Iridij

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
(Preusmjereno sa Iridijum)
Idi na: navigacija, traži
Iridij
[Xe] 4f145d76s2 77Ir
   
Periodni sistem elemenata
Općenito
Hemijski element, Simbol, Atomski broj Iridij, Ir, 77
Serija Prelazni metali
Grupa, Perioda, Blok 9, 6, d
Izgled srebreno bijeli metal
Zastupljenost 1×10-7[1] %
Atomske osobine
Atomska masa 192,217 u
Atomski radijus (izračunat) 135 (180) pm
Kovalentni radijus 141±6 pm
Van der Waalsov radijus - pm
Elektronska konfiguracija [Xe] 4f145d76s2
Broj elektrona u energetskom nivou 2, 8, 18, 32, 15, 2
1. energija ionizacije 880 kJ/mol
2. energija ionizacije 1600 kJ/mol
Fizikalne osobine
Agregatno stanje čvrsto
Mohsova skala tvrdoće 6,5
Kristalna struktura kubična plošno centrirana
Gustoća 22560[2] kg/m3
Magnetizam paramagnetičan
Tačka topljenja 2739 K (2466 °C)
Tačka ključanja 4403[3] - 4701 K (4130[3] - 4428 °C)
Molarni volumen 8,52 · 10-6 m3/mol
Toplota isparavanja 564[3] kJ/mol
Toplota topljenja 26 kJ/mol
Pritisak pare 1 Pa kod 2713 K
Brzina zvuka 4825 m/s kod 293,15 K
Specifična toplota 131[4] J/(kg · K)
Specifična električna provodljivost 19,7 · 106 S/m
Toplotna provodljivost 147 W/(m · K)
Hemijske osobine
Oksidacijsko stanje -3, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8
Elektrodni potencijal 1,156 V (Ir3+ + 3e- → Ir)
Elektronegativnost 2,2 (Pauling-skala)
Izotopi
Izo RP t1/2 RA ER (MeV) PR
188Ir

sin

1,73 d ε 1,64 188Os
189Ir

sin

13,2 d ε 0,532 189Os
190Ir

sin

11,8 d ε 2,000 190Os
191Ir

37,3 %

Stabilan
192Ir

sin

73,827 d β 1,460 192Pt
ε 1,046 192Os
192mIr

sin

241 god IT 0,161 192Ir
193Ir

62,7 %

Stabilan
194Ir

sin

19,3 h β- 2,247 194Pt
Sigurnosno obavještenje
Oznake upozorenja
prah

Lahko zapaljivo

F
Lahko zapaljivo
Obavještenja o riziku i sigurnosti R: 11
S: 9-16-29-33
Ukoliko je moguće i u upotrebi, koriste se SI osnovne jedinice.
Ako nije drugačije označeno, svi podaci su podaci dobiveni mjerenjima u normalnim uslovima.

Iridij (lat. - iridium) hemijski element sa simbolom Ir i atomskim brojem 77. On je vrlo tvrd, lomljiv, srebreno-bijeli prelazni metal iz platinske porodice. Iridij je drugi element po gustoći (poslije osmija) i jedan od najotpornijih metala na koroziju, čak i pri temperaturama do 2000 °C. U periodnom sistemu elemenata nalazi se u 9. grupi i 6. periodi. Iako su samo neke istopljene soli i halogeni spojevi podložni koroziji u čvrstom stanju, fino isitnjeni prah iridija je zapaljiv i mnogo reaktivniji.

Iridij je otkrio engleski naučnik Smithson Tennant 1803. godine zajedno sa osmijem u nerastvorljivim ostacima u prirodnoj platini. Ime je dao po grčkoj boginji Iridi, personifikaciji duge, zbog upečatljivih i šarolikih boja njegovih soli. Iridij je jedan od najrjeđih elemenata koji se mogu naći u Zemljinoj kori, a njegova godišnja proizvodnja i potrošnja u svijetu iznosi samo 3 tone. Postoje samo dva izotopa koja se mogu naći u prirodi 191Ir i 193Ir, od kojih je 193Ir mnogo više zastupljen, a to su i jedini stabilni izotopi.

Među najznačajnije iridijeve spojeve koji se koriste spadaju soli i kiseline koje on daje sa hlorom, iako iridij također formira i brojne organometalne spojeve koji se koriste kao industrijski katalizatori i u svrhu istraživanja. Metalni iridij se koristi kada je potrebna velika otpornost na koroziju na visokim temperaturama, kao što su visokotehnološke svjećice, tiglovi za rekristalizaciju poluprovodnika pri visokim temperaturama i elektrode za proizvodnju hlora u hloroalkalnom procesu. Radioizotopi iridija se koriste u nekim radioizotopskim termoelektričnim generatorima.

Iridij je pronađen u brojnim meteoritima u količinama mnogo većim nego što je njegov prosječni udio u Zemljinoj kori. Iz ovog razloga, neuobičajeno veliki udio iridija u sloju gline u takozvanoj K-T granici dao je povod za Alvarezovu hipotezu da je udar vanzemaljskog objekta prouzrokovao izumiranje dinosaurusa i mnogih drugih vrsta prije oko 65 miliona godina. Vjeruje se da je ukupna količina iridija na planeti Zemlji mnogo veća nego što je to izmjereno u stijenama Zemljine kore, ali kao i kod drugih metala platinske grupe, velika gustoća i tendencija iridija da se spaja sa željezom uzrokovala je da se najveći dio iridija spusti ispod Zemljine kore u periodu dok je planeta bila "mlada" i još u tečnom stanju.

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Kuglica iridija 8,3 g, dobijena topljenjem električnim lukom

Kao član platinske grupe metala, iridij je srebrenast, dosta sličan platini ali sa neznatnim žutim odsjajem. Zbog svoje lomljivosti, tvrdoće i vrlo visokog tališta, čvrsti iridij je vrlo težak za mašinsku obradu i preradu, pa se zbog toga u njegovoj preradi koristi metalurgija praha.[5] On je jedini metal koji zadržava dobre mehaničke osobine u dodiru sa zrakom pri temperaturama iznad 1600 °C (2912 °F).[6] Iridij ima vrlo visoku tačku ključanja (10. po redu od svih elemenata), a na temperaturama ispod 0,14 K postaje superprovodnik.

Modul elastičnosti kod iridija je drugi najveći među metalima, jedino osmij ima veći.[6] Ova osobina, zajedno sa visokim tangencijalnim modulom i vrlo niskim vrijednostima Poissionovog omjera (odnos longitudinalne i lateralne napetosti), što označava visok stepen krutosti i otpornosti na deformacije utičući na njegovu širu mogućnost korištenja u industriji. I pored ovih ograničenja i visoke cijene iridija, razvijeni su brojni načini njegove primjene gdje je mehanička snaga osnovni faktor u nekim od najekstremnijih i najzahtjevnijih uslova primjene u današnjoj tehnologiji.[6]

Izmjerena gustoća iridija je za oko 0,12% manja od gustoće osmija, elementa sa najvećom gustoćom.[7][8] Postojala su određena neslaganja oko toga koji je od ova dva elementa gušći, najviše zbog male razlike u gustoćama i poteškoćama oko njenog mjerenja,[9] ali nakon što je povećana tačnost u korištenim faktorima za izračunavanje gustoće, podaci dobijeni putem kristalografskog mjerenja x-zracima pokazali su da je gustoća iridija 22,56 a osmija 22,59 g/cm3.[2]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Iridij je najotporniji metal na koroziju.[10] Ne napada ga gotovo nijedna kiselina, zlatotopka, istopljeni metali ni silikati na visokoj temperaturi. Međutim, napadaju ga istopljene soli kao što je natrij cijanid i kalij cijanid,[10] kao i kisik te halogeni elementi (naročito fluor)[11] na visokim temperaturama.[12]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Iridij ima dva prirodna stabilna izotopa, 191Ir i193Ir koji imaju zastupljenost u prirodi od 37,3% i 62,7% respektivno.[13] Poznata su najmanje 34 radioizotopa iridija koji su sintetizirani, a čiji maseni brojevi se kreću od 164 do 199. Izotop 192Ir koji se nalazi između dva stabilna prirodna izotopa je najstabilniji radioizotop sa vremenom poluraspada od 73,827 dana. Pronašao je primjenu u brahiterapiji[14] i industrijskoj radiografiji, naročito je pogodan za nedestruktivno ispitivanje čeličnih varova te u industriji plina i nafte. Izvori izotopa iridija 192 su bili uključeni u nekoliko radioloških nesreća. Osim ovog izotopa, postoje još tri izotopa čiji je poluvrijeme raspada duže od jednog dana: 188Ir, 189Ir i 190Ir.[13] Izotopi sa masama ispod 191 se raspadaju u kombinaciji β+ i α raspada te emisije protona, sa izuzetkom 189Ir koji se raspada elektronskim zahvatom te 190Ir koji emitira pozitron. Sintetički izotopi koji su teži od 191 raspadaju se putem β raspada, mada izotop 192Ir ima mali put raspada preko elektronskog zahvata.[13] Svu poznati izotopi iridija su otkriveni između 1934. i 2001. godine; najskoriji otkriveni izotop je 171Ir.[15]

Do danas su otkrivena i 32 metastabilna (nuklearna) izomera iridija, čiji se maseni brojevi kreću od 164 do 197. Najstabilniji od njih je 192m2Ir, koji se raspada putem izomerske tranzicije a vrijeme poluraspada mu iznosi 241 godinu,[13], što ga čini stabilnijim od bilo kojeg sintetičkog izotopa iridija u njegovom osnovnom stanju. Najmanje stabilan je izomer 190m3Ir sa vremenom poluraspada od samo 2 µs.[13] Izotop 191Ir je prvi među svim elementima kod kojeg je uočen Mössbauerov efekat. To ga čini korisnim za Mössbauerovu spektroskopiju u istraživanjima u oblastima fizike, hemije, biohemije, metalurgije i mineralogije.[16]

Spojevi[uredi | uredi izvor]

Oksidacijska stanja[17]
−3 [Ir(CO)3]3−
−1 [Ir(CO)3(PPh3)]
0 Ir4(CO)12
+1 [Ir(CO)Cl(PPh3)2]
+2 IrCl2
+3 IrCl3
+4 IrO2
+5 Ir4F20
+6 IrF6

Iridij gradi spojeve u oksidacijskim stanjima između −3 i +6; najčešća su oksidacijska stanja +3 i +4.[5] Dobro opisani primjeri visokih oksidacijskih stanja su rijetki, a uključuju IrF6 i dva miješana oksida Sr2MgIrO6 i Sr2CaIrO6.[5][18] Osim toga, 2009. godine je objavljeno da je iridij(VIII) oksid (IrO4) dobijen u uslovima izolacije matrice (6 K u Ar) putem ultraljubičastog zračenja iridij-perokso kompleksa. Međutim, za ovaj spoj se ne očekuje da bude stabilan u čvrstom stanju na visokim temperaturama.[19]

Iridij(IV) oksid, IrO2 smeđi prah, je jedini dobro poznati oksid iridija.[5] Iridij seskvioksid Ir2O3 je opisan kao crno-plavi prah koji se oksidira do IrO2 djelovanjem HNO3.[11] Odgovarajući disulfidi, diselenidi, seskvisulfidi i seskviselenidi su također poznati kao i IrS3.[5] Iridij daje takozvane iridate sa oksidacijskim stanjima +4 i +5, poput K2IrO3 i KIrO3, koji se mogu dobiti reakcijom kalij oksida i kalij superoksida sa iridijem na visokim temperaturama.[20]

Iako nisu poznati binarni hidridi iridija IrxHy , pronađeni su kompleksi koji sadrže ione IrH4−
5
i IrH3−
6
, u kojima iridij ima oksidacijska stanja +1 i +3, respektivno.[21] Za ternarni hidrid Mg6Ir2H11 vjeruje se da sadrži i ion IrH4−
5
i anion IrH5−
4
sa 18 elektrona.[22] Nisu poznati ni monohalidi ni dihalidi, međutim postoje trihalidi IrX3 za sve vrste halogena.[5] Za oksidacijska stanja +4 i viša, poznati su samo spojevi tetrafluorid, pentafluorid i heksafluorid.[5] Iridij heksafluorid IrF6 je vrlo reaktivni i isparljivi žuti čvrsti spoj koji se sastoji iz oktahedralnih molekula. On se raspada u vodi i reducira do IrF4, kristalnog čvrstog spoja iridija koji je crne boje.[5] Iridij pentafluorid ima slične osobine ali je zapravo tetramer Ir4F20, sastavljen iz četiri oktahedra koji dijele uglove.[5]

Vaska kompleks - strukturna formula hemijskog spoja sa atomom iridija u centru spojenog na dvije P-PH3 grupe, atom hlora i C-O grupu

Heksahloroiridijska(IV) kiselina H2IrCl6 i njene amonijumske soli su najvažniji spojevi iridija iz industrijske perspektive.[23] Oni su uključeni u proces pročišćenja iridija a koriste se kao polazni materijal za većinu drugih iridijevih spojeva kao i za pravljenje anodnih premaza. Ion IrCl2−
6
ima intenzivnu tamno smeđu boju i vrlo lahko se reducira u svijetlo obojeni IrCl3−
6
kao i obrnuto.[23] Iridij trihlorid IrCl3, koji se može dobiti u anhidridnom obliku putem direktne oksidacije iridijevog praha hlorom na temperaturi od 650 °C,[23] ili u hidridnom obliku putem otapanja Ir2O3 u hlorovodoničnoj kiselini, često se koristi kao polazni materijal u sintezi drugih Ir(III) spojeva.[5] Drugi spoj koji se koristi kao polazni materijal je amonij heksahloroiridat(III), (NH4)3IrCl6. Iridij(III) kompleksi su dijamagnetični i općenito imaju oktahedralnu molekularnu geometriju.[5]

Organoiridijski spojevi sadrže iridij-karbon veze gdje metal obično ima niže oksidacijsko stanje. Naprimjer oksidacijsko stanje nula je dokazano u spoju tetrairidij dodekakarbonilu Ir4(CO)12, koji predstavlja najčešći i najstabilniji binarni metalni karbonil iridija.[5] U ovom spoju, svaki atom iridija je spojen sa druga tri, formirajući tetrahedralni klaster. Neki organometalni Ir(I) spojevi su relativno dobro poznati a dobili su imena po svoji pronalazačima. Jedan od njih je Vaska kompleks IrCl(CO)[P(C6H5)3]2, koji ima neobične osobine jer se veže na molekulu kisika O2.[24] Drugi takav spoj je Crabtreejev katalizator, homogeni katalizator koji služi za reakcije hidrogenacije.[25] Oba ova spoja su kvadratno planarni d8 kompleksi sa ukupno 16 valentnih elektrona, koji im daju njihove reaktivne osobine.[26]

Organski LED materijal zasnovan na iridiju je također dokumentovan, a pokazano je da je mnogo svjetliji od DPA ili PPV, te se pretpostavlja da bi mogao biti osnova za fleksibilno OLED osvjetljenje u budućnosti.[27]

Historija[uredi | uredi izvor]

Grčka boginja Irida, po kojoj je iridij dobio ime.

Otkriće iridija je usko vezano sa platinom i drugim metalima iz platinske grupe metala. Samorodnu (prirodnu) platinu su koristili drevni Etiopljani[28] i južnoameričke kulture,[29] a ona je uvijek sadržavala manju količinu drugih metala iz platinske grupe, uključujući iridij. Platina je u Evropu došla kao španska riječ koja u prijevodu znači malehno srebro, a donijeli su je španski osvajači u 17. vijeku nakon što su je pronašli u današnjoj Kolumbiji.[30] Otkriće da ovaj metal nije legura nekog dotad poznatog elementa, već sasvim novi element, desilo se tek 1748. godine.[31] Hemičari koji su izučavali platinu rastvarali su je u zlatotopci (mješavini HCl i dušične kiseline) da bi napravili njene rastvorljive soli. U većini slučaja primjećivali su malehne količine tamnog, nerastvorljivog ostatka.[6] Joseph Louis Proust je smatrao da je ostatak grafit.[6] Francuski hemičari Victor Collet-Descotils, Antoine François de Fourcroy i Louis Nicolas Vauquelin su također pronašli crni ostatak 1803. godine, ali nisu ga uspjeli pronaći u dovoljnim količinama da bi izveli druge eksperimente.[6]

Godine 1803. britanski naučnik Smithson Tennant analizirao je nerastvorljivi ostatak i zaključio da on zasigurno sadrži neki novi metal. Vauquelin je prah naizmjenično tretirao bazama i kiselinama[10] te tako dobio nestabilni novi oksid za koji je vjerovao da je oksid tog novog metala, kojem je dao naziv pten iz grčke riječi πτηνός (ptēnós) u značenju "sa krilima, krilat".[32][33] Tennant, koji je imao prednost tako što je dobio mnogo veću količinu ostatka, nastavio je istraživanje i konačno utvrdio postojanje dva dotad nepoznata elementa u crnom ostatku, iridija i osmija.[6][10] Dobio je tamno crvene kristale (vjerovatno Na2[IrCl6nH2O) putem sekvence reakcija sa natrij hidroksidom i hlorovodoničnom kiselinom.[33] Tennant je novom elementu dao ime po Iridi (Ἶρις), grčkoj boginji sa krilima, zaštitnici duge i glasnici Olimpskih božanstava, jer su mnoge soli iridija koje je dobio bile obojene jarkim bojama.[34] Otkriće novog elementa je dokumentirano u pismu Kraljevskom društvu 21. juna 1804. godine.[6][35]

Britanski naučnik John George Children je prvi koji je uspio istopiti uzorak iridija 1813. godine uz pomoć najbolje galvanske baterije koja je ikad napravljena (u to vrijeme).[6] Prvi koji je dobio izrazito čisti iridij bio je Robert Hare 1842. godine. On je izmjerio gustoću iridija od oko 21,8 g/cm3 te je zapazio da metal gotovo nikako nije kovan i vrlo čvrst. Prvo topljenje u značajnijoj količini izveli su Henri Sainte-Claire Deville i Jules Henri Debray 1860. godine. Za svaki kilogram iridija bilo im je potrebno sagorijevanje od oko 300 litara čistog O2 i H2.[6] Ove izuzetne poteškoće pri topljenju metala su ograničavale mogućnosti obrade iridija. John Isaac Hawkins je tražio mogućnost da dobije fini ali čvrsti vrh za nalivpero te je 1834. godine uspio napraviti zlatno nalivpero sa iridijskim vrhom. John Holland, izrađivač nalivpera, zajedno sa William Lofland Dudleyjem je 1880. godine istopio iridij tako što mu je dodavao fosfor te je taj proces patentirao u SAD. Međutim, britanska kompanija Johnson Matthey je kasnije objavila da su oni koristili sličan proces još od 1837. godine i da su dotad na brojnim svjetskim sajmovima izlagali istopljeni iridij.[6] Prvu leguru iridija sa rutenijem koristio je Otto Feussner 1933. godine u termoparu. Time je omogućeno mjerenje visokih temperatura u zraku do 2000 °C.[6]

Godine 1957 Rudolf Mössbauer, u jednom eksperimentu kojeg su nazvali eksperimentom koji će obilježiti 20. vijek u fizici,[36] otkrio je rezonantnu i bespovratnu emisiju i apsorpciju gama zraka od strane atoma u čvrstom uzorku metala koji je sadržavao samo 191Ir.[37] Ovaj fenomen, poznat kao Mössbauerov efekat (a od tada do danas je otkriven i kod drugih izotopa poput 57Fe), na osnovu kojeg je zasnovana Mössbauerova spektroskopija, je dao značajan doprinos u izučavanju fizike, hemije, biohemije, metalurgije i mineralogije.[16] Za svoj rad, Mössbauer je u svojoj 32. godini dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1961. godine, samo tri godine nakon što je objavio svoje otkriće.[38]

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

Iridij je jedan od najmanje rasprostranjenih elemenata u Zemljinoj kori
Meteorit Willamette, šesti najveći meteorit nađen na Zemlji, sadrži 4,7 ppm iridija.

Iridij je jedan od najmanje rasprostranjenih elemenatata u Zemljinoj kori, sa prosječnim udjelom mase od 0,001 ppm u stjenovitoj kori; u usporedbi sa njim zlata ima 40 puta više, platine 10 puta a srebra i žive oko 80 puta više.[5] Telur je rasprostranjen skoro isto kao i iridij, dok samo tri prirodno zastupljena elementa ima manje od iridija: renija, rutenija i rodija; iridij je čak 10 puta više zastupljen od posljednja dva.[5] S druge strane, iako je veoma slabo rasprostranjen u stijenama kore, iridij je relativno mnogo češći u meteoritima, sa koncentracijama od 0,5 ppm pa i više.[39] Smatra se da je ukupna koncentracija iridija na planeti Zemlji znatno veća nego što je to izmjereno u stijenama Zemljine kore, iz razloga gustoće i siderofilnog (privlači ga željezo) karaktera iridija; on je polahko počeo tonuti ispod Zemljine kore u Zemljino jezgro dok je planeta još bila užarena i istopljena.[23]

Iridij je pronađen u prirodi kao slobodni, samorodni element i u prirodnim legurama; naročito kao iridij-osmij legura osmirid (koji je bogat osmijem) i iridosmij (bogat iridijem)[10] U niklovim i bakarnim depozitima metali platinske grupe se javljaju kao sulfidi (npr. (Pt,Pd)S), teluridi (npr. PtBiTe), antimonidi i iarsenidi (npr. PtAs2). U svim ovim spojevima platina se može zamijeniti sa malim količinama iridija i osmija. Zajedno sa svim metalima platinske grupe, iridij se može pronaći u prirodi u legurama sa sirovim niklom ili bakrom.[40]

Unutar Zemljine kore, iridij je pronađen pri najvišim koncentracijama u tri oblika geoloških struktura: magmatskih depozita (koji su ušli u koru odozdo), udarnih kratera i depozita koji su nastali iz ove dvije strukture. Najveće poznate primarne rezerve su pronađene u magmatskom kompleksu Bushveld u Južnoafričkoj Republici,[41] a značajni izvori iridija su također pronađeni i unutar velikih nikl-bakarnih depozita u blizini Norilska u Rusiji i bazenu Sudbury u Kanadi. Manje rezerve su pronađene u SAD.[41] Iridij je pronađen kao sekundarni depozit, zajedno sa platinom i drugim platinastim metalima u aluvijalnim depozitima. Aluvijalne depozite su koristili domoroci u Južnoj Americi u današnjem kolumbijskom departmanu Chocó, a oni su i danas izvor metala iz platinske grupe. Svjetske rezerve iridija u 2003. godini nisu procijenjene.[10]

Prisustvo u K-T granici[uredi | uredi izvor]

Crvena strelica označava K-T granicu

K-T geološka granica od oko 65 miliona godina označava približnu granicu između perioda krede i paleogena u geološkoj vremenskoj skali a karakterizira je tanki sloj gline bogate iridijem.[42] Naučnici koje je predvodio Luis Alvarez objavili su 1980. godine teoriju o vanzemaljskom porijeklu ovog iridija, pripisujući ga udaru velikog asteroida ili komete na Zemlju.[42] Njihova teorija, poznata i kao Alvarezova hipoteza, je danas uveliko prihvaćena kao objašnjenje za nestanak dinosaurusa. Starost strukture nastale od velikog udarnog kratera je procijenjena na oko 65 miliona godina, naknadno je lokalizirana na današnjem poluostrvu Yucatan (takozvani Chicxulub krater).[43][44] Dewey M. McLean i drugi naučnici smatraju da je iridij u K-T granici možda vulkanskog porijekla, pošto se smatra da je Zemljino jezgro bogato iridijem, a aktivni vulkani kao što je Piton de la Fournaise na ostrvu Réunion i danas ispuštaju iridij.[45][46]

Proizvodnja[uredi | uredi izvor]

Godina potrošnja
(tona)
Cijena
($/unci)[47]
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

Iridij se komercijalno dobija kao sporedni proizvod pri kopanju i preradi ruda nikla i bakra. Tokom elektrorafinacije (elektrolitičko prečišćavanje) bakra i nikla, plemeniti metali kao što su srebro, zlato i metali iz platinske grupe, te elementi poput selena i telura imaju tendenciju da tonu na dno ćelije za izdvajanje kao anodni mulj, koji dalje čini polaznu tačku za njihovo izdvajanje.[47] Da bi se ovi metali razdvojili, prvo se otapaju u neku otopinu. Postoji nekoliko načina u zavisnosti od procesa odvajanja i hemijskog sastava mještavine. Dva najkarakterističnija načina su spajanje sa natrij peroksidom nakon čega slijedi otapanje u zlatotopci i otapanje u mješavini hlora sa hlorovodoničnom kiselinom.[23][41] Nakon otapanja, iridij se iz smjese sa drugim platinskim metalima odvaja taloženjem (NH4)2IrCl6 ili putem izdvajanja IrCl2−
6
sa organskim aminima.[48] Prvi način je sličan proceduri koju su Tennant i Wollaston koristili za svoju separaciju. Drugi način se može opisati kao kontinuirana ekstrakcija otapalima te je stoga pogodnija za industrijsku proizvodnju u većim količinama. U oba slučaja, proizvod se reducira pomoću vodonika, dajući metal iridij kao prah ili spužvast, a koji se dalje tretira koristeći tehnike metalurgije praha.[49][50]

Cijena iridija na svjetskom tržištu je bila vrlo promjenjiva, kako je prikazano u tabeli, a razlog za to je nestabilna ponuda i potražnja, špekulacije, tezauracija (skladištenje za crne dane), što se znatno osjeti na malehnom tržištu i nestabilnost u zemljama proizvođačima. Veliki pad cijena iridija 2003. godine je povezan sa prekomjernom ponudom iridijskih posuda za topljenje koje se koriste za rast velikih monokristala.[47][51]

Upotreba[uredi | uredi izvor]

Porast potražnje za iridijem sa 2,5 tone 2009. godine na 10,4 tone u 2010. godini se desio najviše zbog elektroničkih aplikacija za šta je potrošeno 6 tona iridija za razliku od 0,2 tone prethodne 2009. godine. Ogroman porast potražnje se desio zbog povećane proizvodnje posuda za topljenje (tiglova) koje služe za rast velikih visokokvalitetnih monokristala. Za ovo povećanje u potrošnji iridija se predviđa da će se umanjiti zbog akumuliranje velike količine tiglova što se desilo i početkom 2000tih. Druge važne primjene iridija uključuju proizvodnju dijelova za automobilske svjećice za šta je 2007. godine potrošeno 780 kg iridija, proizvodnju elektroda za hloroalkalne procese (1,1 tona 2007. godine) i za hemijske katalizatore (750 kg u 2007. godini).[47][52]

U industriji i medicini[uredi | uredi izvor]

Molekularna struktura Ir(mppy)3

Visoko talište, tvrdoća i otpornost na koroziju iridija i njegovih legura daju osnovne karakteristike za sve njegove načine upotrebe. Iridij, a posebno legure iridij-platina i osmij-iridij imaju izrazito slabo trošenje (habanje) i koriste se za dizne sa više otvora kod ekstrudera, kroz koji se plastični polimeri tope i izvlače u fina vlakna, kao što je vještačka svila.[53] Osmij-iridij se koristi za ležajeve kompasa i za njegovu ravnotežu.[10]

Korozija i otpornost na temperaturu čine iridij vrlo važan metal za legiranje. Određeni dugotrajni dijelovi avionskih motora su napravljeni od legure iridija, a legure iridij-titanija se koriste za pravljenje cijevi koje se polažu u duboka mora i okeane zbog svoje otpornosti na koroziju.[10] Iridij se koristi i kao sredstvo za očvršćavanje legura platine. Tvrdoća prema Vickersu čiste platine iznosi 56 HV a platina sa 50% iridija ima preko 500 HV.[54][55] Uređaji koji moraju podnijeti ekstremno visoke temperature se često izrađuju od iridija. Naprimjer, tiglovi (posude za topljenje) namijenjeni za vrlo visoke temperature se koriste u Czochralskovom procesu za proizvodnju oksida monokristala (poput safira) a koji su našli primjenu u izradi memorijskih računarskih uređaja i u laserima sa čvrstom jezgrom[56][57] Kristali, poput gadolinij galij granata i itrij galij granata, rastu tako što se topi prethodno naelektrisana smjesa oksida u oksidirajućim uslovima pri temperaturama do 2100 °C.[6] Njihova otpornost na lučnu eroziju čini legure iridija idealnim za električne kontakte u svjećicama.[57][58] Spojevi iridija se koriste kao katalizatori u Cativa procesu karbonilacije metanola pri proizvodnji sirćetne kiseline.[59]

Radioizotop 192Ir je jedan od dva najznačajnija izvora energije u industrijskoj γ-radiografiji za nedestruktivno testiranje metala.[60][61] Osim toga ovaj radioizotop se koristi i kao izvor gama zračenja za tretiranje raka koristeći brahiterapiju, vrstu radioterapije kada se zatvoreni izvor zračenja postavi unutar ili pored područja koje se tretira. Specifični tretmani uključuju visoku dozu za brahiterapiju prostate, žučnih kanala i unutrašnja brahiterapija grlića maternice.[10]

U nauci[uredi | uredi izvor]

Međunarodni etalon metra

Legura od 90% platine i 10% iridija se od 1889. godine koristila za izradu međunarodnog etalona (prototipa) metra i kilograma, a koji se čuvaju u Međunarodnom birou za tegove i mjere u blizini Pariza.[10] Kasnije je etalon metra zamijenjen preciznijom definicijom fundamentalne jedinice dužine 1960. godine kao linija atomskog spektra kriptona[62] i opet nanovo definiran 1983. godine kao udaljenost koju pređe svjetlost u vakuumu tokom vremenskog intervala od 299.792.458 dijela sekunde. Međutim, etalon kilograma i do danas je ostao definiran prvobitnim etalonom.[63]

Iridij se koristio u radioizotopskim termoelektričnim generatorima u svemirskim letjelicama bez posade kao što su Voyager, Viking, Pioneer, Cassini-Huygens, Galileo i New Horizons. Iridij je odabran da zaštiti gorivo od plutonija-238 u generatoru, jer može da izdrži radne temperature do 2000 °C i zbog svoje izuzetne čvrstoće.[6] Osim toga, iridij se koristi u optici x-zraka, naročito kod rendgenskih teleskopa.[64] Ogledala na Chandra X-ray Observatory su presvučena slojem iridija tankim 60 nm. Dokazano je da je iridij najbolji izbor za reflektiranje x-zraka nakon što su ispitani nikl, zlato i platina. Sloj iridija u debljini od nekoliko atoma se pokazao kao vrlo gladak, a dobijen je taloženjem para iridija u vakuumu na osnovni sloj hroma.[65]

Iridij se koristi i u fizici čestica za proizvodnju antiprotona i formiranje antimaterije. Antiprotoni nastaju kada se visokoenergetske zrake protona usmjere na konverzijsku metu, za koju je neophodno da bude od materijala vrlo velike gustoće. Iako se u tu svrhu može koristi i volfram, iridij ima određene prednosti kao što su bolja stabilnost pod udarnim valovima induciranim porastom temperature zbog prvog snopa.[66]

Oksidativna adicija ugljikovodika u organoiridijskoj hemiji[67][68]

Aktiviranje veze karbon-vodonik (C-H aktivacija) je područje istraživanja u vezi reakcija koje cijepaju karbon-vodonik veze, tradicionalno smatrane kao nereaktivne. Prvo objavljeno uspješno aktiviranje C-H veza u zasičenim ugljikovodicima je bilo 1982. godine, koristeći organometalne komplekse iridija koje su podvrgnute oksidativnoj adiciji sa ugljikovodicima.[67][68] Kompleksi iridija se istražuju kao katalizatori za asimetričnu hidrogenaciju. Ovi katalizatori se koriste u sintezi prirodnih proizvoda i mogu hidrogenirati određene komplikovane supstrate poput nefunkcionalnih alkena uz enantioselektivnost (dajući samo jedan od dva moguća enantiomera).[69][70] Iridij formira brojne hemijske komplekse koje su osnovni interes pri primjeni metode "triplet harvesting" (proces prikupljanja ekscitona na najnižem pobuđenom stanju tripleta koji rezultira 100%-tnom kvantnom učinkovitošću kod organskih LED).[71][72][73]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
  2. ^ a b J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium. u: Platinum Metals Review. 1989, 33, 1, str. 14–16 (tekst u PDFu).
  3. ^ a b c Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. u: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, str. 328–337
  4. ^ Specific Heat of the elements
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2. izdanje, 1113–1143, 1294, Oxford: Butterworth–Heinemann ISBN 0-7506-3365-4.
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n Hunt, L. B. (1987). "A History of Iridium". Platinum Metals Review 31 (1): 32–41.
  7. ^ Arblaster, J. W. (1995). "Osmium, the Densest Metal Known". Platinum Metals Review 39 (4): 164.
  8. ^ Cotton, Simon (1997). Chemistry of Precious Metals, Springer-Verlag New York, LLC ISBN 978-0-7514-0413-5.
  9. ^ Lide, D. R. (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70. izd.), Boca Raton (FL):CRC Press.
  10. ^ a b c d e f g h i j Emsley, J. (2003). “Iridium”, Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements, 201–204, Oxford, England, UK: Oxford University Press ISBN 0-19-850340-7.
  11. ^ a b Perry, D. L. (1995). Handbook of Inorganic Compounds, 203–204, CRC Press ISBN 1439814619.
  12. ^ (2004) Lagowski, J. J. Chemistry Foundations and Applications, 250–251, Thomson Gale ISBN 0028657233.
  13. ^ a b c d e Audi, G. (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A 729: 3–128.
  14. ^ Mager Stellman, J. (1998). “Iridium”, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety, 63.19, International Labour Organization ISBN 978-92-2-109816-4.
  15. ^ Arblaster, J. W. (2003). "The discoverers of the iridium isotopes: the thirty-six known iridium isotopes found between 1934 and 2001". Platinum Metals Review 47 (4): 167–174.
  16. ^ a b Chereminisoff, N. P. (1990). Handbook of Ceramics and Composites, CRC Press ISBN 0-8247-8006-X.
  17. ^ Najčešća oksidacijska stanja iridija su podebljana. Desna kolona predstavlja po jedan karakterističan spoj za svako navedeno oksidacijsko stanje.
  18. ^ Jung, D. (1995). "High Oxygen Pressure and the Preparation of New Iridium (VI) Oxides with Perovskite Structure: Sr2MIrO6 (M = Ca, Mg)". Journal of Solid State Chemistry 115 (2): 447–455.
  19. ^ Gong, Y.; Zhou, M.; Kaupp, M.; Riedel, S. (2009). "Formation and Characterization of the Iridium Tetroxide Molecule with Iridium in the Oxidation State +VIII". Angewandte Chemie International Edition 48 (42): 7879–7883. doi:10.1002/anie.200902733
  20. ^ Gulliver, D. J; Levason, W. (1982). "The chemistry of ruthenium, osmium, rhodium, iridium, palladium and platinum in the higher oxidation states". Coordination Chemistry Reviews 46: 1–127. doi:10.1016/0010-8545(82)85001-7
  21. ^ Holleman, A. F.; Wiberg, E.; Wiberg, N. (2001). Inorganic Chemistry, 1. izdanje, Academic Press ISBN 0-12-352651-5.
  22. ^ Černý, R., Joubert, J.-M.; Kohlmann, H.; Yvon, K. (2002). "Mg6Ir2H11, a new metal hydride containing saddle-like IrH5−
    4
    and square-pyramidal IrH4−
    5
    hydrido complexes". Journal of Alloys and Compounds 340 (1–2): 180–188.
    doi:10.1016/S0925-8388(02)00050-6
  23. ^ a b c d e Renner, H.; Schlamp, G.; Kleinwächter, I.; et al. (2002). “Platinum group metals and compounds”, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley. doi:10.1002/14356007.a21_075
  24. ^ Vaska, L., DiLuzio, J.W. (1961). "Carbonyl and Hydrido-Carbonyl Complexes of Iridium by Reaction with Alcohols. Hydrido Complexes by Reaction with Acid". Journal of the American Chemical Society 83 (12): 2784–2785. doi:10.1021/ja01473a054
  25. ^ Crabtree, R. H. (1979). "Iridium compounds in catalysis". Accounts of Chemical Research 12 (9): 331–337. doi:10.1021/ar50141a005
  26. ^ Crabtree, R. H. (2005). The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, Wiley ISBN 0471662569.
  27. ^ Research and Development | FURUYA METAL Co., Ltd
  28. ^ Ogden, J. M. (1976). "The So-Called 'Platinum' Inclusions in Egyptian Goldwork". The Journal of Egyptian Archaeology 62: 138–144. doi:10.2307/3856354
  29. ^ Chaston, J. C. (1980). "The Powder Metallurgy of Platinum". Platinum Metals Rev. 24 (21): 70–79.
  30. ^ McDonald, M. (1959). "The Platinum of New Granada: Mining and Metallurgy in the Spanish Colonial Empire". Platinum Metals Review 3 (4): 140–145.
  31. ^ Juan, J.; de Ulloa, A. (1748). Relación histórica del viage a la América Meridional (na španskom).
  32. ^ Thomson, T. (1831). A System of Chemistry of Inorganic Bodies, Baldwin & Cradock, London; and William Blackwood, Edinburgh.
  33. ^ a b Griffith, W. P. (2004). "Bicentenary of Four Platinum Group Metals. Part II: Osmium and iridium – events surrounding their discoveries". Platinum Metals Review 48 (4): 182–189. doi:10.1595/147106704X4844
  34. ^ Weeks, M. E. (1968). Discovery of the Elements, 7, 414–418, Journal of Chemical Education ISBN 0-8486-8579-2.
  35. ^ Tennant, S. (1804). "On Two Metals, Found in the Black Powder Remaining after the Solution of Platina". Philosophical Transactions of the Royal Society of London 94: 411–418. doi:10.1098/rstl.1804.0018
  36. ^ Trigg, G. L. (1995). Landmark Experiments in Twentieth Century Physics, 179–190, Courier Dover Publications ISBN 0-486-28526-X.
  37. ^ Mössbauer, R. L. (1958). "Gammastrahlung in Ir191". Zeitschrift für Physik A 151 (2): 124–143. doi:10.1007/BF01344210
  38. ^ Waller, I. (1964). “The Nobel Prize in Physics 1961: presentation speech”, Nobel Lectures, Physics 1942–1962, Elsevier.
  39. ^ Iridium (PDF). Učitano: 20.9.2008.
  40. ^ Xiao, Z., Laplante, A. R. (2004). "Characterizing and recovering the platinum group minerals—a review". Minerals Engineering 17 (9–10): 961–979. doi:10.1016/j.mineng.2004.04.001
  41. ^ a b c Seymour, R. J.; O'Farrelly, J. I. (2001). “Platinum-group metals”, Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley. doi:10.1002/0471238961.1612012019052513.a01.pub2
  42. ^ a b Alvarez, L. W.; Alvarez, W.; Asaro, F.; Michel, H. V. (1980). "Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction". Science 208 (4448): 1095–1108. doi:10.1126/science.208.4448.1095
  43. ^ Hildebrand, A. R., Penfield, Glen T.; Kring, David A.; Pilkington, Mark; Zanoguera, Antonio Camargo; Jacobsen, Stein B.; Boynton, William V. (1991). "Chicxulub Crater; a possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatan Peninsula, Mexico". Geology 19 (9): 867–871. doi:10.1130/0091-7613(1991)019<0867:CCAPCT>2.3.CO;2
  44. ^ Frankel, C. (1999). The End of the Dinosaurs: Chicxulub Crater and Mass Extinctions, Cambridge University Press ISBN 0-521-47447-7.
  45. ^ Ryder, G.; Fastovsky, D. E.; Gartner, S. (1996). The Cretaceous-Tertiary Event and Other Catastrophes in Earth History, Geological Society of America ISBN 0-8137-2307-8.
  46. ^ Toutain, J.-P.; Meyer, G. (1989). "Iridium-Bearing Sublimates at a Hot-Spot Volcano (Piton De La Fournaise, Indian Ocean)". Geophysical Research Letters 16 (12): 1391–1394. doi:10.1029/GL016i012p01391
  47. ^ a b c d Platinum-Group Metals. U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries
  48. ^ Gilchrist, Raleigh (1943). "The Platinum Metals". Chemical Reviews 32 (3): 277–372. doi:10.1021/cr60103a002
  49. ^ Ohriner, E. K. (2008). "Processing of Iridium and Iridium Alloys". Platinum Metals Review 52 (3): 186–197. doi:10.1595/147106708X333827
  50. ^ Hunt, L. B., Lever, F. M. (1969). "Platinum Metals: A Survey of Productive Resources to industrial Uses". Platinum Metals Review 13 (4): 126–138.
  51. ^ Hagelüken, C. (2006). "Markets for the catalysts metals platinum, palladium, and rhodium". Metall 60 (1–2): 31–42.
  52. ^ Jollie, D. (2008). Platinum 2008 (PDF), Johnson Matthey. Pristupljeno URLu 13.10.2008.
  53. ^ Egorova, R. V., Korotkov, B. V.; Yaroshchuk, E. G.; Mirkus, K. A.; Dorofeev N. A.; Serkov, A. T. (1979). "Spinnerets for viscose rayon cord yarn". Fibre Chemistry 10 (4): 377–378. doi:10.1007/BF00543390
  54. ^ Darling, A. S. (1960). "Iridium Platinum Alloys". Platinum Metals Review 4 (l): 18–26.
  55. ^ Biggs, T., Taylor, S. S.; van der Lingen, E. (2005). "The Hardening of Platinum Alloys for Potential Jewellery Application". Platinum Metals Review 49 (1): 2–15. doi:10.1595/147106705X24409
  56. ^ Crookes, W. (1908). "On the Use of Iridium Crucibles in Chemical Operations". Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character 80 (541): 535–536. doi:10.1098/rspa.1908.0046
  57. ^ a b Handley, J. R. (1986). "Increasing Applications for Iridium". Platinum Metals Review 30 (1): 12–13.
  58. ^ Stallforth, H.; Revell, P. A. (2000). Euromat 99, Wiley-VCH ISBN 978-3-527-30124-9.
  59. ^ Cheung, H.; Tanke, R. S.; Torrence, G. P. (2000). “Acetic acid”, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley. doi:10.1002/14356007.a01_045
  60. ^ Halmshaw, R. (1954). "The use and scope of Iridium 192 for the radiography of steel". British Journal of Applied Physics 5 (7): 238–243. doi:10.1088/0508-3443/5/7/302
  61. ^ Hellier, Chuck (2001). Handbook of Nondestructive Evlaluation, The McGraw-Hill Companies ISBN 978-0-07-028121-9.
  62. ^ Time Line for the Definition of the Meter.
  63. ^ Citati opće sekcije: Recalibration of the U.S. National Prototype Kilogram, R. S. Davis, Journal of Research of the National Bureau of Standards, 90, No. 4, juli-august 1985. (5.5 MB PDF); i The Kilogram and Measurements of Mass and Force, Z. J. Jabbour et al., J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 106, 2001, 25–46 (3.5 MB PDF)
  64. ^ Ziegler,, E., Hignette, O.; Morawe, Ch.; Tucoulou, R. (2001). "High-efficiency tunable X-ray focusing optics using mirrors and laterally-graded multilayers". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 467–468: 954–957. doi:10.1016/S0168-9002(01)00533-2
  65. ^ Face-to-Face with Jerry Johnston, CXC Program Manager & Bob Hahn, Chief Engineer at Optical Coating Laboratories, Inc., Santa Rosa, CA.
  66. ^ Möhl, D. (1997). "Production of low-energy antiprotons". Zeitschrift Hyperfine Interactions 109: 33–41. doi:10.1023/A:1012680728257
  67. ^ a b Janowicz, A. H.; Bergman, R. G. (1982). "Carbon-hydrogen activation in completely saturated hydrocarbons: direct observation of M + R-H -> M(R)(H)". Journal of the American Chemical Society 104 (1): 352–354. doi:10.1021/ja00365a091
  68. ^ a b Hoyano, J. K.; Graham, W. A. G. (1982). "Oxidative addition of the carbon-hydrogen bonds of neopentane and cyclohexane to a photochemically generated iridium(I) complex". Journal of the American Chemical Society 104 (13): 3723–3725. doi:10.1021/ja00377a032
  69. ^ Källström, K; Munslow, I; Andersson, P. G. (2006). "Ir-catalysed asymmetric hydrogenation: Ligands, substrates and mechanism". Chemistry – A European Journal 12 (12): 3194–3200. doi:10.1002/chem.200500755
  70. ^ Roseblade, S. J.; Pfaltz, A. (2007). "Iridium-catalyzed asymmetric hydrogenation of olefins". Accounts of Chemical Research 40 (12): 1402–1411. doi:10.1021/ar700113g
  71. ^ Wang, X., Andersson, M. R.; Thompson, M. E.; Inganäsa, O. (2004). "Electrophosphorescence from substituted poly(thiophene) doped with iridium or platinum complex". Thin Solid Films 468 (1–2): 226–233. doi:10.1016/j.tsf.2004.05.095
  72. ^ Tonzetich, Zachary J. (2002). "Organic Light Emitting Diodes—Developing Chemicals to Light the Future". Journal of Undergraduate Research 1 (1).
  73. ^ Holder, E., Langefeld, B. M. W.; Schubert, U. S. (25.4.2005). "New Trends in the Use of Transition Metal-Ligand Complexes for Applications in Electroluminescent Devices". Advanced Materials 17 (9): 1109–1121. doi:10.1002/adma.200400284

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]

Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: