Иридий был открыт в 1804 г. Теннаном (одновременно с осмием). Его название (по-гречески радужный) указывает на многоцветность его соединений. В природе образует минералы из группы осмистого иридия: сысеркит (Os, Ir), рутенистый сысеркит и родистый сысеркит, как примесь входит в состав медно-никелевых сульфидных руд.

Получение:

Природные минералы или шламы электрорафинирования меди сплавляют с пероксидом бария BaO 2 , растворяют в HCl, добавляют царскую водку и после отгонки OsO 4 из раствора осаждают (NH 4) 2 , который прокаливают до Ir в токе водорода.

Физические свойства:

Иридий представляет серебристо-белый очень твердый и довольно ломкий металл, в котором различимы отдельные кристаллы. При температуре красного каления он малоковкий, однако поддается обработке напильником и полировке. Плотность 22,65 г/см 3 , Тпл.= 2447°С.

Химические свойства:

Компактный иридий устойчив при нагревании на воздухе до 2300°С, порошок иридия при нагревании на воздухе окисляется до диоксида IrO 2 , взаимодействует с галогенами, серой, фосфором.
На иридий не действуют ни обычные кислоты, ни царская водка. Однако соляная кислота содержащая кислород разъедает его при нагревании. Порошок иридия медленно окисляется расплавленными пероксидами (BaO 2 , Na 2 O 2).
В соединениях проявляет степени окисления +3, +4, реже другие от +1 до +6.
При очень низких температурах получены соединения иридия, где он проявляет высшие степени окисления (+7, +8, +9), например: IrO 4 и катион + .

Важнейшие соединения:

Гидроксид иридия(III) Ir(OH) 3 , точнее гидратированный оксид иридия(III) Ir 2 O 3 *nH 2 O осадок зеленого цвета, получается осаждением из раствора хлороиридата (III) натрия Na 3 . Соединения иридия(III) - восстановители, Ir(OH) 3 кислородом окисляется до Ir(OH) 4 . Ir 2 O 3 при нагревании диспропорционирует на Ir и IrO 2 .
Оксид иридия (IV). IrO 2 получается в виде сине-черного порошка при разложении гидроксида или окислением иридия. Резисторный материал.
Гидроксид иридия (IV) Ir(OH) 4 . Темно-синее аморфное вещество, в воде, растворах кислот и щелочей не растворимо, кроме концентрированной серной кислоты. Получается при щелочном гидролизе (NH 4) 2 .
Галогениды. Продуктом прямого взаимодействия иридия с фтором является гексафторид иридия IrF 6 . Это соединение очень активно, оно не только реагирует с водой по уравнению
IrF 6 + 5H 2 O = Ir(OH) 4 + 6HF + 1/2O 2 ,
но окисляет даже хлор, причем образуются IrF 4 и ClF. Используется для нанесения покрытий.
Хлориды иридия(III) и (IV) , кристаллы, гидролизуются водой. Характерно образование комплексных хлоридов при взаимодействии с хлоридами щелочных металлов: Na 3 - зеленые кристаллы, Na 2 - темно-красный, растворим, гексахлороиридаты(IV) калия и аммония - малорастворимы.
Соли иридия. Вообще иридий образует мало обычных солей. Соли иридия(III) с комплексными катионами аналогичны соответствующим солям хрома (III) и кобальта(III), представляют собой прочные комплексные соединения X 3 , X 3 , X 2 .
Карбонилы иридия : желто-зеленый Ir 2 (CO) 8 , возгоняется, и ярко-желтый Ir 4 (CO) 12 , при нагревании разлагается. Используются для нанесения покрытий.

Применение:

Для нанесения покрытий (электрические контакты, химическая аппаратура), изготовления тиглей. Компонент сверхтвердых и износостойких сплавов с осмием и рутением (опорные оси точных приборов, наконечники перьев для авторучек).

Источники:"Иридий" Википедия, свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/Иридий
С.И. Венецкий О редких и рассеянных. Рассказы о металлах.

ИРИДИЙ (латинский Iridium), Ir, химический элемент VIII группы короткой формы (9-й группы длинной формы) периодической системы; атомный номер 77, атомная масса 192,217; относится к платиновым металлам и драгоценным металлам. В природе представлен двумя стабильными изотопами: 191 Ir (37,3%) и 193 Ir (62,7%); искусственно получены радиоактивные изотопы с массовыми числами 166-198. Содержание в земной коре составляет 1·10 -7 % по массе. В природе иридий находится в основном в виде твёрдых растворов с осмием - минералов группы осмистого иридия, встречающихся в редких коренных и россыпных месторождениях платины и золота. Открыт в 1803 году английский химиком С. Теннантом; элемент назван вследствие разнообразной окраски его солей (от греческого ιρις, родительный падеж ϊριδος - радуга).

Конфигурация внешней электронной оболочки атома иридия 5d 7 5s 2 ; в соединениях обычно проявляет степени окисления +3, +4, редко +1, +2, +5 и +6; электроотрицательность по Полингу 2,20; атомный радиус 135 пм, радиус иона Ir 3+ 82 пм (координационное число 6), Ir 4+ 77 пм (координационное число 6). При нормальных условиях иридий - серебристо-белый твёрдый и хрупкий металл; кристаллическая решётка кубическая гранецентрированная; t пл 2466 °С, t кип 4428 °С, плотность 22 650 кг/м 3 , твёрдость по Бринеллю 1700-2200 МПа.

При нормальных условиях иридий химически стоек. При нагревании взаимодействует с галогенами (образуются галогениды состава IrX 3 , IrX 4 , где Х - F, CI, Br, I, а также IrCl, IrCl 2 , IrF 5 , IrF 6), серой (сульфиды IrS, IrS 2 , Ir 2 S 3), кислородом (оксиды Ir 2 О 3 , IrO 2 и IrO 3 , существующий только в газовой фазе). Оксиды иридия не растворяются в воде, кислотах и щелочах. При нормальных условиях иридий не реагирует с щелочами и кислотами, в том числе с царской водкой. Иридий переводят в раствор сплавлением с солями (например, NaCl, NaCN, NaNO 3 , ΚΝO 3 , KHSO 4) или неорганическими пероксидами (например, Na 2 О 2 , ВаО 2) с последующей обработкой плава кислотами. Иридий образует различные комплексные соединения, из которых наибольшее значение имеют хлороиридаты(III) и (IV), например гексахлороиридат(III) калия К 3 , гексахлороиридаты(IV) калия К 2 , натрия Na 2 и аммония (NН 4) 2 [ΙrCl 6 ].

Иридий, наряду с другими драгоценными металлами, получают из анодных шламов медно-никелевого производства. Для переведения иридия в раствор промежуточные продукты переработки сплавляют с Na 2 О 2 , затем обрабатывают плав царской водкой. Действием хлорида аммония NH 4 Cl из полученного раствора осаждают (NH 4) 2 , который прокаливают до получения металлического иридия. Объём мирового производства иридия около 3 т/год.

Иридий используют для изготовления тиглей (для выращивания монокристаллов полудрагоценных камней и лазерных материалов); фольги для неамальгамирующихся катодов; деталей прецизионных приборов; неистираемых кончиков перьев авторучек; электродов долговечных свечей зажигания; нанесения защитных покрытий на электрические контакты и другие изделия. Сплавы иридия используют в качестве электродов термопар, термоэмиссионных катодов и др. Радиоактивный изотоп 192 Ir (Т 1/2 73,83 сут) применяют в источниках γ-излучения переносных толщиномеров, дефектоскопов, а также в радиотерапии злокачественных опухолей.

Лит.: Котляр Ю. А., Меретуков М. А., Стрижко Л. С. Металлургия благородных металлов. М., 2005. Кн. 1-2.