Τι είναι το ιρίδιο;
Ιδιότητες
- Ατομικό σύμβολο: Ir
- Ατομικός αριθμός: 77
- Στοιχείο Κατηγορία: μεταβατικό μέταλλο
- Πυκνότητα: 22,56 g / cm3
- Σημείο τήξεως: 4471 ° F (2466 ° C)
- Σημείο ζέσεως: 8002 ° F (4428 ° C)
- Mohs σκληρότητα: 6.5
Χαρακτηριστικά
Το καθαρό μέταλλο ιριδίου είναι ένα εξαιρετικά σταθερό και πυκνό μεταβατικό μέταλλο.
Το ιρίδιο θεωρείται το καθαρότερο μέταλλο ανθεκτικό στη διάβρωση εξαιτίας της αντοχής του σε άλατα, οξείδια, ανόργανα οξέα και υδρογονάνθρακες (μείγμα υδρικών και νιτροφικών οξέων), ενώ είναι ευάλωτα σε προσβολή από τετηγμένα άλατα όπως το χλωριούχο νάτριο και το νάτριο κυανιούχο.
Το δεύτερο πιο πυκνό από όλα τα μεταλλικά στοιχεία (πίσω από μόνο το όσμιο, αν και αυτό συζητείται), το ιρίδιο, όπως και άλλα PGMs, έχει υψηλό σημείο τήξης και καλή μηχανική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.
Το μεταλλικό ιρίδιο έχει το δεύτερο υψηλότερο μέτρο ελαστικότητας όλων των μεταλλικών στοιχείων, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πολύ άκαμπτο και ανθεκτικό στις παραμορφώσεις, χαρακτηριστικά που καθιστούν δύσκολη την κατασκευή του σε χρήσιμα εξαρτήματα αλλά το καθιστούν πολύτιμο πρόσθετο ενίσχυσης του κράματος . Το λευκόχρυσο , όταν είναι κραματοποιημένο με 50% ιρίδιο, είναι σχεδόν δέκα φορές σκληρότερο από όταν βρίσκεται στην καθαρή του κατάσταση.
Ιστορία
Ο Smithson Tennant πιστώνεται με την ανακάλυψη του ιριδίου ενώ εξετάζει το μετάλλευμα της πλατίνας το 1804.
Ωστόσο, το ακατέργαστο μέταλλο ινδίου δεν εξήχθη για άλλα 10 χρόνια και μια καθαρή μορφή του μετάλλου δεν παράχθηκε σχεδόν 40 χρόνια μετά την ανακάλυψη του Tennant.
Το 1834, ο John Isaac Hawkins ανέπτυξε την πρώτη εμπορική χρήση του ιριδίου. Hawkins είχε ψάξει για ένα σκληρό υλικό για να σχηματίσουν άκρες μολύβι που δεν θα φθείρονται ή θα σπάσουν μετά από επαναλαμβανόμενη χρήση.
Αφού άκουσε για τις ιδιότητες του νέου στοιχείου, απέκτησε μέταλλο που περιείχε ιρίδιο από τον συνάδελφό του Tennant William Wollaston και άρχισε να παράγει τα πρώτα χρυσά στυλό τύπου iridium.
Το δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, η βρετανική εταιρεία Johnson-Matthey ανέλαβε την πρωτοπορία στην ανάπτυξη και εμπορία κραμάτων ιριδίου-πλατίνας. Μία από τις αρχικές χρήσεις των οποίων ήταν στα κανόνια Witworth, τα οποία είδαν δράση κατά τη διάρκεια του αμερικανικού εμφυλίου πολέμου.
Πριν από την εισαγωγή των κραμάτων του ιριδίου, τα κομμάτια εξαεριωτή, τα οποία κράτησαν την ανάφλεξη του κανόνιου, ήταν πασίγνωστα για παραμόρφωση ως αποτέλεσμα επαναλαμβανόμενης ανάφλεξης και υψηλών θερμοκρασιών καύσης. Υποστηρίχθηκε ότι τα τεμάχια εξαερισμού κατασκευασμένα από κράματα που περιέχουν ιρίδιο περιείχαν το σχήμα και τη μορφή τους για πάνω από 3000 φορτία.
Το 1908, ο Sir William Crookes σχεδίασε τα πρώτα χωνευτήρια ιριδίου (δοχεία που χρησιμοποιούσαν για χημικές αντιδράσεις σε υψηλές θερμοκρασίες), τα οποία είχε παράγει ο Johnson Matthey και βρήκε μεγάλα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα καθαρά δοχεία πλατίνας.
Τα πρώτα θερμοστοιχεία ιριδίου-ρουθηνίου αναπτύχθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1930 και στα τέλη της δεκαετίας του 1960, η ανάπτυξη διαστάσεων σταθερών ανόδων (DSAs) αύξησε σημαντικά τη ζήτηση για το στοιχείο.
Η ανάπτυξη των ανόδων, οι οποίες αποτελούνται από μέταλλο τιτανίου επικαλυμμένο με οξείδια PGM, ήταν μια σημαντική πρόοδος στη διαδικασία χλωροαλκαλίων για την παραγωγή χλωρίου και καυστικής σόδας και οι ανόδους εξακολουθούν να αποτελούν σημαντικό καταναλωτή ιριδίου.
Παραγωγή
Όπως όλα τα PGMs, το ιρίδιο εξάγεται ως υποπροϊόν του νικελίου , καθώς και από πλούσια σε PGM μεταλλεύματα.
Τα συμπυκνώματα PGM πωλούνται συχνά σε διυλιστήρια που ειδικεύονται στην απομόνωση κάθε μετάλλου.
Μόλις αφαιρεθεί από το μετάλλευμα οποιοσδήποτε υπάρχον άργυρος, χρυσός, παλλάδιο και λευκόχρυσος, το υπόλοιπο κατάλοιπο τήκεται με όξινο θειικό νάτριο προκειμένου να απομακρυνθεί το ρόδιο .
Το υπόλοιπο συμπύκνωμα, το οποίο περιέχει ιρίδιο, μαζί με ρουθήνιο και οσμίου, τήκεται με υπεροξείδιο του νατρίου (Na2O2) για να απομακρυνθούν τα άλατα ρουθηνίου και οσμίου, αφήνοντας πίσω το διοξείδιο του ιριδίου χαμηλής καθαρότητας (IrO 2 ).
Με τη διάλυση του διοξειδίου του ιριδίου στο aqua regia, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο μπορεί να απομακρυνθεί ενώ παράγεται ένα διάλυμα γνωστό ως εξαχλωροϋδρικό αμμώνιο. Μια διαδικασία ξήρανσης με εξάτμιση, ακολουθούμενη από καύση με αέριο υδρογόνο, καταλήγει τελικά σε καθαρό ιρίδιο.
Η παγκόσμια παραγωγή ιριδίου περιορίζεται σε περίπου 3-4 τόνους ετησίως. Τα περισσότερα από αυτά προέρχονται από την πρωτογενή παραγωγή μετάλλων, αν και κάποιο ιρίδιο ανακυκλώνεται από αναλωμένους καταλύτες και χωνευτήρια.
Η Νότια Αφρική είναι η κύρια πηγή ιριδίου, αλλά το μέταλλο εξάγεται επίσης από μεταλλεύματα νικελίου στη Ρωσία και τον Καναδά.
Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί περιλαμβάνουν το Anglo Platinum, το Lonmin και το Norilsk Nickel .
Εφαρμογές
Παρόλο που το iridium βρίσκεται σε ένα ευρύ φάσμα προϊόντων, οι τελικές χρήσεις του μπορούν γενικά να κατηγοριοποιηθούν σε τέσσερις τομείς:
- Ηλεκτρικός
- Χημική ουσία
- Ηλεκτροχημική
- Αλλα
Σύμφωνα με τον Johnson Matthey, οι ηλεκτροχημικές χρήσεις αντιπροσώπευαν σχεδόν το 30% των 198.000 ουγγιών που καταναλώθηκαν το 2013. Οι ηλεκτρικές εφαρμογές αντιπροσώπευαν το 18% της συνολικής κατανάλωσης ιριδίου, ενώ η χημική βιομηχανία κατανάλωνε περίπου το 10%. Άλλες χρήσεις στρογγυλοποίησαν το υπόλοιπο 42% της συνολικής ζήτησης.
Πηγές
Johnson Matthey. Ανασκόπηση της αγοράς PGM 2012.
http://www.platinum.matthey.com/publications/pgm-market-reviews/archive/platinum-2012
USGS. Περιλήψεις ορυκτών εμπορευμάτων: Μέταλλα ομάδας πλατίνας. Πηγή: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf
Chaston, JC "Sir William Crookes: Έρευνες για τα χωνευτήρια Iridium και τη μεταβλητότητα των μετάλλων πλατίνας". Platinum Metals Review , 1969, 13 (2).