Иридий
Общие сведения
Иридий представляет собой химический элемент с атомным номером 77. Он был открыт в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом, который выделил его вместе с осмием в качестве примеси из платины после обработки последней царской водкой. Свое название элемент получил в честь радуги, что обусловлено широким спектром окраски образуемых им солей. Иридий относится к группе драгоценных металлов и является исключительно редким элементом, встречающимся в земной коре значительно реже золота и платины. В связи с высокой ценностью и принадлежностью к драгоценным металлам, оборот иридия строго регулируется законодательством ряда государств, а незаконное приобретение, хранение, перевозка и сбыт влекут за собой уголовную ответственность. Рыночная стоимость данного металла крайне высока.
Свойства и характеристики
Иридий является тяжелым тугоплавким металлом серебристо-белого цвета. Его температура плавления составляет 2466 градусов Цельсия, а температура кипения достигает 4428 градусов Цельсия. В природе элемент представлен двумя стабильными изотопами. Искусственным путем получены радиоактивные изотопы, однако сам природный металл не является радиоактивным. Иридий отличается высочайшей химической стойкостью: при комнатной температуре он устойчив на воздухе и не реагирует ни с какими кислотами, включая царскую водку. При нагревании в токе кислорода до 1000 градусов Цельсия образуется незначительное количество оксида, а при температурах выше 1200 градусов Цельсия формируется летучий оксид. Взаимодействие с галогенами, такими как фтор и хлор, происходит только при значительном нагревании. Исключение составляет свежеосажденная иридиевая чернь, которая способна частично растворяться в царской водке с образованием смеси соединений. Элемент проявляет множество степеней окисления, включая экстремальные значения от минус трех до плюс девяти при низких температурах. Он образует соединения различной окраски, такие как синий сульфид, зеленый двухвалентный хлорид, темно-синий трехвалентный оксид, желто-зеленый трехвалентный хлорид и желтый гексафторид. В чистом виде металл абсолютно безопасен и не обладает токсичностью для живых организмов, однако некоторые его соединения, такие как гексафторид, крайне ядовиты из-за присутствия фтора.
Нахождение в природе
В земной коре иридий встречается крайне редко, преимущественно находясь в смеси с другими платиновыми металлами, такими как осмий, родий и рутений. Предполагается, что в масштабах планеты основные запасы этого элемента смещены к земному ядру, чем и объясняется его острый дефицит на поверхности. Иридий значительно чаще обнаруживается в метеоритах. В природе он входит в состав таких минералов, как невьянскит, сысертскит и ауросмирид. Крупнейшие месторождения расположены на территории Южно-Африканской Республики, Канады, России, Соединенных Штатов Америки и Новой Гвинеи.
Получение
Процесс получения иридия является сложным и многоступенчатым. Ежегодный мировой объем производства составляет всего около трех тонн. Основным источником сырья служат шламы медно-никелевого производства, а также концентраты металлов платиновой группы. На начальном этапе из сырья отделяют золото, палладий и платину. Оставшуюся нерастворимую в кислотах смесь рутения, осмия и иридия сплавляют с нитратом калия, выщелачивают водой и окисляют кислородом. В ходе этих реакций летучие оксиды осмия и рутения отгоняются, а иридий выпадает в осадок. Полученный осадок сплавляют с пероксидом и гидроксидом натрия, после чего обрабатывают царской водкой и раствором хлорида аммония. Это приводит к осаждению иридия в виде комплексного соединения с аммиаком и хлором. На завершающей стадии комплексное соединение прокаливают для выделения чистого металла. Помимо этого многоступенчатого метода, для получения элемента также предпринимаются попытки использования технологий ионного обмена.
Применение
Мировое потребление иридия составляет около десяти тонн в год. Значительная часть добываемого металла расходуется на производство тиглей для выращивания монокристаллов. Иридий широко применяется в качестве катализатора в различных химических процессах. Благодаря высокой прочности, тугоплавкости и износостойкости, металл используется при изготовлении долговечных и надежных свечей зажигания для двигателей внутреннего сгорания. Сплавы иридия с вольфрамом и торием служат материалом для термоэлектрических генераторов, а сплавы с родием, рением и вольфрамом применяются для создания высокотемпературных термопар, способных работать при 2000 градусов Цельсия. Элемент также востребован в производстве термоэмиссионных катодов и высококачественных перьев для авторучек. В редких случаях металл используется в нумизматике для чеканки коллекционных монет из чистого иридия высшей пробы. Искусственный радиоактивный изотоп иридий-192 находит применение в промышленной дефектоскопии и обладает потенциалом для использования в медицине при лечении онкологических заболеваний.