Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Іридій



План:


Введення

Іридій - хімічний елемент з атомним номером 77 в періодичній системі, позначається символом Ir ( лат. Iridium ). Іридій - дуже твердий, тугоплавкий, сріблясто-білий перехідний метал платинової групи, що володіє високою щільністю і порівнянний по цьому параметру тільки з осмієм (щільності Os і Ir практично рівні з урахуванням розрахункової похибки) [4]. Має високу корозійну стійкість навіть при температурі 2000 C.


1. Історія

Іридій був відкритий в 1803 англійським хіміком С. Теннант одночасно з осмієм, які в якості домішок присутні в природному платині, доставленої з Південної Америки. Назва ( др.-греч. ἶρις - Веселка) отримав завдяки різноманітної забарвленням своїх солей.


2. Знаходження в природі

Вміст іридію в земній корі мізерно мало (10 -7 мас.%). Він зустрічається набагато рідше золота і платини. Зустрічається разом з родієм, ренієм і рутенієм. Відноситься до найменш поширеним елементам. Іридій відносно часто зустрічається в метеоритах. Не виключено, що реальний вміст металу на планеті набагато вище: його висока щільність та високу спорідненість до залозу ( сідерофільние) могли привести до зсуву іридію углиб Землі, в ядро планети, в процесі її формування з розплаву.

Іридій міститься в таких мінералах, як Невьянськ, сисертскіх і ауросмірід.


2.1. Родовища

Корінні родовища осмистого іридію розташовані в основному в перідотітового серпентініта складчастих областей (в ПАР, Британської Колумбії, Канаді, США, Нової Гвінеї) [5].

3. Отримання

Основне джерело отримання іридію - анодні шлами мідно-нікелевого виробництва. З концентрату металів платинової групи відокремлюють Au, Pd, Pt та ін Залишок, що містить Ru, Os і іридій, сплавляють з KNO 3 і КОН, сплав витравлюють водою, розчин окислюють Cl 2, відганяють OsO 4 і RuO 4, а осад, що містить іридій, сплавляють з Na 2 O 2 і NaOH, сплав обробляють царської горілкою і розчином NH 4 Cl, облягаючи іридій у вигляді комплексної сполуки (NH 4) 2 [IrCl 6], який потім прожарюють, отримуючи метал - іридій. Перспективний метод вилучення іридію з розчинів екстракцією гексахлороірідатов вищими аліфатичними амінами. Для відділення іридію від неблагородних металів перспективно використання іонного обміну. Для витягання іридію з мінералів групи осмистого іридію мінерали сплавляють з оксидом барію, обробляють соляною кислотою і царської горілкою, відганяють OsO 4 і осаджують іридій у вигляді (NH 4) 2 [IrCl 6].


4. Фізичні властивості

Важкий сріблясто-білий метал, через свою твердості погано піддається механічній обробці. Кристалічна структура - кубічна гранецентрованої з періодом а 0 = 0,38387 нм; електричний опір - 5,3 10 -8 Ом м (при 0 C); коефіцієнт лінійного розширення - 6,5 10 -6 град; модуль нормальної пружності - 52,029 10 6 кг / мм ; щільність - 22,65 г / см .

Стабільними є ізотопи 191 Ir і 193 Ir. Період напіврозпаду 192 Ir - 74 дня.


5. Хімічні властивості

Іридій стійкий на повітрі при звичайній температурі і нагріванні, при прожарюванні порошку в струмі кисню при 600-1000 C утворює в незначній кількості IrO 2. Вище 1200 C частково випаровується у вигляді IrO 3. Компактний іридій при температурах до 100 C не реагує з усіма відомими кислотами та їх сумішами. Свежеосажденная іридієва чернь частково розчиняється в царській горілці з утворенням суміші сполук Ir (III) і Ir (IV). Порошок іридію може бути розчинений хлоруванням у присутності хлоридів лужних металів при 600-900 C або спіканням з Na 2 O 2 або BaO 2 з наступним розчиненням в кислотах. Іридій взаємодіє з F 2 при 400-450 C, а c Cl 2 і S при температурі червоного розжарювання.


5.1. Сполуки двовалентного іридію

  • IrCl 2 - блискучі темно-зелені кристали. Погано розчиняється в кислотах і лугах. При нагріванні до 773 C розкладається на IrCl і хлор, а вище 798 C - на складові елементи. Одержують нагріванням металевого іридію або IrCl 3 в струмі хлору при 763 C.
  • IrS - блискуче темно-синє тверда речовина. Мало розчинний у воді і кислотах. Розчиняється в сульфіді калію. Одержують нагріванням металевого іридію в парах сірки.

5.2. Сполуки тривалентного іридію

  • Ir 2 O 3 - тверде темно-синє речовина. Малорастворим у воді і етанолі. Розчиняється в сірчаної кислоти. Отримують при легкому прожаренні сульфіду іридію (III).
  • IrCl 3 - летюча з'єднання оливково-зеленого кольору. Щільність - 5,30 г / см . Малорастворим у воді, лугах і кислотах. При 765 C розкладається на IrCl 2 і хлор, при 773 C на IrCl і хлор, а вище 798 C - на складові елементи. Одержують дією хлору на нагрітий до 600 C іридій.
  • IrBr 3 - оливково-зелені кристали. Розчиняється у воді, мало розчинний у спирті. Дегидратируется при нагріванні до 105-120 C. При сильному нагріванні розкладається на елементи. Отримують взаємодією IrO 2 з бромоводородной кислотою.
  • Ir 2 S 3 - тверде коричневе речовина. Розкладається на елементи при нагріванні вище 1050 C. Мало розчинний у воді. Розчиняється в азотній кислоті і розчині сульфіду калію. Одержують дією сірководню на хлорид іридію (III) або нагріванням порошкоподібного металевого іридію з сіркою при температурі не вище 1050 C в вакуумі.

5.3. З'єднання четирехвалентного іридію

  • IrO 2 - чорні тетрагональні кристали з гратами типу рутилу. Щільність - 3,15 г / см . Малорастворим у воді, етанолі і кислотах. Відновлюється до металу воднем. Термічно дисоціює на елементи при нагріванні. Одержують нагріванням порошкоподібного іридію на повітрі або в кисні при 700 C, нагріванням IrO 2 * n Н 2 О.
  • IrF 4 - жовта масляниста рідина, розкладається на повітрі і гідролізується водою. t пл 106 C. Одержують нагріванням IrF 6 з порошком іридію при 150 C.
  • IrCl 4 - гігроскопічна коричневе тверда речовина. Розчиняється у холодній воді і розкладається теплою (водою). Одержують нагріванням (600-700 C) металевого іридію з хлором при підвищеному тиску.
  • IrBr 4 - розпливаються на повітрі синє речовина. Розчиняється в етанолі; у воді (з розкладанням), дисоціює при нагріванні на елементи. Отримують взаємодією IrO 2 з бромоводородной кислотою при низькій температурі.
  • IrS 2 - тверде коричневе речовина. Малорастворим у воді. Отримують пропусканням сірководню через розчини солей іридію (IV) або нагріванням порошкоподібного металевого іридію з сіркою без доступу повітря в вакуумі.

5.4. Сполуки шестивалентного іридію

  • IrF 6 - жовті тетрагональні кристали. t пл 44 C, t кип 53 C, щільність - 6,0 г / см . Під дією металевого іридію перетворюється на IrF 4, відновлюється воднем до металевого іридію. Одержують нагріванням іридію в атмосфері фтору в трубці з флюориту. Дуже сильний окислювач, здатний окислити навіть воду:

2IrF 6 + 10H 2 O = 2Ir (OH) 4 + 12HF + O 2, або NO:
NO + IrF 6 = NO + [IrF 6] -

  • IrS 3 - сірий, малорозчинний у воді порошок. Одержують нагріванням порошкоподібного металевого іридію з надлишком сірки в вакуумі. Строго кажучи. не є з'єднанням шестівалетного іридію, тому що містить зв'язок SS.
  • Ir (OH) 4 (IrO 2 * 2H 2 O) утворюється при нейтралізації розчинів хлороірідатов (IV) в присутності окислювачів. Осад Ir 2 O 3 * n Н 2 О випадає при нейтралізації лугом хлороірідатов (III) і легко окислюється на повітрі до IrO 2. Практично не розчиняється у воді.

6. Застосування

Особливий інтерес як джерело електроенергії викликає його ядерний ізомер іридій-192m2 (має період напіврозпаду 241 рік).

Сплави з W і Th - матеріали термоелектричних генераторів, з Hf - матеріали для паливних баків в космічних апаратах, з Rh, Re, W - матеріали для термопар, експлуатованих вище 2000 C, з La і Се - матеріали термоемісійних катодів.

Іридій використовується також для виготовлення пір'я для ручок. Невеликий кульку з іридію можна зустріти на кінчиках пір'я і чорнильних стрижнів, особливо добре його видно на золотих пір'ї, де він відрізняється за кольором від самого пера.

Іридій в палеонтології і геології є індикатором шару, який сформувався відразу після падіння метеоритів.

Іридій, поряд з міддю і платиною, застосовується в свічках запалювання двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) в якості матеріалу для виготовлення електродів, роблячи такі свічки найбільш довговічними (100-160 тис. км пробігу автомобіля) і знижуючи вимоги до напруги іскроутворення. Спочатку використовувався в авіації і гоночних автомобілях, потім, у міру зниження вартості продукції, став вживатися і на масових автомобілях. В даний час такі свічки доступні для більшості двигунів, однак будучи найбільш дорогими.


7. Біологічна роль

Не грає ніякої біологічної ролі. Металевий іридій нетоксичний, але деякі сполуки іридію, наприклад, його гексафторид (IrF 6), дуже отруйні.

8. Цікаві факти

Іридій - метал, який не взаємодіє з кислотами та їх сумішами (наприклад, царської горілкою) як при нормальній, так і при підвищеній температурах [6].

Примітки

  1. Theoretical calculation gave the following results (The lattice parameters, densities and atomic volumes of the platinum metals. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals ( 1979), 64 (1), P7-P9.)
  2. XuMuK.ru - іридій - Хімічна енциклопедія - www.xumuk.ru/encyklopedia/1757.html
  3. Редкол.: Кнунянц І. Л. (гл. ред.) Хімічна енциклопедія: у 5 т - Москва: Радянська енциклопедія, 1990. - Т. 2. - С. 272. - 671 с. - 100000 прим .
  4. Цей результат отриманий шляхом теоретичних розрахунків. см. The lattice parameters, densities and atomic volumes of the platinum metals. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64 (1), стор 7-9.
  5. Осмістий іридій - bse.sci-lib.com/article085357.html - стаття з Великої радянської енциклопедії (3-е видання)
  6. Книга рекордів Гіннесса для хімічних речовин - www.chemister.ru / Chemie / records.htm

Література

  • Велика радянська енциклопедія
  • Хімічна енциклопедія під ред. І. Л. Кнулянца. Т.2, стр.271.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru