מה זה אירידיום? פרופיל מתכת

אירידיום הוא קשה, שביר ומבריק מתכת קבוצת פלטינה (PGM) שהוא יציב מאוד בטמפרטורות גבוהות כמו גם בסביבות כימיות.

נכסים

• סמל אטומי: איר
• מספר אטומי: 77
• קטגוריית אלמנטים: Transition Metal
• צפיפות: 22.56 גרם / ס"מ³
• נקודת התכה: 4471 F (2466 C)
• נקודת רתיחה: 8002 F (4428 C)
• קשיות מו: 6.5

מאפיינים

מתכת אירידיום טהורה היא מתכת מעבר יציבה וצפופה במיוחד.

אירידיום נחשב למתכת הטהורה העמידה ביותר בפני קורוזיה בגלל עמידותה בפני התקפות ממלחים, תחמוצות, חומצות מינרליות ואקווה. regia (תערובת של חומצות הידר וחומצה ניטרוכלורית), בעוד שהיא חשופה רק להתקפה על ידי מלחים מותכים כגון נתרן כלורי ונתרן צִיאָנִיד.

השני בצפיפות מכל יסודות המתכת (שמאחורי אוסמיום בלבד, למרות שמדובר בוויכוח), לאירידיום, כמו ל- PGM אחרים, יש נקודת התכה גבוהה וחוזק מכני טוב בטמפרטורות גבוהות.

לאירידיום מתכתי יש את המודולוס האלסטי השני הגבוה ביותר של כל יסודות המתכת, כלומר הוא נוקשה מאוד עמיד בפני דפורמציה, מאפיינים המקשים על ייצור לחלקים שמישים אך מה שהופך אותו ל בעל ערך סַגסוֹגֶת-חיזוק תוסף. פְּלָטִינָה, כאשר מסגסג עם 50% אירידיום, למשל, הוא קשה כמעט פי עשרה מאשר במצב טהור.

הִיסטוֹרִיָה

לזכותו של סמית'סון טננט נמצא הגילוי של אירידיום בעת בחינת עפרות הפלטינה בשנת 1804. עם זאת, מתכת אינדיום גולמית לא הופקה במשך עשר שנים נוספות וצורה טהורה של המתכת לא הופקה עד כמעט 40 שנה לאחר גילויו של טננט.

בשנת 1834 פיתח ג'ון אייזק הוקינס את השימוש המסחרי הראשון לאירידיום. הוקינס חיפש חומר קשה ליצירת עצות בעט שלא יישחקו או יישברו לאחר שימוש חוזר. לאחר ששמע על תכונותיו של היסוד החדש, הוא רכש מתכת המכילה אירידיום מעמיתו של טננט ויליאם וולסטון והחל לייצר את עטי הזהב הראשונים שקצו אירידיום.

במחצית השנייה של המאה ה -19, החברה הבריטית ג'ונסון-מתיאי לקחה את ההובלה בפיתוח ושיווק סגסוגות אירידיום-פלטינה. אחד השימושים הראשוניים בהם היה בתותחי וויטוורת ', שראו פעולה במהלך מלחמת האזרחים האמריקאית.

לפני הכנסת סגסוגות אירידיום, חלקי פורקן התותח, שהחזיקו בהצתה של התותח, היו ידועים לשמצה בדפורמציה כתוצאה מהצתה חוזרת וטמפרטורות בעירה גבוהות. נטען כי חלקי האוורור העשויים מסגסוגות המכילות אירידיום החזיקו בצורתם ובצורתם במשך למעלה מ -3,000 מטענים.

בשנת 1908 תכנן סר ויליאם קרוקוס את כור ההיתוך הראשון של אירידיום (כלים המשמשים לחומרים כימיים בטמפרטורה גבוהה שהוא יצר על ידי ג'ונסון מתי, ומצא שיש לו יתרונות גדולים על פני פלטינה טהורה כלים.

צמדים תרמיים אירידיום-רותניום הראשונים פותחו בראשית שנות השלושים ובסוף שנות השישים, התפתחותם של אנודות יציבות ממדיות (DSA) הגדילה משמעותית את הביקוש לאלמנט.

פיתוח האנודות המורכבות מ טִיטָן מתכת מצופה תחמוצות PGM, היוותה התקדמות משמעותית בתהליך הכלורלקלי לייצור כלור וסודה קאוסטית והאנודות ממשיכות להיות צרכן מרכזי של אירידיום.

הפקה

כמו כל PGMs, אירידיום מופק כתוצר לוואי של ניקלוכן מעפרות עשירות ב- PGM.

תרכיזי PGM נמכרים לעיתים קרובות לעדני זיקוק המתמחים בבידוד כל מתכת.

ברגע שיש כסף, זהב קיים, פלדיום, ופלטינה מוסרים מהעפרות, השאריות שנותרו מומסות בביסולפט נתרן על מנת להסיר רודיום.

התרכיז הנותר, המכיל אירידיום, יחד עם רותניום ואוסמיום, נמס עם חמצן נתרן (Na₂או₂) להסרת מלחי רותניום ואוסמיום, ולהשאיר אחריו אירידיום דו חמצני בטוהר נמוך (IrO₂).

על ידי המסת אירידיום דו חמצני במים, ניתן להסיר את תכולת החמצן תוך ייצור פתרון המכונה אמוניום הקסכלורואריד. תהליך ייבוש אידוי, ואחריו שריפה עם גז מימן, סוף סוף גורם לאירידיום טהור.

הייצור העולמי של אירידיום מוגבל לכ- 3-4 טון בשנה. מקורו של רוב זה בייצור עפרות ראשוני, אם כי חלק מהאירידיום ממוחזר מזרזים ובור היתוכים.

דרום אפריקה היא המקור העיקרי לאירידיום, אך המתכת מופקת גם מעפרות ניקל ברוסיה ובקנדה.

היצרניות הגדולות ביותר כוללות את אנגלו פלטינום, לונמין ונורילסק ניקל.

יישומים

למרות שאירידיום מוצא את עצמו במגוון רחב של מוצרים, ניתן בדרך כלל לסווג את השימושים הסופיים שלו לארבעה מגזרים:

1. חַשׁמַלִי
2. כִּימִי
3. אלקטרוכימיה
4. אַחֵר

לדברי ג'ונסון מתיאי, השימושים האלקטרוכימיים היוו כמעט 30 אחוזים מ -198,000 האונקיות שנצרכו בשנת 2013. יישומי חשמל היוו 18 אחוזים מכל צריכת האירידיום, ואילו התעשייה הכימית צרכה כ -10 אחוזים. שימושים אחרים עיגלו את יתרת 42 האחוזים מכלל הביקושים.

_מקורות

_{ג'ונסון מתיאי. סקירת שוק PGM 2012.}

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

_{USGS. סיכומי סחורות מינרליים: מתכות מקבוצת פלטינום. מָקוֹר: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf}

_{צ'סטון, ג'יי.סי "סר ויליאם קרוקס: חקירות על כוריות אירידיום ותנודתיות מתכות הפלטינה". סקירת מתכות פלטינה, 1969, 13 (2).}