Иридий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Иридий — химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе, обозначается символом Ir (лат. Iridium), белого цвета. Твёрдый переходный металл, благородный металл.

Содержание 1 История 2 Происхождение названия 3 Нахождение в природе 4 Получение 5 Физические свойства 6 Химические свойства 6.1 Металлический иридий 6.2 Соединения 7 Применение 8 Биологическая роль 9 Ссылки

[править] История

Открыт в 1804 английским химиком С. Теннантом, который изучал состав платиновых минералов.

[править] Происхождение названия

Название (от греч. Iris, родительный падеж íridos — радуга) получил благодаря разнообразной окраске своих солей.

[править] Нахождение в природе

Иридий — очень редкий элемент, содержание в земной коре 1·10^–7% по массе. В природе встречается в виде сплавов с осмием (осмистый иридий), платиной, родием, рутением и другими платиновыми металлами. В рассеянной форме (10^–4% по массе) содержится в сульфидных медно-никелевых железосодержащих рудах.

[править] Получение

Основной источник иридия — анодные шламы медно-никелевого производства. Полученный шлам обогащают. Потом, действуя на него царской водкой, при нагревании переводят в раствор платину, палладий, родий, иридий и рутений в виде хлоридных комплексов H₂[PtCl₆], H₂[PdCl₄], H₃[RhCl₆], H₂[IrCl₆] и H₂[RuCl₆]. Осмий остается в нерастворимом осадке. Из полученного раствора добавлением хлорида аммония NH₄Cl сначала осаждают комплекс платины (NH₄)₂[PtCl₆], а затем комплекс иридия (NH₄)₂[IrCl₆] и рутения (NH₄)₂[RuCl₆]. При прокаливании (NH₄)₂[IrCl₆] на воздухе получают металлический иридий: (NH₄)₂[IrCl₆] = Ir + N₂ + 6HCl + H₂.

[править] Физические свойства

Иридий — тяжелый серебристо-белый металл. Решетка кубическая гранецентрированная, а=0,38387 нм.

Некоторые физические свойства отражены в таблице (см. выше)

[править] Химические свойства

[править] Металлический иридий

Отличается высокой химической стойкостью. В ряду стандартных потенциалов расположен правее водорода. На воздухе иридий устойчив, с кислотами-неокислителями и водой не реагирует. С неметаллами взаимодействует только в мелкораздробленном состоянии при температуре красного каления. Взаимодействие с кислородом происходит только при температуре выше 1000°C, при этом образуется диоксид иридия IrO₂. Оксиды иридия не растворяются в воде, кислотах и щелочах.

Компактный иридий при температурах до 100°C не реагирует со всеми известными кислотами и их смесями, в том числе и с царской водкой. Для перевода этих металлов в растворимые в воде хлорокомплексы порошок, содержащий эти металлы, хлорируют при нагревании в присутствии комплексообразователя NaCl: Ir + 2Cl₂ + 2NaCl = Na₂[IrCl₆].

[править] Соединения

Соединения двухвалентного иридия.

Хлорид иридия (II) IrCl2. Блестящие темно-зеленые кристаллы. Плохо растворяется в кислотах и щелочах. При нагревании до 773оС разлагается на IrCl и хлор, а выше 798оС - на составные элементы. Получают нагреванием металлического иридия или IrCl3 в токе хлора при 763оС.

Сульфид иридия (II) IrS. Блестящее темно-синее твердое вещество. Мало растворим в воде и кислотах. Растворяется в сульфиде калия. Получают нагреванием металлического иридия в парах серы. Соединения трехвалентного иридия.

Оксид иридия (III) Ir2O3. Твердое темно-синее вещество. Мало растворим в воде и спирте. Растворяется в серной кислоте. Получают при легком прокаливании сульфида иридия (III).

Хлорид иридия (III) IrCl3. Летучее соединение оливково-зеленого цвета. Плотность равна 5,30 г/см3 [2]. Мало растворим в воде, щелочах и кислотах. При 765оС разлагается на IrCl2 и хлор, при 773оС на IrCl и хлор, а выше 798оС - на составные элементы. Получают действием хлора на нагретый до 600оС иридий.

Бромид иридия (III) IrBr3. Оливково-зеленые кристаллы. Растворяется в воде, мало растворим в спирте. Дегидратируется при нагревании до 105-120°С. При сильном нагревании разлагается на элементы. Получают взаимодействием IrO2 с бромоводородной кислотой.

Сульфид иридия (III) Ir2S3. Твердое коричневое вещество. Разлагается на элементы при нагревании выше 1050оС. Мало растворим в воде. Растворяется в азотной кислоте и растворе сульфида калия. Получают действием сероводорода на хлорид иридия (III) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой при температуре не выше 1050оС в вакууме. Соединения четырехвалентного иридия.

Оксид иридия (IV) IrO2. Черные тетрагональные кристаллы с решеткой типа рутила. Плотность равна 3,15 г/см3 [2]. Мало растворим в воде, спирте и кислотах. Восстанавливается до металла водородом. Термически диссоциирует на элементы при нагревании. Получают нагреванием порошкообразного иридия на воздухе или в кислороде при 700°С, нагреванием IrО2.nН2О.

Фторид иридия (IV) IrF4. Желтая маслянистая жидкость, которая разлагается на воздухе и гидролизуется водой. tпл=106оС. Получают нагреванием IrF6 с порошком иридия при 150°С.

Хлорид иридия (IV) IrCl4. Гигроскопичное коричневое твердое вещество. Растворяется в холодной воде и разлагается теплой. Получают нагреванием (600-700оС) металлического иридия с хлором при повышенном давлении.

Бромид иридия (IV) IrBr4. Расплывающееся на воздухе синее вещество. Растворяется в спирте. Растворяется в воде с разложением и диссоциирует при нагревании на элементы. Получают взаимодействием IrO2 с бромоводородной кислотой при низкой температуре.

Сульфид иридия (IV) IrS2. Твердое коричневое вещество. Мало растворим в воде. Получают пропусканием сероводорода через растворы солей иридия (IV) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой без доступа воздуха в вакууме. Соединения шестивалентного иридия.

Фторид иридия (VI) IrF6. Желтые тетрагональные кристаллы. tпл=44оС, tкип=53оС, плотность равна 6,0 г/см3 [2]. Под действием металлического иридия превращается в IrF4, восстанавливается водородом до металлического иридия. Разъедает влажное стекло. Получают нагреванием иридия в атмосфере фтора в трубке из флюорита.

Сульфид иридия (VI) IrS3. Серый, мало растворимый в воде порошок. Получают нагреванием порошкообразного металлического иридия с избытком серы в вакууме.

• Гидроксид Ir(OH)₄ (IrO₂·2H₂O) образуется при нейтрализации растворов хлороиридатов(IV) в присутствии окислителей. Осадок Ir₂O₃· xH₂O выпадает при нейтрализации щелочью хлороиридатов (III) и легко окисляется на воздухе до IrO₂. Гидроксиды иридия практически не растворяются в воде. В растворимую форму оксиды иридия переводят, окисляя их в присутствии комплексообразователя:

IrO₂ + 4HCl + 2NaCl = Na₂[IrCl₆] + 2H2O.

• Высшая степень окисления +6 проявляется у иридия в гексафториде IrF₆. Это очень сильный окислитель, способный окислить даже воду:

2IrF₆ + 10H₂O = 2Ir(OH)₄ + 12HF + O₂, или NO: NO + IrF₆ = NO⁺[IrF₆]^– .

Как и для других d-элементов, для иридия характерно образование комплексных соединений с координационным числом 6.

• Из-за большого радиуса ионов и влияния степени окисления на электронный (оптический) спектр соединений, образует большое количество цветных соединений.
• Известно большое число иридийорганических соединений со связью Ir—C.

[править] Применение

Из чистого иридия изготавливают тигли для выращивания монокристаллов драгоценных камней и лазерных материалов, фольгу для неамальгамирующихся катодов, ответственные детали контрольно-измерительных приборов. Иридий используется для иридирования поверхностей изделий. Радиоактивный изотоп ¹⁹²Ir(период полураспада 73,831 сут) используют в качестве портативного источника γ-излучения для радиографических исследований трубопроводов и радиотерапии онкологических заболеваний. До 1960 международным эталоном метра служил изготовленный из платино-иридиевого сплава брус, находящийся в Международном бюро мер и весов в Севре. На одной из плоскостей этого бруса нанесены два штриха, на расстоянии 1 м друг от друга. Особый интерес в качестве источника(аккумулятора) энергии вызывает ядерный изомер иридий-192m2(период полураспада 241 год). 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. Сплавы И. с W и Th - материалы термоэлектрических генераторов, с Hf - материалы для топливных баков в космич. аппаратах, с Rh, Re, W - материалы для термопар, эксплуатируемых выше 2000 °С, с La и Се -материалы термоэмиссионных катодов.

[править] Биологическая роль

Не играет никакой биологической роли. Цельный иридий нетоксичен, но некоторые соединения иридия, например, IrF₆, очень ядовиты.

[править] Ссылки

• Иридий на Webelements
• Иридий в Популярной библиотеке химических элементов

Периодическая система элементов

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

*

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

**

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

*

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

**

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr