Иридий и его соединения

Физические и химические свойства

Физические характеристики:

• Цвет: серебристо-белый с лёгким жёлтым или серым оттенком.
• Плотность: 22,56 г/см³ — второй по плотности металл после осмия.
• Температура плавления: 2446 °C — одна из самых высоких среди всех элементов.
• Температура кипения: ~4428 °C.
• Твёрдость по Моосу: ~6,5 — очень твёрдый.
• Хрупкость: при комнатной температуре иридий крайне хрупок, плохо поддаётся ковке и прокатке.
• Электропроводность: умеренная (примерно в 10 раз ниже, чем у меди).

Химические свойства:

• Высочайшая химическая инертность: не окисляется даже при высоких температурах на воздухе.
• Устойчив к коррозии: не вступает в реакцию с водой, кислородом, серой, большинством кислот, включая «царскую водку».
• Растворяется только в расплавленных щелочах с окислителями или в смеси хлорида натрия и пероксида натрия при сильном нагревании.
• При очень высоких температурах (>1000 °C) может образовывать оксиды, но они неустойчивы.

СОЕДИНЕНИЯ ИРИДИЯ

Особенности обработки иридия

Обработка иридия — одна из самых сложных задач в металлургии из-за его твёрдости, хрупкости и высокой температуры плавления.

Основные методы:

• Порошковая металлургия: иридий получают в виде порошка, который прессуют и спекают в вакууме или аргоне при >1600 °C.
• Дуговая или электронно-лучевая плавка: в инертной атмосфере при температуре выше 2500 °C.
• Механическая обработка: возможна только при высоких температурах (горячая ковка, прокатка). При комнатной температуре металл крошится.
• Шлифовка и полировка: требуют использования алмазных абразивов и охлаждения.
• Сварка: возможна только методом электронно-лучевой или лазерной сварки в вакууме.

Особенности:

• Не образует токсичных летучих соединений при нагревании (в отличие от осмия и рутения).
• Не требует особых мер защиты от паров, но при работе с порошком следует соблюдать осторожность (возможно раздражение дыхательных путей).
• Инструменты для обработки быстро изнашиваются — требуется оборудование из твёрдых сплавов или алмазное.

Области применения иридия

• Международный прототип килограмма (1889–2019) — цилиндр из сплава Pt–10%Ir.
• Международный эталон метра (до 1960 г.) — тоже из платины и иридия.

• Тигли и кристаллизаторы для выращивания монокристаллов оксидов (например, сапфира для светодиодов).
• Компоненты реакторов, работающих в агрессивных средах при высоких температурах.

• Электроды в многослойных керамических конденсаторах (MLCC).
• Покрытия для жёстких дисков (в сочетании с платиной и рутением).
• Компоненты OLED-дисплеев — иридий содержащие органические комплексы в качестве излучателей света.

• Сопла и детали ионных двигателей для космических аппаратов (высокая термостойкость и низкое испарение).
• Термопары Ir–Rh для измерения температуры до 2000 °C в печах и турбинах.

• Радиоактивный изотоп Ir-192 — используется в брахитерапии (локальном облучении опухолей, особенно при раке предстательной железы и молочной железы).
• Хирургические иглы и имплантаты (из сплавов с платиной).

• Катализаторы для синтеза уксусной кислоты (процесс Monsanto/Cativa).
• Электрокатализ в топливных элементах и электролизёрах воды.

• Наконечники авторучек премиум-класса (из сплава с осмием).
• Иглы фонографов и измерительные приборы.
• Добавка в платиновые ювелирные сплавы для повышения прочности.

Интересные факты

• Иридий — ключевой элемент в гипотезе о вымирании динозавров: в геологическом слое на границе мела и палеогена обнаружено аномально высокое содержание иридия, что указывает на падение астероида (в метеоритах иридия в 500–1000 раз больше, чем в земной коре).
• Годовое мировое производство составляет около 7–10 тонн (в основном в ЮАР, России, Зимбабве).