застосування іридію

Більше двох століть пройшло з тих пір, як з'явилися перші відомості про платину - білому металі з Південної Америки. Довгий час люди були впевнені, що це чистий метал, так само, як золото. Тільки на самому початку XIX ст. Волластон зумів виділити з самородної платини паладій і родій, а в 1804 р Теннант, вивчаючи чорний осад, що залишився після розчинення самородної платини в царській горілці, знайшов в ньому ще два елементи. Один з них він назвав осмієм, а другий - іридію. Солі цього елемента в різних умовах офарблювалися в різні кольори. Це властивість і було покладено в основу назви: по-грецьки слово ιρις, значить «веселка».

У 1841 р відомий український хімік професор Карл Карлович Клаус зайнявся дослідженням так званих платинових залишків, тобто нерозчинного осаду, що залишається після обробки сирої платини царською горілкою. «При самому початку роботи, - писав Клаус, - я був здивований багатством мого залишку, бо витягнув з нього, крім 10% платини, чимала кількість іридію, родію, осмію, кілька паладію і суміш різних металів особливого змісту» ...

Клаус повідомив гірському начальству про багатство залишків. Влада зацікавилися відкриттям казанського вченого, яке обіцяло значні вигоди. З платини в той час чеканили монету, і отримання дорогоцінного металу із залишків здавалося дуже перспективним. Через рік Харківський монетний двір виділив Клаусу півпуда залишків. Але вони виявилися бідними платиною, і вчений вирішив провести на них дослідження, «цікаве для науки».

Клаус відзначав, що іридію він займався більше, ніж іншими металами платинової групи. У розділі про іридій він звернув увагу на неточності, допущені Берцелиусом при визначенні основних констант цього елемента, і пояснив ці неточності тим, що маститий вчений працював з іридію, що містить домішка рутенію, тоді ще невідомого хімікам і відкритого лише в ході «хімічного дослідження залишків уральської платинової руди і металу рутенію ».
Який же він, іридій?

Атомна маса елемента №77 дорівнює 192,2. У таблиці Менделєєва він знаходиться між осмієм і платиною. І в природі він зустрічається головним чином у вигляді осмистого іридію - частого супутника самородної платини. Самородної іридію в природі немає.

Іридій - сріблясто-білий метал, дуже твердий, важкий і міцний. За даними фірми «Інтернейшнл Нікель і Ко», це найважчий елемент: його щільність 22,65 г / см3, а щільність його постійного супутника - осмію, другого по тяжкості 22,61 г / см3. Правда, більшість дослідників дотримуються іншої точки зору: вони вважають, що іридій все-таки трохи легше осмію.

Природна властивість іридію (він же платиноїдів!) - висока корозійна стійкість. На нього не діють кислоти ні при нормальній, ні при підвищеній температурі. Навіть знаменитої царській горілці монолітний іридій «не по зубах». Тільки розплавлені луги і перекис натрію викликають окислення елемента №77.

Іридій стійкий до дії галогенів. Він реагує з ними з великими труднощами і тільки при підвищеній температурі. Хлор утворює з іридію чотири хлориду: IrCl, IrCl2, IrCl3 і IrCl4. Треххлорістий іридій виходить найлегше з порошку іридію, який міститься в струмінь хлору при 600 ° C. Єдине галоїдного з'єднання, в якому іридій шестівалентен, - це фторид IrF6. Тонкоподрібнений іридій окислюється при 1000 ° C і в струмені кисню, причому в залежності від умов можуть виходити кілька з'єднань різного складу.

Як і всі метали платинової групи, іридій утворює комплексні солі. Серед них є і солі з комплексними катіонами, наприклад [Ir (NН3) 6] Cl3 і солі з комплексними аніонами, наприклад K3 [IrCl3] · 3H2O. Як комплексообразователь іридій схожий на своїх сусідів по таблиці Менделєєва.

Іридій отримують у вигляді порошку, який потім пресують в напівфабрикати і сплавляють або ж порошок переплавляють в електричних печах в атмосфері аргону. Чистий іридій в гарячому стані можна кувати, однак при звичайній температурі він крихкий і не піддається ніякій обробці.
Іридій в справі

З чистого іридію роблять тиглі для лабораторних цілей і мундштуки для видування тугоплавкого скла. Можна, звичайно, використовувати іридій і в якості покриття. Однак тут зустрічаються труднощі. Звичайним електролітичним способом іридій на інший метал наноситься насилу, і покриття виходить досить пухке. Найкращим електролітом був би комплексний гексахлорід іридію, однак він нестійкий у водному розчині, і навіть в цьому випадку якість покриття залишає бажати кращого.

Розроблено метод отримання іридієвих покриттів електролітичним шляхом з розплавлених ціанідів калію і натрію при 600 ° C. В цьому випадку утворюється щільне покриття товщиною до 0,08 мм.

Менш трудомістким отримання іридієвих покриттів методом плакирования. На основний метал укладають тонкий шар металу-покриття, а потім цей «бутерброд» йде під гарячий прес. Таким чином отримують вольфрамову і молибденовую дріт з іридієвим покриттям. Заготівлю з молібдену або вольфраму вставляють в іридієвих трубку і проковують в гарячому стані, а потім волочать до потрібної товщини при 500 ... 600 ° C. Цей дріт використовують для виготовлення керуючих сіток в електронних лампах.

Можна наносити Іридієві покриття па метали і кераміку хімічним способом. Для цього отримують розчин комплексної солі іридію, наприклад з фенолом або будь-яким іншим органічною речовиною. Такий розчин наносять на поверхню виробу, яке потім нагрівають до 350 ... 400 ° C в контрольованій атмосфері, тобто в атмосфері з регульованим окислювально-відновним потенціалом. Органіка в цих умовах випаровується, або вигорає, а шар іридію залишається на виробі.

Але покриття - не головне застосування іридію. Цей метал покращує механічні та фізико-хімічні властивості інших металів. Зазвичай його використовують, щоб підвищити їх міцність і твердість. Добавка 10% іридію до відносно м'якою платині підвищує її твердість і межа міцності майже втричі. Якщо ж кількість іридію в сплаві збільшити до 30%, твердість сплаву зросте ненабагато, але зате межа міцності збільшиться ще вдвічі - до 99 кг / мм2. Оскільки такі сплави мають виняткову корозійну стійкість, з них роблять жаростійкі тиглі, що витримують сильне нагрівання в агресивних середовищах. У таких тиглях вирощують, зокрема, кристали для лазерної техніки. Платино-іридієві сплави привертають і ювелірів - прикраси з цих сплавів красиві і майже не зношуються. З платино-іридієвого сплаву роблять також еталони, іноді - хірургічний інструмент.

Резюмуючи, можна сказати, що металевий іридій застосовують головним чином через його сталості - постійні розміри виробів з металу, його фізичні і хімічні властивості, причому, якщо можна так висловитися, постійні на вищому рівні.

Як і інші метали VIII групи, іридій може бути використаний в хімічній промисловості як каталізатор. Іридієво-нікелеві каталізатори іноді застосовують для отримання пропілену з ацетилену і метану. Іридій входив до складу платинових каталізаторів реакції утворення окислів азоту (в процесі отримання азотної кислоти). Один з оксидів іридію, IrO2, намагалися застосовувати в порцеляновій промисловості в якості чорної фарби. Але надто вже дорога ця фарба ...

У зв'язку з цим важко припустити, що з часом у долі іридію настануть разючі зміни - він назавжди залишиться рідкісним і дорогим металом. Але там, де його застосовують, він служить безвідмовно, і в цій унікальній надійності запорука того, що наука і промисловість майбутнього без іридію не обійдуться.
іридієвий сторож

У багатьох хімічних і металургійних виробництвах, наприклад в доменному, дуже важливо знати рівень твердих матеріалів в агрегатах. Зазвичай для такого контролю використовують громіздкі зонди, що підвішуються на спеціальних зондових лебідках. В останні роки зонди стали замінювати малогабаритними контейнерами з штучним радіоактивним ізотопом - іридію-192. Ядра 192Ir випускають гамма-промені високої енергії; період напіврозпаду ізотопу дорівнює 74,4 діб. Частина гамма-променів поглинається шихтою, і приймачі випромінювання фіксують ослаблення потоку. Останнє пропорційно відстані, яке проходять промені в шихті. Іридій-192 з успіхом застосовують і для контролю зварних швів; з його допомогою па фотоплівці чітко фіксуються всі непроварені місця і сторонні включення. Гамма-дефектоскопи з іридію-192 використовують також для контролю якості виробів зі сталі та алюмінієвих сплавів.
ефект Мессбауера

У 1958 р молодий фізик з ФРН Рудольф Мессбауер зробив відкриття, звернуло на себе увагу всіх фізиків світу. Відкритий Мессбауер ефект дозволив з вражаючою точністю вимірювати дуже слабкі ядерні явища. Через три роки після відкриття, в 1961 р Мессбауер отримав за свою роботу Нобелівську премію. Вперше цей ефект виявлений на ядрах ізотопу іридій-192.
Серце б'ється активніше

Одне з найбільш цікавих застосувань платино-іридієвих сплавів за останні роки - виготовлення з них електричних стимуляторів серцевої діяльності. У серці хворого на стенокардію імплантують електроди з платино-іридієвим зажимами. Електроди з'єднані з приймачем, який теж знаходиться в тілі хворого. Генератор ж з кільцевої антеною знаходиться зовні, наприклад в кишені хворого. Кільцева антена кріпиться на тілі навпаки приймача. Коли хворий відчуває, що настає напад стенокардії, він включає генератор. У кільцеву антену надходять імпульси, які передаються в приймач, а від нього - на платино-прідіевие електроди. Електроди, передаючи імпульси на нерви, змушують серце битися активніше. Зараз в СРСР багато станції швидкої допомоги обладнані подібними генераторами. У разі зупинки серця роблять надріз ключичной вени, вводять в неї з'єднаний з генератором електрод, включають генератор, і через кілька хвилин серце знову починає працювати.
Ізотопи - стабільні і нестабільні

У попередніх нотатках досить багато говорилося про радіоізотопів іридій-192, що застосовується в численних приладах і навіть причетному до важливого наукового відкриття. Але, крім іридію-192, у цього елемента є ще 14 радіоактивних ізотопів з масовими числами від 182 до 198. Найважчий ізотоп в той же час - самий короткоживучий, його період напіврозпаду менше хвилини. Ізотоп іридій-183 цікавий лише тим, що його період напіврозпаду - рівно одну годину. Стабільних же ізотопів у іридію всього два. На частку більш важкого - іридію-193 в природній суміші припадає 62,7%. Частка легкого іридію-191 відповідно 37,3%.
Корисні хлорірідати

Хлорірідатамі називають комплексні хлориди чотирьохвалентного іридію; загальна їх формула Me2 [IrCl6]. Завдяки хлорірідатам можна в принципі впевнено розділяти з'єднання таких схожих елементів, як натрій і калій. Хлорірідат натрію розчинний у воді, а хлорірідат калію - практично не розчиняється. Але для такої операції хлорірідати занадто дорогі, так як доріг вихідний іридій. Це не означає однак, що хлорірідати взагалі не приносять користі. Здатність іридію утворювати ці сполуки використовують для виділення елемента №77 з суміші платинових металів.