Изотоп иридия 192. Иридий, радиоактивный. Физические свойства иридия

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать и в качестве покрытия. Однако здесь встречаются трудности. Обычным электролитическим способом на другой металл наносится с трудом, и покрытие получается довольно рыхлое. Наилучшим электролитом был бы комплексный гексахлорид иридия, однако он неустойчив в водном растворе, и даже в этом случае качество покрытия оставляет желать лучшего.

Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600° С. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металла-покрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500-600° С. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.

Можно наносить иридиевые покрытия на и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350-400° С в контролируемой атмосфере, т. е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Но покрытия - не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость. Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое -до 99 кг/мм 2 . Поскольку такие обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники. Платино-иридиевые привлекают и ювелиров - украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из пла-тино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда - хирургический инструмент.

В будущем иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой - достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь необгорающие платино-иридиевые контакты - они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Добавляют не только к платине. Небольшие до-бавки элемента № 77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. же относится и к хрому. Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родия), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют главным образом из-за его постоянства - постоянны размеры изделий из металла, его физические и химические свойства, причем, если можно так выразиться, постоянны на высшем уровне.

Как и другие VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты). Один из окислов иридия, IrO 2 , пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска…

Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента - не больше тонны в год. Во всем мире!

В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены - он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся.

ИРИДИЕВЫЙ СТОРОЖ. Во многих химических и металлургических производствах, например в доменном, очень важно знать уровень твердых материалов в агрегатах. Обычно для такого контроля используют громоздкие зонды, подвешиваемые на специальных зондовых лебедках. В последние годы зонды стали заменять малогабаритными контейнерами с искусственным радиоактивным изотопом - иридием-192. Ядра 192 Ir испускают гамма-лучи высокой

энергии; период полураспада изотопа равен 74.4 суток, часть гамма-лучей поглощается шихтой, и приемники излучения фиксируют ослабление потока. Последнее пропорционально расстоянию,

которое проходят лучи в шихте. Иридий-192 с успехом применяют и для контроля сварных швов; с его помощью на фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения. Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

ЭФФЕКТ МЁССБАУЭРА. В 1958 г. молодой физик из Германии Рудольф

Мёссбауэр сделал открытие, обратившее на себя внимание всех физиков мира. Открытый Мёссбауэром эффект позволил с поразительной точностью измерять очень слабые ядерные явления. Через три года после открытия, в 1961 г., Мёссбауэр получил за свою работу Нобелевскую премию. Впервые этот эффект обнаружен на ядрах изотопа иридий-192.

БЬЕТСЯ АКТИВНЕЕ. Одно из наиболее интересных при менений платино-иридиевых сплавов за последние годы - изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В больного стенокардией вживляют электроды с пла-тино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него - на платино-иридисвые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют биться активнее.

СТАБИЛЬНЫЕ И НЕСТАБИЛЬНЫЕ. В предыдущих заметках довольно много говорилось о радиоизотопе иридий-192, применяемом в многочисленных приборах и даже причастном к важному научному открытию. Но, кроме иридия-192, у этого элемента есть еще 14 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 182 до 198. Самый тяжелый изотоп в же время - самый ко-роткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада - ровно один час. Стабильных же изотопов у иридия всего два. На долю более тяжелого - иридия-193 в природной смеси приходится 62,7%. Доля легкого иридия-191 соответственно 37,3%.

Железоникелевый метеорит, содержавший в себе немало иридия и прочих , а потому чрезвычайно массивный, врезался в Землю, ударив по краю полуострова Юкатан (Мексика) 65 млн. лет назад – в эпоху безраздельного царствования динозавров.

Грунт из кратера диаметром в 180 и глубиной в 20 километров частью испарился (вместе с большей частью иридия), частью распылился. Наступили пыльные сумерки. Ударной волной, прошедшей как сквозь, так и вокруг планеты, были инициированы масштабные извержения в Азии и на территории Индостана, в ту пору плывшего от Мадагаскара на север и еще даже не пересекшего экватора. Дым и пыль вулканического происхождения усугубили ситуацию еще более...

Иридий – маркер космической катастрофы

Некоторые из ученых высказывают гипотезу, что динозавров погубило обилие тяжелых металлов в воздушной взвеси. Однако наиболее передовые биологи склонны считать фатальным стечение двух факторов: колоссальных размеров животных и...чихательного рефлекса. Резкое повышение артериального давления при спонтанном прочищении дыхательных путей губительно для кровеносных сосудов – особенно если чихать приходится непрестанно.

Исчезновение динозавров дало возможность развития млекопитающим, итогом эволюции которых стало появление человека. Благодарный небесному заступничеству, человек провел исследования метеоритных остатков из наиболее крупных кратеров. Содержание иридия в обломках металлических гостей из космоса оказалось рекордным. Столь же рекордно содержание иридия в осадочных породах, укрывших землю вскоре после юкатанской катастрофы.

Однако больше всего благородного металла, уверены геологи, скрыто в недрах Земли.

Происхождение и свойства иридия

Как и все платиноиды, иридий – продукт многоступенчатого ядерного синтеза элементов , возможного при взрывах сверхновых или в катаклизмах еще большего масштаба. Образуется иридия немного, но Земле повезло формироваться в области, богатой металлами. Естественной (хотя и неподтвержденной) представляется концентрация иридия (равно как и , и платины) в ядре планеты.

Остатки иридия в земной коре незначительны (золота в 40 раз больше), однако позволяют ежегодно добывать несколько тонн благородного металла. Честь открытия и наименования иридия принадлежит англичанину Смитсону Теннанту. Восхищенный разноцветьем солей металла (молочно-белый KIrF6, лимонно-желтый IrF5, желтый K3IrCl6, зеленый Na3IrBr6, бордовый Cs3IrI6, малиновый Na2IrBr6, черный IrI3), ученый предложил дать новому элементу имя Ириды – греческой богини радуги.

В обработке иридий неподатлив. Тридцать лет ушло на получение металла, очищенного от примесей. Как оказалось, беспримесный иридий ковок при температурах яркого свечения. Охлаждаясь, он утрачивает способность переносить механические воздействия и крошится под нагрузкой. Иридиевый порошок, запаянный в стеклянные сосуды – продукт работы аффинажных предприятий.

Долгое время иридий считался чемпионом по параметру плотности. Уже в наши дни теоретические расчеты вывели на первое место осмий – однако разница настолько невелика, что подтвердить ее простым взвешиванием не удается. Да и отделение осмия от иридия – задача непростая!

Иридий и осмий – братья навек

В природе иридий и осмий нередко объединяются . Естественная смесь металлов может называться осмиридий – если осмия больше – или иридиосмий, если процент иридия в сплаве выше. В отечественной минералогической практике закрепились названия осмирида и иридистого осмия.

По легендам, в первой половине ХХ века обточенные кристаллики натурального осмирида припаивали к кончикам золотых перьев «вечных» ручек для обеспечения мягкости письма. На самом деле подобные опыты единичны, а в массовой реальности золотые перья авторучек упрочняют вольфрамом.

В среде любителей ювелирного искусства существует небольшой, но устойчивый и совершенно не удовлетворенный спрос на изделия из натурального осмирида. Любители экзотических украшений иногда спрашивают о возможности изготовления осмиридиевых изделий.

К сожалению, минерал этот крайне редок и не слишком декоративен – хотя и характеризуется сильным металлическим блеском. Осмирид тверд, хрупок и почти не поддается механической обработке. К тому же природная смесь иридия и осмия часто содержит немалое количество примесей – платины, золота, – что меняет и вид, и стоимость материала.

Искусственно полученные сплавы иридия и осмия строго нормированы по процентному составу элементов, но дороги, востребованы в промышленности и нетехнологичны в ювелирном отношении.

Применение иридия

После того, как выяснилась незаменимость иридия для производства свечей зажигания премиального качества, основным потребителем благородного металла стала автомобильная промышленность. Подъемы и спады в производстве легковых авто и иридиевых свечей для них обуславливают перепады цен на очищенный металл. За один год автостроители мира могут поднять спрос на иридий с одной тонны до почти одиннадцати – чтобы в следующем году, из-за кризисного снижения продаж, обойтись полутонной драгоценного платиноида.

Потребность в иридии постоянна у изготовителей техники, работающей в экстремальных условиях. Реактивные двигатели нуждаются в иридиевых сплавах из-за их высокотемпературной прочности. Жаропрочный сплав иридия – элемент силовых установок космических роботов, работающих на атомной энергии. Сплавленный с иридием титан служит в трубопроводах, способных работать в океанских глубинах.

Радиоактивный иридий 192 – главный инструмент контроля качества сварных швов . Этот же источник гамма-излучения помогает врачам побеждать опухолевые процессы.

Слой иридия толщиной в несколько атомов покрывает зеркала телескопов, принимающих рентгеновское излучение. В прошлом при помощи платино-иридиевого покрытия продлевали срок службы замков артиллерийских орудий.

В ювелирной отрасли иридий используется для отделки и инкрустаций, хотя с недавних предпринимаются попытки изготовления иридиевых украшений. Куда более традиционно иридирование ювелирной платины: десятипроцентная добавка иридия делает изделие прочным, износоустойчивым, красивым.

Во вторник власти Венесуэлы признали, что потеряли капсулу с радиоактивным веществом иридий-192. Капсулу украли еще в воскресенье – неизвестные вооруженные преступники отобрали у водителя грузовик, перевозивший вещество. Выделяемые иридием-192 альфа-частицы - очень опасные для организма человека радиоактивные соединения. Период его полураспада составляет не менее 70 лет.

Первым признал кражу автомобиля, в котором перевозилась капсула с высокорадиоактивным материалом, начальник Управления гражданской обороны Венесуэлы полковник Антонио Риверо. Правда, военный выразил уверенность, что целью воров был грузовик, а не капсула. «Вряд ли им было известно об этом опаснейшем грузе», - цитирует его слова американская телекомпания СNN.

Но тем не менее Антонио Риверо в интервью агентству Reuters признал, что «положение чрезвычайное – все силы полиции и военных брошены на поиски капсулы».

По словам Риверо, речь идет о веществе иридий-192, используемом для рентгеновских аппаратов в медицине. Инцидент произошел в минувшее воскресенье вечером в штате Яракуй. Группа вооруженных людей остановила автомобиль, высадила из него водителя и сопровождавших груз, а затем скрылась на этой машине.

Выступая по местному телевидению, директор отдела атомной энергии Министерства энергетики Венесуэлы Анхель Диас призвал злоумышленников «не прикасаться к капсуле и немедленно возвратить ее», передает агентство «ЭФЭ».

Анхель Диас также попросил злоумышленников, чтобы они «немедленно возвратили потенциально смертельное устройство». В отличие от полковника Риверо, называющего инцидент «банальным воровством грузовика», Диас заявил, что «не может исключить использование капсулы в злонамеренных целях».

Он еще раз предупредил воров, что неосторожное обращение с радиоактивным веществом может иметь как для них самих, так и для простых жителей «очень серьезные последствия, не исключен даже летальный исход».

Устройство содержит иридий-192, который испускает мощную гамма-радиацию и используется для индустриального рентгена, например, для того, чтобы обнаружить ошибки в подземных индустриальных трубах.

Кстати, это уже не первая пропажа иридия-192 в Венесуэле. В марте из-за неосторожности охранников также были похищены две капсулы с иридием-192. Однако позже власти вернули опасный груз обратно.

Самый страшный случай в Латинской Америке с кражей радиоактивных материалов произошел в Бразилии в 1987 году. Мусорщики обнаружили контейнер с цезием-137. По всей видимости, его случайно выбросили из больницы, где опасное вещество также применялось в рентгеновском оборудовании. Не зная, что материал радиоактивен, они вскрыли капсулу.

Позже опасным веществом начали играть дети – как сообщает CNN, они «мазали материал по лицам и телам, потому что им нравилось, как оно греет тело». В итоге пять человек умерли, а 249 пострадали от лучевого заражения.

Химический символ иридия - Ir.

Атомный номер иридия – 77.

Атомный вес – 192,22 а. е. м.

Степени окисления: 6, 4, 3, 2, 1, 0, - 1.

Плотность иридия (при температуре 20 градусов) – 22,65 г/см3.

Плотность жидкого иридия (при температуре 2443 градуса) – 19,39 г/см3.

Температура плавления иридия - 2466 градусов.

Температура кипения иридия - 44,28 градусов.

Структурная кристаллическая решетка у иридия – кубическая гранецентрированная.

Химический элемент - иридий, привезенный из Южной Америки в 1803 году, был обнаружен в природной , английским химиком С. Теннантом.

Свое название иридий получил от греческого слова – радуга, так как соли этого металла, имеют разнообразную окраску.

Иридий это простой химический элемент, переходный драгоценный металл платиновой группы, серебристо – белого цвета, твердый и тугоплавкий.

Иридий имеет высокую плотность, как и у осмия. Теоретически иридий и имеют одинаковую плотность, где разница состоит в незначительной погрешности.

Иридий даже при температуре 2000 градусов, имеет высокую коррозийную стойкость.

В земной коре иридий встречается крайне редко. Его содержание в природе еще меньше, чем и платины. Иридий встречается вместе с рением, и . Иридий содержится часто в метеоритах. Сегодня до сих пор не известно точное содержание иридия в природе. Не исключено, что иридия содержится в природе значительно больше, чем предполагается. Предполагается что иридий, обладая большой плотностью и сродством к железу, в результате формирования планеты – земля, смог сместиться вглубь земли, в ядро планеты.

Иридий это очень тяжелый и твердый благородный металл. Высокая механическая прочность иридия, делает это металл труднообрабатываемым. Радиоактивные изотопы иридия, были получены искусственно. В природе иридий представлен в виде смеси двух стабильных изотопов: иридий - 191 (37,3 процента) и иридий – 193 (62,7 процента).

В основном иридий получают из анодного шлама, образующегося при электролизе меди и никеля.

Иридий это высоко инертный драгоценный металл.

Иридий не окисляется на воздухе и при действии на него высокой температуры. Однако при прокаливании порошка иридия при температуре от 600 до 1000 градусов, в токе кислорода, этот металл в незначительном количестве образует – оксид иридия (IrO2), а при температуре 1200 градусов, он частично испаряется в виде - оксида иридия (IrO3).

В компактном виде иридий при температуре до 100 градусов, не взаимодействует с кислотами и их смесями (например, с царской водкой).

Иридий в виде иридиевой черни (свежеосажденная), частично растворяется в царской водке (смесь соляной и азотной кислот) и образует смесь двух соединений иридия: Ir(3) и Ir(4).

Порошок иридия при температуре 600 - 900 градусов, растворяется хлорированием в присутствии хлоридов щелочных металлов или спеканием с оксидами: Na2O2 и BaO2, с последующим растворением в кислотах.

Иридий взаимодействует при температуре красного каления с хлором и серой.

Иридий взаимодействует при температуре 400 - 450 градусов с фтором.

Ядерный изомер иридий – 192 m2, с периодом полураспада - 241 год, применяется в качестве источника электроэнергии.

В основном иридий используется в виде сплавов. Самый распространенный из них, это сплав иридия и платины. Сплавы иридия идут на изготовление химической посуды, хирургических инструментов, нерастворимых анодов, ювелирных изделий, а так же этот сплав находит свое применение в точном приборостроении.

Иридий в сплаве с торием и вольфрамом, используется как материал для термоэлектрических генераторов.

Сплав иридия с гафнием, это материал для топливных баков, применяемых в космических аппаратах.

Иридий в сплаве с вольфрамом, родием и рением, идет на изготовление термопар, которые измеряют температуру свыше 2000 градусов.

Иридий в сплаве с церием и лантаном, используется как материал для термоэмиссионных катодов.

Иридий используют для изготовления наконечников у перьев ручек, где этот металл особенно хорошо виден на золотых перьях.

Иридий вместе с платиной и медью, используется в качестве компонентного металла для приготовления сплава. Из этого сплава изготавливают дорогие электроды, которые имеются в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания. Сплав иридия, платины и меди увеличивает срок службы этих электродов, на срок от 100 – 160 тысяч километров пробега.

Иридий с платиной это очень прочный и не окисляемый сплав. Благодаря его прочности и стойкости к окислению, из него изготовили даже - эталон килограмма.

Иридий не играет биологической роли как микроэлемент. Иридий это нетоксичный металл, хотя соединения иридия типа – гексафторид иридия (IrF6), имеют ядовитые свойства.