Kovový profil: Iridium

Čo je to iridium?

Science Picture Co / Getty Images

Iridium je tvrdé, krehké a lesklé kov platinovej skupiny (PGM), ktorý je veľmi stabilný pri vysokých teplotách, ako aj v chemickom prostredí.

Vlastnosti

• Atómový symbol: Ir
• Atómové číslo: 77
• Kategória prvku: Prechodový kov
• Hustota: 22,56 g/cm³
• Teplota topenia: 4471 F (2466 °C)
• Bod varu: 8002 F (4428 °C)
• Tvrdosť podľa Mohsa: 6,5

Charakteristika

Čisté irídium je extrémne stabilný a hustý prechodný kov.

Irídium sa považuje za čistý kov s najvyššou odolnosťou voči korózii, pretože je odolný voči napadnutiu soľami, oxidmi, minerálnymi kyselinami a aqua regia (zmes kyseliny chlorovodíkovej a nitrochlórovej), pričom je náchylný iba na napadnutie roztavenými soľami, ako je chlorid sodný a kyanid sodný.

Druhý najhustejší zo všetkých kovových prvkov (za osmiom, aj keď sa o tom diskutuje), irídium, podobne ako iné PGM, má vysoký bod topenia a dobrú mechanickú pevnosť pri vysokých teplotách.

Kovové irídium má druhý najvyšší modul pružnosti zo všetkých kovových prvkov, čo znamená, že je veľmi tuhé a odolné voči deformácii, čo sú vlastnosti, ktoré sťažujú spracovanie na použiteľné diely, ale vďaka ktorým je hodnotné. zliatina -posilňujúca prísada. Platinum , ak je legovaný napríklad 50% irídiom, je takmer desaťkrát tvrdší ako v čistom stave.

História

Smithson Tennant sa pripisuje objavu irídia pri skúmaní platinovej rudy v roku 1804. Surový kov india sa však neťažil ďalších 10 rokov a čistá forma kovu sa nevyrábala až takmer 40 rokov po Tennantovom objave.

V roku 1834 John Isaac Hawkins vyvinul prvé komerčné využitie irídia. Hawkins hľadal tvrdý materiál na vytvorenie hrotov pera, ktoré by sa po opakovanom použití neopotrebovali ani nezlomili. Potom, čo počul o vlastnostiach nového prvku, získal od Tennantovho kolegu Williama Wollastona nejaký kov obsahujúci irídium a začal vyrábať prvé zlaté perá s irídiovým hrotom.

V druhej polovici 19. storočia sa britská firma Johnson-Matthey ujala vedenia vo vývoji a predaji zliatin irídium-platina. Jedným z ich počiatočných použití boli kanóny Witworth, ktoré boli v akcii počas americkej občianskej vojny.

Pred zavedením irídiových zliatin boli kusy vetracích otvorov kanóna, ktoré držali zapálenie dela, notoricky známe, že sa deformovali v dôsledku opakovaného vznietenia a vysokých teplôt spaľovania. Tvrdilo sa, že prieduchy vyrobené zo zliatin obsahujúcich irídium si udržali svoj tvar a formu po viac ako 3000 nábojov.

V roku 1908 Sir William Crookes navrhol prvé irídiové tégliky (nádoby používané na vysokoteplotné chemické reakcie), ktoré vyrobil Johnson Matthey a zistil, že majú veľké výhody oproti čistým platinovým nádobám.

Prvé irídium-ruténiové termočlánky boli vyvinuté na začiatku 30. rokov a koncom 60. rokov 20. storočia vývoj rozmerovo stabilných anód (DSA) výrazne zvýšil dopyt po prvku.

Vývoj anód, ktoré pozostávajú z titán kov potiahnutý oxidmi PGM, bol hlavným pokrokom v procese výroby chlóru a alkalických kovov na výrobu chlóru a hydroxidu sodného a anódy sú naďalej hlavným spotrebiteľom irídia.

Výroba

Ako všetky PGM, irídium sa extrahuje ako vedľajší produkt nikel , ako aj z rúd bohatých na PGM.

Koncentráty PGM sa často predávajú rafinériám, ktoré sa špecializujú na izoláciu každého kovu.

Kedykoľvek existujúce striebro, zlato, paládium a platina sa z rudy odstráni, zvyšný zvyšok sa roztaví s hydrogénsíranom sodným, aby sa odstránil ródium .

Zvyšný koncentrát, ktorý obsahuje irídium spolu s ruténiom a osmiom, sa roztaví s peroxidom sodným (Na_dvaO_dva), aby sa odstránili soli ruténia a osmia, pričom zanechá oxid irídium s nízkou čistotou (IrO_dva).

Rozpustením oxidu iridnatého v aqua regia je možné odstrániť obsah kyslíka pri výrobe roztoku známeho ako hexachlóroridát amónny. Proces sušenia odparovaním, po ktorom nasleduje spaľovanie plynným vodíkom, nakoniec vedie k čistému irídiu.

Celosvetová produkcia irídia je obmedzená na približne 3-4 tony ročne. Väčšina pochádza z primárnej výroby rudy, hoci určité množstvo irídia sa recykluje z použitých katalyzátorov a téglikov.

Hlavným zdrojom irídia je Južná Afrika, ale kov sa získava aj z niklových rúd v Rusku a Kanade.

Medzi najväčších výrobcov patria Anglo Platinum, Lonmin a Norilsk Nickel.

Aplikácie

Hoci sa irídium nachádza v širokej škále produktov, jeho konečné použitie možno vo všeobecnosti rozdeliť do štyroch sektorov:

1. Elektrické
2. Chemický
3. Elektrochemické
4. Iné

Podľa Johnsona Mattheyho elektrochemické použitie predstavovalo takmer 30 percent zo 198 000 uncí spotrebovaných v roku 2013. Elektrické aplikácie predstavovali 18 percent celkovej spotreby irídia, zatiaľ čo chemický priemysel spotreboval približne 10 percent. Ostatné použitia zaokrúhlili zvyšných 42 percent celkového dopytu.

_Zdroje

_{Johnson Matthey. Prehľad trhu PGM 2012.}

_{http://www.platinum.matthey.com/publications/pgm-market-reviews/archive/platinum-2012}

_{USGS. Prehľady nerastných komodít: Kovy platinovej skupiny. Zdroj: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, J.C. „Sir William Crookes: Investigations on Iridium Crucibles and the Volatility of the Platinum Metals“. Prehľad platinových kovov 13(2), 1969.}