Iridium

L'iridio è un elemento chimico con simbolo Ir e numero atomico 77. Questo metallo bianco-argenteo, con una leggera sfumatura giallastra, appartiene al gruppo del platino. È molto duro e fragile, ed è il secondo metallo naturale più denso, superato solo dall'osmio; la sua densità, misurata mediante cristallografia a raggi X, è di 22,56 g/cm³. L'elemento prende il nome dalla parola greca iris, che significa arcobaleno, in riferimento ai molti colori osservati nei suoi composti. Esistono solo due isotopi naturali: 191Ir e 193Ir, entrambi stabili, con il 193Ir più abbondante. L'iridio è eccezionalmente resistente alla corrosione, mantenendo questa proprietà anche a temperature fino a 2.000 °C. È uno degli elementi più rari nella crosta terrestre; nel 2023, la produzione globale è stata stimata in soli 6.800 chilogrammi. Il chimico britannico Smithson Tennant scoprì l'iridio nel 1803, isolandolo dai residui insolubili in acido dei minerali di platino. I suoi usi principali includono candele di accensione ad alte prestazioni, crogioli per la ricristallizzazione di semiconduttori ad alte temperature ed elettrodi per la produzione di cloro nel processo cloro-alcali. I composti dell'iridio, in particolare cloruri e ioduri, fungono da catalizzatori industriali, e l'elemento è anche un componente in alcuni OLED. L'iridio è molto più abbondante nelle meteoriti che nella crosta terrestre. Questo fatto ha portato all'ipotesi Alvarez: uno strato di iridio insolitamente alto al limite Cretaceo-Paleogene suggerì che un massiccio impatto extraterrestre, ora collegato al cratere Chicxulub, causò l'estinzione dei dinosauri non aviani 66 milioni di anni fa. Analogamente, un'anomalia di iridio in campioni di carotaggio dell'Oceano Pacifico indica l'impatto di Eltanin circa 2,5 milioni di anni fa. Come metallo del gruppo del platino, l'iridio assomiglia al platino ma con una leggera sfumatura gialla. La sua durezza, fragilità e il punto di fusione molto elevato rendono l'iridio solido difficile da lavorare, modellare o saldare: la zona termicamente alterata tende a incrinarsi. La metallurgia delle polveri è il metodo di fabbricazione usuale. È l'unico metallo che mantiene buone proprietà meccaniche all'aria sopra i 1.600 °C. L'iridio ha il decimo punto di ebollizione più alto tra tutti gli elementi e diventa un superconduttore al di sotto di 0,14 K. Il suo modulo di elasticità è secondo solo all'osmio tra i metalli, e il suo elevato modulo di taglio e il bassissimo coefficiente di Poisson indicano grande rigidità e resistenza alla deformazione, il che complica la produzione. Nonostante queste sfide e il suo costo elevato, l'iridio viene utilizzato dove è necessaria resistenza meccanica in condizioni estreme. La sua densità misurata è solo circa lo 0,12% inferiore a quella dell'osmio, e per un certo periodo si è discusso su quale metallo fosse più denso. Con una migliore accuratezza di misura, i dati ai raggi X ora danno 22,56 g/cm³ per l'iridio e 22,59 g/cm³ per l'osmio. L'iridio è così fragile che la saldatura è difficile, ma l'aggiunta di piccole quantità di titanio e zirconio (0,2% ciascuno) migliora la duttilità. Per confronto, il platino puro ha una durezza Vickers di 56 HV, mentre una lega di platino-iridio al 50% può superare 500 HV. L'iridio è il metallo più resistente alla corrosione conosciuto. Resiste a tutti gli acidi, inclusa l'acqua regia, ma si dissolve in acido cloridrico concentrato con perclorato di sodio. In presenza di ossigeno, reagisce con i sali di cianuro. Ossidanti tradizionali come alogeni e ossigeno ad alte temperature lo attaccano, e reagisce direttamente con lo zolfo a pressione atmosferica per formare disolfuro di iridio. I due isotopi stabili, 191Ir e 193Ir, si trovano in natura con abbondanze rispettivamente del 37,3% e del 62,7%. Sono noti 40 radioisotopi, con numeri di massa da 164 a 205. Il radioisotopo più stabile è il 192Ir, con un'emivita di 73,82 giorni; è utilizzato in brachiterapia e radiografia industriale, specialmente per test di saldatura non distruttivi nell'industria petrolifera e del gas. Le sorgenti di iridio-192 sono state coinvolte in diversi incidenti radiologici. Altri tre isotopi – 188Ir, 189Ir e 190Ir – hanno emivite di almeno un giorno. Gli isotopi più leggeri del 191 decadono tramite decadimento β+, decadimento α o rara emissione di protoni; quelli più pesanti del 193 decadono per decadimento β−. Il 192Ir decade principalmente per decadimento β+ (95,24%), con la cattura elettronica che costituisce il resto. Sono stati caratterizzati almeno 32 isomeri metastabili, con numeri di massa da 164 a 197. Il più stabile è il 192m2Ir, che decade per transizione isomerica con un'emivita di 241 anni – più lunga di qualsiasi radioisotopo dello stato fondamentale dell'iridio. L'isotopo 191Ir è stato il primo a mostrare un effetto Mössbauer, rendendolo prezioso per la spettroscopia Mössbauer in fisica, chimica, biochimica, metallurgia e mineralogia. L'iridio forma composti in stati di ossidazione che vanno da −3 a +9, sebbene i più comuni siano +1, +2, +3 e +4. Composti ben caratterizzati nello stato +6 includono IrF₆ e altri.