المعدن الثمين هو الإيريديوم. معدن الإيريديوم: التاريخ ، الخصائص ، كيف يتم الحصول عليه وأين يتم استخدامه
كيمياء
لقد مر أكثر من قرنين من الزمان منذ ظهور المعلومات الأولى عن البلاتين ، وهو معدن أبيض من أمريكا الجنوبية. لفترة طويلة كان الناس على يقين من أنه معدن نقي ، تمامًا مثل الذهب. فقط في بداية القرن التاسع عشر. تمكن ولاستون من عزل البلاديوم والروديوم من البلاتين الأصلي ، وفي عام 1804 ، وجد تينانت ، الذي درس الراسب الأسود المتبقي بعد تفكك البلاتين الأصلي في الماء الريجيا ، عنصرين آخرين فيه. واحد من هؤلاء أطلق عليه اسم الأوزميوم ، والآخر إيريديوم. تم رسم أملاح هذا العنصر في ظروف مختلفة بألوان مختلفة. كانت هذه الخاصية أساس الاسم: في اليونانية تعني "قوس قزح".
في عام 1841 ، بدأ الكيميائي الروسي الشهير البروفيسور كارل كارلوفيتش كلاوس في دراسة ما يسمى بقايا البلاتين ، أي الراسب غير القابل للذوبان المتبقي بعد معالجة البلاتين الخام باستخدام الماء الريجيا.
كتب كلاوس: "في بداية العمل ، فوجئت بثروة المتبقي ، لأنني استخرجت منه ، بالإضافة إلى 10 ٪ من البلاتين ، وكمية كبيرة من الإيريديوم والروديوم والأوزميوم والعديد من البلاديوم و خليط من معادن مختلفة ذات محتوى خاص "...
وأبلغ كلاوس سلطات التعدين بثروة الرفات. أصبحت السلطات مهتمة باكتشاف عالم قازان ، الذي وعد بفوائد كبيرة. تم سك عملة معدنية من البلاتين في ذلك الوقت ، وكان الحصول على المعدن الثمين من البقايا يبدو واعدًا للغاية. بعد عام ، أعطت دار سك النقود في سان بطرسبرج لكلاوس نصف كيس من بقايا الطعام. لكن تبين أنهم فقراء في البلاتين ، وقرر العالم إجراء دراسة عليهم ، "مثيرة للاهتمام للعلم".
كتب كلاوس: "لمدة عامين ، كنت منخرطًا باستمرار في هذا البحث الصعب والمطول وحتى الضار" ، وفي عام 1845 قمت بنشر العمل "دراسة كيميائية لبقايا خام الأورال البلاتين ومعدن الروثينيوم." كانت هذه أول دراسة منهجية لخصائص نظائرها البلاتينية. في ذلك ، تم وصف الخصائص الكيميائية للإيريديوم أيضًا لأول مرة.
وأشار كلاوس إلى أنه تعامل مع الإيريديوم أكثر من معادن أخرى من مجموعة البلاتين. في الفصل الخاص بالإيريديوم ، لفت الانتباه إلى عدم الدقة التي قام بها برزيليوس في تحديد الثوابت الأساسية لهذا العنصر ، وشرح هذه الأخطاء من خلال حقيقة أن العالم الموقر عمل مع الإيريديوم المحتوي على خليط من الروثينيوم ، ثم لم يعرفه الكيميائيون بعد. واكتشفت فقط في سياق "الدراسة الكيميائية لبقايا خام الأورال وخام البلاتين ومعدن الروثينيوم.
ما هو إيريديوم؟
الكتلة الذرية للعنصر # 77 هي 192.2. في الجدول الدوري ، يقع بين الأوزميوم والبلاتين. وفي الطبيعة ، يحدث بشكل رئيسي في شكل الإيريديوم الأسمنتي - رفيق متكرر للبلاتين الأصلي. لا يوجد إيريديوم أصلي في الطبيعة.
إيريديوم - معدن أبيض فضي، صعب جدا ، ثقيل ودائم. وفقًا لشركة International Nickel and Co. ، هذا هو أثقل عنصر: تبلغ كثافته 22.65 جم / سم 3 ، وكثافة رفيقه الثابت ، الأوزميوم ، هو ثاني أثقل ، 22.61 جم / سم 3. صحيح أن معظم الباحثين يلتزمون بوجهة نظر مختلفة: فهم يعتقدون أن الإيريديوم لا يزال أخف قليلاً من الأوزميوم.
الخاصية الطبيعية للإيريديوم (المعروف أيضًا باسم بلاتينويد!) هي مقاومة عالية للتآكل. لا يتأثر بالأحماض سواء في درجات الحرارة العادية أو المرتفعة. حتى الإيريديوم المتآلف المائي ريجيا الشهير "قوي للغاية". تتسبب القلويات المنصهرة وبيروكسيد الصوديوم فقط في أكسدة العنصر 77.
الإيريديوم مقاوم للهالوجينات. يتفاعل معهم بصعوبة كبيرة وفقط في درجات حرارة مرتفعة. يشكل الكلور أربعة كلوريدات مع الإيريديوم: IrCl و IrCl 2 و IrCl 3 و 1gCl 4. يتم الحصول بسهولة على ثلاثي كلوريد الإريديوم من مسحوق الإيريديوم الموضوع في تيار من الكلور عند 600 درجة مئوية. يتأكسد الإيريديوم المطحون ناعماً عند 1000 درجة مئوية وفي نفاثة من الأكسجين ، واعتمادًا على الظروف ، يمكن الحصول على عدة مركبات مختلفة التركيب.
مثل جميع معادن مجموعة البلاتين ، يشكل الإيريديوم أملاحًا معقدة. من بينها أملاح مع كاتيونات معقدة ، على سبيل المثال ، Cl 3 وأملاح مع الأنيونات المعقدة ، على سبيل المثال ، K 3 * ZH 2 0. كعامل معقد ، الإيريديوم يشبه جيرانه في الجدول الدوري.
يتم الحصول على الإيريديوم النقي من الأوزميوم إيريديوم الأصلي ومن بقايا خامات البلاتين (بعد استخراج البلاتين والأوزميوم والبلاديوم والروثينيوم). لن نتوسع في تكنولوجيا الحصول على الايريديوم ، ونحيل القارئ إلى مقالات "الروديوم" و "الأوزميوم" و "البلاتين".
يتم الحصول على الإيريديوم في شكل مسحوق ، ثم يتم ضغطه في منتجات نصف تامة الصنع وسبائك أو صهر المسحوق في أفران كهربائية في جو أرجون. يمكن تشكيل الإيريديوم النقي عندما يكون ساخنًا ، ولكن في درجات الحرارة العادية يكون هشًا وغير قابل للعمل.
إيريديوم في العمل
يستخدم الإيريديوم النقي في صنع البوتقات للأغراض المختبرية وأبواق لنفخ الزجاج المقاوم للصهر. يمكنك بالطبع استخدام الإيريديوم كطلاء. ومع ذلك ، هناك صعوبات هنا. بالطريقة الإلكتروليتية المعتادة ، يتم تطبيق الإيريديوم على معدن آخر بصعوبة ، ويكون الطلاء فضفاضًا نوعًا ما. سيكون أفضل إلكتروليت هو سداسي كلوريد الإريديوم المعقد ، لكنه غير مستقر في المحلول المائي ، وحتى في هذه الحالة ، تترك جودة الطلاء الكثير مما هو مرغوب فيه.
تم تطوير طريقة لإنتاج طلاءات الإيريديوم كهربائياً من البوتاسيوم المنصهر وسيانيدات الصوديوم عند 600 درجة مئوية ، وفي هذه الحالة يتم تشكيل طبقة كثيفة تصل سماكتها إلى 0.08 مم.
إنه أقل مجهودًا للحصول على طلاء الإيريديوم عن طريق الكسوة. يتم وضع طبقة رقيقة من الطلاء المعدني على المعدن الأساسي ، ثم يتم وضع هذه "السندويتش" تحت ضغط ساخن. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على أسلاك التنجستن والموليبدينوم المغلفة بالإيريديوم. يتم إدخال قطعة من الموليبدينوم أو التنجستن في أنبوب إيريديوم ويتم تشكيلها في حالة ساخنة ، ثم يتم سحبها إلى السماكة المرغوبة عند 500-600 درجة مئوية. يستخدم هذا السلك لعمل شبكات تحكم في أنابيب الإلكترون.
من الممكن تطبيق طلاء الإيريديوم على المعادن والسيراميك بالوسائل الكيميائية. لهذا ، يتم الحصول على محلول ملح معقد من الإريديوم ، على سبيل المثال مع الفينول أو بعض المواد العضوية الأخرى. يتم تطبيق هذا المحلول على سطح المنتج ، والذي يتم تسخينه بعد ذلك إلى 350-400 درجة مئوية في جو متحكم فيه ، أي في جو به إمكانية التحكم في الأكسدة والاختزال. في ظل هذه الظروف ، تتبخر المادة العضوية أو تحترق ، وتبقى طبقة الإيريديوم على المنتج.
لكن الطلاءات ليست التطبيق الرئيسي للإيريديوم. هذا المعدن يحسن الخصائص الميكانيكية والفيزيائية الكيميائية للمعادن الأخرى. يستخدم عادة لزيادة قوتها وصلابتها. إضافة 10٪ إيريديوم إلى البلاتين اللين نسبيًا يضاعف صلابة وقوة الشد بمقدار ثلاثة أضعاف. إذا زادت كمية الإيريديوم في السبيكة إلى 30٪ ، فلن تزداد صلابة السبيكة كثيرًا ، لكن قوة الشد ستتضاعف مرة أخرى - حتى 99 كجم / مم 2. نظرًا لأن هذه السبائك تتمتع بمقاومة استثنائية للتآكل ، فإنها تُستخدم في صنع بوتقات مقاومة للحرارة يمكنها تحمل الحرارة الشديدة في البيئات العدوانية. في مثل هذه البوتقات ، على وجه الخصوص ، تزرع بلورات تكنولوجيا الليزر. كما تجذب سبائك البلاتين - إيريديوم الجواهريون - المجوهرات المصنوعة من هذه السبائك جميلة ولا تبلى. المعايير مصنوعة أيضًا من سبيكة بلاتينيوم إيريديوم ، أحيانًا أداة جراحية.
في المستقبل ، قد تصبح سبائك الإيريديوم والبلاتين ذات أهمية خاصة في ما يسمى بتكنولوجيا التيار المنخفض كمواد تلامس مثالية. في كل مرة يتم فيها عمل وفتح اتصال نحاسي عادي ، يتم إنتاج شرارة ؛ نتيجة لذلك ، يتأكسد سطح النحاس بسرعة كبيرة. في الموصلات للتيارات العالية ، على سبيل المثال بالنسبة للمحركات الكهربائية ، هذه الظاهرة ليست ضارة جدًا بالعمل: يتم تنظيف سطح التلامس من وقت لآخر بورق الصنفرة ، ويكون الموصل جاهزًا مرة أخرى للتشغيل. ولكن عندما نتعامل مع معدات منخفضة التيار ، على سبيل المثال ، في تكنولوجيا الاتصالات ، فإن طبقة رقيقة من أكسيد النحاس لها تأثير قوي للغاية على النظام بأكمله ، مما يجعل من الصعب على التيار أن يمر عبر جهة الاتصال. على وجه التحديد ، في هذه الأجهزة ، يكون تردد التبديل كبيرًا بشكل خاص - يكفي استدعاء مبادلات الهاتف التلقائية (بدالات الهاتف التلقائية). هذا هو المكان الذي تأتي فيه جهات الاتصال غير المحترقة من البلاتين والإيريديوم للإنقاذ - يمكنها العمل إلى الأبد تقريبًا! المؤسف الوحيد هو أن هذه السبائك باهظة الثمن وحتى الآن ليست كافية.
أضف ليس فقط إلى البلاتين. الإضافات الصغيرة للعنصر رقم 77 إلى التنجستن والموليبدينوم تزيد من قوة هذه المعادن في درجات الحرارة العالية. تزيد إضافة الإيريديوم الضئيلة إلى التيتانيوم (0.1٪) بشكل كبير من مقاومته الكبيرة بالفعل للأحماض. الأمر نفسه ينطبق على الكروم. المزدوجات الحرارية المصنوعة من الإيريديوم وسبائك الإيريديوم والروديوم (40٪ قريبًا) تعمل بشكل موثوق في درجات حرارة عالية في جو مؤكسد. يتم استخدام سبيكة من الإيريديوم والأوزميوم لعمل نقاط لحام لحبيبات قلم الحبر وإبر البوصلة.
بإيجاز ، يمكننا القول أن الإيريديوم المعدني يستخدم بسبب ثباته. مثل معادن المجموعة الثامنة الأخرى ، يمكن استخدام الإيريديوم في الصناعة الكيميائية كعامل مساعد. تستخدم محفزات الإيريديوم والنيكل أحيانًا لإنتاج البروبيلين من الأسيتيلين والميثان. كان الإيريديوم جزءًا من محفزات البلاتين لتكوين أكاسيد النيتروجين (في عملية الحصول على حمض النيتريك) تمت تجربة أحد أكاسيد الإيريديوم ، Ir0 2 ، في صناعة الخزف كطلاء أسود. لكن هذا الطلاء باهظ الثمن ...
احتياطيات الإيريديوم على الأرض صغيرة ، محتواها في قشرة الأرض يُحسب بالمليون في المائة. إنتاج هذا العنصر صغير أيضًا - لا يزيد عن طن سنويًا. في جميع أنحاء العالم! في هذا الصدد ، من الصعب الافتراض أنه بمرور الوقت ، ستحدث تغييرات جذرية في مصير الإيريديوم - سيظل معدنًا نادرًا ومكلفًا إلى الأبد. ولكن حيثما يتم استخدامه ، فإنه يخدم بشكل لا تشوبه شائبة ، وهذه الموثوقية الفريدة هي ضمان أن العلم والصناعة في المستقبل لن تستغني عن الإيريديوم.
IRIDIUM WATCHMAN. في العديد من الصناعات الكيميائية والمعدنية ، مثل الأفران العالية ، من المهم جدًا معرفة مستوى المواد الصلبة في الركام. عادة ، يتم استخدام مجسات ضخمة معلقة على روافع مسبار خاصة لمثل هذا التحكم. في السنوات الأخيرة ، تم استبدال المجسات بحاويات صغيرة الحجم بنظير مشع صناعي - إيريديوم -192. نوى عام 1921 تنبعث منها أشعة جاما عالية الطاقة ؛ يبلغ عمر النصف للنظير 74.4 يومًا. يمتص الخليط جزءًا من أشعة جاما ، وتسجل مستقبلات الإشعاع ضعف التدفق. يتناسب الأخير مع المسافة التي تقطعها الحزم في الشحنة. يستخدم Iridium-192 أيضًا بنجاح للتحكم في اللحامات ؛ بمساعدته ، تم تسجيل جميع الأماكن غير المطبوخة والمحتويات الأجنبية بوضوح في الفيلم. تستخدم كاشفات جاما للعيوب مع الإيريديوم 192 أيضًا للتحكم في جودة المنتجات المصنوعة من الفولاذ وسبائك الألومنيوم.
تأثير موسباور. في عام 1958 ، اكتشف عالم الفيزياء الألماني رودولف موسباور اكتشافًا جذب انتباه جميع الفيزيائيين في العالم. أتاح التأثير الذي اكتشفه موسباور قياس الظواهر النووية الضعيفة بدقة مذهلة. بعد ثلاث سنوات من الاكتشاف ، في عام 1961 ، حصل موسباور على جائزة نوبل لعمله. تم اكتشاف هذا التأثير لأول مرة على نوى نظير إيريديوم 192.
ضربات القلب أكثر صلابة. أحد التطبيقات الأكثر إثارة للاهتمام لسبائك البلاتين الإيريديوم في السنوات الأخيرة هو تصنيع محفزات القلب الكهربائية منها. تُزرع أقطاب كهربائية مع مشابك بلاتينيوم إيريديوم في قلب مريض مصاب بالذبحة الصدرية. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بجهاز استقبال موجود أيضًا في جسم المريض. يوجد المولد المزود بهوائي حلقي بالخارج ، على سبيل المثال ، في جيب المريض. الهوائي الحلقي مركب على الجسم المقابل لجهاز الاستقبال. عندما يشعر المريض أن نوبة ذبحة صدرية قادمة ، يقوم بتشغيل المولد. يستقبل الهوائي الحلقي نبضات يتم إرسالها إلى المستقبل ومنه إلى أقطاب البلاتين إيريديوم. تعمل الأقطاب الكهربائية ، عن طريق نقل النبضات إلى الأعصاب ، على جعل القلب ينبض بشكل أكثر نشاطًا. الآن في روسيا ، تم تجهيز العديد من محطات الإسعاف بمولدات مماثلة. في حالة السكتة القلبية ، يتم إجراء شق في الوريد الترقوي ، ويتم إدخال قطب كهربائي متصل بالمولد ، ويتم تشغيل المولد ، وبعد بضع دقائق يبدأ القلب في العمل مرة أخرى.
ISOTOPS - مستقرة وغير مستقرة. في الملاحظات السابقة ، قيل الكثير عن النظائر المشعة إيريديوم -192 ، والتي تستخدم في العديد من الأجهزة بل وتشارك في اكتشاف علمي مهم. ولكن ، إلى جانب الإريديوم 192 ، يحتوي هذا العنصر على 14 نظيرًا مشعًا آخر بأعداد كتلتها من 182 إلى 198. وأثقل نظير في نفس الوقت هو الأقصر عمراً ، ونصف نظيره هو أقل من دقيقة. يعتبر نظير إيريديوم -183 مثيرًا للاهتمام فقط لأن نصف عمره هو ساعة واحدة بالضبط. يحتوي الإيريديوم على نظيرين مستقرين فقط. تمثل حصة الإيريديوم -193 الأثقل في الخليط الطبيعي 62.7٪. نصيب الايريديوم الخفيف 191 على التوالي 37.3٪.
كلورات مفيدة. الكلوريريدات عبارة عن كلوريدات معقدة من الإيريديوم رباعي التكافؤ ؛ صيغتهم العامة هي أنا 2. بفضل الكلوريريدات ، من الممكن من حيث المبدأ فصل المركبات بثقة عن عناصر مماثلة مثل الصوديوم والبوتاسيوم. كلوريد الصوديوم قابل للذوبان في الماء ، وكلوريد البوتاسيوم غير قابل للذوبان عمليا. لكن بالنسبة لمثل هذه العملية ، فإن الكلورات باهظة الثمن ، لأن الإيريديوم الأصلي باهظ الثمن. هذا لا يعني ، مع ذلك ، أن الكلوريريدات عديمة الفائدة بشكل عام. تستخدم قدرة الايريديوم على تكوين هذه المركبات لعزل العنصر رقم 77 من خليط معادن البلاتين.
إيريديوم عنصر كيميائي برقم ذري 77 في النظام الدوري ، يُشار إليه بالرمز Ir (lat. إيريديوم).
تاريخ اكتشاف الايريديومفي عام 1804 ، قام الكيميائي الإنجليزي سميثسون تينانت بفحص المسحوق الأسود المتبقي بعد تفكك البلاتين الأصلي في الماء الريجيا ، واكتشف عنصرين جديدين فيه. تم رسم أملاح أحدهم حرفيًا بكل ألوان قوس قزح. لم يكن على تينانت أن يكدس دماغه لفترة طويلة بحثًا عن اسم مناسب له: سمي العنصر إيريديوم ، لأنه في اليونانية "irioeides" - قزحي الألوان.
تتشابك أقدار المعادن البلاتينية بشكل وثيق لدرجة أن قصة واحدة منها لا يمكن تصورها دون ذكر الآخرين. في عام 1840 ، أصبح الأستاذ في جامعة قازان K. K.Klaus مهتمًا بمشاكل معالجة خام البلاتين الأورال. بناءً على طلبه ، أرسلته دار سك النقود في سان بطرسبرج عينات من بقايا البلاتين - وهو راسب غير قابل للذوبان يتكون بعد معالجة البلاتين الخام باستخدام الريجيا المائية. كتب العالم لاحقًا: "في بداية العمل ، فوجئت بثروة مخلفاتي ، لأنني استخرجت منها ، بالإضافة إلى 10٪ من البلاتين ، كمية كبيرة من الإيريديوم والروديوم والأوزميوم والعديد من البلاديوم وخليط من معادن مختلفة ذات محتوى خاص ... "
إذا كان كلاوس قد حدد لنفسه في البداية هدفًا عمليًا بحتًا - لإيجاد طريقة لمعالجة بقايا خام البلاتين إلى بلاتين ، فسرعان ما اكتسبت هذه الدراسات طابعًا علميًا أعمق وأسر العالم تمامًا. يتذكر كلاوس قائلاً: "لمدة عامين كاملين ، كنت أتأوه من الصباح الباكر حتى وقت متأخر من الليل ، وأعيش فقط في المختبر ، وأتناول العشاء وشرب الشاي هناك ، وبذلك أصبحت خبيرًا تجريبيًا رهيبًا." البيان الأخير كان له معنى محدد للغاية: وفقًا لأ.
الطالب كلاوس ، "كانت لديه عادة .. عند إذابة خامات البلاتين في أكوا ريجيا ، يقلب السائل مباشرة بأصابعه الخمسة ويحدد قوة الأحماض غير المتفاعلة حسب الذوق." ومع ذلك ، كانت هذه سمة ليس فقط لكلاوس ، ولكن أيضًا للكيميائيين الآخرين من المدرسة القديمة ، الذين ، بعد أن تلقوا أي مادة ، "تذوقوها" دائمًا (حتى منتصف القرن التاسع عشر ، عند وصف خصائص مادة ما ، كان ضروريًا للإشارة إلى طعمها) ، وتعريض أنفسهم لخطر كبير.: لذلك ، توفي العالم السويدي الشهير كارل شيل بعد تذوق حمض الهيدروسيانيك اللامائي الذي حصل عليه. توج عمل كلاوس بالنجاح: تم العثور على طريقة لمعالجة بقايا البلاتين ، والآن يتعين على العالم الذهاب إلى سانت بطرسبرغ لإبلاغ وزير المالية إي إف كانكرين بذلك ، الذي كان مهتمًا بإيجاد حل ناجح للمشكلة. في رحلة إلى العاصمة ، اضطر كلاوس إلى اقتراض 90 روبلًا من أحد أصدقائه (تمكن العالم من سداد الديون بعد بضع سنوات فقط ، عندما اكتسب شهرة عالمية). عند وصوله إلى سانت بطرسبرغ ، استقبل الوزير كلاوس بعد يومين وحصل على إذن منه للحصول على المواد اللازمة لمواصلة البحث. تم إعطاؤه 1/2 رطل من بقايا البلاتين و 1/4 رطل من البلاتين الخام. بالعودة إلى قازان ، انغمس العالم مرة أخرى في العمل الذي استمر لسنوات عديدة وحقق نتائج ممتازة. كان أهمها اكتشاف عام 1844 لعنصر كيميائي غير معروف سابقًا - آخر "عضو روسي من عائلة البلاتين". كتب كلاوس: "في العمل الأول ، لاحظت وجود جسد جديد ، لكن في البداية لم أجد طريقة لفصله عن الشوائب. لقد عملت على هذا الموضوع لأكثر من عام ، لكنني أخيرًا اكتشفت طريقة سهلة وموثوقة للحصول عليها في حالة نقية. هذا المعدن الجديد ، الذي أطلقت عليه اسم الروثينيوم تكريماً لوطننا (من الاسم اللاتيني لروسيا - S.V.) ، ينتمي بدون
شكوك حول أجساد غريبة للغاية ".
لكن اكتشاف كلاوس لم يتم التعرف عليه على الفور. أرسل العالم العينات الأولى من مركبات العنصر الجديد إلى ستوكهولم ج. برزيليوس ، الذي كان يتمتع بمكانة كبيرة بين جميع الكيميائيين. ما الذي أصاب كلاوس بخيبة أمل عندما علم أنه ، وفقًا لهذا العالم الموقر ، لم تحتوي المادة المرسلة إليه على عنصر جديد ، ولكنها كانت مركب إيريديوم ضعيف النقاء. مقتنعًا ببراءته ، أجرى كلاوس تجارب مرارًا وتكرارًا ، متناسيًا في بعض الأحيان تدابير الحماية الأولية. صحيح ، بعد بضع سنوات ، حذر العالم زملائه: "عند العمل مع الأوزميوم إيريديوم ، يجب على المرء أن يحذر من أبخرة حمض الأوسميك.
تنتمي المادة إلى أكثر الأجسام ضررًا ، وتعمل بشكل رئيسي على الرئتين والعينين ، وتنتج التهابات قوية. لقد عانيت كثيرًا منها. "كانت رغبة كلاوس كبيرة جدًا لإقناع العالم العلمي أن عنصرًا جديدًا قد تم اكتشافه حقًا ، وتمكن أخيرًا من فعل ذلك. تم إرسال مستحضرات مركبات الروثينيوم مرة أخرى إلى برزيليوس ، وبعد ذلك بحث شامل ، أدرك أنه سبق أن أخطأ في استنتاجاته. كتب إلى كلاوس "تقبل تهانئي الصادقة على الاكتشافات الممتازة ومعالجتها الأنيقة" ، وبفضلها ، سيتم تسجيل اسمك بشكل لا يمحى في تاريخ الكيمياء . "
كانت نتيجة العمل الشاق لكلاوس هو العمل "دراسة كيميائية لبقايا خام الأورال البلاتيني ومعدن الروثينيوم" الذي نُشر في عام 1845 ، والذي تم فيه أيضًا وصف خصائص الإيريديوم بشكل شامل لأول مرة ، وأشار كلاوس نفسه إلى أنه تعامل مع الإيريديوم أكثر من المعادن الأخرى من مجموعة البلاتين. أصبحت توصيات العالم الأساس العلمي لإنشاء تقنية لإنتاج الإيريديوم والبلاتينويد الأخرى.
إيجاد إيريديوم في الطبيعة
محتوى الإيريديوم في قشرة الأرض ضئيل (10-7٪ كتلة). إنه أندر بكثير من الذهب والبلاتين ، وهو مع الروديوم والرينيوم والروثينيوم ، وهو أحد العناصر الأقل شيوعًا. ومع ذلك ، فإن الإيريديوم شائع نسبيًا في النيازك ، ومن الممكن أن يكون المحتوى الفعلي للمعدن على الكوكب أعلى بكثير: يمكن أن تؤدي كثافته العالية وتقاربه العالي مع الحديد (حساسية العصارة) إلى إزاحة الإريديوم في عمق الأرض ، في قلب الكوكب ، في عملية تكوينه من الذوبان.
الخصائص الفيزيائيةإيريديوم
معدن ثقيل أبيض فضي يصعب تشغيله آليًا بسبب صلابته.
تتركز الشبكة المكعبة على الوجه ، أ 0= 0.38387 نانومتر
المقاومة الكهربائية - 5.3 10 8 أوم م (عند 0 درجة مئوية)
معامل التمدد الخطي - 6.5 × 10 −6 درجات
معامل المرونة العادية - 52.029 × 10 6 كجم / مم²
الخواص الكيميائيةإيريديوم
أهم المركبات التي تحتوي على معدن الإيريديوم
إيريديوم (III) هيدروكسيد Ir (OH) 3 ، أكسيد إيريديوم (III) الممي بشكل أكثر دقة ، Ir 2 O 3 * nH 2 O راسب أخضر ، يتم الحصول عليه عن طريق الترسيب من محلول كلوروريدات الصوديوم (III) Na 3. مركبات إيريديوم (III) هي عوامل اختزال ، ويتأكسد Ir (OH) 3 بالأكسجين إلى Ir (OH) 4. لا يتناسب Ir 2 O 3 في Ir و IrO 2 عند تسخينه.
أكسيد إيريديوم (IV). يتم الحصول على IrO 2 كمسحوق أزرق-أسود عن طريق تحلل الهيدروكسيد أو أكسدة الإيريديوم. مادة المقاوم.
هيدروكسيد الإيريديوم (IV) Ir (OH) 4. مادة زرقاء داكنة غير متبلورة ، غير قابلة للذوبان في الماء ، محاليل الأحماض والقلويات ، باستثناء حامض الكبريتيك المركز. تم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي القلوي (NH 4) 2.
هاليدات. نتاج التفاعل المباشر للإيريديوم مع الفلور هو إيريديوم سداسي فلوريد IrF 6. هذا المركب نشط للغاية ، فهو لا يتفاعل فقط مع الماء وفقًا للمعادلة
IrF 6 + 5H 2 O \ u003d Ir (OH) 4 + 6HF + 1 / 2O 2 ،
ولكن حتى يؤكسد الكلور ، ويتكون IrF 4 و ClF. تستخدم للطلاء.
الإيريديوم (III) و (IV) كلوريدات ، بلورات ، تتحلل بالماء. يعتبر تكوين الكلوريدات المعقدة عند التفاعل مع كلوريدات الفلزات القلوية خاصية: Na 3 - بلورات خضراء ، Na 2 - أحمر داكن ، قابل للذوبان ، سداسي كلوروريدات الأمونيوم (IV) - قابل للذوبان بشكل طفيف.
أملاح إيريديوم. بشكل عام ، يشكل الإيريديوم القليل من الأملاح الشائعة. أملاح الإيريديوم (III) مع الكاتيونات المعقدة تشبه أملاح الكروم (III) والكوبالت (III) ، فهي مركبات معقدة قوية X 3 ، X 3 ، X 2.
كربونيل إيريديوم: يتحلل عند تسخينه باللون الأصفر والأخضر Ir 2 (CO) 8 ، سامية ، وأصفر لامع Ir 4 (CO) 12. تستخدم للطلاء.
بالإضافة إلى إيريديوم 192 ، الذي تعرفه بالفعل ، هناك 14 نظيرًا مشعًا أكثر لهذا العنصر بأعداد كتلتها من 182 إلى 198. أثقل نظير له أقصر عمر: نصف عمره أقل من دقيقة. من الغريب أن نصف عمر إيريديوم 183 هو بالضبط ساعة واحدة. يحتوي العنصر على نظيرين مستقرين فقط - إيريديوم -191 وإيريديوم -193. تمثل حصة الأكثر "وزنًا" منها في الخليط الطبيعي حوالي 62٪ من الذرات.
يرتبط نظير الإيريديوم باكتشاف ما يسمى بتأثير Mssbauer ، والذي تعتمد عليه طرق دقيقة بشكل مذهل لقياس الكميات الصغيرة والظواهر الضعيفة ، والمستخدمة على نطاق واسع في الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والجيولوجيا. تم اكتشاف هذا التأثير (أو ، بصرامة علميًا ، الامتصاص النووي الرنان لأشعة غاما في المواد الصلبة دون ارتداد) بواسطة فيزيائي شاب من ألمانيا ، رودولف مسباور ، في عام 1958. قبل بضع سنوات ، عندما كانت دراسته في المدرسة التقنية العليا في ميونيخ على وشك الانتهاء ، بدأ في البحث عن موضوع لأطروحته. عرض أحد الأساتذة على الطالب قائمة طويلة من الموضوعات. كما يتذكر مسباور نفسه ، لم يعجبه أي منهم ، باستثناء الأخير (بالمناسبة ، الثالث عشر على التوالي) ، والميزة الرئيسية ، في رأي الفيزيائي المستقبلي ، أنه لم يكن لديه أدنى فكرة عنها. كان الأمر يتعلق بامتصاص الرنين لكوانتا جاما بواسطة النوى الذرية. يتذكر الفيزيائي: "الشيء الأكثر أهمية هو أنهم دفعوني في أنفي في هذا الأمر". وسار "هذا الشيء" بسلاسة. أولاً ، تم الدفاع عن الدبلوم ، وبعد عامين جاء دور الأطروحة ، وبعد عام تم الافتتاح. من خلال العمل في هايدلبرغ ، في معهد ماكس بلانك للبحوث الطبية ، واصل العالم العمل على امتصاص الرنين. باستخدام عداد خاص ، حدد عدد كوانتا جاما التي مرت عبر الإيريديوم المعدني ، بشكل أكثر دقة ، من خلال أحد نظائره ؛ كانت مصادر جاما كوانتا مثارة نوى ذرية من نفس النظير. يمكن أيضًا أن تكون النوى في الحالة الطبيعية "متحمسة" ، ولكن لهذا يجب عليها ، بعد أن تمتص كمية غاما ، أن تتلقى مثل هذه الكمية من الطاقة التي تتوافق تمامًا مع الفرق بين طاقات النواة في الحالة المثارة والأرضية (هذا يسمى الامتصاص بالرنين). ومع ذلك ، عادةً ما تكون طاقة أشعة جاما أقل قليلاً من اللازم ، حيث يُفقد جزء منها عندما ترتد النواة المنبعثة (يحدث شيء مشابه ، على سبيل المثال ، عند إطلاق مدفع أو مسدس).
للقضاء على بعض العمليات الجانبية التي يمكن أن تشوه نتائج التجارب ، قرر مسباور تبريد الإيريديوم إلى درجة حرارة النيتروجين السائل. في الوقت نفسه ، اعتقد أنه بسبب انخفاض سرعة النوى ، سينخفض امتصاص الرنين ، وسيزداد عدد كوانت جاما التي تمر عبر الإيريديوم وفقًا لذلك (كان علماء الفيزياء الآخرون من نفس الرأي). ولدهشة المجرب ، تبين أن كل شيء عكس ذلك. ماهو السبب؟ يستنتج العالم: في المواد الصلبة عند درجة حرارة منخفضة بدرجة كافية ، لا يُنظر إلى الارتداد من خلال نواة منفصلة ، ولكن من خلال المادة بأكملها ، وبالتالي فإن فقدان الطاقة بسبب الارتداد ضئيل للغاية ، أي أن طاقة غاما الكم هي بالضبط
يساوي الفرق بين طاقات النواة في الحالة المثارة والأرضية. تم الاعتراف بهذا الاكتشاف كواحد من أهم الأحداث العلمية في عصرنا (في عام 1961 ، حصل Mssbauer على جائزة نوبل). اليوم ، تم بالفعل اكتشاف تأثير Mssbauer على عشرات العناصر ، لكن تاريخ العلم ربط إلى الأبد اكتشاف هذه الظاهرة الفيزيائية الأكثر أهمية مع بطل قصتنا - الإيريديوم.
إيصالإيريديوم
المصدر الرئيسي لإنتاج الإريديوم هو حمأة الأنود من إنتاج النحاس والنيكل. يتم فصل Au ، Pd ، Pt ، وما إلى ذلك عن تركيز معادن مجموعة البلاتين. يتم خلط البقايا التي تحتوي على Ru و Os و Ir مع KNO 3 و KOH ، ويتم ترشيح السبيكة بالماء ، ويتأكسد المحلول مع Cl 2 ، OsO يتم تقطير 4 و RuO 4 ، ويتم دمج المادة المترسبة المحتوية على الإيريديوم مع Na 2 O 2 و NaOH ، ويتم معالجة السبيكة بماء ريجيا ومحلول NH 4 Cl ، مما يؤدي إلى ترسيب الإيريديوم على شكل (NH 4) 2 ، والتي يتم تحميصها بعد ذلك للحصول على الأشعة تحت الحمراء المعدنية. طريقة واعدة هي استخراج الإيريديوم من المحاليل عن طريق استخراج سداسي كلوروريدات مع الأمينات الأليفاتية الأعلى. يعد استخدام التبادل الأيوني واعدًا لفصل الإيريديوم عن المعادن الأساسية. لاستخراج الإيريديوم من معادن مجموعة الإيريديوم الأوسمية ، يتم خلط المعادن بـ BaO 2 ، ومعالجتها بحمض الهيدروكلوريك والأكوا ريجيا ، ويتم تقطير OsO 4 وترسيب الإيريديوم على شكل (NH 4) 2.
في عصرنا ، يتم عزل الإيريديوم النقي من الأوزميريديوم الأصلي ومن بقايا خامات البلاتين ، ولكن قبل ذلك ، يتم استخراج البلاتين والأوزميوم والبلاديوم والروثينيوم باستخدام الكواشف المختلفة ، وبعد ذلك فقط يأتي دور الإيريديوم. يتم ضغط المسحوق الناتج إما في منتجات نصف نهائية وخلطه أو إعادة صهره في أفران كهربائية في جو أرجون. في درجات الحرارة العادية ، يكون الإيريديوم هشًا ولا يمكن معالجته بأي شكل من الأشكال ، ولكن عندما يكون ساخنًا ، يكون أكثر "متوافقًا" ويسمح لنفسه بالتزوير.
تطبيقإيريديوم
السبائك مع W و Th - مواد للمولدات الكهروحرارية ، مع Hf - مواد لخزانات الوقود في المركبات الفضائية ، مع Rh ، Re ، W - مواد للمزدوجات الحرارية تعمل فوق 2000 درجة مئوية ، مع La و Ce - مواد للكاثودات الحرارية.
يستخدم الإيريديوم أيضًا في صنع حبيبات القلم. يمكن العثور على كرة صغيرة من الإيريديوم على أطراف الحبيبات وعبوات الحبر ، ويمكن رؤيتها بشكل خاص على حبيبات الذهب ، حيث يختلف لونها عن المنقار نفسه.
اصطدم نيزك من الحديد والنيكل ، يحتوي على الكثير من الإيريديوم وغيره ، وبالتالي ضخم للغاية ، على الأرض ، وضرب حافة شبه جزيرة يوكاتان (المكسيك) قبل 65 مليون سنة - في عهد الديناصورات غير المقسمة.
التربة من فوهة البركان التي يبلغ قطرها 180 وعمق 20 كيلومترًا تبخرت جزئيًا (جنبًا إلى جنب مع معظم الإيريديوم) ، وتشتت جزئيًا. لقد حان الغسق المترب. أدت موجة الصدمة ، التي مرت عبر الكوكب وحوله ، إلى اندلاع ثورات بركانية واسعة النطاق في آسيا وعلى أراضي هندوستان ، التي كانت تبحر في ذلك الوقت من مدغشقر إلى الشمال ولم تعبر خط الاستواء بعد. أدى الدخان والغبار من أصل بركاني إلى تفاقم الوضع أكثر ...
إيريديوم - علامة على كارثة كونية
يفترض بعض العلماء أن وفرة المعادن الثقيلة في التعليق الهوائي قتلت الديناصورات. ومع ذلك ، يميل علماء الأحياء الأكثر تقدمًا إلى النظر في مزيج من عاملين قاتلين: الحجم الهائل للحيوانات و ... منعكس العطس. تؤدي الزيادة الحادة في ضغط الدم أثناء التنظيف التلقائي للجهاز التنفسي إلى الإضرار بالأوعية الدموية - خاصةً إذا كان عليك العطس بلا انقطاع.جعل اختفاء الديناصورات من الممكن للثدييات أن تتطور ، وكانت نتيجة تطورها ظهور الإنسان. امتنانًا للشفاعة السماوية ، أجرى الرجل بحثًا عن بقايا نيزك من أكبر الحفر. تبين أن محتوى الإيريديوم في حطام الضيوف المعدنيين من الفضاء هو رقم قياسي. وبالمثل ، فإن محتوى الإيريديوم في الصخور الرسوبية التي غطت الأرض بعد وقت قصير من كارثة يوكاتان يحطم الأرقام القياسية.
ومع ذلك ، يعتقد الجيولوجيون أن معظم المعادن النبيلة مخبأة في أحشاء الأرض.
أصل وخصائص الإيريديوم
مثل كل بلاتينويد ، الإيريديوم هو نتاج اندماج نووي متعدد المراحل للعناصر، ممكن في انفجارات سوبر نوفا أو في كارثة على نطاق أوسع. يتشكل القليل من الإيريديوم ، لكن الأرض كانت محظوظة بالتشكل في منطقة غنية بالمعادن. يبدو أن تركيز الإيريديوم (وكذلك البلاتين) طبيعي (على الرغم من عدم تأكيده) في قلب الكوكب.بقايا الإريديوم في قشرة الأرض ضئيلة (الذهب 40 مرة أكثر) ، ومع ذلك ، فهي تسمح باستخراج عدة أطنان من المعدن النبيل سنويًا. يعود شرف اكتشاف الإيريديوم وتسميته إلى الإنجليزي سميثسون تينانت. مفتونًا بالأملاح المعدنية متعددة الألوان (أبيض حليبي KIrF6 ، أصفر ليمونى IrF5 ، أصفر K3IrCl6 ، أخضر Na3IrBr6 ، بورجوندي Cs3IrI6 ، توت Na2IrBr6 ، أسود IrI3) ، اقترح العالم إعطاء العنصر الجديد اسم Irida ، إلهة قوس قزح اليونانية.
في المعالجة ، الإيريديوم لا ينضب. استغرق الحصول على معدن نقي من الشوائب ثلاثين عامًا. كما اتضح ، يتم تشكيل الإيريديوم النقي في درجات حرارة متوهجة. التبريد ، يفقد القدرة على تحمل الضغط الميكانيكي وينهار تحت الحمل. مسحوق إيريديوم مختوم في أوعية زجاجية هو نتاج عمل المصافي.
لفترة طويلة ، كان الإيريديوم يعتبر البطل من حيث الكثافة. بالفعل اليوم ، جعلت الحسابات النظرية الأوزميوم في المقام الأول - ومع ذلك ، فإن الاختلاف صغير جدًا بحيث لا يمكن تأكيده عن طريق الوزن البسيط. وفصل الأوزميوم عن الإيريديوم ليس بالمهمة السهلة!
الإيريديوم والأوزميوم - إخوان إلى الأبد
في الطبيعة ، غالبًا ما يتم الجمع بين الإيريديوم والأوزميوم. يمكن تسمية خليط طبيعي من المعادن باسم أوسميريديوم - إذا كان هناك المزيد من الأوزميوم - أو إيريديوسميوم إذا كانت نسبة الإيريديوم في السبيكة أعلى. في الممارسة المعدنية المحلية ، تم تثبيت أسماء الأوزميريد والأوزميوم الإيريدي.وفقًا للأسطورة ، في النصف الأول من القرن العشرين ، تم لحام بلورات الأوزميريد الطبيعية بأطراف الحبيبات الذهبية للأقلام "الأبدية" لضمان الكتابة الناعمة. في الواقع ، مثل هذه التجارب نادرة ، وفي الواقع الجماعي ، يتم تقوية الحبيبات الذهبية لأقلام الحبر بالتنغستن.
بين عشاق المجوهرات ، هناك طلب صغير ولكنه ثابت وغير مُرضي تمامًا على المنتجات المصنوعة من الأوزميريد الطبيعي. يسأل عشاق المجوهرات الغريبة أحيانًا عن إمكانية صنع منتجات الأوزميريديوم.
لسوء الحظ ، هذا المعدن نادر للغاية وليس زخرفيًا للغاية - على الرغم من أنه يتميز ببريق معدني قوي. Osmiride مادة صلبة وهشة ومن المستحيل تقريبًا تشغيلها. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يحتوي المزيج الطبيعي من الإيريديوم والأوزميوم على كمية كبيرة من الشوائب - البلاتين والذهب - مما يغير مظهر وتكلفة المادة.
يتم تطبيع سبائك الإيريديوم والأوزميوم التي تم الحصول عليها صناعياً بشكل صارم من حيث النسبة المئوية لتكوين العناصر ، ولكنها باهظة الثمن ، في الطلب في الصناعة والتكنولوجيا المنخفضة من حيث المجوهرات.
تطبيق الايريديوم
بعد أن أصبح من الواضح أنه لا غنى عن الإريديوم لإنتاج شمعات الإشعال عالية الجودة ، أصبحت صناعة السيارات المستهلك الرئيسي للمعادن الثمينة. يؤدي صعود وهبوط إنتاج سيارات الركاب وشموع الإيريديوم إلى تقلبات أسعار المعدن المكرر. في عام واحد ، يمكن لشركات صناعة السيارات في العالم زيادة الطلب على الإيريديوم من طن واحد إلى 11 طنًا تقريبًا - لذلك في العام المقبل ، بسبب أزمة انخفاض المبيعات ، يمكنهم الحصول على نصف طن من البلاتينويد الثمين.الحاجة إلى الإيريديوم ثابتة بين الشركات المصنعة للمعدات التي تعمل في ظروف قاسية. تتطلب المحركات النفاثة سبائك إيريديوم بسبب قوتها في درجات الحرارة العالية. سبيكة الإيريديوم المقاومة للحرارة هي عنصر من عناصر محطات توليد الطاقة للروبوتات الفضائية التي تعمل بالطاقة الذرية. التيتانيوم المخلوط بالإيريديوم يخدم في خطوط أنابيب قادرة على العمل في أعماق المحيط.
إيريديوم 192 المشع - الأداة الرئيسية لمراقبة جودة اللحامات. يساعد المصدر نفسه لإشعاع جاما الأطباء على هزيمة عمليات الورم.
تغطي طبقة من الإيريديوم بسماكة بضع ذرات مرايا التلسكوبات التي تستقبل الأشعة السينية. في الماضي ، أدى استخدام طلاء من البلاتين والإيريديوم إلى إطالة عمر أقفال المدفعية.
في صناعة المجوهرات ، يُستخدم الإيريديوم للتشذيب والترصيع ، على الرغم من إجراء محاولات مؤخرًا لصنع مجوهرات الإيريديوم. يعتبر تهوية البلاتين المصنوع من المجوهرات أكثر تقليدية: إضافة 10 بالمائة من الإيريديوم تجعل المنتج متينًا ومقاومًا للاهتراء وجميلًا.
إيريديوم (من اليونانية iris rainbow) هو عنصر كيميائي برقم ذري 77 في النظام الدوري ، يُشار إليه بالرمز Ir (لات. إيريديوم). إنه معدن ثمين شديد الصلابة ومقاوم للصهر وأبيض فضي من مجموعة البلاتين. كثافته ، إلى جانب كثافة الأوزميوم ، هي الأعلى بين جميع المعادن (كثافة Os و Ir متساوية تقريبًا). جنبا إلى جنب مع أعضاء آخرين من عائلة البلاتين ، الإيريديوم معدن نبيل.
في عام 1804 ، قام الكيميائي الإنجليزي S. Tennant بدراسة الراسب الأسود المتبقي بعد انحلال البلاتين الأصلي في أكوا ريجيا ، ووجد عنصرين جديدين فيه. واحد منهم دعا الأوزميوم ، والثاني - إيريديوم. تم طلاء أملاح العنصر الثاني في ظروف مختلفة بألوان مختلفة. كانت هذه الخاصية أساس اسمها.
الإيريديوم عنصر نادر جدًا ، محتوى القشرة الأرضية هو 1 10-7٪ بالكتلة. إنه أندر بكثير من الذهب والبلاتين ، وهو مع الروديوم والرينيوم والروثينيوم ، وهو أحد العناصر الأقل شيوعًا. في الطبيعة ، يحدث بشكل رئيسي في شكل الإيريديوم الأسمنتي ، وهو رفيق متكرر للبلاتين الأصلي. لا يوجد إيريديوم أصلي في الطبيعة.
الإيريديوم الكامل غير سام ، لكن بعض مركباته ، مثل IrF6 ، شديدة السمية. في الحياة البرية ، لا تلعب أي دور بيولوجي.
الخصائص الفيزيائية للأيريديوم
بسبب صلابته ، يصعب استخدام آلة الإيريديوم.
صلابة على مقياس موس - 6.5.
الكثافة 22.42 جم / سم 3.
نقطة الانصهار 2739 كلفن (2466 درجة مئوية).
نقطة الغليان 4701 كلفن (4428 درجة مئوية).
السعة الحرارية النوعية 0.133 جول / (ك مول).
الموصلية الحرارية 147 وات / (م · ك).
المقاومة الكهربائية 5.3 10-8 أوم م (عند 0 درجة مئوية).
معامل التمدد الخطي 6.5 × 10-6 درجة.
معامل المرونة العادية 52.029x10-6 كجم / مم 2.
حرارة الانصهار 27.61 كيلو جول / مول.
حرارة التبخير 604 كيلو جول / مول.
الحجم المولي 8.54 سم 3 / مول.
هيكل الشبكة البلورية هو مكعب محوره الوجه.
فترة الصريف هي 3.840 أ.
يحدث الإيريديوم الطبيعي كمزيج من نظيرين مستقرين: 191Ir (محتوى 37.3٪) و 193Ir (62.7٪). تم الحصول على نظائر الإيريديوم المشعة ذات الأعداد الكتلية 164-199 ، بالإضافة إلى العديد من الأيزومرات النووية ، بالطرق الاصطناعية. أثقل نظير هو أيضًا الأقصر عمراً ، حيث يبلغ نصف عمر أقل من دقيقة. يعتبر نظير إيريديوم -183 مثيرًا للاهتمام فقط لأن نصف عمره هو ساعة واحدة بالضبط. يستخدم النظائر المشعة إيريديوم -192 على نطاق واسع في العديد من الأدوات.
الخصائص الكيميائية للأيريديوم
يتمتع الإيريديوم بمقاومة كيميائية عالية. إنه مستقر في الهواء ولا يتفاعل مع الماء. لا يتفاعل الإريديوم المضغوط عند درجات حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية مع جميع الأحماض المعروفة ومخاليطها ، بما في ذلك أكوا ريجيا.
يتفاعل مع F2 عند 400-450 درجة مئوية ، ومع Cl2 و S عند درجة حرارة حمراء. يشكل الكلور أربعة كلوريدات مع الإيريديوم: IrCl و IrCl2 و IrCl3 و IrCl4. يتم الحصول على إيريديوم ثلاثي كلوريد بسهولة أكبر من مسحوق الإيريديوم الموضوع في تيار من الكلور عند 600 درجة مئوية.
يمكن إذابة مسحوق الإيريديوم بالكلور في وجود كلوريدات الفلزات القلوية عند درجة حرارة 600-900 درجة مئوية:
Ir + 2Cl2 + 2NaCl = Na2.
يحدث التفاعل مع الأكسجين فقط عند درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية ، مع تكوين ثاني أكسيد الإيريديوم IrO2 ، وهو غير قابل للذوبان عمليًا في الماء. يتم تحويله إلى شكل قابل للذوبان عن طريق الأكسدة في وجود عامل معقد:
IrO2 + 4HCl + 2NaCl = Na2 + 2H2O.
تظهر أعلى حالة أكسدة تبلغ +6 في الإيريديوم في سداسي فلوريد IrF6 ، وهو مركب الهاليد الوحيد الذي يكون فيه الإيريديوم سداسي التكافؤ. إنه عامل مؤكسد قوي للغاية قادر على أكسدة حتى الماء:
2IrF6 + 10H2O = 2Ir (OH) 4 + 12HF + O2.
مثل جميع معادن مجموعة البلاتين ، يشكل الإيريديوم أملاحًا معقدة. من بينها أيضًا أملاح ذات كاتيونات معقدة ، على سبيل المثال Cl3 وأملاح مع الأنيونات المعقدة ، على سبيل المثال K3 3H2O.
الودائع والإنتاج
في الطبيعة ، يحدث الإيريديوم في شكل سبائك مع الأوزميوم والبلاتين والروديوم والروثينيوم ومعادن البلاتين الأخرى. في شكل مشتت (10-4٪ بالكتلة) يوجد في خامات كبريتيد النحاس والنيكل الحاملة للحديد. المعدن هو أحد مكونات معادن مثل aurosmiride و sysertskite و nevyanskite.
توجد الرواسب الأولية من الإيريديوم الأوسمي بشكل رئيسي في أفعواني البريدوتيت في المناطق المطوية (في جنوب إفريقيا ، وكندا ، وروسيا ، والولايات المتحدة الأمريكية ، وغينيا الجديدة). يبلغ الإنتاج السنوي من الإريديوم حوالي 10 أطنان.
الحصول على الايريديوم
المصدر الرئيسي لإنتاج الإريديوم هو حمأة الأنود من إنتاج النحاس والنيكل. يتم إثراء الحمأة الناتجة والعمل عليها باستخدام الماء الريجيا عند تسخينها ، يتم نقل البلاتين والبلاديوم والروديوم والإيريديوم والروثينيوم إلى محلول على شكل معقدات كلوريد H2 و H2 و H3 و H2 و H2. يبقى الأوزميوم في راسب غير قابل للذوبان.
من المحلول الناتج ، بإضافة كلوريد الأمونيوم NH4Cl ، يتم أولاً ترسيب معقد البلاتين (NH4) 2 ، ثم مركب الإيريديوم (NH4) 2 والروثينيوم (NH4) 2.
عندما يتم تحميص (NH4) 2 في الهواء ، يتم الحصول على إيريديوم معدني:
(NH4) 2 = Ir + N2 + 6HCl + H2.
يتم ضغط المسحوق في منتجات نصف تامة الصنع ثم صهره أو صهره في أفران كهربائية في جو أرجون.
الشركات الروسية المنتجة للإيريديوم:
- شركة المساهمة "Krastsvetmet" ؛
- NPP "بيلون" ؛
- OJSC MMC نوريلسك نيكل.
تطبيق إيريديوم
إيريديوم -192 هو نويدات مشعة بعمر نصف يبلغ 74 يومًا ، وتستخدم على نطاق واسع في اكتشاف الخلل ، خاصة في الظروف التي لا يمكن فيها استخدام مصادر التوليد (البيئات المتفجرة ، ونقص جهد الإمداد بالطاقة المطلوبة).
يتم استخدام Iridium-192 بنجاح للتحكم في اللحامات: بمساعدته ، يتم تسجيل جميع الأماكن غير المطبوخة والمحتويات الأجنبية بوضوح على فيلم فوتوغرافي.
تستخدم كاشفات جاما للعيوب مع الإيريديوم 192 أيضًا للتحكم في جودة المنتجات المصنوعة من الفولاذ وسبائك الألومنيوم.
في إنتاج الأفران العالية ، تعمل الحاويات الصغيرة التي تحتوي على نفس نظير الإيريديوم على التحكم في مستوى المواد في الفرن. نظرًا لأن الخليط يمتص جزءًا من أشعة جاما المنبعثة ، فيمكن استخدام درجة توهين التدفق لتحديد بدقة إلى أي مدى يجب أن "تخترق" الأشعة خلال الخليط ، أي لتحديد مستواه.
من الأمور ذات الأهمية الخاصة كمصدر للكهرباء أيزومير نووي إيريديوم -192 م 2 (له عمر نصف يبلغ 241 عامًا).
الإيريديوم في علم الحفريات والجيولوجيا هو مؤشر على طبقة تشكلت مباشرة بعد سقوط النيازك.
الإضافات الصغيرة للعنصر رقم 77 إلى التنجستن والموليبدينوم تزيد من قوة هذه المعادن في درجات الحرارة العالية.
تزيد إضافة الإيريديوم الضئيلة إلى التيتانيوم (0.1٪) بشكل كبير من مقاومته الكبيرة بالفعل للأحماض.
الأمر نفسه ينطبق على الكروم.
سبائك مع W و Th - مواد للمولدات الكهروحرارية ،
مع Hf - مواد لخزانات الوقود في المركبات الفضائية ،
مع Rh ، Re ، W - مواد للمزدوجات الحرارية تعمل فوق 2000 درجة مئوية ،
مع La و Ce - مواد من الكاثودات الحرارية.
يتم استخدام سبيكة من الإيريديوم والأوزميوم لعمل نقاط لحام لحبيبات قلم الحبر وإبر البوصلة.
لقياس درجات الحرارة المرتفعة (2000-23000 درجة مئوية) ، تم تصميم مزدوج حراري مصنوع من الإيريديوم وسبائكه مع الروثينيوم أو الروديوم. حتى الآن ، يتم استخدام مثل هذه المزدوجة الحرارية للأغراض العلمية فقط ، ويقف نفس الحاجز في طريق إدخالها في الصناعة - تكلفة عالية.
يستخدم الإيريديوم ، إلى جانب النحاس والبلاتين ، في شمعات الإشعال لمحركات الاحتراق الداخلي كمواد لصنع الأقطاب الكهربائية ، مما يجعل هذه المقابس أكثر متانة (100-160 ألف كيلومتر من تشغيل السيارة) وتقليل متطلبات إشعال الجهد.
تصنع البوتقات المقاومة للحرارة من الإيريديوم النقي ، والذي يتحمل الحرارة الشديدة دون ألم في البيئات العدوانية ؛ في مثل هذه البوتقات ، على وجه الخصوص ، يتم زراعة بلورات أحادية من الأحجار الكريمة ومواد الليزر.
أحد أكثر تطبيقات سبائك البلاتين - إيريديوم إثارة للاهتمام هو تصنيع محفزات القلب الكهربائية. تُزرع أقطاب كهربائية مع مشابك بلاتينيوم إيريديوم في قلب مريض مصاب بالذبحة الصدرية. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بجهاز استقبال موجود أيضًا في جسم المريض. يوجد المولد المزود بهوائي حلقي بالخارج ، على سبيل المثال ، في جيب المريض. الهوائي الحلقي مركب على الجسم المقابل لجهاز الاستقبال. عندما يشعر المريض أن نوبة ذبحة صدرية قادمة ، يقوم بتشغيل المولد. يستقبل الهوائي الحلقي نبضات يتم إرسالها إلى المستقبل ومنه إلى أقطاب البلاتين إيريديوم. تعمل الأقطاب الكهربائية ، عن طريق نقل النبضات إلى الأعصاب ، على جعل القلب ينبض بشكل أكثر نشاطًا.
يستخدم الإيريديوم لطلاء أسطح المنتجات. تم تطوير طريقة لإنتاج طلاءات الإيريديوم كهربائيا من البوتاسيوم المنصهر وسيانيدات الصوديوم عند 600 درجة مئوية. في هذه الحالة ، يتم تشكيل طلاء كثيف يصل سمكه إلى 0.08 مم.
يمكن استخدام الإيريديوم كعامل مساعد في الصناعة الكيميائية. تستخدم محفزات الإيريديوم والنيكل أحيانًا لإنتاج البروبيلين من الأسيتيلين والميثان. كان الإيريديوم جزءًا من محفزات البلاتين لتكوين أكاسيد النيتروجين (في عملية الحصول على حمض النيتريك).
أبواق نفخ الزجاج المقاوم للحرارة مصنوعة أيضًا من الإيريديوم.
كما تجذب سبائك البلاتين - إيريديوم الجواهريون - المجوهرات المصنوعة من هذه السبائك جميلة ولا تبلى.
المعايير مصنوعة أيضًا من سبيكة بلاتينيوم إيريديوم. من هذه السبائك ، على وجه الخصوص ، تم وضع معيار الكيلوجرام.
يستخدم الإيريديوم أيضًا في صنع حبيبات القلم. يمكن العثور على كرة صغيرة من الإيريديوم على أطراف الريش ، ويمكن رؤيتها بشكل خاص على حبيبات الذهب ، حيث يختلف لونها عن الريش نفسه.
عند استخدام الإيريديوم ، فإنه يخدم بشكل لا تشوبه شائبة ، وهذه الموثوقية الفريدة هي ضمان أن العلم والصناعة في المستقبل لن يخلوا من هذا العنصر.