Iridi

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Iridi
OsmiIridiPlatin
Rh
  Cubic-face-centered.svg
 
77
Ir
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Ir
Mt
Bảng tiêu chuẩn
Hình dạng
Bạc trắng
Tính chất chung
Tên, Ký hiệu, Số Iridi, Ir, 77
Phiên âm /ɪˈrɪdiəm/
i-RID-ee-əm
Phân loại Kim loại chuyển tiếp
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp 96, d
Khối lượng nguyên tử 192,217
Cấu hình electron [Xe] 4f14 5d7 6s2
Số electron trên vỏ điện tử 2, 8, 18, 32, 15, 2
Electron shell 077 Iridium.svg
Tính chất vật lý
Màu Bạc trắng
Trạng thái vật chất Chất rắn
Mật độ gần nhiệt độ phòng 22,56 [1] g·cm−3
Mật độ ở thể lỏng khi đạt nhiệt độ nóng chảy 19 g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy 2739 K, 2466 °C, 4471 °F
Nhiệt độ sôi 4701 K, 4428 °C, 8002 °F
Nhiệt lượng nóng chảy 41,12 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi 563 kJ·mol−1
Nhiệt dung 25,10 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 2713 2957 3252 3614 4069 4659
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa −3,−1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6
(Bazơ nhẹ)
Độ âm điện 2,20 (thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 880 kJ·mol−1
Thứ hai: 1600 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị 136 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 141±6 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lập phương tâm mặt
Trạng thái trật tự từ Thuận từ[2]
Điện trở suất (20 °C) 47,1 n Ω·m
Độ dẫn nhiệt 147 W·m−1·K−1
Độ giãn nở nhiệt 6,4 µm/(m·K)
Tốc độ truyền âm thanh (thanh mỏng; 20 °C) 4825 m·s−1
Mô đun Young 528 GPa
Mô đun cắt 210 GPa
Mô đun nén 320 GPa
Hệ số Poisson 0,26
Độ cứng theo thang Mohs 6,5
Độ cứng theo thang Vickers 1760 MPa
Độ cứng theo thang Brinell 1670 MPa
Số đăng ký CAS 7439-88-5
Đồng vị ổn định nhất
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
188Ir Tổng hợp 1,73 ngày ε 1.64 188Os
189Ir Tổng hợp 13,2 ngày ε 0.532 189Os
190Ir Tổng hợp 11,8 ngày ε 2.000 190Os
191Ir 37.3% 191Ir ổn định với 114 nơtron
192Ir Tổng hợp 73,827 ngày β 1.460 192Pt
ε 1.046 192Os
192m2Ir Tổng hợp 241 năm IT 0.161 192Ir
193Ir 62.7% 193Ir ổn định với 116 nơtron
193mIr Tổng hợp 10,5 ngày IT 0.080 193Ir
194Ir Tổng hợp 19,3 giờ β 2.247 194Pt
194m2Ir Tổng hợp 171 ngày IT  ? 194Ir


Iridi là một nguyên tố hóa học với số nguyên tử 77 và kí hiệu là Ir. Là một kim loại chuyển tiếp, cứng, màu trắng bạc thuộc nhóm platin, iridi là nguyên tố đặc thứ 2 (sau osmi) và là kim loại có khả năng chống ăn mòn nhất, thậm chí ở nhiệt độ cao khoảng 2000 °C. Mặc dù chỉ các muối nóng chảy và halogen nhất định mới ăn mòn iridi rắn, bụi iridi mịn thì phản ứng mạnh hơn và thậm chí có thể cháy. Các hợp chất iridi quan trọng nhất được sử dụng là các muối và axit tạo thành với clo, mặc dù iridi cũng tạo thành một số các hợp chất kim loại hữu cơ được dùng làm chất xúc tác và nghiên cứu.191Ir và 193Ir là hai đồng vị tự nhiên của iridi và cũng là hai đồng vị bền; trong đó đồng vị 193Ir phổ biến hơn.

Iridi được Smithson Tennant phát hiện năm 1803 ở Luân Đôn, Anh, trong số các tạp chất không hòa tan trong platin tự nhiên ở Nam Mỹ. Mặc dù nó là một trong những nguyên tố hiếm nhất trong vỏ Trái Đất, với sản lượng và tiêu thụ hàng năm chỉ 3 tấn, nó có nhiều ứng dụng trong công nghiệp đặc thù và trong khoa học. Iridi được dùng với chức năng chống ăn mòn cao ở nhiệt độ cao như nồi nung làm tái kết tinh của các chất bán dẫn ở nhiệt độ cao, các điện cực trong sản xuất clo, và máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ được dùng trong phi thuyền không người lái. Các hợp chất iridi cũng được dùng làm các chất xúc tác trong sản xuất axit axetic. Trong công nghiệp ôtô, iridi được dùng làm bugi đánh lửa (high-end after-market sparkplugs) với vai trò điện cực trung tâm, thay thế việc sử dụng các kim loại thông thường.

Các dị thường iridi cao trong lớp sét thuộc ranh giới địa chất K-T (kỷ Creta-kỷ Trias) đã đưa đến giả thuyết Alvarez, mà theo đó sự ảnh hưởng của một vật thể lớn ngoài không gian đã gây ra sự tiệt chủng của khủng long và các loài khác cách đây 65 triệu năm. Iridi được tìm thấy trong các thiên thạch với hàm lượng cao hơn hàm lượng trung bình trong vỏ Trái Đất. Người ta cho rằng lượng iridi trong Trái Đất cao hơn hàm lượng được tìm thấy trong lớp vỏ đá của nó, nhưng có mật độ cao và khuynh hướng của iridi liên kết với sắt, hầu hết iridi giảm theo chiều từ bên dưới lớp vỏ đi vào tâm Trái Đất khi Trái Đất còn trẻ và vẫn nóng chảy.

Iridi có thể được làm thành dải hoặc dây mảnh bằng cách cán hoặc chuốt kéo.

Tính chất[sửa | sửa mã nguồn]

Tính chất vật lý[sửa | sửa mã nguồn]

A flattened drop of dark gray substance.
1 troi ao-xơ (31 g) iridi nóng chảy

Là thành viên của các kim loại nhóm platin, iridi có màu trắng tương tự platin nhưng chơi ngả sang màu vàng nhạt. Do độ cứng, giòn, và điểm nóng chảy rất cao của nó, iridi rắn khó gia công, định hình, và thường được sử dụng ở dạng bột luyện kim.[3] Nó là kim loại duy nhất duy trì được các đặc điểm cơ học tốt trong không khí ở nhiệt độ trên 1600 °C.[4] Iridi có điểm nóng chảy cao và trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ dưới 0,14 K.[5]

Mô đun đàn hồi của iridi lớn thứ 2 trong các kim loại, sau osmi.[4] Điều này kết hợp với mô đun độ cứng cao và hệ số Poisson thấp cho thấy cấp độ của độ cứng và khả năng chống biến dạng lớn nên để chế tạo các các bộ phận hữu ích là vấn đề rất khó khăn. Mặc dù có những hạn chế và giá cao, nhiều ứng dụng đã được triển khai trong các môi trường cần độ bền cơ học cao đặc biệt trong công nghệ hiện đại.[4]

Mật độ được đo đạc của iridi chỉ thấp hơn của osmi một ít (khoảng 0,1%).[6][7] Có một số nhập nhằng liên quan đến hai nguyên tố này là nguyên tố nào đặc hơn, do kích thước nhỏ khác nhau về mật độ và khó khăn về độ chính xác của phép đo,[8] nhưng, khi độ chính xác tăng khi tính mật độ bằng dữ liệu tinh thể học tia X thì mật độ của iridi là 22,56 g/cm3 và của osmi là 22,59 g/cm3.[9]

Tính chất hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Iridi là kim loại có khả năng chống ăn mòn lớn nhất:[10] nó không phản ứng với hầu hết axit, nước cường toan, kim loại nóng chảy hay các silicat ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, nó có thể phản ứng với một số muối nóng chảy như natri xyanuakali xyanua,[10] cũng như oxy và các halogen (đặc biệt flo)[11] ở nhiệt độ cao hơn.[12]

Các hợp chất[sửa | sửa mã nguồn]

Các trạng thái ôxy hóa[note 1]
−3 [Ir(CO)3]3-
−1 [Ir(CO)3(PPh3)]-
0 Ir4(CO)12
+1 [Ir(CO)Cl(PPh3)2]
+2 IrCl2
+3 IrCl3
+4 IrO2
+5 Ir4F20
+6 IrF6

Iridi tạo thành các hợp chất ở dạng ôxit có trạng thái ôxi hóa từ −3 đến +6; trạng thái ôxy hóa phổ biến nhất là +3 và +4.[3] Các mẫu có tính chất đặc trưng tốt của các trạng thái ôxy hóa cao nhất thì hiếm có, nhưng có một số dạng như IrF6 và 2 ôxit hỗn hợp Sr2MgIrO6Sr2CaIrO6.[3][13] Ngoài ra, năm 2009, iridi(VIII) tetroxit (IrO4) đã được điều chế ở dạng matrix isolation conditions (6 K trong Ar) bằng cách chiếu tia cực tím vào phức iridium-peroxo. Tuy nhiên, mẫu này không ổn định như mong đợi khi mà trạng thái rắn của nó phải được duy trì ở nhiệt độ cao.[14]

Ứng dụng[sửa | sửa mã nguồn]

Iridi được sử dụng như một thành phần của các hợp kim dùng cho các cặp nhiệt điện; nồi nấu kim loại, hoặc các điện cực cho các buji động cơ máy bay.

  • Hợp kim bạch kim - iridi: các công tắc điện; đồ trang sức; kim khâu dưới da
  • Hợp kim rodi - iridi: cặp nhiệt điện
  • Hợp kim iridi - osimi: đầu bút
  • Hợp kim iridi - vonfram: dây tóc nhiệt độ cao

Chú ý[sửa | sửa mã nguồn]

Iridi ở dạng khối kim loại không có vai trò sinh học quan trọng hoặc nguy hiểm đối với sức khỏe do nó không phản ứng với các tế bào; chỉ có khoảng 20 ppt (một phần tỉ) iridi có mặt trong tế bào.[10] Tuy nhiên, bột iridi mịn có thể nguy hiểm khi tiếp xúc, vì nó là một chất kích thích và có thể cháy trong không khí.[15] Có rất ít thông tin về độc tính của các hợp chất iridi do chúng được sử dụng với số lượng rất nhỏ, nhưng các muối hòa tan như iridi halua, có thể nguy hiểm do các nguyên tố khác trong hợp chất hơn là do iridi.[16] Hầu hết các hợp chất iridi không hòa tan nên nó khó hấp thụ vào trong cơ thể.[10]

Đồng vị phóng xạ của iridi, 192Ir thì nguy hiểm giống như các đồng vị phóng xạ khác. Tổn thương được thông báo duy nhất liên quan đến việc tiếp xúc 192Ir là loại được dùng trong liệu pháp tia phóng xạ để gần.[16] Bức xạ gama năng lượng cao của 192Ir có thể làm tăng nguy cơ gây ung thư. Tiếp xúc bên ngoài có thể gây bỏng, nhiễm độc phóng xạ, và chết. Ăn 192Ir vào có thể đốt cháy lớp lót dạ dày và ruột.[17] 192Ir, 192mIr, và 194mIr có xu hướng tích tụ trong gan, và có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe do bức xạ beta và gamma.[18]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Most common oxidation states of iridium are in bold. The right column lists one representative compound for each oxidation state.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium, in: Platinum Metals Review, 1989, 33, 1, S. 14–16; Volltext.
  2. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  3. ^ a ă â Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (ấn bản 2). Oxford: Butterworth–Heinemann. tr. 1113–1143, 1294. ISBN 0-7506-3365-4. OCLC 213025882 37499934 41901113. 
  4. ^ a ă â Hunt, L. B. (1987). “A History of Iridium”. Platinum Metals Review 31 (1): 32–41. 
  5. ^ Kittel, C. (2004). Introduction to Solid state Physics, 7th Edition. Wiley-India. ISBN 8126510455. 
  6. ^ Arblaster, J. W. (1995). “Osmium, the Densest Metal Known”. Platinum Metals Review 39 (4): 164. 
  7. ^ Cotton, Simon (1997). Chemistry of Precious Metals. Springer-Verlag New York, LLC. tr. 78. ISBN 9780751404135. 
  8. ^ Lide, D. R. (1990). CRC Handbook of Chemistry and Physics (70th Edn.). Boca Raton (FL):CRC Press. 
  9. ^ Arblaster, J. W. (1989). “Densities of osmium and iridium: recalculations based upon a review of the latest crystallographic data” (PDF). Platinum Metals Review 33 (1): 14–16. 
  10. ^ a ă â b Emsley, J. (2003). “Iridium”. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. tr. 201–204. ISBN 0-19-850340-7. 
  11. ^ Perry, D. L. (1995). Handbook of Inorganic Compounds. CRC Press. tr. 203–204. ISBN 0-8492-8671-3 Kiểm tra giá trị |isbn= (trợ giúp). 
  12. ^ Lagowski, J. J. biên tập (2004). Chemistry Foundations and Applications 2. Thomson Gale. tr. 250–251. ISBN 0-02-865732-3 Kiểm tra giá trị |isbn= (trợ giúp). 
  13. ^ Jung, D.; Demazeau, Gérard (1995). “High Oxygen Pressure and the Preparation of New Iridium (VI) Oxides with Perovskite Structure: Sr2MIrO6 (M = Ca, Mg)”. Journal of Solid State Chemistry 115 (2): 447–455. Bibcode:1995JSSCh.115..447J. doi:10.1006/jssc.1995.1158. 
  14. ^ Gong, Y.; Zhou, M.; Kaupp, M.; Riedel, S. (2009). “Formation and Characterization of the Iridium Tetroxide Molecule with Iridium in the Oxidation State +VIII”. Angewandte Chemie International Edition 48: 7879–7883. doi:10.1002/anie.200902733. 
  15. ^ Seymour, R. J.; O'Farrelly, J. I. (2001). “Platinum-group metals”. Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. doi:10.1002/0471238961.1612012019052513.a01.pub2. 
  16. ^ a ă Mager Stellman, J. (1998). “Iridium”. Encyclopaedia of Occupational Health and Safety. International Labour Organization. tr. 63.19. ISBN 9789221098164. OCLC 35279504 45066560. 
  17. ^ “Radioisotope Brief: Iridium-192 (Ir-192)” (PDF). Radiation Emergencies. Center for Disease Control and Prevention. 18 tháng 8 năm 2004. Truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2008. 
  18. ^ “Iridium” (PDF). Human Health Fact Sheet. Argonne National Laboratory. 2005. Truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2008. 

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]