Ири́дий (лат.Iridium; обозначается символом Ir) — элементдевятой группы, шестого периода периодической системы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы восьмой группы, VIII-B) с атомным номером 77. Как простое вещество иридий при нормальных условиях представляет собой очень твёрдый, тугоплавкий переходныйметалл серебристо-белого цвета, обладающий очень высокой плотностью и сравнимый по этому параметру только с осмием. Благородный металл из платиновой группы. Иридий имеет высокую коррозионную стойкость даже при температуре 2000 °C. В земных породах встречается крайне редко, поэтому высокая концентрация иридия в образцах породы является индикатором космического (метеоритного) происхождения последних.
Химики, изучавшие платину, растворяли ее в царской водке для получения растворимых солей, при этом всегда наблюдалось небольшое количество темного, нерастворимого осадка. Джозеф Луи Пруст думал, что этот осадок был графитом. Французские химики Виктор Колле-Дескотиль, Антуан Франсуа, граф де Фуркруа и Луи Николя Воклен также наблюдали чёрный остаток в 1803 году, но не получили достаточного количества для дальнейших экспериментов. В итоге иридий был открыт в 1803 году английским химиком С. Теннантом одновременно с осмием, которые в качестве примесей присутствовали в природной платине, добытой в Южной Америке.
Использованная для опытов осмиевая кислота была приготовлена из 1/2 фунта осмистого иридия следующим образом: в железном цилиндре, изготовленном из сосуда для ртути отпиливанием верхней части, я сплавил неизмельченный минерал с двойным количеством по весу едкого кали...[1]:13
— Александр Бутлеров, «Об окисляющем действии осмиевой кислоты на органические вещества», декабрь 1851
После четырехкратного расплавления весь осмистый иридий разложился, и в черном осадке иридиевой кислоты больше не было заметно неразложившегося минерала.[1]:13
— Александр Бутлеров, «Об окисляющем действии осмиевой кислоты на органические вещества», декабрь 1851
...центральные части планеты должны состоять из наиболее плотных веществ, как, например, золота, платины, иридия и их сплавов.[2]
Удельные веса минералов колеблются в широких пределах: от значений меньше 1 (природные газы 1, жидкие битумы) до 23,0 (некоторые разности минералов группы осмистого иридия).[3]
Рутений-катализатор начинает всерьез конкурировать с платиной, иридием и родием.[5]
— Николай Синицын, «Элемент № 44 — рутений», 1966
...журнал опубликовал нынешние американские цены на эти металлы. <...> Платина на третьем месте ― 4,8 доллара за грамм. Далее идут иридий (5,82-6,00) и родий (6,95-7,05).[6]
— Борис Горзев, «Ещё восемнадцать сверхпроводящих», 1967
Тантал — износостойкий металл. Он соперник иридия в наплавке на кончики перьев автоматических ручек.[7]
— Михаил Васильев, «Металлы и человек», 1967
...сплав ниобия с рением не только внешне похож на металлический иридий, но почти так же износостоек. Это позволило некоторым странам обходиться без дорогого иридия в производстве напаек для перьев авторучек.[8]
Он получил два фунта платиновых остатков и приступил к их исследованию. И скоро обнаружил в них, кроме осмия, иридия и родия, около 10% недоизвлеченной платины. О результатах Клаус доложил министру финансов Канкрину.[9]
...присутствие органических восстановителей <...> затрудняет выделение платиновых металлов <...>, особенно это относится к выделению родия и иридия.[10]
— Михаил Игумнов, Дмитрий Дробот, Валерий Чернышов, «Новые вехи прикладной электрохимии редких и благородных металлов», 2001
Если 65 миллионов лет назад в Землю действительно врезался такой космический странник размером с большой город, то он мог присыпать всю планету толстым слоем пыли, насыщенной иридием. Это колоссальное облако пыли должно было окутать всю планету и погубить значительную часть растительности.[11]
Иридий – сидерофил, так называются «железолюбивые» элементы. Именно поэтому бо́льшая часть иридия сосредоточена в расплавленном железном ядре нашей планеты. Основными источниками иридия являются железные метеориты, астероиды и кометы...[11]
Альваресы вскоре установили, что слой иридиевой пыли прослеживается по всему миру. Это позволило уверенно исключить альтернативную гипотезу о том, что залежи пыли являются последствием выброса, сопровождавшего взрыв какой-то близкой сверхновой.[11]
Еще несколько более высокую температуру мы получаем, заменяя светильный газ чистым водородом: в этом пламени легко плавится платина и иридий, чем и пользуются при изготовлении разных аппаратов из этих металлов: получаемая здесь температура доходит до 2500°.[12]
— Пётр Лебедев, «Способы получения высоких температур», 1899
Когда же были открыты первые трансурановые элементы, встал вопрос о закономерностях их химических свойств. Оказалось, что нептуний, плутоний и частично америций (№ 95) похожи на уран и ничем не напоминают элементы VII и VIII группы — рений, осмий и иридий.[13]
— Новости отовсюду, «Элемент № 104», 1965
Рений начали применять вместо иридия и родия в термопарах ― для измерения высоких температур, а также в качестве антикоррозионного покрытия.[14]
— Евгений Свердлов, Владимир Василевский, «Рассеянные элементы», 1965
Способность рутения к образованию четырёхокиси сыграла существенную роль в химии этого элемента. Путем перевода в летучую четырёхокись удается отделить рутений от других благородных и неблагородных металлов и после восстановления RuO4 получить наиболее чистый рутений. Этим же способом удаляют из родия, осмия, иридия и платины примеси рутения, которые сильно влияют на свойства платиновых металлов.[5]
— Николай Синицын, «Элемент № 44 — рутений», 1966
Английский журнал «New Scientist» (1966, № 512) сообщил о получении еще восемнадцати сверхпроводящих сплавов с общей формулой А3В, где А ― хром, ванадий, титан, ниобий или молибден, а В ― осмий, иридий, платина, родий или золото. Некоторые из этих сплавов становятся сверхпроводниками уже при 15° абсолютной шкалы.[6]
— Борис Горзев, «Ещё восемнадцать сверхпроводящих», 1967
— Клавдия Севастьянова, «Уж эта перекись водорода...», 1970
Извлечение родия и очистка его от неблагородных и благородных примесей ― процесс исключительно сложный, длительный и трудоемкий. Это неизбежно: родий относится к числу наиболее редких элементов. К тому же он рассеян, собственных минералов не имеет. Находят его вместе с самородной платиной и осмистым иридием. И в том и в другом случае содержание родия невелико: обычно оно составляет доли процента в самородной платине и несколько процентов в осмистом иридии. Известна, правда, редчайшая разновидность этого минерала ― родистый невьянскит, в котором 11,3% родия. Это самый богатый родием минерал.[16]
— Владимир Пичков, Леонид Шубочкин, «Родий», 1970
В южной части большого песчаного моря (Египет) или юго-западной части Ливийской пустыни на площади 130 х 50 км в большом количестве встречаются обломки природных стёкол массой от нескольких грамм до нескольких килограмм. Изучение их молекулярной структуры методом инфракрасной спектроскопии показало отсутствие ОН-иона, обычного для низкотемпературного аморфного кремнезёма. С другой стороны, химическими анализами установлено локальное обогащение стекол метеоритными элементами в хондритовой пропорции. В частности во всех коричневых и тёмных стеклах в повышенных концентрациях находится Ir, с которым коррелируются Cr, Fe, Co, Ni. Стёкла, скорее всего, произошли в результате попадания падающего метеорита в мишень, обогащенную кремнезёмом. Этому соответствуют отсутствие в стеклах органических остатков и присутствие включений чистого кремнезема — лешательерита.[17]
— Эрик Робин и др., «Хондритовые осколки в ливийском стекле», 1996
...присутствие органических восстановителей и экстрагентов в солянокислых растворах затрудняет выделение платиновых металлов, которые в этих средах образуют устойчивые комплексы, особенно это относится к выделению родия и иридия.[10]
— Михаил Игумнов, Дмитрий Дробот, Валерий Чернышов, «Новые вехи прикладной электрохимии редких и благородных металлов», 2001
...изменение кислотности и наличие экстрагента, а также нефтяных сульфоксидов и октанола, оказывает сильное влияние на электрохимические процессы выделения родия и иридия. Увеличение кислотности от 0,5 до 5 М HCl и добавка трибутилфосфата (0,05 или 0,10 мл/ л) приводят к смещению потенциала начала выделения родия на 0,77 В, а иридия на 1,16 В по сравнению со стандартными значениями, что затрудняет выделение этих металлов из рафинатов платинового и палладиевого каскадов. Для электрохимического выделения родия и иридия необходимо предварительно нейтрализовать рафинат до содержания 15-20 г/л HCl, a электролиз проводить при высокой плотности тока, более 25А/дм2. В этих условиях одновременно с электрохимическим выделением платиновых металлов осуществляется окисление органических веществ и разрушаются комплексы родия и иридия. Кроме того, в ходе электролиза происходит подщелачивание электролита в прикатодном пространстве, что приводит к осаждению гидроксидов металлов примесей, на которых адсорбируются родий и иридий. Совокупность всех этих процессов обеспечивает более полное выделение из растворов всех платиновых металлов.[10]
— Михаил Игумнов, Дмитрий Дробот, Валерий Чернышов, «Новые вехи прикладной электрохимии редких и благородных металлов», 2001
Металлы платиновой группы — рутений, родий, палладий, осмий, иридий, платина — среди редких элементов занимают свою, особую нишу. Сочетание уникальных физических и химических свойств, простое перечисление которых не дает полного представления о неисчерпаемых возможностях этих удивительных металлов, сделало их незаменимыми практически во всех сферах жизни и деятельности человека. <...>
...сегодня появились катализаторы нового поколения, содержащие в качестве одного из компонентов иридий в комбинации с платиной и родием, предназначенные для очистки выхлопных газов двигателей с прямым впрыском бензина.[18]
— Дмитрий Дробот, Татьяна Буслаева, «Редкие и платиновые металлы в XX-XXI вв.», 2001
...никакие другие металлы либо материалы не могут заменить компактный иридий в производстве тиглей для выращивания синтетических кристаллов, используемых в промышленных и медицинских лазерах. В иридиевых тиглях получают гранаты, изумруды, турмалины, сапфиры, александриты, а также не встречающиеся в природе драгоценные камни: диагем SrTiO3 кубической структуры, линобат с химическим составом LiNbO3, иттриево-алюминиевый гранат, или даймонэр, Y3Al5O12. Эти кристаллы имеют дисперсию оптического вращения в 3-4 раза выше, чем у алмаза, а благодаря присадкам различных элементов, в частности, редкоземельных, могут быть не только почти бесцветными, но и приобретать дивные оттенки.[10]
— Михаил Игумнов, Дмитрий Дробот, Валерий Чернышов, «Новые вехи прикладной электрохимии редких и благородных металлов», 2001
Иридий в публицистике и документальной литературе[править]
Осмистый иридий
В 1921 году Weston опубликовал результаты своих работ и отметил находку на большом протяжении диабазов, содержащих платину в сопровождении иридия и общих платиновых металлов. С ними встречалось небольшое количество пирита, но не было и следа хромита или других обычных спутников платины. Повидимому, эти новые месторождения заслуживают большого практического значения, так как жилы диабаза благодаря сильной выветренности пород допускают легкое механическое извлечение металла.[19]
— Макс Блох, «Находка платины в Южной Африке», 1923
В своей статье об изотопах в сентябре 1935 г. Астон называет только два элемента, палладий и иридий, для которых к тому моменту изотопы еще не были установлены.[20]
— Фёдор Пермяков, «Изотопы», 1936
Неудачной оказалась попытка заменить платиновые электроды более дешевыми. Перебрали всю платиновую группу в Менделеевской таблице ― родий, иридий, палладий. Все они растворялись еще лучше, чем платина. Проверили титан, тантал, графит. Ничего хорошего.[21]
— Григорий Макаревич, «Наша себацинка», 1966
Американский журнал «Chemical and Engineering News» (1966, № 41) опубликовал материалы, свидетельствующие о значительном росте спроса на драгоценные металлы платиновой группы. Главными потребителями этих металлов стали химическая, нефтяная и электротехническая промышленность. По сравнению с ними доля ювелирного дела совсем не велика. Одновременно журнал опубликовал нынешние американские цены на эти металлы. Самый дешёвый из них ― палладий, его цена ― 1,16-1,23 доллара за грамм. Вторым идет рутений, грамм которого стоит около 2 долларов. Платина на третьем месте ― 4,8 доллара за грамм. Далее идут иридий (5,82-6,00) и родий (6,95-7,05). Самый дорогой металл платиновой группы ― осмий. Грамм его стоит 8,12-8,80 доллара. В сведениях о потреблении обратная картина.[6]
— Борис Горзев, «Ещё восемнадцать сверхпроводящих», 1967
Ниобий не только обладает комплексом нужных технике свойств, но и выглядит достаточно красиво. Этот белый блестящий металл ювелиры пытались использовать для изготовления корпусов ручных часов. Сплавы ниобия с вольфрамом или рением иногда заменяют благородные металлы: золото, платину, иридий. Последнее особенно важно, так как сплав ниобия с рением не только внешне похож на металлический иридий, но почти так же износостоек. Это позволило некоторым странам обходиться без дорогого иридия в производстве напаек для перьев авторучек.[8]
При очистке платины образовывались так называемые остатки: первые, или нерастворимые, ― после обработки сырой платины царской водкой, и вторые ― осаждаемые железом из растворов после выделения платины. Остатки скапливались на монетном дворе. Правительство предоставляло их ученым для исследований. В числе химиков, изучавших русскую платину, были И. Я. Берцелиус в Стокгольме, Ф. Велер в Гетингене, Ф. Гебель и Г. В. Озанн в Дерпте, Р. Германн в Москве, А. А. Снядецкий в Вильно. Результаты их анализов поначалу противоречили один другому… Клаус задумал проверить все проведенные анализы, основательно изучить состав сырой платины. Он получил два фунта платиновых остатков и приступил к их исследованию. И скоро обнаружил в них, кроме осмия, иридия и родия, около 10% недоизвлеченной платины. О результатах Клаус доложил министру финансов Канкрину.[9]
Учёные знали, что в этих отходах <платинового производства> есть «немалое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия», ― это слова профессора К. К. Клауса, первооткрывателя рутения. Но уровень русской техники того времени не позволял эти металлы разделить. И они оказывались не у дел. Как свидетельствуют документы, к 1862 году на Монетном дворе скопилось более десяти тонн платины и отходов платинового производства. И когда английская фирма Джонсон Маттей и К° предложила продать ей эти «отходы», царские чиновники несказанно обрадовались, и тонны драгоценных металлов пошли за бесценок.[22]
— Владимир Пичков, Леонид Шубочкин, «Родий», 1970
Позже, когда переработку уральской платины полностью прекратили, родий и его аналоги потекли за рубеж вообще бесплатно ― цена самородной платины определялась лишь содержанием платины… Если же русским ученым для исследований требовались иридий, родий, осмий и их препараты, то приобретать их приходилось в Европе, тратя огромные суммы…[22]
— Владимир Пичков, Леонид Шубочкин, «Родий», 1970
В 1977 году отец и сын, физик и геолог Луис и Уолтер Альваресы изучали в Италии залежи известняка, сформировавшиеся примерно в ту же эпоху, когда вымерли динозавры. Слои известняка казались равномерными, но оказалось, что в узкой прослойке, образовавшейся около 65 миллионов лет назад (именно тогда и произошло это массовое вымирание), присутствуют едва заметные следы красной глинистой пыли. Еще более удивительным было то, что содержание элемента иридия в этой глине в шестьсот раз превышает его обычный уровень. Иридий – сидерофил, так называются «железолюбивые» элементы. Именно поэтому бо́льшая часть иридия сосредоточена в расплавленном железном ядре нашей планеты. Основными источниками иридия являются железные метеориты, астероиды и кометы – что и заставило Альваресов призадуматься.[11]
На многих небесных телах, например на Луне, зияют кратеры от древнейших столкновений с космическими камнями. Нет никаких причин полагать, что Земля избежала подобных «бомбардировок». Если 65 миллионов лет назад в Землю действительно врезался такой космический странник размером с большой город, то он мог присыпать всю планету толстым слоем пыли, насыщенной иридием. Это колоссальное облако пыли должно было окутать всю планету и погубить значительную часть растительности. Такой катаклизм вполне мог бы привести к тому, что не только динозавры, но и 75% всех видов (99% существ, обитавших на Земле в ту эпоху) вымерли за очень короткое время.[11]
— Александр Колтыпин, «Истребление людей Хатхор и ливийское пустынное стекло», 2020
Иридий в мемуарах, письмах и дневниковой прозе[править]
Благодаря множеству выдающихся открытий, учение об окислении органических веществ, особенно за последнее время, привлекло к себе внимание химиков. Поэтому для меня представляло немалый интерес выяснить, как будет вести себя в качестве окислителя редкое и замечательное соединение — богатая кислородом осмиевая кислота и какие продукты окисления она даст.
В лаборатории Казанского университета, благодаря любезности профессора Клауса, я имел не часто встречающуюся возможность получить материал для приготовления значительного количества этой кислоты и поставить опыты с некоторыми органическими веществами. К сожалению, такая работа крайне неприятна и даже опасна, так как эта кислота сильно действует на глаза и легкие, в связи с чем и при соблюдении всех возможных предосторожностей опыты приходилось часто прерывать и, в конце концов, прекратить совсем. Поэтому мое сообщение ограничивается лишь теми немногими случаями, которые я мог наблюдать с моим запасом осмиевой кислоты и при имевшейся возможности проведения опытов.
Использованная для опытов осмиевая кислота была приготовлена из 1/2 фунта осмистого иридия следующим образом: в железном цилиндре, изготовленном из сосуда для ртути отпиливанием верхней части, я сплавил неизмельченный минерал с двойным количеством по весу едкого кали и довел температуру до белого каления. В таком состоянии я продержал сплав пол часа, а затем вылил в серебряную чашу. Остывшая масса была разбита на мелкие куски и залита дестиллированной водой, которая извлекла рутениево- и осмиевокислое кали, в то время как остались иридиевая кислота и окись иридия вместе с неразложившимся осмистым иридием. Окрашенный в оранжевый цвет раствор калийных солей обеих кислот был слит через сифон, а нерастворимый остаток высушен и затем сплавлен с селитрой и едким кали, и расплав экстрагирован. После четырехкратного расплавления весь осмистый иридий разложился, и в черном осадке иридиевой кислоты больше не было заметно неразложившегося минерала. Оранжевый раствор калийных солей обеих кислот был нейтрализован азотной кислотой, причем в виде черного осадка выпала окись рутения, смешанная с небольшим количеством окиси осмия, а осмиевокислое кали осталось в растворе.[1]:13-14
— Александр Бутлеров, «Об окисляющем действии осмиевой кислоты на органические вещества», декабрь 1851
Иридий в беллетристике и художественной прозе[править]
Кусочки чистого иридия
— Однако с точки зрения одной гипотезы легко объяснимо. Весьма возможно, — продолжал он, — что эти сравнительно небольшие массы — только части или осколки больших планет. Как осколки, некоторые из них могут содержать внутренние, а другие наружные элементы целой планеты. Но центральные части планеты должны состоять из наиболее плотных веществ, как, например, золота, платины, иридия и их сплавов. Это самое мы и находим в открытых нами планетках.[2]
На планетах двойных звезд обычно не бывает жизни из-за неправильности их орбит. Экспедиция совершила высадку и в течение семи месяцев вела горные исследования.
— Там, насколько помню, оказалось чудовищное богатство платины, осмия и иридия. Невероятно тяжелые кубики иридия стали моими игрушками.[4]
Теперь совершенно отчетливо стал виден звездолёт первого класса. Покрытие его носовой части из кристаллически перестроенного анизотропного иридия сверкало в лучах прожектора как новое.[4]
Расположенная менее чем в пяти парсеках от Солнца, эта система из жёлтой, голубой и красной звёзд обладала двумя безжизненными планетами, но интерес исследования заключался не в них. Голубая звезда в этой системе была белым карликом. Размерами с крупную планету, по массе она равнялась половине Солнца. Средний удельный вес вещества этой звезды в две тысячи пятьсот раз превосходил плотность самого тяжёлого земного металла — иридия.[4]
Желая приготовить главнейшие соединения платиновых металлов для химического кабинета университета, Клаус в 1841 году добыл два фунта отходов платиновой руды и подверг их тщательному анализу, чтобы извлечь некоторое количество нужного ему дорогого металла. В самом начале работы исследователь был удивлён богатством этих платиновых отходов: он извлек из них не только платину, но и другие элементы ― иридий, родий, осмий и палладий. Еще больше заинтересовала его оставшаяся сверх того смесь различных металлов, в которой, как он предполагал, находился ещё какой-то новый, неизвестный науке элемент. Бесплодность попыток дерптского профессора Озанна обнаружить этот элемент не остановила Карла Карловича. Он не только выделил его, но и благородно оставил за ним название заранее данное Озанном, ― рутений.[24]
↑ 12Н. Синицын, Элемент № 44 — рутений. ― М.: «Химия и жизнь», №3, 1966 г.
↑ 123Борис Горзев. Новости отовсюду (редакционная колонка). — М.: «Химия и жизнь», № 2, 1967 год
↑Васильев М. В.. Металлы и человек. Научный редактор И. Н. Плаксин. — Москва: издательство «Машиностроение», 1967 г.
↑ 12Борис Горзев. Что вы знаете и чего не знаете о ниобии и его соединениях (редакционная колонка). — М.: «Химия и жизнь», № 3, 1968 год
↑ 12О. Звягинцев, Карл Карлович Клаус. — М.: «Химия и жизнь», № 7, 1969 г.
↑ 1234Михаил Игумнов, Дмитрий Дробот, Валерий Чернышов. Новые вехи прикладной электрохимии редких и благородных металлов. — М.: «Российский химический журнал», Том XLV, № 2 за 2001 г. — Химия на рубеже столетий (часть III).
↑П.Н.Лебедев. Собрание сочинений. — М.-Л.: 1963 г.
↑Новости отовсюду (редакционная колонка). Элемент № 104. — М.: «Химия и жизнь», № 1, 1965 год
↑Е. Свердлов, В. Василевский. Рассеянные элементы. — М.: «Химия и жизнь», № 5, 1965 г.
↑К. Севастьянова, Уж эта перекись водорода... ― М.: «Химия и жизнь», №5, 1970 г.
↑Пичков В., Шубочкин Л., Родий. ― М.: «Химия и жизнь», № 12, 1970 г.
↑Rocchia, R., E. Robin, F. Froehlich, H. Meon, L. Froget, and E. Diemer. Chondritic debris in Libyan Desert Glass. — N-Y, 1996.
↑Дмитрий Дробот, Татьяна Буслаева. Редкие и платиновые металлы в XX-XXI вв. — М.: «Российский химический журнал», Том XLV, № 2 за 2001 г. — Химия на рубеже столетий (часть III).
↑А. Ф. Находка платины в Южной Африке. — М.: «Природа», № 7-12, 1923 г.
↑Ф. А. Пермяков. «Изотопы». — М.: «В мастерской природы», № 7, 1936 г.
↑Г. Макаревич, Наша себацинка. ― М.: «Химия и жизнь», №5, 1966 г.
↑ 12Пичков В., Шубочкин Л., Родий. ― М.: «Химия и жизнь», № 12, 1970 г.
↑А. Колтыпин. Истребление людей Хатхор и ливийское пустынное стекло. — М.: history.eco, История Земли и человечества, 21 ноября 2020 г.
↑Лев Гумилевский, Зинин (главы из повести). — М.: «Химия и жизнь», № 1-3, 1965 г.
↑ЕТШ — аббревиатура: Единая Трудовая Школа, учреждённая декретом от 16 октября 1918 года на месте российской системы народного образования. была создана на основе Положения ВЦИК РСФСР «О единой трудовой школе» и Декларации ВЦИК об «Основных принципах единой трудовой школы».
↑И. Грекова. «На испытаниях». — М.: Советский писатель, 1990 г.
Статья в Википедии
Медиафайлы на Викискладе
