Иридий как химический элемент¶

Иридий (химический символ — Ir, латинское Iridium) — химический элемент 9-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы восьмой группы), шестого периода периодической системы, атомный номер 77. Относится к группе платиновых металлов. Простое вещество иридий — твёрдый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный металл с высокой плотностью и исключительной коррозионной стойкостью. Название происходит от латинского iris — «радуга», что связано с разнообразной окраской его солей.

¶История открытия

Иридий был открыт в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом, который исследовал нерастворимый остаток, образующийся при растворении самородной платины в царской водке. В этом остатке он обнаружил два новых металла — иридий и осмий. Название элементу дал сам Теннант, отметив яркую и разнообразную окраску получаемых соединений.

Французские химики Антуан Франсуа де Фуркруа и Луи Николя Воклен также изучали аналогичные остатки и пришли к близким выводам независимо от Теннанта, однако приоритет открытия закрепился за британским исследователем.

¶Физические и химические свойства

Иридий — тяжёлый металл серебристо-белого цвета. По плотности (около 22,56 г/см³) он уступает лишь осмию, занимая второе место среди всех химических элементов. Температура плавления составляет примерно 2466 °C, температура кипения — около 4428 °C.

Характерные свойства:

• высокая твёрдость и механическая прочность;
• исключительная химическая инертность;
• низкое электрическое сопротивление;
• устойчивость к воздействию кислот и щелочей при обычных условиях.

В компактном виде иридий не реагирует с кислотами, включая царскую водку. Он растворяется лишь в расплавах щелочей с окислителями, а также в некоторых агрессивных средах при высоких температурах. При нагревании на воздухе образует оксиды, а с галогенами — галогениды. Наиболее распространённые степени окисления — +3 и +4, реже встречаются +1, +2 и +6.

¶Распространённость в природе

Иридий относится к редким элементам: его среднее содержание в земной коре оценивается в доли миллиграмма на тонну. В природе он встречается главным образом в самородном состоянии в виде сплавов с платиной и осмием, а также в составе минералов — осмирида, ирарсита и других.

Повышенные концентрации иридия обнаружены в метеоритах — как железных, так и каменных. Именно это обстоятельство лежит в основе одной из гипотез о причинах мел-палеогенового вымирания: аномально высокое содержание иридия в отложениях на границе мелового и палеогенового периодов связывают с падением крупного астероида.

¶Получение

Промышленное получение иридия основано на переработке платиновых руд и аффинажных остатков. Металл извлекают из нерастворимых в царской водке осадков, отделяя от осмия и других платиноидов сложной многостадийной схемой, включающей сплавление, окисление, осаждение и восстановление. Чистый иридий получают восстановлением его соединений водородом или другими восстановителями при высоких температурах.

Мировое производство иридия невелико и измеряется единицами тонн в год. Основные источники — месторождения платиновых металлов в Южной Африке, а также попутное извлечение при переработке медно-никелевых руд.

¶Применение

Благодаря тугоплавкости и химической стойкости иридий применяется в ряде узких, но ответственных областей:

• изготовление тиглей для выращивания монокристаллов, в том числе для лазерной техники;
• эталоны массы и меры длины: до 1960 года иридиево-платиновый сплав использовался для международного прототипа метра, а платино-иридиевый сплав — для прототипа килограмма;
• электрические контакты и свечи зажигания повышенной износостойкости;
• катализаторы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности;
• электроды для получения хлора и других электрохимических процессов;
• радиоизотопы для медицинской диагностики и промышленной дефектоскопии.

В ювелирном деле иридий применяется как легирующая добавка к платине, повышающая её твёрдость.

¶Роль в науке

Иридий сыграл заметную роль в геологии и палеонтологии. Иридиевая аномалия в пограничных отложениях стала одним из ключевых аргументов в пользу импактной гипотезы вымирания динозавров. Кроме того, изотопы иридия используются в методах датирования и в исследованиях состава метеоритного вещества.

В аналитической химии соединения иридия применяются как реагенты и катализаторы в тонком органическом синтезе.

¶Значение и особенности

Иридий остаётся одним из самых дорогих и дефицитных металлов. Его добыча ограничена, а области применения требуют высокой чистоты. По совокупности свойств — тугоплавкости, твёрдости и коррозионной стойкости — иридий не имеет полных аналогов среди других металлов, что определяет его устойчивый спрос в высокотехнологичных отраслях.

Источники: Большая российская энциклопедия; Химическая энциклопедия; справочные материалы по платиновым металлам.