Iridium

Iridium
Sølvskinnende metal
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Ir
Atomnummer	77
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 32, 15, 2
Gruppe	9 (Overgangsmetal)
Periode	6
Blok	d
CAS-nummer	7439-88-5
Atomare egenskaber
Atommasse	192,217
Kovalent radius	137 pm
Elektronkonfiguration	[Xe] 4f14 5d7 6s²
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 32, 15, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	2, 3, 4, 6
Elektronegativitet	2,20 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	Fast
Krystalstruktur	Kubisk fladecentreret
Massefylde (fast stof)	22,42 g/cm3
Massefylde (væske)	19 g/cm3
Smeltepunkt	2739K / 2466 °C
Kogepunkt	4701K / 4428 °C
Smeltevarme	41,12 kJ/mol
Fordampningsvarme	563 kJ/mol
Varmefylde	(25 °C) 25,10
Varmeledningsevne	(300K) 147 W·m–1K–1
Varmeudvidelseskoeff.	6,4 μm/m·K
Elektrisk resistivitet	(20 °C) 47,1 μΩ·m
Magnetiske egenskaber	Ikke oplyst
Mekaniske egenskaber
Youngs modul	528 GPa
Forskydningsmodul	210 GPa
Kompressibilitetsmodul	320 GPa
Poissons forhold	0,26
Hårdhed (Mohs' skala)	6,5
Hårdhed (Vickers)	1760 MPa
Hårdhed (Brinell)	1670 MPa

Iridium (efter Iris; græsk gudinde for regnbuen) er det 77. grundstof i det periodiske system, og har det kemiske symbol Ir: Under normale tryk- og temperaturforhold optræder dette overgangsmetal som et hårdt og skørt sølvskinnende metal med høj massefylde. Iridium udgør sammen med osmium og platin de tunge platinmetaller.

Egenskaber

Det hårde og skøre iridium er svært at forarbejde og forme, men til gengæld er det det mest korrosionsbestandige metal man kender; ingen syre kan reagere med iridium, end ikke kongevand. Til gengæld angribes metallet af smeltede salte som natriumklorid og natriumcyanid.

Den massefylde man kan måle for iridium er kun en anelse lavere end for tilsvarende målinger på osmium, men beregninger på disse metallers krystalgitter, som muligvis giver anledning til mere præcise tal, sætter iridiums massefylde til 22,650 gram per kubikcentimeter; en kende tungere end de 22,610 g/cm³ for osmium, som ellers normalt tilskrives rekorden i massefylde blandt grundstofferne. I skrivende stund kan det således ikke afgøres hvilket metal der er tungest.

Tekniske anvendelser

Den primære anvendelse for iridium er som "ingrediens" i legeringer sammen med platin, som derved bliver hårdere. Dertil bruges iridium i digler og andre varmebestandige genstande, samt i forskellige former for elektriske kontakter, herunder tændrør. Andre legeringer, med iridium og osmium, bruges blandt andet i lejer til kompasser.

Iridium indgår i komplekser der udnyttes i polymer-baseret lysdiode-teknologi til at forøge virkningsgraden af disse lyskilder fra 25 til nær ved 100 procent. Iridium kan også fungere som katalysator for omdannelsen af ætanol ("sprit") til eddikesyre. Stoffet bruges også i fremstillingen af antiprotoner i kraftige partikelacceleratorer, og den radioaktive stråling fra isotopen ¹⁹²Ir udnyttes i visse former for medicinsk strålebehandling.

Findelt legering af iridium og platin blev en overgang brugt som sort bemaling til porcelæn, og har været anvendt i den lille kugleformede spids på fyldepenne. Selv om mange fyldepennefabrikanter omtaler det materale denne lille kugle er lavet af som iridium, indeholder det dog kun i sjældne tilfælde iridium.

Forekomst og udvinding

I naturen findes iridium i legeringer sammen med platin og visse andre metaller, herunder osmiridium og iridiosmium, der som navnet antydner er blandinger af iridium og osmium. Det udvindes som et biprodukt fra udvinding og behandling af nikkel.

Blandt de ikke-radioaktive grundstoffer i Jordens skorpe der ikke er ædelgasser, er iridium det sjældneste, men det findes relativt tit i meteoritter. I Danmark findes iridium i forholdsvis høj koncentration i fiskeleret, det såkaldte K/Pg-grænselag i Stevns Klint, der stammer fra Chicxulub-nedslaget for 65 mio år siden. Da iridium og osmium er nogle af de tungeste grundstoffer, går man ud fra at de tidligt i Jordens udviklingshistorie er sunket ind mod centrum – i Jorden som helhed finder man omtrent lige så meget iridium som i meteoritterne.

Forbindelser

Oxidationstrin af iridium
−3	[Ir(CO)33-
−1	[Ir(CO)3(PPh3)-
0	Ir4(CO)12
1	[Ir(CO)Cl(PPh3)2
2	IrCl2
3	IrCl3
4	IrO2
5	Ir4F20
6	IrF6

Iridium danner forbindelser i oxidationstrinene fra −3 til 6. De mest almindelige oxidationstrin er 3 og 4. Velkarakteriserede eksempler på de højeste oxidationstrin er sjældne, men både IrF₆ og to blandede oxider Sr₂MgIrO₆ og Sr₂CaIrO₆ kendes.

Iridiumdioxid, IrO₂, et brunt pulver, er et velbeskrevet oxide af iridium. sesquioxidet, Ir₂O₃, er beskrevet som et blå-sort pulver som oxideres til IrO₂ ved tilsætning af HNO₃. De korresponderende disulfider, diselenider, sesquisulfider og sesquiselenider kendes og IrS₃ er også rapporteret. Iridium danner også iridater med oxidationstrinene 4 and 5, fx K₂IrO₃ og KIrO₃, som kan laves fra reaktionen af kaliummoxid eller kaliumsuperoxid med iridium ved høj temperatur.

Der kendes ingen binære hydrider af iridium af typen Ir_xH_y. Men komplekser som indeholder IrH₅^4- og IrH₆^3-, hvor iridium har hhv. oxidationstrin 1 og 3 kendes. Det tertiære hydrid Mg₆Ir₂H₁₁ menes at indeholde både IrH₅^4- og 18-elektron IrH₄^5-- anionen.

Hverken monohalider eller dihalider kendes. Derimod kendes alle trihalider, IrX₃. For oxidationstrin over 3 kendes kun tetrafluorid, pentafluorid og hexafluorid. Iridiumhexafluorid, IrF₆, er en flygtig og meget reaktiv gul solid, indeholdende oktaederiske molekyler. Det dekombinerer i vand og reduceres til IrF₄, en krystalinsk sort solid. Iridiumpentafluorid har tilsvarende egenskaber men er en tetramer, Ir₄F₂₀, dannet af fire-hjørne-delende oktahedroner.

Vaska's complex

Hexachloroiridic(IV)syre, H₂IrCl₆, og dets ammonium salt er blandt de vigtigste industrielle forbindelser af iridium. Det bruges til at danne rent iridium og som udgangsstoffer for de fleste andre iridium-forbindelser. Ionen, IrCl₆^2-, har en intens mørk brun farve, og kan let reduceres til den lysere farvet IrCl3−6 og vice versa. Iridiumtrichlorid, IrCl₃, kan laves vandfri ved direkte oxidation af iridium-pulver med klor ved 650 °C, eller som hydrat ved at opløse Ir₂O₃ i saltsyre, og er ofte udgangsstof i syntesen af andre Ir(III)-forbindelser. En anden forbindelse som ofte benyttes som udgangsforbindelse er ammoniumhexachloroiridat(III), (NH₄)₃IrCl₆. Iridium(III) komplekser er diamagnetiske (lavspin) og har generelt oktaederisk molekylær geometri.

Organoiridium forbindelser indeholder iridium–karbon-bindinger hvor metallet normalt er i lavere oxidationstrin. Fx findes i oxidationstrinnet nul tetrairidiumdodecacarbonyl, Ir₄(CO)₁₂, som er den mest almindelig og stabile binære iridium-carbonyl-forbindelse. Vaskas-kompleks, IrCl(CO)[P(C₆H₅)₃]₂, har den usædvanelige egenskab, at binde reversibelt til dioxygen molekylet, O₂. Crabtrees-katalysator, er en homogen-katalysator til hydrogeneringsreaktioner.

Historie

Iridium blev opdaget i London i 1803 sammen med osmium af den britiske forsker Smithson Tennant: Han opdagede det i de sorte, uopløselige rester der bliver tilbage når man opløser "rå", naturligt forekommende platin i kongevand. Da en del af saltene af dette stof har klare farver, valgte han at opkalde det efter den græske gudinde for regnbuen: Iris.

Iridium findes i overraskende høje koncentrationer i kridt/palæogen-grænsen; et lag af geologiske aflejringer der der kan spores over det meste af Jorden, og det har ført til teorien om at et flere kilometer stort meteorit har truffet Jorden for omkring 65 millioner år siden, og ved den lejlighed stort set udryddede dinosaurerne.

Isotoper af iridium

Naturligt forekommende iridium består af isotoperne ¹⁹¹Ir (37,3%) og ¹⁹³Ir (62,7%). Dertil kendes 34 radioaktive isotoper, hvoraf ¹⁹²Ir er den mest "langlivede" med en halveringstid på 73,83 døgn: Det henfalder til ¹⁹²Pt, mens de fleste andre radioisotoper af iridium henfalder til osmium.

Eksterne henvisninger

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Iridium