Kovinski profil: iridij

Kaj je iridij?

Science Picture Co / Getty Images

Iridij je trd, krhek in sijoč kovina platinske skupine (PGM), ki je zelo stabilen pri visokih temperaturah in tudi v kemičnih okoljih.

Lastnosti

• Atomski simbol: Ir
• Atomsko število: 77
• Kategorija elementa: Prehodna kovina
• Gostota: 22,56g/cm³
• Tališče: 4471 F (2466 C)
• Vrelišče: 8002 F (4428 C)
• Mohsova trdota: 6,5

Značilnosti

Čisti iridij je izjemno stabilna in gosta prehodna kovina.

Iridij velja za najbolj korozijsko odporno čisto kovino zaradi svoje odpornosti proti napadom soli, oksidov, mineralnih kislin in kraljeve vodke (mešanice klorovodikove in dušikove kisline), medtem ko je občutljiv samo na napade staljenih soli, kot sta natrijev klorid in natrijev cianid.

Drugi najgostejši kovinski element (za osmijem, čeprav se o tem razpravlja), ima iridij, tako kot drugi PGM, visoko tališče in dobro mehansko trdnost pri visokih temperaturah.

Kovinski iridij ima drugi najvišji modul elastičnosti med vsemi kovinskimi elementi, kar pomeni, da je zelo tog in odporen na deformacije, značilnosti, zaradi katerih ga je težko izdelati v uporabne dele, vendar je zaradi tega dragocen zlitina -dodatek za krepitev. Platina , ko je na primer legiran s 50 % iridija, je skoraj desetkrat trši kot v čistem stanju.

Zgodovina

Smithson Tennant je zaslužen za odkritje iridija med preučevanjem platinske rude leta 1804. Vendar surove kovine indija niso pridobivali še nadaljnjih 10 let, čista oblika kovine pa je bila proizvedena šele skoraj 40 let po Tennantovem odkritju.

Leta 1834 je John Isaac Hawkins razvil prvo komercialno uporabo iridija. Hawkins je iskal trden material za oblikovanje konic peresa, ki se po večkratni uporabi ne bi obrabili ali zlomili. Ko je izvedel za lastnosti novega elementa, je od Tennantovega kolega Williama Wollastona pridobil nekaj kovine, ki vsebuje iridij, in začel proizvajati prva zlata peresa z iridijevo konico.

V drugi polovici 19. stoletja je britansko podjetje Johnson-Matthey prevzelo vodilno vlogo pri razvoju in trženju zlitin iridija in platine. Ena od začetnih uporab je bila v topovih Witworth, ki so delovali med ameriško državljansko vojno.

Pred uvedbo iridijevih zlitin so bili deli topovskih odprtin, ki so držali vžig topa, znani po deformacijah zaradi ponavljajočih se vžigov in visokih temperatur zgorevanja. Trdili so, da so deli ventilov iz zlitin, ki vsebujejo iridij, ohranili svojo obliko in obliko za več kot 3000 polnjenj.

Leta 1908 je sir William Crookes oblikoval prve iridijeve lončke (posode, ki se uporabljajo za visokotemperaturne kemične reakcije), ki jih je izdelal Johnson Matthey in ugotovil, da imajo velike prednosti pred posodami iz čiste platine.

Prvi termoelementi iz iridija in rutenija so bili razviti v zgodnjih 1930-ih in v poznih 1960-ih je razvoj dimenzijsko stabilnih anod (DSA) znatno povečal povpraševanje po elementu.

Razvoj anod, ki so sestavljene iz titan kovine, prevlečene z oksidi PGM, je bil velik napredek v kloralkalnem postopku za proizvodnjo klora in kavstične sode, anode pa so še vedno glavni porabnik iridija.

Proizvodnja

Kot vsi PGM se iridij ekstrahira kot stranski produkt nikelj , kot tudi iz rud, bogatih s PGM.

Koncentrati PGM se pogosto prodajajo rafinerijam, ki so specializirane za izolacijo posameznih kovin.

Nekoč obstoječe srebro, zlato, paladij in platine odstranimo iz rude, preostali ostanek stopimo z natrijevim bisulfatom, da odstranimo rodij .

Preostali koncentrat, ki vsebuje iridij, poleg rutenija in osmija, stopimo z natrijevim peroksidom (Na_dvaO_dva) za odstranjevanje rutenijevih in osmijevih soli, pri čemer ostane iridijev dioksid nizke čistosti (IrO_dva).

Z raztapljanjem iridijevega dioksida v kraljevi vodki lahko odstranimo vsebnost kisika, medtem ko proizvedemo raztopino, znano kot amonijev heksakloroiridat. Postopek sušenja z izparevanjem, ki mu sledi sežiganje z vodikovim plinom, končno povzroči čisti iridij.

Svetovna proizvodnja iridija je omejena na približno 3-4 tone na leto. Večina tega izvira iz primarne proizvodnje rude, čeprav se nekaj iridija reciklira iz izrabljenih katalizatorjev in lončkov.

Južna Afrika je glavni vir iridija, vendar se kovina pridobiva tudi iz nikljevih rud v Rusiji in Kanadi.

Največji proizvajalci so Anglo Platinum, Lonmin in Norilsk Nickel.

Aplikacije

Čeprav se iridij nahaja v številnih izdelkih, lahko njegovo končno uporabo na splošno razvrstimo v štiri sektorje:

1. Električni
2. Kemični
3. Elektrokemija
4. drugo

Po besedah ​​Johnsona Mattheya je elektrokemična uporaba predstavljala skoraj 30 odstotkov od 198.000 unč, porabljenih v letu 2013. Električna uporaba je predstavljala 18 odstotkov celotne porabe iridija, medtem ko je kemična industrija porabila približno 10 odstotkov. Druge uporabe so zaokrožile preostalih 42 odstotkov celotnega povpraševanja.

_Viri

_{Johnson Matthey. Pregled trga PGM 2012.}

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

_{USGS. Povzetki mineralnih surovin: kovine platinaste skupine. Vir: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{Chaston, J.C. 'Sir William Crookes: Raziskave o iridijevih lončkih in hlapnosti platinastih kovin'. Pregled platinastih kovin , 1969, 13(2).}