Iridium

L'iridium est un élément chimique de symbole Ir et de numéro atomique 77. Ce métal blanc argenté, qui présente une légère teinte jaunâtre, appartient au groupe du platine. Il est très dur et cassant, et se classe comme le deuxième métal naturel le plus dense, derrière seulement l'osmium ; sa densité, mesurée par cristallographie aux rayons X, est de 22,56 g/cm³. L'élément tire son nom du mot grec iris, signifiant arc-en-ciel, en référence aux nombreuses couleurs observées dans ses composés. Seuls deux isotopes naturels existent : 191Ir et 193Ir, tous deux stables, le 193Ir étant le plus abondant. L'iridium est exceptionnellement résistant à la corrosion, même à des températures aussi élevées que 2 000 °C. C'est l'un des éléments les plus rares de la croûte terrestre ; en 2023, la production mondiale était estimée à seulement 6 800 kilogrammes. Le chimiste britannique Smithson Tennant a découvert l'iridium en 1803, en l'isolant des résidus insolubles dans les acides des minerais de platine. Ses principales utilisations incluent les bougies d'allumage haute performance, les creusets pour la recristallisation de semi-conducteurs à haute température et les électrodes pour la production de chlore dans le procédé chlore-alcali. Les composés de l'iridium, en particulier les chlorures et les iodures, servent de catalyseurs industriels, et l'élément est également un composant de certaines OLED. L'iridium est bien plus abondant dans les météorites que dans la croûte terrestre. Ce fait a conduit à l'hypothèse Alvarez : une couche d'iridium anormalement élevée à la limite Crétacé-Paléogène a suggéré qu'un impact extraterrestre massif — désormais lié au cratère de Chicxulub — a provoqué l'extinction des dinosaures non aviens il y a 66 millions d'années. De même, une anomalie d'iridium dans des carottes de sédiments de l'océan Pacifique indique l'impact d'Eltanin il y a environ 2,5 millions d'années. En tant que métal du groupe du platine, l'iridium ressemble au platine mais avec une légère teinte jaune. Sa dureté, sa fragilité et son point de fusion très élevé rendent l'iridium solide difficile à usiner, à former ou à souder — la zone affectée thermiquement a tendance à se fissurer. La métallurgie des poudres est la méthode de fabrication habituelle. C'est le seul métal qui conserve de bonnes propriétés mécaniques dans l'air au-dessus de 1 600 °C. L'iridium a le dixième point d'ébullition le plus élevé de tous les éléments et devient un supraconducteur en dessous de 0,14 K. Son module d'élasticité est le deuxième derrière celui de l'osmium parmi les métaux, et son module de cisaillement élevé et son coefficient de Poisson très bas indiquent une grande rigidité et une résistance à la déformation, ce qui complique la fabrication. Malgré ces défis et son coût élevé, l'iridium est utilisé là où une résistance mécanique est nécessaire dans des conditions extrêmes. Sa densité mesurée n'est inférieure que d'environ 0,12 % à celle de l'osmium, et il y a eu un débat pendant un certain temps sur le point de savoir quel métal était le plus dense. Avec une précision de mesure améliorée, les données de rayons X donnent désormais 22,56 g/cm³ pour l'iridium et 22,59 g/cm³ pour l'osmium. L'iridium est si cassant que le soudage est difficile, mais l'ajout de petites quantités de titane et de zirconium (0,2 % chacun) améliore la ductilité. À titre de comparaison, le platine pur a une dureté Vickers de 56 HV, tandis qu'un alliage platine-iridium à 50 % peut dépasser 500 HV. L'iridium est le métal le plus résistant à la corrosion connu. Il résiste à tous les acides, y compris l'eau régale, mais se dissout dans l'acide chlorhydrique concentré avec du perchlorate de sodium. En présence d'oxygène, il réagit avec les sels de cyanure. Les oxydants traditionnels comme les halogènes et l'oxygène à haute température l'attaquent également, et il réagit directement avec le soufre à pression atmosphérique pour former du disulfure d'iridium. Les deux isotopes stables, 191Ir et 193Ir, sont présents naturellement avec des abondances de 37,3 % et 62,7 %, respectivement. Il existe 40 radioisotopes connus, avec des nombres de masse de 164 à 205. Le radioisotope le plus stable est le 192Ir, avec une demi-vie de 73,82 jours ; il est utilisé en curiethérapie et en radiographie industrielle, en particulier pour les tests de soudure non destructifs dans les industries pétrolière et gazière. Les sources d'iridium-192 ont été impliquées dans plusieurs accidents radiologiques. Trois autres isotopes — 188Ir, 189Ir et 190Ir — ont des demi-vies d'au moins un jour. Les isotopes plus légers que 191 se désintègrent par désintégration β+, désintégration α ou émission de protons rare ; ceux plus lourds que 193 se désintègrent par désintégration β−. Le 192Ir se désintègre principalement par désintégration β+ (95,24 %), la capture électronique constituant le reste. Au moins 32 isomères métastables, avec des nombres de masse de 164 à 197, ont été caractérisés. Le plus stable est le 192m2Ir, qui se désintègre par transition isomérique avec une demi-vie de 241 ans — plus longue que n'importe quel radioisotope à l'état fondamental de l'iridium. L'isotope 191Ir a été le premier à montrer un effet Mössbauer, ce qui le rend précieux pour la spectroscopie Mössbauer en physique, chimie, biochimie, métallurgie et minéralogie. L'iridium forme des composés dans des états d'oxydation allant de −3 à +9, bien que les plus courants soient +1, +2, +3 et +4. Des composés bien caractérisés dans l'état +6 incluent IrF₆ et d'autres.