Иридий: Свойства и применение элемента

Описание

Иридий - плотный, устойчивый к коррозии металл, известный своим серебристо-белым цветом и исключительной стабильностью. Иридий считается одним из самых редких и ценных металлов на Земле, он находит применение в аэрокосмических компонентах, свечах зажигания, электрических контактах и некоторых других высокопрочных сплавах.

Элемент иридий:

Иридий относится к группе металлов МПГ и является одним из самых редких элементов в земной коре. Британский химик Смитсон Теннант открыл этот элемент в начале XIX века, и с тех пор, как иридий был обнаружен в платиновых рудах, он представляет большой интерес как для ученых, так и для промышленников. Его атомный номер - 77, а атомный вес - 192,217, что делает его ценным, но дефицитным товаром. Высокие температуры плавления и кипения иридия - 2446°C и 4130°C соответственно - делают этот элемент особенно применимым в условиях высоких температур и напряжений, что обусловливает его неизменную роль во многих технологических достижениях.

Химические свойства:

Иридий может похвастаться целым рядом химических свойств, не характерных для большинства металлов. В частности, он очень устойчив к коррозии, окислению и износу. Даже в самых агрессивных средах иридий сохраняет свою структурную целостность благодаря своей инертной природе. Такая устойчивость к разрушению напрямую связана с тем, что в ряде своих соединений он может поддерживать два стабильных состояния окисления - +3 и +4. Благодаря этой стабильности иридий находит широкое применение в каталитических процессах, особенно в тех, где металл должен находиться или работать в кислотных или высокотемпературных условиях.

Химическая инертность иридия - еще один аспект, который делает этот металл полезным в тех случаях, когда он вступает в контакт с агрессивными химическими веществами, например, с серной или азотной кислотой. Это, в свою очередь, является необходимым условием для изготовления коррозионностойких деталей, используемых в химической и фармацевтической промышленности. Выдающаяся устойчивость к высокотемпературному окислению расширяет его роль в энергетике.

Физические свойства:

Физические свойства делают иридий одним из самых прочных элементов в периодической таблице. Его плотность составляет около 22,56 г/см³, что почти вдвое больше, чем у свинца, и такая высокая плотность способствует его удивительной прочности. Иридий имеет высокую температуру плавления - 2446°C; его способность сохранять прочность при экстремальных температурах означает, что он имеет ряд важных промышленных применений, где материалы должны сохранять работоспособность при высоких тепловых нагрузках.

Помимо удивительно высокой температуры плавления, иридий обладает высокой твердостью и износостойкостью. Это делает его очень полезным в тех областях, где механические детали подвергаются частому истиранию. Будь то свечи зажигания для высокопроизводительных двигателей или аэрокосмическая промышленность, долговечность иридия означает, что он надежно работает в сложных условиях.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, проверьте Stanford Advanced Materials (SAM).

Общие применения:

Иридий обладает превосходными физическими и химическими свойствами, что делает его незаменимым в широком спектре высокопроизводительных приложений.

1. свечи зажигания: Иридий используется для производства свечей зажигания для авиационных двигателей, высокоскоростных автомобильных двигателей и высокопроизводительных смежных приложений, поскольку его превосходная электропроводность и хорошая устойчивость к термической деградации позволяют ему хорошо работать в двигателях в экстремальных условиях.

2. Аэрокосмическая промышленность: Иридий способен работать при очень высоких температурах и поэтому используется в соплах, электродах и других важных компонентах в аэрокосмической промышленности. К ним относятся детали космических аппаратов, которые должны работать в космосе, и двигатели самолетов, работающие при экстремально высоких температурах.

3. Высокопрочные сплавы: Иридий сочетается с другими металлами для получения высокопрочных сплавов, используемых в тех случаях, когда механические детали подвергаются высоким нагрузкам, например, лопатки турбин, медицинские приборы и другие критически важные компоненты. Его превосходная коррозионная стойкость еще больше повышает долговечность и надежность этих сплавов.

4. Научные приборы: Иридий используется в производстве научных приборов и оборудования, которые должны быть устойчивы к высоким температурам и коррозионным средам. Например, это термопары, вакуумные трубки и другие подобные высокотехнологичные приборы, связанные с исследованиями в области физики, химии и материаловедения.

5. Электрические контакты и покрытия: Прочность и электропроводность иридия делают его идеальным материалом для электрических контактов и покрытий. Они используются во многих электронных устройствах, начиная от ядерных реакторов и заканчивая мощными электрическими цепями.

6. Катализаторы: Иридий используется в качестве катализатора в ряде химических процессов, особенно в реакциях гидрирования. Его инертность и стабильность в условиях высокого давления и высоких температур делают его эффективным катализатором в производстве тонкой химии, фармацевтики и нефтехимических продуктов.

Похожие статьи: 5 распространенных способов применения иридия

Методы получения:

Иридий добывается в основном как побочный продукт при добыче платины, поэтому его запасы ограничены. В этом процессе добываются такие МПГ, как платина, палладий и родий. Иридий выделяют с помощью различных сложных химических процедур, включая экстракцию растворителем, химическое осаждение и высокотемпературное рафинирование. Из-за своей редкости и сложности добычи иридий, как правило, дороже многих других металлов.

Для извлечения иридия требуется специальное оборудование и условия высокого давления и температуры для достижения требуемой чистоты. После аффинажа иридий используется в производстве ряда дорогостоящих промышленных изделий, в том числе некоторых сплавов и компонентов для электроники, аэрокосмической промышленности и других передовых технологий.

Часто задаваемые вопросы:

1. Что делает иридий столь ценным для промышленного применения?

Благодаря высокой устойчивости иридия к коррозии и окислению, а также очень высокой температуре плавления и плотности, он становится идеальным материалом для отраслей промышленности с экстремальными условиями, например, для аэрокосмической, автомобильной и электронной промышленности.

2. Как добывают иридий?

Иридий получают в качестве побочного продукта при добыче платины. При аффинаже руд металлов платиновой группы при очень высоких температурах с помощью специальных химических процессов из них выделяется иридий.

3. Каковы некоторые распространенные области применения иридия?

Иридий используется в свечах зажигания, высокопрочных сплавах, научных приборах, электрических контактах, покрытиях и в качестве катализатора в различных химических процессах.

4. Почему иридий считается одним из самых редких элементов?

Иридий считается редким элементом из-за его низкой концентрации в земной коре, сложности его добычи и ресурсоемкости процессов, необходимых для его аффинажа.

5. Как физические свойства иридия способствуют промышленному использованию элемента?

Высокая плотность, износостойкость, высокая температура плавления и прочность иридия при повышенных температурах делают его незаменимым в высокопроизводительных устройствах, требующих долговечности, точности и надежности.