Wissenschaft

Metallprofil: Iridium

Iridium ist ein hartes, sprödes und glänzendes Metall der Platingruppe (PGM), das sowohl bei hohen Temperaturen als auch in chemischen Umgebungen sehr stabil ist.

 

Eigenschaften

  • Atomsymbol: Ir
  • Ordnungszahl: 77
  • Elementkategorie: Übergangsmetall
  • Dichte: 22,56 g / cm 3
  • Schmelzpunkt: 4471 F (2466 C)
  • Siedepunkt: 8002 F (4428 C)
  • Mohs-Härte: 6,5

 

Eigenschaften

Reines Iridiummetall ist ein extrem stabiles und dichtes Übergangsmetall.

Iridium gilt aufgrund seiner Beständigkeit gegen Angriffe durch Salze, Oxide, Mineralsäuren und Königswasser (eine Mischung aus Salz- und Nitrochlorsäure) als das korrosionsbeständigste reine Metall, während es nur durch geschmolzene Salze wie Natriumchlorid und angegriffen werden kann Natriumcyanid.

Iridium ist das zweitdichteste aller Metallelemente (hinter Osmium, obwohl dies diskutiert wird) und hat wie andere PGMs einen hohen Schmelzpunkt und eine gute mechanische Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Metallisches Iridium hat den zweithöchsten Elastizitätsmodul aller Metallelemente, was bedeutet, dass es sehr steif und verformungsbeständig ist. Diese Eigenschaften erschweren die Herstellung zu verwendbaren Teilen, machen es jedoch zu einem wertvollen legierungsverstärkenden Additiv. Platin ist beispielsweise. wenn es mit 50% Iridium legiert ist, fast zehnmal härter als in reinem Zustand.

 

Geschichte

Smithson Tennant wird die Entdeckung von Iridium bei der Untersuchung von Platinerz im Jahr 1804 zugeschrieben. Rohes Indiummetall wurde jedoch erst nach weiteren 10 Jahren extrahiert, und eine reine Form des Metalls wurde erst fast 40 Jahre nach Tennants Entdeckung hergestellt.

Im Jahr 1834 entwickelte John Isaac Hawkins die erste kommerzielle Verwendung für Iridium. Hawkins hatte nach einem harten Material gesucht, um Stiftspitzen zu bilden, die sich nach wiederholtem Gebrauch nicht abnutzen oder brechen würden. Nachdem er von den Eigenschaften des neuen Elements erfahren hatte, erwarb er von Tennants Kollegen William Wollaston iridiumhaltiges Metall und begann mit der Herstellung der ersten Goldstifte mit Iridiumspitze.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts übernahm die britische Firma Johnson-Matthey die Führung bei der Entwicklung und Vermarktung von Iridium-Platin-Legierungen. Eine der ersten Anwendungen waren Witworth-Kanonen, die während des amerikanischen Bürgerkriegs eingesetzt wurden.

Vor der Einführung von Iridiumlegierungen waren Kanonenentlüftungsstücke, die die Zündung der Kanone hielten, für ihre Verformung infolge wiederholter Zündung und hoher Verbrennungstemperaturen berüchtigt. Es wurde behauptet, dass Entlüftungsstücke aus iridiumhaltigen Legierungen ihre Form und Gestalt für über 3000 Ladungen behielten.

1908 entwarf Sir William Crookes die ersten Iridiumtiegel (Gefäße für chemische Hochtemperaturreaktionen), die er von Johnson Matthey hergestellt hatte und die große Vorteile gegenüber reinen Platingefäßen hatten.

Die ersten Iridium-Ruthenium-Thermoelemente wurden in den frühen 1930er Jahren entwickelt, und in den späten 1960er Jahren erhöhte die Entwicklung dimensionsstabiler Anoden (DSAs) die Nachfrage nach dem Element erheblich.

Die Entwicklung der Anoden, die aus mit PGM-Oxiden beschichtetem Titanmetall bestehen , war ein wesentlicher Fortschritt im Chloralkali-Verfahren zur Herstellung von Chlor und Ätznatron, und die Anoden sind weiterhin ein Hauptverbraucher von Iridium.

 

Produktion

Wie alle PGMs wird Iridium als Nebenprodukt von Nickel sowie aus PGM-reichen Erzen extrahiert.

PGM-Konzentrate werden häufig an Raffinerien verkauft, die sich auf die Isolierung jedes Metalls spezialisiert haben.

Sobald vorhandenes Silber, Gold, Palladium und Platin aus dem Erz entfernt sind, wird der verbleibende Rückstand mit Natriumbisulfat geschmolzen, um Rhodium zu entfernen .

Das verbleibende Konzentrat, das Iridium zusammen mit Ruthenium und Osmium enthält, wird mit Natriumperoxid (Na 2 O 2 ) geschmolzen , um Ruthenium- und Osmiumsalze zu entfernen, wobei niedrigreines Iridiumdioxid (IrO 2 ) zurückbleibt .

Durch Auflösen von Iridiumdioxid in Königswasser kann der Sauerstoffgehalt entfernt werden, während eine als Ammoniumhexachloroiridat bekannte Lösung hergestellt wird. Ein Verdampfungstrocknungsprozess, gefolgt von Verbrennen mit Wasserstoffgas, führt schließlich zu reinem Iridium.

Die weltweite Produktion von Iridium ist auf ca. 3-4 Tonnen pro Jahr begrenzt. Das meiste davon stammt aus der Primärerzproduktion, obwohl ein Teil des Iridiums aus verbrauchten Katalysatoren und Tiegeln recycelt wird.

Südafrika ist die Hauptquelle für Iridium, aber das Metall wird auch in Russland und Kanada aus Nickelerzen gewonnen.

Zu den größten Herstellern zählen Anglo Platinum, Lonmin und Norilsk Nickel.

 

Anwendungen

Obwohl sich Iridium in einer Vielzahl von Produkten befindet, lassen sich seine Endanwendungen im Allgemeinen in vier Sektoren einteilen:

  1. Elektrisch
  2. Chemisch
  3. Elektrochemisch
  4. Andere

Laut Johnson Matthey machten elektrochemische Anwendungen fast 30 Prozent der im Jahr 2013 verbrauchten 198.000 Unzen aus. Elektrische Anwendungen machten 18 Prozent des gesamten Iridiumverbrauchs aus, während die chemische Industrie ungefähr 10 Prozent verbrauchte. Andere Verwendungszwecke rundeten die verbleibenden 42 Prozent der Gesamtnachfrage ab.

Quellen

Johnson Matthey. PGM Market Review 2012.

http://www.platinum.matthey.com/publications/pgm-market-reviews/archive/platinum-2012

USGS. Mineral Commodity Summaries: Metalle der Platingruppe. Quelle: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf

Chaston, JC „Sir William Crookes: Untersuchungen zu Iridium-Tiegeln und der Flüchtigkeit der Platinmetalle“. Platinum Metals Review , 1969, 13 (2).

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