Iridium

铱是一种化学元素，符号为Ir，原子序数为77。这种略带淡黄色的银白色金属属于铂族元素。它非常坚硬且脆，是自然界中密度第二高的金属，仅次于锇；通过X射线晶体学测得其密度为22.56 g/cm³。该元素名称源自希腊语“iris”，意为彩虹，指其化合物呈现的多种颜色。自然界仅存在两种稳定同位素：191Ir和193Ir，其中193Ir更为丰富。铱具有极强的耐腐蚀性，即使在高达2000 °C的温度下也能保持稳定。它是地壳中最稀有的元素之一；2023年全球产量估计仅为6800千克。英国化学家史密森·坦南特于1803年发现铱，从铂矿石的酸不溶性残留物中分离出来。其主要用途包括高性能火花塞、高温半导体再结晶用坩埚，以及氯碱工艺中生产氯气的电极。铱化合物（尤其是氯化物和碘化物）用作工业催化剂，该元素也是某些OLED的组成部分。铱在陨石中的丰度远高于地壳。这一事实催生了阿尔瓦雷斯假说：白垩纪-古近纪界线处异常高的铱层表明，一次巨大的地外撞击（现与希克苏鲁伯陨石坑相关）导致了6600万年前非鸟类恐龙的灭绝。同样，太平洋岩芯样本中的铱异常提示了约250万年前的埃尔塔宁撞击事件。作为铂族金属，铱外观类似铂但略带淡黄色。其硬度、脆性和极高的熔点使得固态铱难以加工、成型或焊接——热影响区容易开裂。粉末冶金是常用的制造方法。它是唯一在1600 °C以上空气中仍能保持良好机械性能的金属。铱的沸点在所有元素中位列第十，并在0.14 K以下成为超导体。其弹性模量在金属中仅次于锇，高剪切模量和极低的泊松比表明其刚度和抗变形能力极强，这增加了制造难度。尽管存在这些挑战且成本高昂，铱仍用于极端条件下需要机械强度的场合。其测量密度仅比锇低约0.12%，曾一度引发关于哪种金属密度更高的争论。随着测量精度提高，X射线数据现给出铱为22.56 g/cm³，锇为22.59 g/cm³。铱非常脆，难以焊接，但添加少量钛和锆（各0.2%）可改善延展性。作为对比，纯铂的维氏硬度为56 HV，而50%铂铱合金可超过500 HV。铱是已知最耐腐蚀的金属。它能抵抗所有酸（包括王水），但可溶于含高氯酸钠的浓盐酸。在氧气存在下，它会与氰化物盐反应。传统氧化剂如卤素和高温氧气也会侵蚀它，并且在大气压下它会直接与硫反应生成二硫化铱。两种稳定同位素191Ir和193Ir的自然丰度分别为37.3%和62.7%。已知有40种放射性同位素，质量数从164到205。最稳定的放射性同位素是192Ir，半衰期为73.82天；它用于近距离治疗和工业射线照相，尤其适用于石油和天然气行业的焊缝无损检测。铱-192源曾涉及多起辐射事故。其他三种同位素——188Ir、189Ir和190Ir——半衰期至少为一天。比191轻的同位素通过β+衰变、α衰变或罕见的质子发射衰变；比193重的同位素通过β−衰变衰变。192Ir主要通过β+衰变（95.24%）衰变，其余为电子俘获。已表征至少32种亚稳态同质异能素，质量数从164到197。最稳定的是192m2Ir，通过同质异能跃迁衰变，半衰期为241年——比铱的任何基态放射性同位素都长。同位素191Ir是首个显示穆斯堡尔效应的同位素，使其在物理学、化学、生物化学、冶金学和矿物学领域的穆斯堡尔谱学中具有重要价值。铱可形成氧化态从−3到+9的化合物，但最常见的是+1、+2、+3和+4。+6态的典型化合物包括IrF₆等。