- Iridium (Chemisches Element)
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Eigenschaften Allgemein Name, Symbol, Ordnungszahl Iridium, Ir, 77 Serie Übergangsmetalle Gruppe, Periode, Block 9, 6, d Aussehen silbrig weiß CAS-Nummer 7439-88-5 Massenanteil an der Erdhülle 1 · 10-7 % Atomar Atommasse 192,217 u Atomradius (berechnet) 135 (180) pm Kovalenter Radius 137 pm Elektronenkonfiguration [Xe] 4f145d76s2 Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 32, 15, 2 1. Ionisierungsenergie 880 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 1600 kJ/mol Physikalisch Aggregatzustand fest Modifikationen - Kristallstruktur kubisch flächenzentriert Dichte 22,56 g/cm3 Mohshärte 6,5 Schmelzpunkt 2739 K (2466 °C) Siedepunkt 4701 K (4428 °C) Molares Volumen 8,52 · 10-6 m3/mol Verdampfungswärme 604 kJ/mol Schmelzwärme 26,1 kJ/mol Dampfdruck 1,47 Pa bei 2716 K Schallgeschwindigkeit 4825 m/s bei 293,15 K Spezifische Wärmekapazität 130 J/(kg · K) Elektrische Leitfähigkeit 19,7 · 106 A/(V · m) Wärmeleitfähigkeit 147 W/(m · K) Chemisch Oxidationszustände -1, 0, 1, 2, 3, 4, 6 Oxide (Basizität) (leicht basisch) Normalpotential 1,156 V (Ir3+ + 3e- → Ir) Elektronegativität 2,20 (Pauling-Skala) Isotope Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 189Ir 13,2 d ε 0,532 189Os 190Ir 11,78 d ε 2,000 190Os 191Ir 37,3 %
Stabil 192Ir 73,830 d β− 1,460 192Pt ε 1,046 192Os 192mIr 241 a IT 0,155 192Ir 193Ir 62,7 %
Stabil 194Ir 19,15 h β− 2,247 194Pt 195Ir 2,5 h β− 1,120 195Pt NMR-Eigenschaften Sicherheitshinweise Gefahrstoffkennzeichnung [1] Pulver
Leicht-
entzündlich(F) R- und S-Sätze R: 11 S: 9-16-29-33 Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.Iridium ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ir und der Ordnungszahl 77. Das sehr schwere, harte, spröde, silber-weiß glänzende Metall aus der Gruppe der Platinmetalle gilt als das korrosionsbeständigste Element. Unter 0,11 Kelvin wechselt es in den supraleitfähigen Zustand über.
Inhaltsverzeichnis
Geschichte
Iridium (griech. iridios „regenbogenfarbig“ nach der Vielfarbigkeit seiner Verbindungen) wurde 1803 in London von Smithson Tennant zusammen mit Osmium entdeckt. Beim Auflösen eines Rohplatins in Königswasser befanden sich beide Platinmetalle im unlöslichen schwarzen Rückstand. Die Farbvielfalt der Iridiumsalze inspirierte Tennant zu dem Namen Iridium. Auch das "Urmeter" besteht aus einer Iridiumlegierung. Es wird seit 1898 in Paris im Bureau International des Poids et Mesures aufbewahrt.
Vorkommen
Iridium ist seltener als Gold oder Platin. Es ist nach Rhenium zusammen mit Rhodium und Ruthenium das seltenste nicht radioaktive Metall. Sein Anteil in der kontinentalen Erdkruste beträgt nur 1 ppb[2]. In der Natur tritt es elementar in Form von kleinen Körnern oder in Begleitung des Platins auf. Mit Osmium bildet es zwei natürlich vorkommende Minerale:
- Osmiridium, das zu 50 % aus Iridium, der Rest aus Osmium, Platin, Ruthenium und Rhodium besteht und
- Iridosmium, das sich zu 55-80 % aus Osmium und zu 20-45 % aus Iridium zusammensetzt.
Wichtige Vorkommen liegen in Südafrika, im Ural, Nord- und Südamerika, in Tasmanien, Borneo und Japan.
Freies Iridium ebenso wie andere Elemente der Platingruppe finden sich in Flusssanden. Daneben fällt Iridium bei der Verhüttung von Nickelerzen an.
Iridium 8,3g lichtbogengeschmolzen
IridiumfolieEigenschaften
Wegen seiner Härte und Sprödigkeit kann Iridium nur schwer bearbeitet werden. Bei Rotglut oxidiert es unvollständig zu schwarzem IrO2, das oberhalb 1140 °C wieder zerfällt. Auch Iridium ist wie Osmium in der Hitze und vor allem bei höherem Sauerstoffgehalt als Oxid IrO3 flüchtig. An kalten Stellen jedoch scheidet es sich im Gegensatz zum Osmium als Metall oder IrO2 wieder ab.
In Mineralsäuren, auch in Königswasser, ist es beständig. In Chlorid-Schmelzen bei Gegenwart von Chlor wird es jedoch aufgelöst.
In der natürlich auftretenden Isotopenzusammensetzung ist Iridium nach Osmium das zweitdichteste Element. Das stabile Iridiumisotop 193Ir hat jedoch mit 22,65 g/cm3 die höchste Dichte aller nicht radioaktiven Isotope. Ob Iridium oder Osmium das dichteste Element darstellt, ist also Definitionssache. In der angelsächsischen Literatur gilt überwiegend Osmium als das dichteste Element.
Verwendung
Iridium ist oft Bestandteil von Legierungen, denen es Härte und/oder Sprödigkeit verleiht. Platin-Iridium-Legierungen setzt man bei Präzisionsmessungen, in der Medizin und dem Maschinenbau ein.
Weitere Verwendung findet es:
- als Bestandteil der Legierung des Ur-Kilogramms, sowie des dritten Ur-Meters;
- in Form von Behältern und Tiegeln für Hochtemperaturanwendungen;
- als elektrischer Kontakt;
- in Schmuck als Platin-Iridium Legierung (PtIr 800 und PtIr 900) für stark beanspruchte Teile (Trauringe, Krawattennadeln, Verschlüsse, Mechaniken und Federn);
- bei Zündkerzen-Elektroden;
- in Schreibfedern vorne an der Spitze für Füllfederhalter wird meist eine Os/Ir Legierung eingesetzt;
- als Bestandteil von Kugelschreiberminen (Schreibkugel);
- in Legierung mit Platin als Zerstäuberspitze in der Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie;
- in Sputter -Targets zur Erzeugung von Elektronen ableitenden Beschichtungen von elektrischen Nichtleitern in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie
- sowie in Form der UV-Schutzschicht auf hochwertigen Sonnenbrillen.
- in Dentallegierungen
- zunehmende Bedeutung als Katalysator chemischer Reaktionen (industriell wichtiger Einsatz bei der Synthese der Essigsäure(Cativa-Prozess))
Sicherheitshinweise
Metallisches Iridium ist wegen seiner Beständigkeit ungiftig. Als Pulver oder Staub ist es leicht entzündlich, in kompakter Form nicht brennbar. Iridiumverbindungen müssen als toxisch eingestuft werden.
Isotope
Es gibt zwei natürliche Isotope von Iridium und eine Reihe von Radioisotopen, wovon Ir-192 mit einer Halbwertszeit von 73,83 Tagen das stabilste ist. Ir-192 zerfällt als Betastrahler zu Platin-192, die meisten anderen zu Osmium.
Iridium 192 eignet sich durch die Aussendung von Gammastrahlung mit einer Energie von etwa 550 keV (Kiloelektronenvolt) auch in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Industrielle Röntgenanlagen erreichen eine maximale Energie von 450 keV. Bei Werkstücken mit einer Wandstärke von über 5 cm wird meistens auf Iridium zurückgegriffen.
Der Iridiumstrahler ist in etwa so groß wie ein Stecknadelkopf und in einem Behälter eingeschweißt. Der eingeschweißte Strahler wird wiederum in einem verschließbaren Arbeitsbehälter untergebracht, der zur Zurückhaltung der Gammastrahlung mit abgereichertem Uran ausgekleidet ist.
Die Arbeitsbehälter für Iridiumstrahler haben folgende Abmessungen: 20 cm lang, 10 cm breit und 15 cm hoch. Das Gewicht beträgt etwa 13 bis 20 kg, je nach Leistung. Sie sind somit für den mobilen Einsatz optimal geeignet.
KT-Impakt
Iridium kommt in verhältnismäßig hoher Konzentration in der Sedimentschicht vor, die das Zeitalter der Kreide vom Tertiär trennt und dient als wichtiger Beweis für einen großen Meteoriteneinschlag, der unter anderem die Dinosaurier ausrottete. Siehe auch KT-Impakt (Kreide-Tertiär-Einschlag).
Verbindungen
Viele Iridiumsalze sind farbig: Mit Chlor bildet es olivgrünes Iridium(III)-chlorid oder dunkelblauschwarzes nicht ganz definiertes Iridium(IV)-chlorid. Mit Fluor reagiert es zu gelbem, leichtflüchtigem Iridium(VI)-fluorid beziehungsweise gelbgrünem Iridium(V)-fluorid.
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu Iridium in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 28.4.2008 (JavaScript erforderlich)
- ↑ David R. Lide (ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Auflage, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea.
Literatur
- Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3
Weblinks
- Los Alamos National Laboratory - Iridium
- WebElements.com - Iridium
- EnvironmentalChemistry.com - Iridium
- Iridium von Periodensysteminfo
- Iridium bei Seilnacht (mit Herstellung)
- Bild in der Sammlung von Heinrich Pniok
- Mineralienatlas:Iridium (Wiki)
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