イリジウム

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イリジウム、  77 Ir
純粋なイリジウムの断片
イリジウム
発音/ ɪˈrɪdiəm / （ irr - ID - ee - əm） _ _
外観シルバーホワイト
標準原子量Ar 、std（Ir） 192.217（2）[1]
周期表のイリジウム
水素 ヘリウム
リチウム ベリリウム ボロン 炭素 窒素 空気 フッ素 ネオン
ナトリウム マグネシウム アルミニウム ケイ素 リン 硫黄 塩素 アルゴン
カリウム カルシウム スカンジウム チタン バナジウム クロム マンガン 鉄 コバルト ニッケル 銅 亜鉛 ガリウム ゲルマニウム 砒素 セレン 臭素 クリプトン
ルビジウム ストロンチウム イットリウム ジルコニウム ニオブ モリブデン テクネチウム ルテニウム ロジウム パラジウム 銀 カドミウム インジウム 錫 アンチモン テルル ヨウ素 キセノン
セシウム バリウム ランタン セリウム プラセオジム ネオジム プロメチウム サマリウム ユーロピウム ガドリニウム テルビウム ジスプロシウム ホルミウム エルビウム ツリウム イッテルビウム ルテチウム ハフニウム タンタル タングステン レニウム オスミウム イリジウム 白金 ゴールド 水銀（元素） タリウム リード ビスマス ポロニウム アスタチン ラドン
フランシウム ラジウム アクチニウム トリウム プロトアクチニウム。 ウラン ネプツニウム プルトニウム アメリシウム キュリウム バークリウム カリホルニウム アインスタイニウム フェルミウム メンデレビウム ノーベリウム ローレンシウム ラザホージウム ドブニウム シーボーギウム ボーリウム ハッシウム マイトネリウム ダームスタチウム レントゲニウム コペルニシウム ニホニウム フレロビウム モスコビウム リバモリウム テネシン オガネソン
Rh
↑
Ir
↓
Mt
オスミウム←イリジウム→プラチナ
原子番号 （Z）77
グループグループ9
限目期間6
ブロック  dブロック
電子配置[ Xe ] 4f 14 5d 7 6s 2
シェルあたりの電子数2、8、18、32、15、2
物理的特性
STPでの フェーズ個体
融点2719  K（2446°C、4435°F）
沸点4403 K（4130°C、7466°F）
密度（ rt付近 ）22.56 g / cm 3
液体の場合（  mpで）19 g / cm 3
融合熱41.12  kJ / mol
蒸発熱564 kJ / mol
モル熱容量25.10 J /（mol・K）
蒸気圧
P （Pa） 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T （K）で  2713 2957 3252 3614 4069 4659
原子特性
酸化状態−3、−1、0、+ 1、+ 2、+ 3、+ 4、+ 5、+ 6、+ 7、+ 8、+ 9 [2]
電気陰性度ポーリングスケール：2.20
イオン化エネルギー
  • 1回目：880 kJ / mol
  • 2番目：1600 kJ / mol
原子半径経験的：136  pm
共有結合半径141±6pm
スペクトル範囲のカラーライン
イリジウムのスペクトル線
その他のプロパティ
自然発生原始的
結晶構造面心立方（fcc）
イリジウムの面心立方結晶構造
音速の 細い棒4825 m / s（20°Cで）
熱膨張6.4 µm /（m・K）
熱伝導率147 W /（m⋅K）
電気抵抗率47.1nΩ⋅m（20°Cで）
磁気秩序常磁性[3]
モル磁化率+ 25.6× 10-6  cm 3 / mol（298 K）[4]
ヤング率528 GPa
せん断弾性率210 GPa
体積弾性率320 GPa
ポアソン比0.26
モース硬度6.5
ビッカース硬度1760〜2200 MPa
ブリネル硬さ1670 MPa
CAS番号7439-88-5
歴史
発見と最初の分離スミソンテナント（1803）
イリジウムの主な同位体
アイソトープ 豊富 半減期 （t 1/2） 崩壊モード 製品
188 Ir syn 1.73 d ε 188 Os
189 Ir syn 13.2 d ε 189 Os
190 Ir syn 11。8日 ε 190 Os
191 Ir 37.3％ 安定
192 Ir syn 73.827 d β− _ 192ポイント
ε 192 Os
192 m2 Ir syn 241年 それ 192 Ir
193 Ir 62.7％ 安定
193m Ir syn 10.5 d それ 193 Ir
194 Ir syn 19.3時間 β− _ 194ポイント
194m2 Ir syn 171日 それ 194 Ir
 カテゴリ：イリジウム
| 参照

イリジウムは、記号がIrで原子番号が77の化学元素です。プラチナグループの非常に硬く、もろい、銀白色の遷移金属であるイリジウムは、密度が2番目に密度の高い天然金属（オスミウムに次ぐ）と見なされます。 実験的X線結晶学で定義された22.56g / cm3。[a] 2000°Cの高温でも、最も耐食性の高い金属です。特定の溶融塩とハロゲンのみが固体イリジウムを腐食しますが、細かく分割されたイリジウムダストははるかに反応性が高く、可燃性である可能性があります。

イリジウムは1803年に天然白金の不溶性不純物から発見されました。主な発見者であるスミソン・テナントは、その塩の印象的で多様な色のために、虹の擬人化であるギリシャの女神アイリスにちなんでイリジウムと名付けました。イリジウムは地球の地殻で最も希少な元素の1つであり、年間の生産量と消費量はわずか3メートルトンです。191Irと193Irは、イリジウムの2つの天然同位体であり、安定同位体でもあります。後者の方が豊富です。

使用されている最も重要なイリジウム化合物は、塩素と一緒に形成される塩と酸ですが、イリジウムは、工業用触媒作用や研究で使用される多くの有機金属化合物も形成します。イリジウム金属は、高性能スパークプラグ、高温での半導体の再結晶用のるつぼ、およびクロルアルカリプロセスで塩素を生成するための電極など、高温での高い耐食性が必要な場合に使用されます。イリジウム放射性同位元素は、一部の放射性同位元素熱電発電機で使用されています。

イリジウムは、地球の地殻よりもはるかに多くの隕石に含まれています。[7]このため、白亜紀と古第三紀の境界の粘土層に異常に豊富なイリジウムが存在することで、6600万年前に巨大な地球外の物体の衝撃が恐竜や他の多くの種の絶滅を引き起こしたというアルバレスの仮説が生まれました。。同様に、太平洋のコアサンプルのイリジウム異常は、約250万年前 のエルタニンの影響を示唆していました。

地球上のイリジウムの総量は、地殻の岩石で観察される量よりもはるかに多いと考えられていますが、他の白金族金属と同様に、高密度で鉄と結合する傾向があるため、ほとんどのイリジウムは惑星が若くてまだ溶けていたときの地殻。

特徴

物性

濃い灰色の物質の平らな一滴
1トロイオンス（31.1035グラム）のアーク溶融イリジウム

白金族 金属のメンバーであるイリジウムは白色で、白金に似ていますが、わずかに黄色がかったキャストがあります。その硬度、脆性、および非常に高い融点のために、固体イリジウムは機械加工、成形、または加工が困難です。したがって、粉末冶金が代わりに一般的に使用されます。[8] 1,600°C（2,910°F）を超える温度で空気中で良好な機械的特性を維持する唯一の金属です。[9]すべての元素の中で10番目に高い沸点を持ち、 0.14K未満の温度で 超伝導体になります。[10]

イリジウムの弾性率は金属の中で2番目に高く、オスミウムだけを上回っています。[9]これは、高いせん断弾性率とポアソン比（縦方向と横方向のひずみの関係）の非常に低い数値とともに、有用なコンポーネントへの製造を問題にしている高度な剛性と変形に対する抵抗を示しています。非常に困難です。これらの制限とイリジウムの高コストにもかかわらず、機械的強度が現代の技術で遭遇する非常に厳しい条件のいくつかにおいて不可欠な要素である多くのアプリケーションが開発されました。[9]

測定されたイリジウムの密度は、既知の最も密度の高い金属であるオスミウムの密度よりもわずかに低い（約0.12％）だけです。[11] [12]密度の差のサイズが小さく、正確に測定することが難しいため、2つの要素のどちらが密度が高いかに関してあいまいさが生じましたが[13]、密度の計算に使用される係数の精度が向上しました。X線結晶学的データは次の密度をもたらしましたイリジウムおよびイリジウムの場合は22.56g / cm 3オスミウムの場合は22.59g / cm3。[14]

化学的性質

イリジウムは、知られている中で最も耐食性の高い金属です。[15]高温では、ほとんどすべての酸、王水、溶融金属、またはケイ酸塩による攻撃を受けません。ただし、高温では、シアン化ナトリウムやシアン化カリウムなどの一部の溶融塩[16]や、酸素やハロゲン（特にフッ素）[17]によって攻撃される可能性があります。[18]イリジウムはまた、大気圧で硫黄と直接反応して、イリジウムジスルフィドを生成します。[19]

化合物

酸化状態[注1]
−3 [Ir（CO）
3]3-
-1 [Ir（CO）
3（PPh
3）]−
0 Ir
4（CO）
12
+1 [Ir（CO）Cl（PPh
3）。
2]
+2 IrCp
2
+3 IrCl
3
+4 IrO
2
+5 Ir
4F
20
+6 IrF
6
+7 [（η2
-O
2）IrO
2]+
+8 IrO
4
+9 [IrO
4]+
[2]

イリジウムは、-3から+9の間の酸化状態で化合物を形成します。最も一般的な酸化状態は+3と+4です。[8]高い+6酸化状態のよく特徴付けられた例はまれですが、IrFが含まれます
6および2つの混合酸化物Sr
2MgIrO
6およびSr
2カイロ
6。[8] [20]さらに、2009年に酸化イリジウム（VIII）（IrO
4）は、イリジウム-ペルオキソ錯体のUV照射により、マトリックス分離条件下（Ar中6 K）で調製されました。ただし、この種は、高温でバルク固体として安定するとは予想されません。[21]最高の酸化状態（+9）は、どの元素でも最高の記録であり、1つの陽イオンIrOでのみ知られています。+
4; それは気相種としてのみ知られており、塩を形成することは知られていない。[2]

二酸化イリジウム、IrO
2、青黒の固体は、イリジウムの唯一のよく特徴付けられた酸化物です。[8]三二酸化物、Ir
2O
3、 IrOに酸化される青黒色火薬として説明されています
2HNOによる
3。[17]対応するジスルフィド、ジセレニド、セスキスルフィド、およびセスキセレニドが知られており、IrS
3も報告されています。[8]イリジウムは、 Kなどの酸化状態が+4および+5のイリジウムも形成します。
2IrO
3とKIrO
3、酸化カリウムまたは超酸化カリウムとイリジウムとの高温での反応から調製することができます。[22]

イリジウムの二元 水素化物はありませんが、 Ir
バツH
y既知であり、 IrHを含む複合体が知られている4−
5およびIrH3−
6、ここで、イリジウムはそれぞれ+1と+3の酸化状態を持っています。[23]三元水素化物Mg
6Ir
2H
11両方のIrHが含まれていると考えられています4−
5および18電子IrH5−
4アニオン。[24]

モノハライドまたはジハライドは知られていないが、トリハライド、IrX
3、すべてのハロゲンで知られています。[8]酸化状態が+4以上の場合、四フッ化物、五フッ化物、六フッ化物のみが知られています。[8]フッ化イリジウム、IrF
6は、八面体分子で構成された、揮発性で反応性の高い黄色の固体です。それは水中で分解し、IrFに還元されます
4、イリジウムブラックによる結晶性固体。[8]五フッ化イリジウムは同様の特性を持っていますが、実際には四量体、Irです
4F
20、4つのコーナー共有八面体によって形成されます。[8]イリジウム金属は溶融アルカリ金属シアン化物に溶解してIr（CN）を生成します3−
6 （ヘキサシアノイリデート）イオン。

中心にイリジウム原子が2つのP-PH3基、塩素原子、およびCO基に結合している化合物の骨格式。
バスカ錯体

ヘキサクロロイリジン酸（IV）、H
2IrCl
6、およびそのアンモニウム塩は、産業の観点から最も重要なイリジウム化合物です。[25]それらはイリジウムの精製に関与し、他のほとんどのイリジウム化合物の前駆体として、またアノードコーティングの調製に使用されます。IrCl _2−
6イオンは濃い茶色で、簡単に明るい色のIrClに還元できます。3−
6およびその逆。[25] 三塩化イリジウム、IrCl
3、 650°Cでの塩素によるイリジウム粉末の直接酸化から無水形態で[25] 、またはIrを溶解することにより水和形態で得ることができます。
2O
3塩酸中では、他のIr（III）化合物の合成の出発物質としてよく使用されます。[8]出発物質として使用される別の化合物は、ヘキサクロロイリジウムアンモニウム（III）、（NH
4）。
3IrCl
6。イリジウム（III）錯体は反磁性（低スピン）であり、一般に八面体分子構造を持っています。[8]

有機イリジウム化合物には、金属が通常より低い酸化状態にあるイリジウム-炭素結合が含まれています。たとえば、酸化状態ゼロは、テトライリジウムドデカカルボニル、Irに見られます。
4（CO）
12、これはイリジウムの最も一般的で安定した二元カルボニルです。[8]この化合物では、イリジウム原子のそれぞれが他の3つに結合し、四面体クラスターを形成します。一部の有機金属Ir（I）化合物は、発見者にちなんで名付けられるほど注目に値します。1つはバスカ錯体IrCl （CO）[P（C
6H
5）。
3]
2、二酸素分子に結合するという珍しい性質を持っている、O
2。[26]もう1つは、水素化反応用の均一系触媒であるクラブトリー触媒です。[27]これらの化合物は両方とも平面四角形、d 8錯体であり、合計16の価電子を持ち、反応性を説明します。[28]

イリジウムベースの有機LED材料が文書化されており、 DPAやPPVよりもはるかに明るいことがわかっているため、将来の柔軟なOLED照明の基礎となる可能性があります。[29]

アイソトープ

イリジウムには、天然に存在する2つの安定同位体、191Irと193Irがあり、天然存在比はそれぞれ37.3％と62.7％です。[30]質量数が164から202の範囲の少なくとも37の放射性同位元素も合成されています。2つの安定同位体の間にある192Irは、73。827日の半減期を持つ最も安定な放射性同位元素であり、用途があります。小線源治療[ 31]および工業用X線撮影、特に石油およびガス産業における鋼の溶接部の非破壊検査用。イリジウム192の発生源は、多くの放射線事故に関与しています。他の3つの同位体は、少なくとも1日の半減期があります— 188 Ir、189 Ir、および190Ir。[30] 191未満の質量を持つ同位体は、電子捕獲によって崩壊する189 Irを除いて、β +崩壊、α崩壊、および（まれな）陽子放出の何らかの組み合わせによって崩壊します。191より重い合成同位体はβ-崩壊によって崩壊しますが、192Irには、マイナーな電子捕獲減衰経路もあります。[30]イリジウムのすべての既知の同位体は、1934年から2008年の間に発見され、最新の発見は200〜202Irでした。[32]

質量数が164から197の範囲で、少なくとも32の準安定異性体が特徴づけられています。これらの中で最も安定しているのは192m2 Irで、半減期が241年の異性体転移によって崩壊します[30]。イリジウムの合成同位体の基底状態での分析。最も安定性の低い異性体は190m3Irで、半減期はわずか2μsです。[30]同位体191Irは、メスバウアー効果を示すことが示された元素の最初のものでした。これにより、物理学、化学、生化学、冶金学、鉱物学の研究のためのメスバウアー分光法に役立ちます。 [33]

歴史

白金族

茶色の絵が描かれた黒い花瓶の一部の写真：背中に翼を持った女性が右手で矢を持ち、男性に壺を渡します。 小さな鹿が女性の前に立っています。
ギリシャの女神アイリス、その後イリジウムと名付けられました。

イリジウムの発見は、白金および白金族の他の金属の発見と絡み合っています。古代エチオピア人[34]や南米の文化[35]で使用されていた天然白金には、イリジウムを含む他の白金族金属が常に少量含まれていました。プラチナは、17世紀に、コロンビアのチョコ県として知られる地域でスペインの征服者によって発見されたプラチナ（「シルバーレット」）としてヨーロッパに到達しました。[36]この金属が既知の元素の合金ではなく、代わりに別個の新しい元素であるという発見は、1748年まで起こりませんでした。[37]

発見

プラチナを研究した化学者は、プラチナを王水（塩酸と硝酸の混合物）に溶解して可溶性の塩を作りました。彼らは常に少量の暗くて不溶性の残留物を観察しました。[9] ジョセフ・ルイス・プルーストは、残留物がグラファイトであると考えました。[9]フランスの化学者VictorCollet-Descotils、AntoineFrançois、comte de Fourcroy、Louis Nicolas Vauquelinも、1803年に黒い残留物を観察しましたが、さらなる実験には十分ではありませんでした。[9]

1803年、英国の科学者スミソンテナント（1761〜1815）は不溶性残留物を分析し、新しい金属が含まれているに違いないと結論付けました。ヴォークランは粉末をアルカリと酸で交互に処理し[15]、ギリシャ語のπτηνόςptēnósから「翼のある」この新しい金属であると彼が信じていた揮発性の新しい酸化物を取得しました。 [38] [39]残留物の量がはるかに多いという利点を持っていたテナントは、研究を続け、黒い残留物の2つの未発見の元素であるイリジウムとオスミウムを特定しました。[9] [15]彼は暗赤色の結晶（おそらくNaの結晶）を得た
2[IrCl
6]・n H
2O ）水酸化ナトリウムおよび塩酸との一連の反応による。[39]彼は、得た塩の多くが強く着色されていたため、虹のギリシャの翼のある女神であり、オリンポスの神々の使者であるアイリス（Ἶρις ）にちなんでイリジウムと名付けた。[注2] [40]新しい要素の発見は、1804年6月21日に王立学会に宛てた手紙に記録されました。 [9] [41]

金属加工とアプリケーション

英国の科学者ジョン・ジョージ・チルドレンは、1813年に「これまでに製造された中で最大のガルバニ電池」（当時）の助けを借りてイリジウムのサンプルを溶かした最初の人物でした。[9]高純度のイリジウムを最初に入手したのは、1842年のロバート・ヘアでした。21.8 g / cm 3であり、金属はほとんど固くなく、非常に硬いことに注意してください。かなりの量の最初の溶解は、1860年にアンリサントクレアデビルとジュールアンリデブレイによって行われました。彼らは300リットル以上の純粋なOを燃焼させる必要がありました
2およびH
2イリジウム1キログラムあたりのガス。[9]

金属を溶かす際のこれらの極端な困難は、イリジウムを取り扱う可能性を制限しました。ジョン・アイザック・ホーキンスは、万年筆のペ​​ン先の細くて硬い点を探していました。1834年に、イリジウムの先のとがった金のペンを作成することができました。 1880年、ジョン・ホランドとウィリアム・ロフランド・ダドリーは、リンを添加することでイリジウムを溶かすことができ、米国でこのプロセスの特許を取得しました。英国の会社ジョンソン・マッセイは後に、1837年以来同様のプロセスを使用しており、すでに多くの万国博覧会で溶融イリジウムを発表していると述べました。[9]熱電対でのイリジウムとルテニウムの合金の最初の使用1933年にOttoFeussnerによって作成されました。これらにより、2,000°C（3,630°F）までの空気中の高温の測定が可能になりました。[9]

1957年にドイツのミュンヘンで、「20世紀の物理学における画期的な実験」の1つと呼ばれるルドルフ・メスバウアー[42]は、固体金属サンプル中の原子によるガンマ線の共鳴および反跳のない放出と吸収を発見しました。 191Irのみを含みます。[43]メスバウアー効果（ 57 Feなどの他の原子核で観察されている）として知られ、メスバウアー分光法として開発されたこの現象は、物理学、化学、生化学、冶金学、および鉱物学の研究に重要な貢献をしました。 。[33]メスバウアーは彼が発見を発表してからわずか3年後の1961年、32歳でノーベル物理学賞を受賞しました。[44] 1986年、ルドルフメスバウアーは、アルバートアインシュタインメダルとエリオットクレッソンメダルでの功績を称えられました。

発生

イリジウムは、地球の地殻で最も豊富でない元素の1つです。
上部に立っている多孔質構造の大きな黒い卵形の岩が傾いています
世界で6番目に大きい隕石であるウィラメット隕石は、4.7ppmのイリジウムを含んでいます。[45]

イリジウムは、地球の地殻で最も豊富でない9つの安定元素の1つであり、 地殻岩の平均質量分率は0.001ppmです。プラチナは10倍、金は40倍、銀と水銀は80倍です。[8] テルルはイリジウムとほぼ同じくらい豊富です。[8]地殻岩の存在量が少ないのとは対照的に、イリジウムは隕石で比較的一般的であり、濃度は0.5ppm以上です。[46]地球上のイリジウムの全体的な濃度は、地殻の岩石で観察されるものよりもはるかに高いと考えられていますが、密度とイリジウムの親油性（「鉄を愛する」）の特徴であり、惑星がまだ溶けているときに、地殻の下から地球のコアに降りてきました。[25]

イリジウムは、自然界では未結合の元素として、または天然合金に含まれています。特に、イリジウム-オスミウム合金、オスミリジウム（オスミウムに富む）、およびイリジウム（イリジウムに富む）。[15]ニッケルおよび銅の堆積物では、白金族金属は硫化物（すなわち、（Pt、Pd）S）、テルル化物（すなわち、PtBiTe）、アンチモニド（PdSb）、およびヒ化物（すなわち、 PtAs ）として発生します。
2）。これらすべての化合物で、白金は少量のイリジウムとオスミウムに交換されます。すべての白金族金属と同様に、イリジウムは生のニッケルまたは生の銅との合金に自然に見られます。[47]種形成元素としてイリジウムを含む、多くのイリジウム優勢鉱物が知られています。それらは非常にまれであり、しばしば上記のもののイリジウム類似体を表しています。いくつか言及すると、例はirarsiteとcuproiridsiteです。[48] [49] [50] [51] [52]

地球の地殻内では、火成堆積物（下からの地殻貫入岩）、衝突クレーター、および以前の構造の1つから再加工された堆積物の3種類の地質構造にイリジウムが最も高い濃度で見られます。最大の既知の一次埋蔵量は南アフリカのブッシュフェルト複合岩体にあり[53]（最大の既知の衝突クレーターであるフレデフォールトクレーターの近く） 、ロシアのノリルスク近くの大きな銅ニッケル堆積物とサドベリー盆地（これも衝突カナダのクレーター）もイリジウムの重要な供給源です。米国では、より少ない埋蔵量が見られます。[53]イリジウムは、沖積堆積物中の白金および他の白金族金属と組み合わされた二次堆積物にも見られます。コロンビアのチョコ県でコロンブス以前の人々が使用した沖積堆積物は、依然として白金族金属の供給源です。2003年現在、世界の埋蔵量は推定されていません。[15]

海洋海洋学

イリジウムは、海洋生物、堆積物、および水柱内に見られます。生物では、イリジウムは平均して1兆分の20未満で検出されます。[54]これは、「海水中で安定した塩素金属錯体を形成するIrの能力が弱い」ためである可能性が最も高い。[54]これは、白亜紀/古第三紀（KT）境界堆積物によって示された白亜紀-古第三紀の生物圏の残骸に含まれていることがわかったものよりも5桁以上小さい。[54]イリジウムは、水柱に低濃度（プラチナの100分の1）で含まれています。これらの濃度とイリジウムのハロゲン化物とのより低い錯化能力により、相互作用はより高い加水分解傾向を持ちます。[55]温度、無酸素または低酸素、圧力、および地質学的および生物学的プロセスは、水柱内のイリジウムの比率と堆積物の組成に影響を与える可能性があります。[56]

イリジウムは、地球外の堆積物、火山活動、海水の堆積、微生物処理、熱水噴出孔の呼気などの堆積物の組成の起源を決定するために使用できます。地殻変動または地球外起源の結論への科学者。イリジウムは海底堆積物の一部の海産鉱物で酸化され、フェロマンガンの鉱化作用の可能性は、「海水比」の濃度に近づき、鉱石としての重金属の価値を高めます。[55]これらの堆積物中の鉛または金と比較したイリジウム濃度は、堆積物が陸域の風化、地殻変動活動に由来するのか、宇宙起源であるのかを示す指標であることがわかっています。たとえば、火山の呼気には鉛と金の比率が高くなりますが、イリジウムのレベルは同じです[57] [56]。金、鉛、プラチナのレベルが低く、イリジウムのレベルが低いのが熱水呼気の特徴です。[56]

海洋堆積物中のイリジウムの興味深い起源の1つは地球外物質であり、他の宇宙元素よりも敏感で不揮発性であるという特徴があるため、素晴らしいトレーサーになっています。[58]イリジウムは、小惑星や流星物質など、地球の大気を通過して堆積物に沈着する星間物質の沈着量を定量化するための基本的な指標として使用されてきました。[59] イリジウムは、ルテニウムやオスミウムなどの他の元素との同位体比によってイリジウムの起源を定義することにより、主要な地球規模の絶滅のいくつかに関連付けることができます。[56]KT境界堆積物などの大量絶滅に関連する堆積物層は、隕石に見られる量に似たイリジウム比のスパイクを示しています。[60]低温ではよく理解されていないイリジ​​ウムの地球化学的プロセスは、これらの量にある程度影響を与える可能性があります。しかし、科学者は、この変化は最高濃度を無視するほど重要ではないと結論付けましたが、それはおそらく、それほど重要ではないスパイクを地球外の衝撃活動の決定的ではないものにするでしょう。[60]

白亜紀-古第三紀境界の存在

顕著な層状構造の崖：黄色、灰色、白、灰色。 赤い矢印は、黄色のレイヤーと灰色のレイヤーの間にあります。
赤い矢印は白亜紀と古第三紀の境界を指しています。

6600万年前の白亜紀と古第三紀の境界は、地質時代の白亜紀と古第三紀の時間的境界を示しており、イリジウムに富む粘土の薄い層によって識別されました。[61]ルイス・アルバレスが率いるチームは、1980年にこのイリジウムの地球外起源を提案し、それを小惑星または彗星の衝突に帰した。[61]アルバレス仮説として知られる彼らの理論は、鳥類以外の恐竜の絶滅を説明するために現在広く受け入れられています。。推定年齢が約6600万年の大きな埋没衝突クレーター構造は、現在のユカタン半島（チクシュルーブクレーター）の下で後に特定されました。[62] [63]デューイ・M・マクリーンらは、地球の核はイリジウムに富んでおり、レユニオン島のピトン・ド・ラ・フルネーズなどの活火山はイリジウムが豊富であるため、代わりにイリジウムが火山起源であった可能性があると主張している。まだイリジウムを放出しています。[64] [65]

制作

年 消費量
（トン）		 価格（USD）[66]
2001年 2.62.6 $ 415.25 /オンス（$ 13.351 / g）
2002年 2.5 $ 294.62 /オンス（$ 9.472 / g）
2003年 3.3 $ 93.02 /オンス（$ 2.991 / g）
2004年 3.60 $ 185.33 /オンス（$ 5.958 / g）
2005年 3.86 $ 169.51 /オンス（$ 5.450 / g）
2006年 4.08 $ 349.45 /オンス（$ 11.235 / g）
2007年 3.70 $ 444.43 /オンス（$ 14.289 / g）
2008年 3.10 $ 448.34 /オンス（$ 14.414 / g）
2009年 2.52 $ 420.4 /オンス（$ 13.52 / g）
2010年 10.40 $ 642.15 /オンス（$ 20.646 / g）
2011 9.36 $ 1,035.87 /オンス（$ 33.304 / g）
2012年 5.54 $ 1,066.23 /オンス（$ 34.280 / g）
2013年 6.16 $ 826.45 /オンス（$ 26.571 / g）
2014年 6.1 $ 556.19 /オンス（$ 17.882 / g）
2015年 7.81 $ 544 /オンス（$ 17.5 / g）
2016年 7.71 $ 586.90 /オンス（$ 18.869 / g）
2017年 nd $ 908.35 /オンス（$ 29.204 / g）
2018年 nd $ 1,293.27 / ozt（$ 41.580 / g）

2019年、イリジウムの世界的な生産量は合計242,000オンス（6860 kg）でした。[67] 2021年4月中旬、イリジウムはMetals Daily（貴金属商品リスト）で1トロイオンスあたり6,400米ドルの価格に達した。イリジウムは、ニッケルと銅の採掘と加工からの副産物としても商業的に得られます。銅とニッケルの電解精製中に、銀、金、白金族金属などの貴金属、およびセレンとテルルが陽極泥としてセルの底に沈殿し、それらの抽出の開始点を形成します。[66]金属を分離するには、最初に金属を持ち込む必要がありますソリューション。混合物の性質に応じて、いくつかの分離方法を利用できます。2つの代表的な方法は、過酸化ナトリウムとの融合とそれに続く王水への溶解、および塩素と塩酸の混合物への溶解です。[25] [53]

混合物が溶解した後、ヘキサクロロイリジウムアンモニウム（（NH ）を沈殿させることにより、イリジウムを他の白金族金属から分離します。
4）。
2IrCl
6）またはIrClを抽出することによって2−
6有機アミンで。[68]最初の方法は、テナントとウォラストンが分離に使用した手順に似ています。 2番目の方法は、連続的な液液抽出として計画できるため、工業規模の生産に適しています。いずれの場合も、水素を使用して生成物が還元され、粉末冶金技術を使用して処理できる粉末またはスポンジとして金属が生成されます。 [69] [70]

イリジウムの価格はかなりの範囲で変動しています。（アルミニウムや銅のような他の工業用金属と比較して）世界市場での量が比較的少ないため、イリジウムの価格は、生産国の生産、需要、投機、買いだめ、および政治の不安定さに強く反応します。希少な性質を持つ物質として、その価格は特に現代技術の変化の影響を受けています。2001年から2003年にかけての漸減は、大型単結晶の工業的成長に使用されるIrるつぼの供給過剰に関連しています。[66] [71] 同様に、2010年から2014年の間に1トロイオンスあたり1,000ドル（32ドル/ g）を超える価格は、テレビのLEDバックライトに使用される単結晶サファイアの生産設備の設置で説明されています。[72]

アプリケーション

イリジウムの需要は、2009年の2.5メートルトンから2010年には10.4メートルトンに急増しました。これは主に、電子関連のアプリケーションで0.2メートルトンから6メートルトンに増加したためです。イリジウムるつぼは、大型の高品質単結晶の成長に一般的に使用されています。その需要は急増しています。このイリジウム消費の増加は、2000年代の初めに起こったように、るつぼの在庫が蓄積するために飽和すると予測されています。その他の主要な用途には、2007年に0.78メートルトンのイリジウムを消費したスパークプラグ、クロルアルカリプロセス用の電極（2007年に1.1トン）、化学触媒（2007年に0.75トン）が含まれます。[66] [73]

産業および医療

イリジウムとその合金の高融点、硬度、耐食性が、ほとんどの用途を決定します。イリジウム（またはプラチナ合金またはオスミウム）およびほとんどのイリジウム合金は摩耗が少なく、たとえば、プラスチックポリマー溶融物を押し出してレーヨンなどの繊維を形成する多孔 紡糸口金に使用されます。[74]オスミウム-イリジウムは、コンパスベアリングと天びんに使用されます。[75]

アークエロージョンに対する耐性により、イリジウム合金はスパークプラグの電気接点に理想的であり[76] [77]、イリジウムベースのスパークプラグは特に航空業界で使用されています。

純粋なイリジウムは非常に脆く、熱影響部に亀裂が入るため溶接が困難ですが、少量のチタンとジルコニウムを添加することで延性を高めることができます（それぞれの0.2％がうまく機能するようです）。[78]

耐熱性と耐食性により、イリジウムは重要な合金剤になっています。一部の長寿命航空機エンジン部品はイリジウム合金でできており、イリジウム-チタン合金は耐食性があるため深海管に使用されています。[15]イリジウムは、白金合金の硬化剤としても使用されます。純白金のビッカース硬度は56HVですが、イリジウムを50％含む白金は500HVを超える可能性があります。[79] [80]

非常に高い温度に耐えなければならないデバイスは、多くの場合、イリジウムから作られています。たとえば、イリジウム製の高温るつぼは、チョクラルスキー法で使用され、コンピュータメモリデバイスや固体レーザーで使用する酸化物単結晶（サファイアなど）を生成します。 [76] [81]ガドリニウムガリウムガーネットやイットリウムガリウムガーネットなどの結晶は、2100°Cまでの温度で酸化条件下で混合酸化物の予備焼結電荷を溶融することによって成長します。[9]

イリジウム化合物は、メタノールをカルボニル化して酢酸を生成するためのCativaプロセスの触媒として使用されます。[82]

イリジウムは、ヒドラジンを（高温の窒素とアンモニアに）分解するための優れた触媒であり、これは低推力ロケットエンジンで実際に使用されています。詳細については、一液式ロケットの記事をご覧ください。

放射性同位元素イリジウム-192は、金属の非破壊検査用の工業用γ線撮影で使用するための2つの最も重要なエネルギー源の1つです。[83] [84]さらに、192 Irは、小線源治療を使用したがんの治療のためのガンマ線源として使用されます。これは、治療が必要な領域の内部または隣に密封された放射線源を配置する放射線療法の一種です。具体的な治療法には、高線量率の前立腺近接照射療法、胆管近接照射療法、および腔内子宮頸部近接照射療法が含まれます。[15]

ミトコンドリアのイメージングのためのイリジウム（III）複合体の使用がレビューされています。[85]

イリジウム（III）がアルブミンに付着すると、がん細胞に浸透できる光増感分子が生成されます。この分子は、癌細胞を破壊する光線力学療法として知られているプロセスで使用することができます。[86] [87]

科学

NIST LibraryUSプロトタイプメーターバー
国際キログラム原器

1889年、プラチナ90％とイリジウム10％の合金を使用して、国際度量衡局がパリ近郊に保管している国際キログラム原器とキログラムの質量を作成しました。[15]メーターバーは、1960年に長さの基本単位の定義としてクリプトンの原子スペクトルの線に置き換えられました[注3] [88]が、キログラムプロトタイプは2019年5月20日まで質量の国際標準のままでした、プランク定数の観点からキログラムが再定義されたとき。[89]

イリジウムは、走査型電子顕微鏡（SEM）での観察に備えて、非導電性材料のコーティングとしてよく使用されます。イリジウムの2〜20 nmの層を追加すると、特に有機材料が電子ビームの損傷に耐え、SEMビームの焦点のターゲット領域内に蓄積される静電荷を減らすのに役立ちます。 [90]イリジウムのコーティングは、二次電子放出に関連する信号対雑音比も増加させます。これは、X線分光組成分析にSEMを使用するために不可欠です。 SEMで使用するオブジェクトのコーティングには他の金属を使用できますが、さまざまなイメージングパラメータを使用してサンプルを調査する場合は、イリジウムが好ましいコーティングです。[91]

イリジウムは、ボイジャー、バイキング、パイオニア、カッシーニ、ガリレオ、ニューホライズンズなどの無人宇宙船の放射性同位元素熱電発電機で使用されてきました。イリジウムは、最大2000°Cの動作温度に耐えることができ、その優れた強度のために、プルトニウム238燃料を発電機にカプセル化するために選択されました。[9]

別の用途は、X線光学系、特にX線望遠鏡に関するものです。[92]チャンドラX線天文台の鏡は60nmの厚さのイリジウムの層で覆われてい ます。イリジウムは、ニッケル、金、プラチナもテストされた後、X線を反射するための最良の選択であることが証明されました。数原子以内に滑らかでなければならないイリジ​​ウム層は、クロムのベース層上に高真空下でイリジウム蒸気を堆積させることによって適用された。[93]

イリジウムは、素粒子物理学で反物質の一種である反陽子を生成するために使用されます。反陽子は、変換ターゲットに高強度の陽子ビームを照射することによって作成されます。変換ターゲットは、非常に高密度の材料で作成する必要があります。代わりにタングステンを使用することもできますが、イリジウムには、入射ビームによる温度上昇によって引き起こされる衝撃波に対する安定性が優れているという利点があります。[94]

化学変換の骨格式の提示。 初期の化合物は、上部にC5H5環があり、中央にイリジウム原子があり、2つの水素原子とP-PH3基または2つのCO基に結合しています。 紫外線下でのアルカンとの反応により、これらの基が変化します。
有機イリジウム化学における炭化水素への酸化的付加[95] [96]

炭素-水素結合の活性化（C-H活性化）は、従来は非反応性と見なされていた炭素-水素結合を切断する反応に関する研究分野です。 1982年に発表された、飽和炭化水素のC–H結合の活性化で最初に報告された成功は、炭化水素との酸化的付加を受ける有機金属イリジウム錯体を使用していました。[95] [96]

イリジウム錯体は、不斉水素化の触媒として研究されています。これらの触媒は、天然物の合成に使用されており、官能基化されていないアルケンなどの特定の難しい基質をエナンチオ選択的に水素化することができます（2つの可能なエナンチオマーのうちの1つのみを生成します）。[97] [98]

イリジウムは、トリプレット収穫において基本的に重要なさまざまな複合体を形成します。[99] [100] [101]

歴史的

イリジウムポイントのラベルが付いた万年筆のペ​​ン先

万年筆のペ​​ン 先の先端にはイリジウム-オスミウム合金が使用されていました。イリジウムの最初の主な用途は、1834年に金に取り付けられたペン先でした。[9] 1944年以来、有名なパーカー51万年筆には、ルテニウムとイリジウム合金（3.8％イリジウム）が先端に付いたペン先が取り付けられていました。現代の万年筆の先端の素材は、今でも「イリジウム」と呼ばれていますが、イリジウムはほとんど含まれていません。ルテニウム、オスミウム、タングステンなどの他の金属が代わりに使用されています。[102]

大砲のタッチホールまたはベントピースには、イリジウム-プラチナ合金が使用されました。1867年のパリ展示会の報告によると、ジョンソンとマッセイが展示している作品の1つは、ウィットねじの銃で3000ラウンド以上使用されており、まだ摩耗の兆候はほとんど見られません。現役で大砲のベントピースを着用することによって発生する費用は、この重要な適応を高く評価するでしょう。」[103]

非常に細かく分割されたイリジウムからなる顔料イリジウムブラックは、磁器に濃い黒を塗るために使用されます。「他のすべての磁器の黒い色は、その側面で灰色に見える」と言われていました。[104]

注意事項

バルク金属形態のイリジウムは、組織との反応性がないため、生物学的に重要でも健康に有害でもありません。人間の組織には、 1兆分の20のイリジウムしかありません 。[15]ほとんどの金属と同様に、細かく分割されたイリジウム粉末は刺激性があり、空気中で発火する可能性があるため、取り扱いが危険な場合があります。[53]イリジウム化合物の毒性についてはほとんど知られていない。これは主に、イリジウム化合物がほとんど使用されないため、接触する人が少なく、少量しか使用しないためである。ただし、ハロゲン化イリジウムなどの可溶性塩は、イリジウム以外の元素またはイリジウム自体が原因で危険な場合があります。[31]同時に、ほとんどのイリジウム化合物は不溶性であるため、体内への吸収が困難になります。[15]

イリジウムの放射性同位元素、192
Irは、他の放射性同位元素と同様に危険です。イリジウムに関連して報告された唯一の負傷は、192
小線源治療で使用されるIr。[31]からの高エネルギーガンマ線192
Irは癌のリスクを高める可能性があります。外部被ばくは、火傷、放射線中毒、および死亡を引き起こす可能性があります。192 Irを摂取すると、胃や腸の内壁が火傷する可能性があります。[105] 192 Ir、192m Ir、および194m Irは肝臓に沈着する傾向があり、ガンマ線とベータ線の両方から健康被害を引き起こす可能性があります。[46]

メモ

  1. ^ 室温および標準大気圧で、イリジウムの密度は次のように計算されています。22.65 g / cm 3、同じ方法で測定したオスミウムより0.04g / cm3高い。[5]それでも、実験的なX線結晶学の値が最も正確であると考えられており、そのため、イリジウムは2番目に密度の高い元素であると考えられています。[6]
  1. ^ イリジウムの最も一般的な酸化状態は太字で示されています。右の列は、酸化状態ごとに1つの代表的な化合物を示しています。
  2. ^ イリジウムは文字通り「虹の」を意味します。
  3. ^ メーターの定義は、1983年に再び変更されました。メーターは現在、1⁄299,792,458秒の時間間隔の間に真空中で光が移動した距離として定義されています。

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