Википедија

Iridijum

хемијски елемент са атомским бројем 77

Iridijum (Ir, lat. iridium) jeste hemijski element, prelazni metal sa atomskim brojem 77.[4] Naziv potiče od latinske reči iris koja označava dugu. Zastupljenost: iridijum je zastupljen u zemljinoj kori u količini od 3×10−6 ppm (engl. parts per million). Najvažniji mineral iridijuma je osmirid. Sa gustinom od 22,56 g/cm3, iridijum je element sa najvećom gustinom posle osmijuma (22,59 g/cm3).[5]

Iridijum
Opšta svojstva
Ime, simboliridijum, Ir
Izgledsrebrnasto beo
U periodnome sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Rh
↑
Ir
↓
Mt
osmijum ← iridijum → platina ‍
Atomski broj (Z)77
Grupa, periodagrupa 9, perioda 6
Blokd-blok
Kategorija  prelazni metal
Rel. at. masa (Ar)192,217(3)[1]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 15, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja2719 K ​(2446 °‍C, ​4435 °F)
Tačka ključanja4403 K ​(4130 °‍C, ​7466 °F)
Gustina pri s.t.22,56 g/cm3
tečno st., na t.t.19 g/cm3
Toplota fuzije41,12 kJ/mol
Toplota isparavanja564 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet25,10 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 2713 2957 3252
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 3614 4069 4659
Atomska svojstva
Elektronegativnost2,20
Energije jonizacije1: 880 kJ/mol
2: 1600 kJ/mol
Atomski radijus136 pm
Kovalentni radijus141±6 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​postraničnocentr. kubična (FCC)
Postraničnocentr. kubična (FCC) kristalna struktura za iridijum
Brzina zvuka tanak štap4825 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje6,4 µm/(m·K)
Topl. vodljivost147 W/(m·K)
Elektrootpornost47,1 nΩ·m (na 20 °‍C)
Magnetni rasporedparamagnetičan[2]
Magnetna susceptibilnost (χmol)+25,6·10−6 cm3/mol (298 K)[3]
Jangov modul528 GPa
Modul smicanja210 GPa
Modul stišljivosti320 GPa
Poasonov koeficijent0,26
Mosova tvrdoća6,5
Vikersova tvrdoća1760–2200 MPa
Brinelova tvrdoća1670 MPa
CAS broj7439-88-5
Istorija
Otkriće i prva izolacijaSmitson Tenant (1803)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
188Ir syn 1,73 d ε 188Os
189Ir syn 13,2 d ε 189Os
190Ir syn 11,8 d ε 190Os
191Ir 37,3% stabilni
192Ir syn 73,827 d β− 192Pt
ε 192Os
192m2Ir syn 241 y IT 192Ir
193Ir 62,7% stabilni
193mIr syn 10,5 d IT 193Ir
194Ir syn 19,3 h β− 194Pt
194m2Ir syn 171 d IT 194Ir
reference • Vikipodaci

Iridijum je vrlo je tvrd, lomljiv, srebreno-beli prelazni metal iz platinske porodice. Iridijum je drugi element po gustini (posle osmijuma) i jedan od najotpornijih metala na koroziju, čak i pri temperaturama do 2000 °C. U periodnom sistemu elemenata nalazi se u 9. grupi i 6. periodi. Iako su samo neke istopljene soli i halogena jedinjenja podložni koroziji u čvrstom stanju, fino isitnjeni prah iridijuma je zapaljiv i mnogo reaktivniji.

Iridijum je otkrio engleski naučnik Smitson Tenant 1803. godine zajedno sa osmijumem u nerastvorljivim ostacima u prirodnoj platini. Ime je dao po grčkoj boginji Iridi, personifikaciji duge, zbog upečatljivih i šarolikih boja njegovih soli. Iridijum je jedan od najređih elemenata koji se mogu naći u Zemljinoj kori, a njegova godišnja proizvodnja i potrošnja u svetu iznosi samo 3 tone. Postoje samo dva izotopa koja se mogu naći u prirodi 191Ir i 193Ir, od kojih je 193Ir mnogo više zastupljen, a to su i jedini stabilni izotopi.

Među najznačajnija iridijumova jedinjenja u upotrebi spadaju soli i kiseline koje on daje sa hlorom, iako iridijum takođe formira i brojne organometalna jedinjenja koja se koriste kao industrijski katalizatori i u svrhu istraživanja. Metalni iridijum se koristi kada je potrebna velika otpornost na koroziju na visokim temperaturama, kao što su visokotehnološke svećice, tiglovi za rekristalizaciju poluprovodnika pri visokim temperaturama i elektrode za proizvodnju hlora u hloroalkalnom procesu. Radioizotopi iridijuma se koriste u nekim radioizotopskim termoelektričnim generatorima.

Iridijum je pronađen u brojnim meteoritima u količinama mnogo većim nego što je njegov prosečni udeo u Zemljinoj kori. Iz ovog razloga, neuobičajeno veliki udeo iridijuma u sloju gline u takozvanoj K-T granici dao je povod za Alvarezovu hipotezu da je udar vanzemaljskog objekta prouzrokovao izumiranje dinosaurusa i mnogih drugih vrsta pre oko 65 miliona godina. Veruje se da je ukupna količina iridijuma na planeti Zemlji mnogo veća nego što je to izmereno u stenama Zemljine kore, ali kao i kod drugih metala platinske grupe, velika gustina i tendencija iridijuma da se spaja sa željezom uzrokovala je da se najveći deo iridijuma spusti ispod Zemljine kore u periodu dok je planeta bila „mlada” i još u tečnom stanju.

Istorija

uredi
 
Grčka boginja Irida, po kojoj je iridijum dobio ime.

Otkriće iridijuma je usko vezano sa platinom i drugim metalima iz platinske grupe metala. Samorodnu (prirodnu) platinu su koristili drevni Etiopljani[6] i južnoameričke kulture,[7] a ona je uvek sadržavala manju količinu drugih metala iz platinske grupe, uključujući iridijum. Platina je u Evropu došla kao španska reč koja u prijevodu znači malo srebro, a doneli su je španski osvajači u 17. veku nakon što su je pronašli u današnjoj Kolumbiji.[8] Otkriće da ovaj metal nije legura nekog dotad poznatog elementa, već sasvim novi element, desilo se tek 1748. godine.[9] Hemičari koji su izučavali platinu rastvarali su je u carskoj vodi (mešavini HCl i azotne kiseline) da bi napravili njene rastvorljive soli. U većini slučaja primećivali su male količine tamnog, nerastvorljivog ostatka.[10] Žozef Prust je smatrao da je ostatak grafit.[10] Francuski hemičari Viktor Kolet-Dekotil, Antoin Fransoa de Forkva i Luj Nikola Voklen su takođe pronašli crni ostatak 1803. godine, ali nisu uspeli da ga nađu u dovoljnim količinama da bi izveli druge eksperimente.[10]

Godine 1803. britanski naučnik Smitson Tenant analizirao je nerastvorljivi ostatak i zaključio da on zasigurno sadrži neki novi metal. Voklen je prah naizmenično tretirao bazama i kiselinama[11] te tako dobio nestabilni novi oksid za koji je verovao da je oksid tog novog metala, kojem je dao naziv pten iz grčke reči πτηνός (ptēnós) u značenju „sa krilima, krilat”.[12][13] Tenant, koji je imao prednost tako što je dobio mnogo veću količinu ostatka, nastavio je istraživanje i konačno utvrdio postojanje dva dotad nepoznata elementa u crnom ostatku, iridijuma i osmijuma.[10][11] On je dobio tamnocrvene kristale (verovatno Na
2[IrCl
6]·nH
2O) putem sekvence reakcija sa natrijum hidroksidom i hlorovodoničnom kiselinom.[13] Tenant je novom elementu dao ime po Iridi (Ἶρις), grčkoj boginji sa krilima, zaštitnici duge i glasnici Olimpskih božanstava, jer su mnoge soli iridijuma koje je dobio bile obojene jarkim bojama.[14] Otkriće novog elementa je dokumentirano u pismu Kraljevskom društvu 21. juna 1804. godine.[10][15]

Britanski naučnik Džon Džordž Čildren je prvi koji je uspeo da istopi uzorak iridijuma 1813. godine uz pomoć najbolje galvanske baterije koja je ikad napravljena (u to vreme).[10] Prvi koji je dobio izrazito čisti iridijum bio je Robert Hea 1842. godine. On je izmerio gustinu iridijuma od oko 21,8 g/cm3 te je zapazio da metal gotovo nikako nije kovan i vrlo čvrst. Prvo topljenje u značajnijoj količini izveli su Anri Sent-Kler Devil i Žil Anri Debre 1860. godine. Za svaki kilogram iridijuma bilo im je potrebno sagorevanje od oko 300 litara čistog O
2 i H
2.[10] Ove izuzetne poteškoće pri topljenju metala su ograničavale mogućnosti obrade iridijuma. Džon Isak Hopkins je tražio mogućnost da dobije fini ali čvrsti vrh za nalivpero te je 1834. godine uspeo da napravi zlatno nalivpero sa iridijumskim vrhom. Džon Holand, izrađivač nalivpera, zajedno sa Vilijam Lofland Dadlijem je 1880. godine istopio iridijum tako što mu je dodavao fosfor te je taj proces patentirao u SAD. Međutim, britanska kompanija Džonson Mati je kasnije objavila da su oni koristili sličan proces još od 1837. godine i da su dotad na brojnim svetskim sajmovima izlagali istopljeni iridijum.[10] Prvu leguru iridijuma sa rutenijumom koristio je Oto Fojzna 1933. godine u termoparu. Time je omogućeno merenje visokih temperatura u vazduhu do 2000 °C.[10]

Godine 1957 Rudolf Mesbauer, u jednom eksperimentu kojeg su nazvali eksperimentom koji će obeležiti 20. vek u fizici,[16] otkrio je rezonantnu i bespovratnu emisiju i apsorpciju gama zraka od strane atoma u čvrstom uzorku metala koji je sadržavao samo 191Ir.[17] Ovaj fenomen, poznat kao Mesbauerov efekat (a od tada do danas je otkriven i kod drugih izotopa poput 57Fe), na osnovu kojeg je zasnovana Mesbauerova spektroskopija, je dao značajan doprinos u izučavanju fizike, hemije, biohemije, metalurgije i mineralogije.[18] Za svoj rad, Mesbauer je u svojoj 32. godini dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1961. godine, samo tri godine nakon što je objavio svoje otkriće.[19]

Osobine

uredi

Fizičke

uredi
 
Kuglica iridijuma 8,3 g, dobijena topljenjem električnim lukom

Kao član platinske grupe metala, iridijum je srebrnast, dosta sličan platini ali sa neznatnim žutim odsjajem. Zbog svoje lomljivosti, tvrdoće i vrlo visokog tališta, čvrsti iridijum je vrlo težak za mašinsku obradu i preradu, te se zbog toga u njegovoj preradi koristi metalurgija praha.[20] On je jedini metal koji zadržava dobre mehaničke osobine u dodiru sa vazduhom pri temperaturama iznad 1600 °C (2912 °F).[10] Iridijum ima vrlo visoku tačku ključanja (10. po redu od svih elemenata), a na temperaturama ispod 0,14 K postaje superprovodnik.

Modul elastičnosti kod iridijuma je drugi najveći među metalima, jedino osmijum ima veći.[10] Ova osobina, zajedno sa visokim tangencijalnim modulom i vrlo niskim vrednostima Poasonovovog odnosa (odnos longitudinalne i lateralne napetosti), što označava visok stepen krutosti i otpornosti na deformacije utičući na njegovu širu mogućnost korištenja u industriji. I pored ovih ograničenja i visoke cene iridijuma, razvijeni su brojni načini njegove primene gde je mehanička snaga osnovni faktor u nekim od najekstremnijih i najzahtevnijih uslova primene u današnjoj tehnologiji.[10]

Izmerena gustina iridijuma je za oko 0,12% manja od gustoće osmijuma, elementa sa najvećom gustoćom.[21][22] Postojala su određena neslaganja oko toga koji je od ova dva elementa gušći, najviše zbog male razlike u gustinama i poteškoćama oko njenog merenja,[23] ali nakon što je povećana tačnost u korištenim faktorima za izračunavanje gustine, podaci dobijeni putem kristalografskog merenja x-zracima pokazali su da je gustina iridijuma 22,56 a osmijuma 22,59 g/cm3.[24]

Hemijske

uredi

Iridijum je najotporniji metal na koroziju.[11] Ne napada ga gotovo nijedna kiselina, carska voda, istopljeni metali ni silikati na visokoj temperaturi. Međutim, napadaju ga istopljene soli kao što je natrijum cijanid i kalijum cijanid,[11] kao i kiseonik te halogeni elementi (naročito fluor)[25] na visokim temperaturama.[26]

Izotopi

uredi

Iridijum ima dva prirodna stabilna izotopa, 191Ir i193Ir koji imaju zastupljenost u prirodi od 37,3% i 62,7% respektivno.[27] Poznata su najmanje 34 radioizotopa iridijuma koji su sintetizovani, a čiji maseni brojevi se kreću od 164 do 199. Izotop 192Ir koji se nalazi između dva stabilna prirodna izotopa je najstabilniji radioizotop sa vremenom poluraspada od 73,827 dana. Pronašao je primenu u brahiterapiji[28] i industrijskoj radiografiji, naročito je pogodan za nedestruktivno ispitivanje čeličnih varova te u industriji plina i nafte. Izvori izotopa iridijuma 192 su bili uključeni u nekoliko radioloških nesreća. Osim ovog izotopa, postoje još tri izotopa čiji je poluvreme raspada duže od jednog dana: 188Ir, 189Ir i 190Ir.[27] Izotopi sa masama ispod 191 se raspadaju u kombinaciji β+ i α raspada te emisije protona, sa izuzetkom 189Ir koji se raspada elektronskim zahvatom te 190Ir koji emituje pozitron. Sintetički izotopi koji su teži od 191 raspadaju se putem β− raspada, mada izotop 192Ir ima mali put raspada preko elektronskog zahvata.[27] Svi poznati izotopi iridijuma su otkriveni između 1934. i 2001. godine; najskoriji otkriveni izotop je 171Ir.[29]

Do danas su otkrivena i 32 metastabilna (nuklearna) izomera iridijuma, čiji se maseni brojevi kreću od 164 do 197. Najstabilniji od njih je 192m2Ir, koji se raspada putem izomerske tranzicije, a vreme poluraspada iznosi 241 godinu,[27], što ga čini stabilnijim od bilo kojeg sintetičkog izotopa iridijuma u njegovom osnovnom stanju. Najmanje stabilan je izomer 190m3Ir sa vremenom poluraspada od samo 2 µs.[27] Izotop 191Ir je prvi među svim elementima kod kojeg je uočen Mesbauerov efekat. To ga čini korisnim za Mesbauerovu spektroskopiju u istraživanjima u oblastima fizike, hemije, biohemije, metalurgije i mineralogije.[18]

Reference

uredi
  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 08. 01. 2021. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ J. M. Ogden (1976). „The So-Called 'Platinum' Inclusions in Egyptian Goldwork”. The Journal of Egyptian Archaeology. 62: 138—144. doi:10.2307/3856354. 
  7. ^ J. C. Chaston (1980). „The Powder Metallurgy of Platinum”. Platinum Metals Rev. 24 (21): 70—79. 
  8. ^ McDonald, M. (1959). „The Platinum of New Granada: Mining and Metallurgy in the Spanish Colonial Empire”. Platinum Metals Review. 3 (4): 140—145. Arhivirano iz originala 09. 06. 2011. g. Pristupljeno 08. 01. 2021. 
  9. ^ Juan, J.; de Ulloa, A. (1748). Relación histórica del viage a la América Meridional (na jeziku: španski). 1. str. 606. 
  10. ^ a b v g d đ e ž z i j k L. B. Hunt (1987). „A History of Iridium” (PDF). Platinum Metals Review. 31 (1): 32—41. Arhivirano iz originala (PDF) 04. 03. 2012. g. Pristupljeno 08. 01. 2021. 
  11. ^ a b v g Emsley J. (2003). „Iridium”. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, Engleska, UK: Oxford University Press. str. 201–204. ISBN 0-19-850340-7. 
  12. ^ Thomson, T. (1831). A System of Chemistry of Inorganic Bodies. Baldwin & Cradock, London; i William Blackwood, Edinburgh. str. 693. 
  13. ^ a b Griffith, W. P. (2004). „Bicentenary of Four Platinum Group Metals. Part II: Osmium and iridium – events surrounding their discoveries”. Platinum Metals Review. 48 (4): 182—189. doi:10.1595/147106704X4844. 
  14. ^ Weeks, M. E. (1968). Discovery of the Elements (7 izd.). Journal of Chemical Education. str. 414–418. ISBN 0-8486-8579-2. 
  15. ^ S. Tennant (1804). „On Two Metals, Found in the Black Powder Remaining after the Solution of Platina”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 94: 411—418. doi:10.1098/rstl.1804.0018. 
  16. ^ Trigg, G. L. (1995). Landmark Experiments in Twentieth Century Physics. Courier Dover Publications. str. 179–190. ISBN 0-486-28526-X. 
  17. ^ R. L. Mössbauer (1958). „Gammastrahlung in Ir191”. Zeitschrift für Physik A (na jeziku: nemački). 151 (2): 124—143. doi:10.1007/BF01344210. 
  18. ^ a b Chereminisoff, N. P. (1990). Handbook of Ceramics and Composites. CRC Press. str. 424. ISBN 0-8247-8006-X. 
  19. ^ I. Waller (1964). „The Nobel Prize in Physics 1961: presentation speech”. Nobel Lectures, Physics 1942–1962. Elsevier. 
  20. ^ Greenwood N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2. izd.). Oxford: Butterworth–Heinemann. str. 1113–1143, 1294. ISBN 0-7506-3365-4. 
  21. ^ Arblaster, J. W. (1995). „Osmium, the Densest Metal Known”. Platinum Metals Review. 39 (4): 164. Arhivirano iz originala 27. 9. 2011. g. Pristupljeno 5. 12. 2013. 
  22. ^ Cotton Simon (1997). Chemistry of Precious Metals. Springer-Verlag New York, LLC. str. 78. ISBN 978-0-7514-0413-5. 
  23. ^ Lide, D. R. (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70. izd.). Boca Raton (FL):CRC Press. 
  24. ^ J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium. u: Platinum Metals Review. 1989, 33, 1, str. 14–16 (tekst u PDFu Arhivirano na sajtu Wayback Machine (7. februar 2012)).
  25. ^ Perry, D. L. (1995). Handbook of Inorganic Compounds. CRC Press. str. 203—204. ISBN 1439814619. 
  26. ^ Lagowski, J. J. (2004). Chemistry Foundations and Applications. 2. Thomson Gale. str. 250–251. ISBN 0028657233. 
  27. ^ a b v g d Audi G. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3—128. 
  28. ^ J. Mager Stellman (1998). „Iridium”. Encyclopaedia of Occupational Health and Safety. International Labour Organization. str. 63.19. ISBN 978-92-2-109816-4. 
  29. ^ Arblaster, J. W. (2003). „The discoverers of the iridium isotopes: the thirty-six known iridium isotopes found between 1934 and 2001”. Platinum Metals Review. 47 (4): 167—174. Arhivirano iz originala 06. 01. 2009. g. Pristupljeno 08. 01. 2021. 

Spoljašnje veze

uredi
 
Iridijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wiki.x.io/w/index.php?title=Иридијум&oldid=27904503”