铱的元素符号为Ir,原子序数77,原子量192.22,外围电子排布为5d^76s^2。它位于第六周期第Ⅷ族,原子半径约为135.7 pm,第一电离能为885 kJ/mol,电负性约为2.2。铱的主要氧化数为+3、+4和+6。
铱是目前发现的密度第二大的化学元素(仅次于锇),X射线晶体结构分析实验测得其密度为22.56 g/cm³,在标准大气压下,这一数值比锇高出0.04 g/cm³。此外,铱具有极高的抗腐蚀性,在高温条件下仍能保持良好的耐蚀性能。
发现历史1803年,史密森·特南特在研究自然铂矿石的不可溶杂质时发现了铱元素。由于这种新元素的盐类呈现出多种鲜艳的颜色,他将其命名为“Iridium”,源自希腊神话中的彩虹女神伊里斯(Iris)。
来源铱是地壳中最稀有的元素之一,平均质量比例仅为百万分之0.001。而在陨石中,铱的含量相对较高,一般在百万分之0.5以上。科学家推测,由于铱具有高密度和亲铁性,在地球形成初期即已沉入内核。
铱主要以纯金属或合金的形式存在于自然界中,尤其是与锇形成的合金。镍和铜矿藏中的铂系元素的硫化物、碲化物、锑化物和砷化物也会含有少量铱和锇。与其他铂系元素相似,铱同样可以形成自然镍合金及铜合金。
应用铱最早被应用于笔尖制造,并逐渐扩展到注射针头、天平刀刃、罗盘支架和电触点等领域。铱坩埚可以在2100~2200℃高温下工作数千小时,是一种重要的贵金属器皿材料。铱的耐氧化性和热电性能使其成为惟一能在大气中测量高达2100℃温度的贵金属测温材料。此外,它还可以用作放射性热源容器和阳极氧化铱膜的材料。Ir-192是γ射线源,在无损探伤和放射化学治疗方面具有广泛应用。同时,铱作为一种重要的合金化元素被用于制造关键部门所需的材料,其化合物也有特定用途。
制备铱是从镍和铜矿石提炼过程中的副产品中提取的。工业上可以采用干法或湿法制得铱。湿法冶炼过程中,已提取镍、铜后的残留物作为原料加入王水中进行抽提,经过一系列处理步骤后得到铱的化合物沉淀物,并最终还原成高纯度的铱。
化学性质铱为银白色金属(面心立方结构),熔点2410℃,沸点4130℃。相对密度约为22.421。铱能溶于王水中,但在水、酸或碱中不溶解。
用途尽管铱具有高熔点和稳定性,在特殊应用场合下表现出色,但其脆性和高温下的损耗限制了其广泛应用。除了上述提到的用途外,铱还在陶瓷制造、精密仪器等领域发挥着重要作用。
生产方法工业生产铱可从矿石中采用干法提炼;也可以使用湿法冶炼的方法,其中铜镍硫化矿在提取镍和铜后作为原料进行进一步处理。湿法工艺涉及将残留物加入王水中进行抽提,并通过一系列化学反应过程最终得到高纯度的氯铱酸铵沉淀物并还原成金属铱。
这些生产工艺旨在确保铱的质量满足各种工业需求,同时最大限度地提高回收效率和减少环境影响。
Structure, bonding and stability investigations of seven new ternary alkaline-earth transition metal aluminum intermetallics.