Iridium

イリジウムは、元素記号Ir、原子番号77の化学元素である。わずかに黄色味を帯びた銀白色のこの金属は、白金族に属する。非常に硬くてもろく、天然に存在する金属としてはオスミウムに次いで2番目に密度が高く、X線結晶構造解析による密度は22.56 g/cm³である。この元素の名称は、ギリシャ語で虹を意味する「イリス（iris）」に由来し、その化合物に見られる多様な色彩を反映している。天然に存在する同位体は191Irと193Irの2種類のみで、いずれも安定同位体であり、193Irの方が存在量が多い。イリジウムは非常に優れた耐食性を持ち、2,000 °Cもの高温でもその性質を維持する。地球の地殻中では最も希少な元素の一つであり、2023年の世界生産量はわずか6,800キログラムと推定されている。イリジウムは1803年にイギリスの化学者スミソン・テナントによって、白金鉱石の酸不溶性残渣から単離され、発見された。主な用途としては、高性能スパークプラグ、高温での半導体再結晶化用るつぼ、そして塩素アルカリ法における塩素製造用電極などがある。イリジウム化合物、特に塩化物やヨウ化物は工業用触媒として利用され、また一部のOLEDの構成要素でもある。イリジウムは地球の地殻中よりも隕石中に非常に多く存在する。この事実はアルバレス仮説を導いた。すなわち、白亜紀–古第三紀境界における異常に高いイリジウム層は、現在ではチクシュルーブ・クレーターの形成に関連づけられている大規模な地球外天体の衝突が、6600万年前に非鳥類型恐竜の絶滅を引き起こしたことを示唆している。同様に、太平洋のコアサンプルにおけるイリジウム異常は、約250万年前のエルタニン衝突を示している。白金族金属として、イリジウムは白金に似ているが、かすかに黄色味を帯びている。その硬度、脆さ、そして非常に高い融点のため、固体のイリジウムは機械加工、成形、溶接が困難であり、熱影響部は割れやすい。粉末冶金法が一般的な製造方法である。1,600 °C以上の大気中で良好な機械的特性を維持する唯一の金属である。イリジウムは全元素の中で10番目に高い沸点を持ち、0.14 K以下で超伝導体となる。金属の中で弾性率はオスミウムに次いで高く、高いせん断弾性率と非常に低いポアソン比は、大きな剛性と変形に対する耐性を示しており、これが製造を複雑にしている。これらの課題と高コストにもかかわらず、イリジウムは極限条件下で機械的強度が必要とされる用途に使用される。その測定密度はオスミウムよりわずか約0.12%低く、かつてはどちらの金属がより高密度であるかをめぐって議論があった。測定精度の向上により、X線データは現在、イリジウムが22.56 g/cm³、オスミウムが22.59 g/cm³であることを示している。イリジウムは非常に脆いため溶接は困難であるが、少量のチタンとジルコニウム（各0.2%）を添加することで延性が向上する。比較として、純白金のビッカース硬さは56 HVであるのに対し、50%白金-イリジウム合金は500 HVを超えることがある。イリジウムは既知の金属の中で最も耐食性に優れている。王水を含むすべての酸に耐性を示すが、過塩素酸ナトリウムを含む濃塩酸には溶解する。酸素の存在下では、シアン化物塩と反応する。ハロゲンや高温の酸素などの従来の酸化剤も高温でこれを攻撃し、また大気圧下で硫黄と直接反応して二硫化イリジウムを形成する。2つの安定同位体、191Irと193Irは、天然存在比がそれぞれ37.3%と62.7%である。質量数164から205までの40種類の放射性同位体が知られている。最も安定な放射性同位体は192Irで、半減期は73.82日であり、小線源治療や工業用ラジオグラフィー、特に石油・ガス産業における非破壊溶接検査に使用されている。イリジウム192線源は、いくつかの放射線事故に関与している。他の3つの同位体、188Ir、189Ir、190Irは、少なくとも1日の半減期を持つ。191より軽い同位体はβ+崩壊、α崩壊、または稀に陽子放出によって崩壊し、193より重い同位体はβ−崩壊によって崩壊する。192Irは主にβ+崩壊（95.24%）によって崩壊し、残りは電子捕獲による。質量数164から197までの少なくとも32種類の準安定異性体が特性評価されている。最も安定なのは192m2Irであり、半減期241年の核異性体転移によって崩壊する。これはイリジウムの基底状態の放射性同位体のいずれよりも長い。同位体191Irは、メスバウアー効果を示した最初の同位体であり、物理学、化学、生化学、冶金学、鉱物学におけるメスバウアー分光法にとって価値がある。イリジウムは、−3から+9までの酸化状態の化合物を形成するが、最も一般的なのは+1、+2、+3、+4である。+6状態の特性評価が十分になされた化合物としては、IrF₆などがある。