Іридій

Іри́дій — хімічний елемент з атомним номером 77; символ Ir, атомна маса 192,22. Належить до металів групи платини. Сріблясто-білий, дуже твердий та крихкий метал. Густина 22,56·10³ кг/м³; температура плавлення 2447 °C; кипіння — 4380 °C; Твердість за Бріннелем 1640 МПа. Іридій хімічно дуже мало активний. У царській воді не розчиняється. Відкритий C. Теннантом у 1803 році.

Іридій (Ir)
Атомний номер	77
Зовнішній вигляд простої речовини	Білий крихкий метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	192,22 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	136 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	868,1(9,00) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Xe] 4f14 5d7 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	127 пм
Радіус іона	(+4e) 68 пм
Електронегативність (за Полінгом)	2,20
Електродний потенціал	Ir←Ir3+ 1,00В
Ступені окиснення	9, 8, 7, 6, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3
Термодинамічні властивості
Густина	22,56 г/см³
Молярна теплоємність	0,133 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	147 Вт/(м·К)
Температура плавлення	2683 К
Теплота плавлення	27,61 кДж/моль
Температура кипіння	4403 К
Теплота випаровування	604 кДж/моль
Молярний об'єм	8,54 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	кубічна гранецентрована
Період ґратки	3,840 Å
Відношення с/а	n/a
Температура Дебая	430,00 К
Інші властивості
Критична точка	н/д
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 Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * 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
Іридій у Вікісховищі

Історія

Відкритий англійським хіміком Смітсоном Теннантом 1803 року під час аналізу залишку, що лишався після розчинення самородної платини у царській воді. Спочатку Теннант вважав, що цей чорний залишок є графітом, проте пізніше зміг виділити з нього два нових елементи — іридій і осмій.

Крім Теннанта схожими дослідженнями займались французькі хіміки Іпполіт-Віктор Колле-Декотіль^[en], Антуан Франсуа де Фуркруа і Луї Ніколя Воклен, що теж встановили, що чорний залишок містить невідомі елементи, проте так і не змогли їх виділити. Успіху Теннанта допомогла його співпраця з іншим британським хіміком, Вільямом Волластоном, що також досліджував домішки інших елементів у платині, проте зосереджувався на тих, що розчиняються у царській воді (і відкрив таким чином паладій і родій) — а нерозчинні залишки передавав колезі^[1].

Лише у 1812 році Теннант, у співпраці з кількома десятками інших вчених, зміг розплавити іридій, побудувавши для цього грандіозний вольтів стовп^[1].

У 1834 з'явилися ручки, пера яких були вкриті іридієм — його перше комерційне застосування^[1].

Назва «Іридій» походить від грец. ίριοειδής — веселковий. Названий так за різноманітність кольорів його сполук.

Хімічні властивості

Відомі ступені окиснення від +9 до -3^[2]. У ступені +6 і +5 — сильний оксидант, у випадку +4 і +3 — утворює стабільні комплекси, особливо з амінами, а +1 вельми характерний, особливо у комплексах з фосфіновими й карбонільними лігандами, хоча зазнає оксидативних перетворень до Ir(III). Ir(0) існує в карбонільних і фосфінових комплексах (наприклад, Ir₂(CO)₈). Найхарактерніше координаційне число в комплексних сполуках — 6 (для Ir(III) i Ir(IV)). Ступінь окиснення +8 іридій має в сполуці IrO₄, а +9 — у [IrO₄]⁺. Ступінь окиснення +9 наразі є найвищою відомою, хоча існують передбачення про можливість стану +10 у платини^[2].

У вигляді тонкодисперсного порошку (черні) адсорбує сірку, галогени і інші неметали. Оксид Ir₂O₃, гідроксид Ir(OH)₃. Відомі нечисленні його сполуки з іншими металами платинової групи (осмієм, рутенієм, родієм, платиною), з сіркою й арсеном.

Ізотопи

Природній іридій складається з двох різних ізотопів. Всі вони стабільні.

Масове число	Частка у природному іридії	Період напіврозпаду
191	37,3 %	∞
193	62,7 %	∞

Загалом відомо 66 ізотопів іридію з масовими числами від 164 до 203, 27 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають метастабільні Ir^192m1 (241 рік) і Ir^194m1 (171 день), а з не метастабільних ізотопів Ir¹⁹² (74 дні)^[3].

Отримання

Іридій добувають із платиноносних і золотоносних розсипів. Він утворює власні мінерали (IrOS, IrOSRu та ін.), що тісно зростаються з іншими платиновими мінералами. Найбільші запаси — у ПАР. Сировиною для одержання іридію служать концентрати металів групи платини, які одержують шляхом збагачення корінних руд і після переробки анодних шламів електролізу нікелю і міді, а також шліхи (платиновий концентрат), вилучені з розсипних руд, і вторинний метал — металевий брухт.

Застосування

Щороку в світі споживається понад 7 тонн іридію (7800 кілограмів у 2017 році)^[4].

Із чистого іридію виготовляють мундштуки для склодувів, лабораторні тиглі, а вольфрамовий дріт, вкритий шаром іридію, використовують в електронних лампах^[5].

При додаванні 10 % іридію до платини, її твердість і границя міцності зростають у кілька разів. Цей сплав має дуже високу стійкість до дії кислот і електричних розрядів. Його використовують для виготовлення електродів у найбільш довговічних видах свічок запалювання^[6], електродів для електрофізіологічних досліджень^[7], із нього було зроблено еталони метра (до заміни в 1960 році) і кілограма (до заміни у 2018 році)^[8]. Також, завдяки довговічності й хімічній стійкості, цей сплав використовується у ювелірній справі, а також з нього виготовляють хірургічні інструменти^[9].

Невеликі домішки іридію покращують хімічну стійкість титану та термічну стійкість вольфраму й молібдену^[10].

Сплав іридію з рутенієм та родієм використовується у виробництві термопар, що мають працювати за високих температур.

До другої половини 20 століття іридій використовували для покриття пер у перових ручках для збільшення їхньої довговічності. У сучасних ручках назва «іридій» використовується для сплавів, що використовуються для підвищення їхньої твердості, попри те, що безпосередньо іридію вони не містять^[11].

Іридій і його сполуки застосовують як каталізатори для різноманітних реакцій органічної й неорганічної хімії^[12].

Ізотоп іридій-192 використовується для брахітерапії раку^[13].

Див. також

• Iridium^[en] — система супутникового зв'язку, названа на честь іридію.
• Іридієва аномалія — тонкий геологічний шар, що має підвищену концентрацію іридію, можливо метеоритного походження.
• Ураліди