Iridium

Иридий — химический элемент с символом Ir и атомным номером 77. Этот серебристо-белый металл с лёгким желтоватым оттенком относится к платиновой группе. Он очень твёрдый и хрупкий, а по плотности занимает второе место среди природных металлов, уступая только осмию; его плотность, измеренная методом рентгеновской кристаллографии, составляет 22,56 г/см³. Своё название элемент получил от греческого слова iris, означающего радугу, что указывает на разнообразие цветов его соединений. В природе встречаются только два стабильных изотопа: 191Ir и 193Ir, причём 193Ir более распространён. Иридий исключительно коррозионно-стоек, сохраняя свои свойства даже при температурах до 2000 °C. Это один из самых редких элементов в земной коре; в 2023 году мировое производство оценивалось всего в 6800 килограммов. Британский химик Смитсон Теннант открыл иридий в 1803 году, выделив его из нерастворимых в кислотах остатков платиновых руд. Основные области применения включают высокопроизводительные свечи зажигания, тигли для перекристаллизации полупроводников при высоких температурах и электроды для производства хлора в хлор-щелочном процессе. Соединения иридия, особенно хлориды и иодиды, служат промышленными катализаторами, а сам элемент также входит в состав некоторых OLED. В метеоритах иридий встречается гораздо чаще, чем в земной коре. Этот факт лёг в основу гипотезы Альвареса: необычно высокое содержание иридия в пограничном слое мела и палеогена позволило предположить, что массивное внеземное воздействие — ныне связываемое с кратером Чиксулуб — вызвало вымирание не-птичьих динозавров 66 миллионов лет назад. Аналогично, иридиевая аномалия в кернах Тихого океана указывает на импактное событие Эльтанин около 2,5 миллиона лет назад. Как металл платиновой группы, иридий внешне похож на платину, но с бледно-жёлтым оттенком. Его твёрдость, хрупкость и очень высокая температура плавления затрудняют механическую обработку, формовку и сварку твёрдого иридия — зона термического влияния склонна к растрескиванию. Обычным методом изготовления является порошковая металлургия. Это единственный металл, сохраняющий хорошие механические свойства на воздухе при температуре выше 1600 °C. Иридий имеет десятую по величине температуру кипения среди всех элементов и становится сверхпроводником ниже 0,14 K. Его модуль упругости среди металлов уступает только осмию, а высокий модуль сдвига и очень низкий коэффициент Пуассона указывают на высокую жёсткость и сопротивление деформации, что усложняет производство. Несмотря на эти трудности и высокую стоимость, иридий используется там, где требуется механическая прочность в экстремальных условиях. Его измеренная плотность лишь примерно на 0,12% ниже, чем у осмия, и некоторое время велись споры о том, какой металл плотнее. С повышением точности измерений рентгеновские данные теперь дают 22,56 г/см³ для иридия и 22,59 г/см³ для осмия. Иридий настолько хрупок, что сварка затруднена, но добавление небольших количеств титана и циркония (по 0,2%) улучшает пластичность. Для сравнения: чистая платина имеет твёрдость по Виккерсу 56 HV, а сплав 50% платины с иридием может превышать 500 HV. Иридий — самый коррозионно-стойкий из известных металлов. Он устойчив ко всем кислотам, включая царскую водку, но растворяется в концентрированной соляной кислоте в присутствии перхлората натрия. В присутствии кислорода он реагирует с цианистыми солями. Традиционные окислители, такие как галогены и кислород при высоких температурах, также воздействуют на него, и он непосредственно реагирует с серой при атмосферном давлении с образованием дисульфида иридия. Два стабильных изотопа, 191Ir и 193Ir, встречаются в природе с распространённостью 37,3% и 62,7% соответственно. Известно 40 радиоизотопов с массовыми числами от 164 до 205. Наиболее стабильным радиоизотопом является 192Ir с периодом полураспада 73,82 дня; он используется в брахитерапии и промышленной радиографии, особенно для неразрушающего контроля сварных швов в нефтегазовой отрасли. Источники иридия-192 были вовлечены в несколько радиационных аварий. Три других изотопа — 188Ir, 189Ir и 190Ir — имеют периоды полураспада не менее суток. Изотопы легче 191 распадаются путём β+-распада, α-распада или редкого протонного излучения; изотопы тяжелее 193 распадаются путём β−-распада. 192Ir распадается в основном путём β+-распада (95,24%), остальное приходится на электронный захват. Охарактеризовано по меньшей мере 32 метастабильных изомера с массовыми числами от 164 до 197. Наиболее стабильным является 192m2Ir, который распадается путём изомерного перехода с периодом полураспада 241 год — дольше, чем любой из радиоизотопов иридия в основном состоянии. Изотоп 191Ir был первым, у которого наблюдался эффект Мёссбауэра, что делает его ценным для мёссбауэровской спектроскопии в физике, химии, биохимии, металлургии и минералогии. Иридий образует соединения в степенях окисления от −3 до +9, хотя наиболее распространёнными являются +1, +2, +3 и +4. К хорошо охарактеризованным соединениям в степени окисления +6 относятся IrF₆ и другие.