Iridio - Iridium

Iridio,  ₇₇ Ir

Iridio
Pronunciación	/ Ɪ r ɪ d i ə m / ​ ( irr- ID -ee-əm )
Apariencia	blanco plateado
Peso atómico estándar A r, estándar (Ir)	192.217 (2)
Iridio en la tabla periódica
Hidrógeno Helio Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astatine Radón Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencium Rutherfordio Dubnium Seaborgio Bohrium Hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copérnico Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Rh ↑ Ir ↓ Mt osmio ← iridio → platino
Número atómico ( Z )	77
Grupo	grupo 9
Período	período 6
Cuadra	bloque d
Configuración electronica	[ Xe ] 4f 14 5d 7 6s 2
Electrones por capa	2, 8, 18, 32, 15, 2
Propiedades físicas
Fase en  STP	sólido
Punto de fusion	2719  K (2446 ° C, 4435 ° F)
Punto de ebullición	4403 K (4130 ° C, 7466 ° F)
Densidad (cerca de  rt )	22,56 g / cm 3
cuando es líquido (a  mp )	19 g / cm 3
Calor de fusión	41,12  kJ / mol
Calor de vaporización	564 kJ / mol
Capacidad calorífica molar	25,10 J / (mol · K)
Presión de vapor P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k en  T  (K) 2713 2957 3252 3614 4069 4659
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	−3, −1, 0, +1, +2, +3 , +4 , +5, +6, +7, +8, +9
Electronegatividad	Escala de Pauling: 2,20
Energías de ionización
Radio atómico	empírico: 136  pm
Radio covalente	141 ± 6 pm
Líneas espectrales de iridio
Otras propiedades
Ocurrencia natural	primordial
Estructura cristalina	​cúbico centrado en la cara (fcc)
Velocidad de sonido varilla fina	4825 m / s (a 20 ° C)
Expansión térmica	6,4 µm / (m⋅K)
Conductividad térmica	147 W / (m⋅K)
Resistividad electrica	47,1 nΩ⋅m (a 20 ° C)
Orden magnético	paramagnético
Susceptibilidad magnética molar	+25,6 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K)
El módulo de Young	528 GPa
Módulo de corte	210 GPa
Módulo de volumen	320 GPa
Relación de Poisson	0,26
Dureza de Mohs	6.5
Dureza Vickers	1760-2200 MPa
Dureza Brinell	1670 MPa
Número CAS	7439-88-5
Historia
Descubrimiento y primer aislamiento	Smithson Tennant (1803)
Isótopos principales del iridio
Isótopo Abundancia Vida media ( t 1/2 ) Modo de decaimiento Producto 188 Ir syn 1,73 días ε 188 Os 189 Ir syn 13,2 días ε 189 Os 190 Ir syn 11,8 días ε 190 Os 191 Ir 37,3% estable 192 Ir syn 73.827 d β - 192 Ptos ε 192 Os 192 m2 Ir syn 241 años ESO 192 Ir 193 Ir 62,7% estable 193 millones de Ir syn 10,5 días ESO 193 Ir 194 Ir syn 19,3 h β - 194 Ptos 194m2 Ir syn 171 días ESO 194 Ir
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El iridio es un elemento químico con el símbolo Ir y número atómico 77. Un metal de transición muy duro, quebradizo, de color blanco plateado del grupo del platino , el iridio se considera el segundo metal más denso de origen natural (después del osmio ) con una densidad de22,56 g / cm ³ como se define mediante cristalografía de rayos X experimental . Sin embargo, a temperatura ambiente y presión atmosférica estándar, se ha calculado que el iridio tiene una densidad de22,65 g / cm ³ ,0.04 g / cm ³ más alto que el osmio medido de la misma manera. Aún así, el valor de cristalografía de rayos X experimental se considera el más preciso y, como tal, el iridio se considera el segundo elemento más denso. Es el metal más resistente a la corrosión , incluso a temperaturas de hasta 2000 ° C. Aunque solo ciertas sales fundidas y halógenos son corrosivos para el iridio sólido, el polvo de iridio finamente dividido es mucho más reactivo y puede ser inflamable.

El iridio se descubrió en 1803 entre las impurezas insolubles del platino natural . Smithson Tennant , el descubridor principal, nombró al iridio en honor a la diosa griega Iris , personificación del arco iris, debido a los llamativos y diversos colores de sus sales. El iridio es uno de los elementos más raros de la corteza terrestre , con una producción y un consumo anuales de solo tres toneladas métricas. ¹⁹¹ Ir y ¹⁹³ Ir son los dos únicos isótopos de iridio que se encuentran en la naturaleza , así como los únicos isótopos estables ; este último es el más abundante.

Los compuestos de iridio más importantes que se utilizan son las sales y los ácidos que forma con el cloro , aunque el iridio también forma una serie de compuestos organometálicos utilizados en la catálisis industrial y en la investigación. El iridio metálico se emplea cuando se necesita una alta resistencia a la corrosión a altas temperaturas, como en las bujías de alto rendimiento , crisoles para recristalización de semiconductores a altas temperaturas y electrodos para la producción de cloro en el proceso cloro- álcali . Los radioisótopos de iridio se utilizan en algunos generadores termoeléctricos de radioisótopos .

El iridio se encuentra en los meteoritos en una abundancia mucho mayor que en la corteza terrestre. Por esta razón, la abundancia inusualmente alta de iridio en la capa de arcilla en el límite Cretácico-Paleógeno dio lugar a la hipótesis de Álvarez de que el impacto de un objeto extraterrestre masivo causó la extinción de dinosaurios y muchas otras especies hace 66 millones de años . De manera similar, una anomalía de iridio en muestras de núcleos del Océano Pacífico sugirió el impacto de Eltanin de hace unos 2,5 millones de años.

Se cree que la cantidad total de iridio en el planeta Tierra es mucho mayor que la observada en las rocas de la corteza, pero al igual que con otros metales del grupo del platino, la alta densidad y tendencia del iridio a unirse con el hierro hizo que la mayor parte del iridio descendiera por debajo de la superficie. corteza cuando el planeta era joven y todavía estaba fundido.

Caracteristicas

Propiedades físicas

Un miembro de los metales del grupo del platino , el iridio es blanco, parecido al platino , pero con un ligero tono amarillento. Debido a su dureza , fragilidad y punto de fusión muy alto , el iridio sólido es difícil de mecanizar, formar o trabajar; por tanto, en su lugar se emplea comúnmente la pulvimetalurgia . Es el único metal que mantiene buenas propiedades mecánicas en el aire a temperaturas superiores a 1.600 ° C (2.910 ° F). Tiene la décima más alto punto de ebullición entre todos los elementos y se convierte en un superconductor a temperaturas inferiores a 0,14  K .

El módulo de elasticidad del iridio es el segundo más alto entre los metales, solo superado por el osmio . Esto, junto con un módulo de cizallamiento alto y una cifra muy baja para la relación de Poisson (la relación de deformación longitudinal a lateral ), indican el alto grado de rigidez y resistencia a la deformación que han hecho que su fabricación en componentes útiles sea una cuestión de gran dificultad. A pesar de estas limitaciones y del alto costo del iridio, se han desarrollado varias aplicaciones en las que la resistencia mecánica es un factor esencial en algunas de las condiciones extremadamente severas que se encuentran en la tecnología moderna.

La densidad medida del iridio es solo ligeramente más baja (en aproximadamente un 0,12%) que la del osmio, el metal más denso conocido. Se produjo cierta ambigüedad con respecto a cuál de los dos elementos era más denso, debido al pequeño tamaño de la diferencia de densidad y las dificultades para medirla con precisión, pero, con una mayor precisión en los factores utilizados para calcular la densidad, los datos cristalográficos de rayos X arrojaron densidades de22,56 g / cm ³ para iridio y22,59 g / cm ³ para osmio.

Propiedades químicas

El iridio es el metal más resistente a la corrosión conocido: no es atacado por casi ningún ácido , agua regia , metales fundidos o silicatos a altas temperaturas. Sin embargo, puede ser atacado por algunas sales fundidas , como el cianuro de sodio y el cianuro de potasio , así como por el oxígeno y los halógenos (particularmente el flúor ) a temperaturas más altas. El iridio también reacciona directamente con el azufre a presión atmosférica para producir disulfuro de iridio .

Compuestos

Estados de oxidación
−3	[Ir (CO) 3]3−
−1	[Ir (CO) 3(PPh 3)]-
0	Ir 4(CO) 12
+1	[Ir (CO) Cl (PPh 3) 2]
+2	IrCp 2
+3	IrCl 3
+4	IrO 2
+5	Ir 4F 20
+6	IrF 6
+7	[(η2 -O 2) IrO 2]+
+8	IrO 4
+9	[IrO 4]+

El iridio forma compuestos en estados de oxidación entre −3 y +9; los estados de oxidación más comunes son +3 y +4. Los ejemplos bien caracterizados del estado de oxidación alto +6 son raros, pero incluyen IrF
₆y dos óxidos mixtos Sr
₂MgIrO
₆y Sr
₂El Cairo
₆. Además, en 2009 se informó que el óxido de iridio (VIII) ( IrO
₄) se preparó en condiciones de aislamiento de matriz (6 K en Ar) mediante irradiación UV de un complejo de iridio-peroxo. Sin embargo, no se espera que esta especie sea estable como un sólido a granel a temperaturas más altas. El estado de oxidación más alto (+9), que también es el más alto registrado para cualquier elemento, solo se conoce en un catión, IrO⁺
₄; solo se conoce como especie en fase gaseosa y no se sabe que forme sales .

Dióxido de iridio , IrO
₂, un sólido negro azulado, es el único óxido de iridio bien caracterizado. Un sesquióxido , Ir
₂O
₃, se ha descrito como un polvo azul-negro que se oxida a IrO
₂por HNO
₃. Se conocen los correspondientes disulfuros, diselenuros, sesquisulfuros y sesquiselenuros, y IrS
₃también se ha informado. El iridio también forma iridatos con estados de oxidación +4 y +5, como K
₂IrO
₃y KIrO
₃, que se puede preparar a partir de la reacción de óxido de potasio o superóxido de potasio con iridio a altas temperaturas.

Aunque no hay hidruros binarios de iridio, Ir
_XH
_yse conocen, se conocen complejos que contienen IrH⁴⁻
₅y IrH^3-
₆, donde el iridio tiene los estados de oxidación +1 y +3, respectivamente. El hidruro ternario Mg
₆Ir
₂H
₁₁se cree que contiene tanto el IrH⁴⁻
₅y la IrH de 18 electrones⁵⁻
₄ anión.

No se conocen monohaluros ni dihaluros, mientras que los trihaluros, IrX
₃, son conocidos por todos los halógenos. Para los estados de oxidación +4 y superiores, solo se conocen el tetrafluoruro , pentafluoruro y hexafluoruro . Hexafluoruro de iridio, IrF
₆, es un sólido amarillo volátil y altamente reactivo, compuesto por moléculas octaédricas. Se descompone en agua y se reduce a IrF.
₄, un sólido cristalino, por negro de iridio. El pentafluoruro de iridio tiene propiedades similares pero en realidad es un tetrámero , Ir
₄F
₂₀, formado por cuatro octaedros que comparten esquinas. El metal de iridio se disuelve en cianuros de metal alcalino fundidos para producir el Ir (CN)^3-
₆ (hexacianiridato) ion.

Ácido hexacloroirídico (IV), H
₂IrCl
₆, y su sal de amonio son los compuestos de iridio más importantes desde una perspectiva industrial. Participan en la purificación del iridio y se utilizan como precursores de la mayoría de los demás compuestos de iridio, así como en la preparación de revestimientos de ánodos . El IrCl²⁻
₆El ion tiene un color marrón oscuro intenso y se puede reducir fácilmente al IrCl de color más claro.^3-
₆y viceversa. Tricloruro de iridio , IrCl
₃, que se puede obtener en forma anhidra a partir de la oxidación directa del polvo de iridio por cloro a 650 ° C, o en forma hidratada disolviendo Ir
₂O
₃en ácido clorhídrico , se utiliza a menudo como material de partida para la síntesis de otros compuestos de Ir (III). Otro compuesto utilizado como material de partida es el hexacloroiridato de amonio (III), (NH
₄)
₃IrCl
₆. Los complejos de iridio (III) son diamagnéticos (de bajo espín ) y generalmente tienen una geometría molecular octaédrica .

Los compuestos de organoiridio contienen enlaces iridio- carbono donde el metal generalmente se encuentra en estados de oxidación más bajos. Por ejemplo, el estado de oxidación cero se encuentra en tetrairidium dodecacarbonyl , Ir
₄(CO)
₁₂, que es el carbonilo binario de iridio más común y estable . En este compuesto, cada uno de los átomos de iridio está unido a los otros tres, formando un grupo tetraédrico. Algunos compuestos organometálicos de Ir (I) son lo suficientemente notables como para llevar el nombre de sus descubridores. Uno es el complejo de Vaska , IrCl (CO) [P (C
₆H
₅)
₃]
₂, que tiene la propiedad inusual de unirse a la molécula de dioxígeno , O
₂. Otro es el catalizador de Crabtree , un catalizador homogéneo para reacciones de hidrogenación . Estos compuestos son ambos complejos cuadrados planos , d ⁸ , con un total de 16 electrones de valencia , lo que explica su reactividad.

Se ha documentado un material LED orgánico a base de iridio y se ha descubierto que es mucho más brillante que el DPA o el PPV , por lo que podría ser la base para la iluminación OLED flexible en el futuro.

Isótopos

Iridium tiene dos de origen natural, estables isótopos , ¹⁹¹ Ir y ¹⁹³ IR, con la abundancia natural de 37,3% y 62,7%, respectivamente. También se han sintetizado al menos 37 radioisótopos , cuyo número de masa oscila entre 164 y 202. ¹⁹² Ir , que se encuentra entre los dos isótopos estables, es el radioisótopo más estable, con una vida media de 73,827 días, y encuentra aplicación en braquiterapia y en radiografía industrial , particularmente para pruebas no destructivas de soldaduras en acero en las industrias del petróleo y el gas; Las fuentes de iridio 192 han estado involucradas en varios accidentes radiológicos. Otros tres isótopos tienen vidas medias de al menos un día: ¹⁸⁸ Ir, ¹⁸⁹ Ir y ¹⁹⁰ Ir. Los isótopos con masas por debajo de 191 se desintegran por alguna combinación de desintegración β ⁺ , desintegración α y emisión (rara) de protones , con la excepción de ¹⁸⁹ Ir, que se desintegra por captura de electrones . Isótopos sintéticos más pesado que el 191 de desintegración por β ^- caries , aunque ¹⁹² Ir también tiene un camino de decadencia de captura menor de electrones. Todos los isótopos conocidos de iridio se descubrieron entre 1934 y 2008, siendo los descubrimientos más recientes ^200-202 Ir.

Se han caracterizado al menos 32 isómeros metaestables , que varían en número de masa de 164 a 197. El más estable de estos es ^192m2 Ir, que se desintegra por transición isomérica con una vida media de 241 años, haciéndolo más estable que cualquiera de los sintéticos del iridio. isótopos en sus estados fundamentales. El isómero menos estable es ^190m3 Ir con una vida media de solo 2 μs. El isótopo ¹⁹¹ Ir fue el primero de cualquier elemento que mostró un efecto Mössbauer . Esto lo hace útil para la espectroscopia de Mössbauer para la investigación en física, química, bioquímica, metalurgia y mineralogía.

Historia

Grupo platino

El descubrimiento del iridio está entrelazado con el del platino y los otros metales del grupo del platino. El platino nativo utilizado por los antiguos etíopes y por las culturas sudamericanas siempre contenía una pequeña cantidad de los otros metales del grupo del platino, incluido el iridio. El platino llegó a Europa como platina ("silverette"), encontrado en el siglo XVII por los conquistadores españoles en una región hoy conocida como el departamento de Chocó en Colombia . El descubrimiento de que este metal no era una aleación de elementos conocidos, sino un elemento nuevo distinto, no ocurrió hasta 1748.

Descubrimiento

Los químicos que estudiaron el platino lo disolvieron en agua regia (una mezcla de ácidos clorhídrico y nítrico ) para crear sales solubles. Siempre observaron una pequeña cantidad de un residuo oscuro e insoluble. Joseph Louis Proust pensó que el residuo era grafito . Los químicos franceses Victor Collet-Descotils , Antoine François, conde de Fourcroy y Louis Nicolas Vauquelin también observaron el residuo negro en 1803, pero no obtuvieron lo suficiente para experimentos posteriores.

En 1803, el científico británico Smithson Tennant (1761-1815) analizó el residuo insoluble y concluyó que debía contener un nuevo metal. Vauquelin trató el polvo alternativamente con álcali y ácidos y obtuvo un nuevo óxido volátil, que creía que era de este nuevo metal, al que llamó ptene , de la palabra griega πτηνός ptēnós , "alado". Tennant, que tenía la ventaja de una cantidad mucho mayor de residuo, continuó su investigación e identificó los dos elementos no descubiertos previamente en el residuo negro, el iridio y el osmio. Obtuvo cristales de color rojo oscuro (probablemente de Na
₂[IrCl
₆] · N H
₂O ) mediante una secuencia de reacciones con hidróxido de sodio y ácido clorhídrico . Llamó al iridio en honor a Iris ( Ἶρις ), la diosa griega alada del arco iris y mensajera de los dioses olímpicos, porque muchas de las sales que obtuvo eran de colores intensos. El descubrimiento de los nuevos elementos se documentó en una carta a la Royal Society el 21 de junio de 1804.

Metalurgia y aplicaciones

El científico británico John George Children fue el primero en derretir una muestra de iridio en 1813 con la ayuda de "la batería galvánica más grande que jamás se haya construido" (en ese momento). El primero en obtener iridio de alta pureza fue Robert Hare en 1842. Descubrió que tenía una densidad de alrededor de21,8 g / cm ³ y notó que el metal es casi inmaculable y muy duro. Henri Sainte-Claire Deville y Jules Henri Debray realizaron la primera fusión en cantidad apreciable en 1860. Necesitaron quemar más de 300 litros de O puro
₂y H
₂ gas por cada kilogramo de iridio.

Estas dificultades extremas para fundir el metal limitaron las posibilidades de manipular el iridio. John Isaac Hawkins buscaba obtener una punta fina y dura para las puntas de las plumas estilográficas, y en 1834 logró crear una pluma de oro con punta de iridio. En 1880, John Holland y William Lofland Dudley pudieron derretir iridio agregando fósforo y patentaron el proceso en los Estados Unidos; La empresa británica Johnson Matthey declaró más tarde que había estado utilizando un proceso similar desde 1837 y que ya había presentado iridio fundido en varias Ferias Mundiales . El primer uso de una aleación de iridio con rutenio en termopares fue realizado por Otto Feussner en 1933. Estos permitieron medir altas temperaturas en el aire hasta 2.000 ° C (3.630 ° F).

En Munich, Alemania, en 1957 Rudolf Mössbauer , en lo que se ha llamado uno de los "experimentos emblemáticos de la física del siglo XX", descubrió la emisión y absorción resonantes y sin retroceso de rayos gamma por átomos en una muestra de metal sólido que contenía solo ¹⁹¹ Ir. Este fenómeno, conocido como efecto Mössbauer (que desde entonces se ha observado para otros núcleos, como el ⁵⁷ Fe ), y desarrollado como espectroscopia Mössbauer , ha realizado importantes contribuciones a la investigación en física, química, bioquímica, metalurgia y mineralogía. Mössbauer recibió el Premio Nobel de Física en 1961, a los 32 años, solo tres años después de publicar su descubrimiento. En 1986 Rudolf Mössbauer fue honrado por sus logros con la Medalla Albert Einstein y la Medalla Elliot Cresson.

Ocurrencia

El iridio es uno de los nueve elementos estables menos abundantes en la corteza terrestre, con una fracción de masa promedio de 0,001  ppm en la roca de la corteza; el platino es 10 veces más abundante, el oro es 40 veces más abundante y la plata y el mercurio son 80 veces más abundantes. El telurio es tan abundante como el iridio. En contraste con su baja abundancia en la roca de la corteza, el iridio es relativamente común en los meteoritos , con concentraciones de 0.5 ppm o más. Se cree que la concentración general de iridio en la Tierra es mucho más alta que la observada en las rocas de la corteza, pero debido a la densidad y el carácter siderófilo ("amante del hierro") del iridio, descendió por debajo de la corteza y en el núcleo de la Tierra cuando el El planeta todavía estaba fundido.

El iridio se encuentra en la naturaleza como un elemento no combinado o en aleaciones naturales ; especialmente las aleaciones de iridio-osmio, osmiridio (rico en osmio) e iridosmio (rico en iridio). En las de níquel y de cobre depósitos, los metales del grupo del platino se producen como sulfuros (es decir, ( Pt, Pd) S ), telururos (es decir PtBiTe), antimoniuros (PDSB), y arseniuros (es decir, PTAS
₂). En todos estos compuestos, el platino se intercambia por una pequeña cantidad de iridio y osmio. Como ocurre con todos los metales del grupo del platino, el iridio se puede encontrar de forma natural en las aleaciones con níquel o cobre en bruto . Se conocen varios minerales que dominan el iridio, con el iridio como elemento formador de especies. Son extremadamente raros y a menudo representan los análogos de iridio de los anteriores. Los ejemplos son irarsita y cuproiridita, por mencionar algunos.

Dentro de la corteza terrestre, el iridio se encuentra en concentraciones más altas en tres tipos de estructura geológica: depósitos ígneos (intrusiones en la corteza desde abajo), cráteres de impacto y depósitos reelaborados de una de las estructuras anteriores. Las mayores reservas primarias conocidas se encuentran en el complejo ígneo Bushveld en Sudáfrica (cerca del cráter de impacto más grande conocido, el cráter Vredefort ) aunque los grandes depósitos de cobre y níquel cerca de Norilsk en Rusia , y la cuenca de Sudbury (también un cráter de impacto) en Canadá también es una fuente importante de iridio. Las reservas más pequeñas se encuentran en los Estados Unidos. El iridio también se encuentra en depósitos secundarios, combinado con platino y otros metales del grupo del platino en depósitos aluviales . Los depósitos aluviales utilizados por los pueblos precolombinos en el departamento de Chocó de Colombia siguen siendo una fuente de metales del grupo del platino. A partir de 2003, no se han estimado las reservas mundiales.

Oceanografía marina

El iridio se encuentra en los organismos marinos, los sedimentos y la columna de agua. En los organismos, el iridio se encuentra en menos de 20 partes por billón en promedio. Lo más probable es que esto se deba a la "menor capacidad del Ir para formar complejos estables de cloro-metal en el agua de mar". Esto es más de 5 magnitudes menos de lo que se encontró contenido en los remanentes de la biosfera del Cretácico-Paleógeno demostrado por los sedimentos del límite Cretácico / Terciario (KT). El iridio se encuentra en la columna de agua en bajas concentraciones (100 veces menos que el platino). Estas concentraciones y la menor capacidad de complejación del iridio con los haluros hacen que las interacciones tengan una mayor propensión a hidrolizarse. La temperatura, la anoxia o la hipoxia, la presión, junto con los procesos geológicos y biológicos, pueden afectar las proporciones de iridio en la columna de agua y la composición de los sedimentos.

El iridio se puede utilizar para determinar el origen de la composición de los sedimentos, como depósitos extraterrestres, actividad volcánica, deposición de agua de mar, procesamiento microbiano, exhalaciones de respiraderos hidrotermales, etc. La mayoría de estas fuentes contienen iridio en cantidades extremadamente pequeñas con hallazgos más sustanciales que llevan a los científicos a conclusiones de origen subtectónico o extraterrestre. El iridio se oxida en algunos minerales marinos de sedimentos marinos y su probabilidad de mineralización en ferromanganeso, en concentraciones que se acercan a la de la "proporción de agua de mar", aumentan su valor de metal pesado como mineral. Se ha descubierto que la concentración de iridio en comparación con el plomo o el oro en estos sedimentos es un indicador de si los sedimentos provienen de la meteorización terrestre, actividad subtectónica o tienen un origen cósmico. Por ejemplo, la exhalación volcánica contiene proporciones más altas de plomo y oro pero tiene los mismos niveles de iridio y alto contenido de oro, el plomo y platino con bajos niveles de iridio son características de la exhalación hidrotermal.

Un origen interesante del iridio en los sedimentos marinos es la materia extraterrestre, lo que lo convierte en un trazador maravilloso debido a su característica de ser más sensible y no volátil que otros elementos cósmicos. El iridio se ha utilizado como indicador básico para cuantificar la cantidad de deposición de materia interestelar, como asteroides y meteoroides, que se abren paso a través de la atmósfera de la Tierra para depositarse en los sedimentos. El iridio se puede relacionar con algunas de las principales extinciones mundiales definiendo el origen del iridio a través de la proporción de isótopos con otros elementos como el rutenio o el osmio. Las capas de sedimentos asociadas con extinciones masivas, como los sedimentos del límite KT, muestran picos de proporción de iridio que se asemejan a las cantidades encontradas en los meteoritos. Los procesos geoquímicos del iridio, que no se comprenden bien a bajas temperaturas, podrían afectar estas cantidades hasta cierto punto. Sin embargo, los científicos han concluido que los cambios no serían lo suficientemente significativos como para ignorar las concentraciones más altas, aunque posiblemente haga que los picos menos sustanciales sean menos concluyentes de la actividad de impacto extraterrestre.

Presencia de límites entre el Cretácico y el Paleógeno

El límite Cretácico-Paleógeno de hace 66 millones de años, que marca el límite temporal entre los períodos Cretácico y Paleógeno del tiempo geológico , fue identificado por un estrato delgado de arcilla rica en iridio . Un equipo dirigido por Luis Álvarez propuso en 1980 un origen extraterrestre para este iridio, atribuyéndolo al impacto de un asteroide o cometa . Su teoría, conocida como la hipótesis de Álvarez , ahora es ampliamente aceptada para explicar la extinción de los dinosaurios no aviares . Más tarde se identificó una gran estructura de cráter de impacto enterrado con una edad estimada de aproximadamente 66 millones de años bajo lo que ahora es la península de Yucatán (el cráter Chicxulub ). Dewey M. McLean y otros argumentan que el iridio puede haber sido de origen volcánico en cambio, porque el núcleo de la Tierra es rico en iridio y los volcanes activos como Piton de la Fournaise , en la isla de Reunión , todavía liberan iridio.

Producción

Año	Consumo (toneladas)	Precio ( USD )
2001	2.6	$ 415.25 / ozt ($ 13.351 / g)
2002	2.5	$ 294.62 / ozt ($ 9.472 / g)
2003	3.3	$ 93.02 / ozt ($ 2.991 / g)
2004	3,60	$ 185,33 / ozt ($ 5,958 / g)
2005	3,86	$ 169.51 / ozt ($ 5.450 / g)
2006	4.08	$ 349.45 / ozt ($ 11.235 / g)
2007	3,70	$ 444.43 / ozt ($ 14.289 / g)
2008	3.10	$ 448,34 / ozt ($ 14,414 / g)
2009	2.52	$ 420,4 / ozt ($ 13.52 / g)
2010	10,40	$ 642.15 / ozt ($ 20.646 / g)
2011	9.36	$ 1,035.87 / ozt ($ 33.304 / g)
2012	5.54	$ 1,066.23 / ozt ($ 34.280 / g)
2013	6.16	$ 826.45 / ozt ($ 26.571 / g)
2014	6.1	$ 556.19 / ozt ($ 17.882 / g)
2015	7.81	$ 544 / ozt ($ 17.5 / g)
2016	7.71	$ 586.90 / ozt ($ 18.869 / g)
2017	Dakota del Norte	$ 908,35 / ozt ($ 29,204 / g)
2018	Dakota del Norte	$ 1,293.27 / ozt ($ 41.580 / g)

En 2019, la producción mundial de iridio totalizó 242,000 onzas (6860 kg). A mediados de abril de 2021, el iridio alcanzó un precio de 6.400 dólares la onza troy en Metals Daily (una cotización de materias primas de metales preciosos). El iridio también se obtiene comercialmente como subproducto de la extracción y el procesamiento de níquel y cobre . Durante el electrorrefinado de cobre y níquel, los metales nobles como la plata, el oro y los metales del grupo del platino , así como el selenio y el telurio, se depositan en el fondo de la celda como lodo anódico , que forma el punto de partida para su extracción. Para separar los metales, primero tienen que ser puestos en solución . Se encuentran disponibles varios métodos de separación dependiendo de la naturaleza de la mezcla; dos métodos representativos son la fusión con peróxido de sodio seguida de la disolución en agua regia y la disolución en una mezcla de cloro con ácido clorhídrico .

Una vez disuelta la mezcla, el iridio se separa de los otros metales del grupo del platino precipitando hexacloroiridato de amonio ( (NH
₄)
₂IrCl
₆) o extrayendo IrCl²⁻
₆con aminas orgánicas. El primer método es similar al procedimiento que utilizaron Tennant y Wollaston para su separación. El segundo método se puede planificar como extracción líquido-líquido continua y, por lo tanto, es más adecuado para la producción a escala industrial. En cualquier caso, el producto se reduce utilizando hidrógeno, produciendo el metal en forma de polvo o esponja que se puede tratar mediante técnicas de pulvimetalurgia .

Los precios del iridio han fluctuado en un rango considerable. Con un volumen relativamente pequeño en el mercado mundial (en comparación con otros metales industriales como el aluminio o el cobre ), el precio del iridio reacciona fuertemente a las inestabilidades en la producción, la demanda, la especulación , el acaparamiento y la política en los países productores. Como sustancia con propiedades raras, su precio se ha visto particularmente influenciado por los cambios en la tecnología moderna: la disminución gradual entre 2001 y 2003 se ha relacionado con un exceso de oferta de crisoles de Ir utilizados para el crecimiento industrial de grandes monocristales. Asimismo, los precios superiores a $ 1.000 la onza troy ($ 32 / g) entre 2010 y 2014 se han explicado con la instalación de instalaciones de producción de zafiro monocristalino utilizado en retroiluminación LED para televisores.

Aplicaciones

La demanda de iridio aumentó de 2,5 toneladas métricas en 2009 a 10,4 toneladas métricas en 2010, principalmente debido a las aplicaciones relacionadas con la electrónica que aumentaron de 0,2 a 6 toneladas métricas: los crisoles de iridio se utilizan comúnmente para cultivar grandes monocristales de alta calidad. demanda que ha aumentado considerablemente. Se prevé que este aumento en el consumo de iridio se sature debido a la acumulación de existencias de crisoles, como sucedió a principios de la década de 2000. Otras aplicaciones importantes incluyen bujías que consumieron 0,78 toneladas métricas de iridio en 2007, electrodos para el proceso cloro-álcali (1,1 t en 2007) y catalizadores químicos (0,75 t en 2007).

Industrial y medico

El alto punto de fusión, la dureza y la resistencia a la corrosión del iridio y sus aleaciones determinan la mayoría de sus aplicaciones. El iridio (o algunas veces las aleaciones de platino u osmio) y principalmente las aleaciones de iridio tienen un desgaste reducido y se utilizan, por ejemplo, para hileras de múltiples poros , a través de las cuales se extruye una masa fundida de polímero plástico para formar fibras, como el rayón . El osmio-iridio se utiliza para la orientación de la brújula y para las balanzas.

Su resistencia a la erosión del arco hace que las aleaciones de iridio sean ideales para los contactos eléctricos de las bujías , y las bujías a base de iridio se utilizan especialmente en la aviación.

El iridio puro es extremadamente quebradizo, hasta el punto de ser difícil de soldar porque la zona afectada por el calor se agrieta, pero puede hacerse más dúctil mediante la adición de pequeñas cantidades de titanio y circonio (el 0,2% de cada uno aparentemente funciona bien).

La resistencia al calor y la corrosión hace que el iridio sea un importante agente de aleación. Algunas piezas de motores de aeronaves de larga duración están hechas de una aleación de iridio, y se utiliza una aleación de iridio- titanio para tuberías de aguas profundas debido a su resistencia a la corrosión. El iridio también se utiliza como agente endurecedor en aleaciones de platino. La dureza Vickers del platino puro es de 56 HV, mientras que el platino con un 50% de iridio puede alcanzar más de 500 HV.

Los dispositivos que deben soportar temperaturas extremadamente altas suelen estar hechos de iridio. Por ejemplo, los crisoles de iridio de alta temperatura se utilizan en el proceso de Czochralski para producir monocristales de óxido (como zafiros ) para su uso en dispositivos de memoria de computadora y en láseres de estado sólido. Los cristales, como el granate galio gadolinio y el granate galio itrio, se cultivan fundiendo cargas presinterizadas de óxidos mixtos en condiciones oxidantes a temperaturas de hasta 2100 ° C.

Los compuestos de iridio se utilizan como catalizadores en el proceso Cativa para la carbonilación de metanol para producir ácido acético .

El iridio es un buen catalizador para la descomposición de la hidracina (en nitrógeno caliente y amoníaco) y se utiliza en la práctica en motores de cohetes de bajo empuje; hay más detalles en el artículo del cohete monopropulsor .

El radioisótopo iridio-192 es una de las dos fuentes de energía más importantes para su uso en radiografía γ industrial para pruebas no destructivas de metales . Además, el ¹⁹² Ir se utiliza como fuente de radiación gamma para el tratamiento del cáncer mediante braquiterapia , una forma de radioterapia en la que se coloca una fuente radiactiva sellada dentro o junto al área que requiere tratamiento. Los tratamientos específicos incluyen braquiterapia de próstata de alta tasa de dosis, braquiterapia de vías biliares y braquiterapia intracavitaria del cuello uterino.

Se ha revisado el uso de complejos de iridio (III) para la obtención de imágenes de mitocondrias.

Cuando el iridio (III) se une a la albúmina , se crea una molécula fotosensibilizada que puede penetrar en las células cancerosas . Esta molécula se puede utilizar en un proceso conocido como terapia fotodinámica para destruir las células cancerosas.

Científico

En 1889 se utilizó una aleación de 90% de platino y 10% de iridio para construir el prototipo internacional de metro y kilogramo de masa, conservado por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas cerca de París . La barra métrica fue reemplazada como la definición de la unidad fundamental de longitud en 1960 por una línea en el espectro atómico del criptón , pero el prototipo del kilogramo siguió siendo el estándar internacional de masa hasta el 20 de mayo de 2019 , cuando el kilogramo se redefinió en términos de la Constante de Planck .

El iridio se utiliza a menudo como revestimiento para materiales no conductores en preparación para la observación en microscopios electrónicos de barrido (SEM). La adición de una capa de iridio de 2 a 20 nm ayuda especialmente a los materiales orgánicos a sobrevivir al daño del haz de electrones y reduce la acumulación de carga estática dentro del área objetivo del punto focal del haz SEM. Una capa de iridio también aumenta la relación señal / ruido asociada con la emisión de electrones secundarios, que es esencial para el uso de SEM para el análisis de composición espectrográfico de rayos X. Si bien se pueden usar otros metales para recubrir objetos para uso SEM, el iridio es el recubrimiento preferido cuando las muestras se estudiarán con una amplia variedad de parámetros de imagen.

El iridio se ha utilizado en los generadores termoeléctricos de radioisótopos de naves espaciales no tripuladas como la Voyager , Viking , Pioneer , Cassini , Galileo y New Horizons . Se eligió iridio para encapsular el combustible de plutonio-238 en el generador porque puede soportar temperaturas de funcionamiento de hasta 2000 ° C y por su gran resistencia.

Otro uso se refiere a la óptica de rayos X, especialmente a los telescopios de rayos X. Los espejos del Observatorio de rayos X Chandra están recubiertos con una capa de iridio de 60  nm de espesor. El iridio demostró ser la mejor opción para reflejar los rayos X después de que también se probaran el níquel, el oro y el platino. La capa de iridio, que tenía que ser lisa hasta dentro de unos pocos átomos, se aplicó depositando vapor de iridio a alto vacío sobre una capa base de cromo .

El iridio se utiliza en física de partículas para la producción de antiprotones , una forma de antimateria . Los antiprotones se fabrican disparando un haz de protones de alta intensidad a un objetivo de conversión , que debe estar hecho de un material de muy alta densidad. Aunque se puede usar tungsteno en su lugar, el iridio tiene la ventaja de una mejor estabilidad bajo las ondas de choque inducidas por el aumento de temperatura debido al haz incidente.

La activación del enlace carbono-hidrógeno ( activación del C-H) es un área de investigación sobre las reacciones que rompen los enlaces carbono-hidrógeno , que tradicionalmente se consideraban no reactivos. El primer éxito reportado en la activación de enlaces C-H en hidrocarburos saturados , publicado en 1982, utilizó complejos organometálicos de iridio que experimentan una adición oxidativa con el hidrocarburo.

Los complejos de iridio se están investigando como catalizadores para la hidrogenación asimétrica . Estos catalizadores se han utilizado en la síntesis de productos naturales y son capaces de hidrogenar determinados sustratos difíciles, como los alquenos no funcionalizados, de forma enantioselectiva (generando sólo uno de los dos posibles enantiómeros ).

El iridio forma una variedad de complejos de interés fundamental en la recolección de tripletes.

Histórico

Se utilizaron aleaciones de iridio-osmio en las puntas de las plumas estilográficas . El primer uso importante del iridio fue en 1834 en plumillas montadas en oro. Desde 1944, la famosa pluma estilográfica Parker 51 estaba equipada con una punta con una aleación de rutenio e iridio (con un 3,8% de iridio). El material de la punta en las estilográficas modernas todavía se llama convencionalmente "iridio", aunque rara vez contiene iridio; otros metales como el rutenio , el osmio y el tungsteno han ocupado su lugar.

Se utilizó una aleación de iridio y platino para los orificios de contacto o las piezas de ventilación del cañón . Según un informe de la Exposición de París de 1867 , una de las piezas expuestas por Johnson y Matthey "se ha utilizado en un arma Withworth durante más de 3000 disparos, y apenas muestra signos de desgaste todavía. Aquellos que conocen los constantes problemas y Los gastos ocasionados por el uso de las piezas de ventilación del cañón cuando están en servicio activo, agradecerán esta importante adaptación ".

El pigmento negro iridio , que consiste en iridio muy finamente dividido, se utiliza para pintar porcelana de un negro intenso; se dijo que "todos los demás colores negros de porcelana aparecen grises a un lado".

Precauciones

El iridio en forma metálica a granel no es biológicamente importante ni peligroso para la salud debido a su falta de reactividad con los tejidos; solo hay alrededor de 20  partes por billón de iridio en el tejido humano. Como la mayoría de los metales, el polvo de iridio finamente dividido puede ser peligroso de manipular, ya que es un irritante y puede encenderse en el aire. Se sabe muy poco sobre la toxicidad de los compuestos de iridio, principalmente porque se usa tan raramente que pocas personas entran en contacto con él y quienes lo hacen solo con cantidades muy pequeñas. Sin embargo, las sales solubles, como los haluros de iridio, podrían ser peligrosas debido a elementos distintos del iridio o debido al iridio mismo. Al mismo tiempo, la mayoría de los compuestos de iridio son insolubles, lo que dificulta la absorción en el cuerpo.

Un radioisótopo de iridio, ¹⁹²
Ir , es peligroso, como otros isótopos radiactivos. Las únicas lesiones notificadas relacionadas con el iridio se refieren a la exposición accidental a la radiación de¹⁹²
Ir usado en braquiterapia . Radiación gamma de alta energía de¹⁹²
Ir puede aumentar el riesgo de cáncer. La exposición externa puede causar quemaduras, envenenamiento por radiación y la muerte. La ingestión de ¹⁹² Ir puede quemar el revestimiento del estómago y los intestinos. ^{El 192} Ir, el ^192m Ir y el ^194m Ir tienden a depositarse en el hígado y pueden presentar riesgos para la salud tanto por la radiación gamma como por la beta .

Notas

Referencias

enlaces externos

• Iridium en la tabla periódica de videos (Universidad de Nottingham)
• Iridium en Encyclopædia Britannica