CAS號:7439-88-5
EINECS號:231-095-9
原子量:192.22
元素(su)類型:過渡金屬
體積彈性模量:320GPa
原子化焓:628kJ/mol
熱(re)容:25.10J /(mol· K)
導(dao)熱系數(shu):147W/(m·K)
導電性:0.197×106/(cm ·Ω)
熔化熱:26.10kJ/mol
汽(qi)化熱:604.0kJ/mol
原子體積:8.54cm3/mol
密度:22.56g/cm3
元素在宇(yu)宙中的含量:0.002ppm
元(yuan)素在太陽中的含(han)量:0.002ppm
地殼(ke)中含(han)量:0.000003ppm
氧化態:主要:+3,+4其(qi)他:0,+1,+2,+5,+6
晶體結構:晶胞(bao)為面心立方晶胞(bao),每個晶胞(bao)含有4個金屬(shu)原(yuan)子。
晶胞參數:a=383.9 pm;b = 383.9 pm;c = 383.9 pm;α = 90°;β = 90°;γ = 90°
莫氏硬度:6.5
聲音在其中的傳播速率:4825m/s
發(fa)現人:臺奈特(te)(Tennant)
發現(xian)年(nian)代:1803年(nian)
銥(yi)是一種(zhong)化(hua)學(xue)元素,化(hua)學(xue)符號是Ir,原子序數77。
銥(yi)(yi)(yi)的(de)(de)化學(xue)性質很(hen)穩定(ding)。是最(zui)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)金(jin)屬,銥(yi)(yi)(yi)對酸的(de)(de)化學(xue)穩定(ding)性極高,不溶于酸,只有海綿(mian)狀(zhuang)的(de)(de)銥(yi)(yi)(yi)才會緩慢(man)地溶于熱王水(shui)中(zhong),如(ru)果是致密狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)銥(yi)(yi)(yi),即使是沸騰(teng)的(de)(de)王水(shui),也不能腐(fu)(fu)蝕(shi);但是,在高溫加(jia)壓(ya)的(de)(de)密閉反應釜中(zhong),銥(yi)(yi)(yi)在250°C以(yi)上(shang)的(de)(de)王水(shui)中(zhong)受到(dao)明顯腐(fu)(fu)蝕(shi);由20份濃(nong)鹽酸與1份濃(nong)硝酸配置(zhi)的(de)(de)混酸,在相同溫度(du)與壓(ya)力下,對銥(yi)(yi)(yi)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)性是王水(shui)的(de)(de)20倍(bei)左(zuo)右,因(yin)此在化學(xue)分析中(zhong)常用來做(zuo)消(xiao)解(jie)金(jin)屬銥(yi)(yi)(yi)的(de)(de)試(shi)劑(ji)。
銥(yi)(yi)在(zai)350°C的(de)熔融(rong)氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)鈉中(zhong)(未通(tong)入空氣)極其耐腐蝕,腐蝕率小于0.005mm/年(nian)(約3.5mdd),但400°C以上的(de)熔融(rong)氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)鈉對(dui)銥(yi)(yi)的(de)腐蝕很嚴重;熔融(rong)的(de)氫(qing)(qing)氧(yang)化(hua)鉀也可以強烈腐蝕銥(yi)(yi)。?
在室(shi)溫中,致密(mi)的(de)(de)金屬銥,對干燥的(de)(de)氟(fu)氣,以及干燥或者潮(chao)濕的(de)(de)氯,溴,碘,都具(ju)有極好的(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)。沒有可見腐蝕。
一般的腐蝕劑都不能腐蝕銥。有形成配位化合(he)物(wu)得強烈傾向。
元素(su)來源:在(zai)地(di)殼(ke)中含量僅有9×10-9%。主要(yao)存在(zai)于鋨(e)銥(yi)礦中。可用鋅與在(zai)提煉(lian)鉑時所(suo)得得鋨(e)銥(yi)合金(jin)中分(fen)離制得。
元(yuan)素用途:很(hen)多高熔點氧化物(wu)單晶,是在(zai)(zai)(zai)純銥(yi)制成的(de)(de)(de)坩堝中(zhong)進行生長(chang)的(de)(de)(de),純銥(yi),鉑銥(yi)合金(jin),銥(yi)銠合金(jin)多用于制作科學(xue)儀器(qi)、熱電偶、電阻線等。在(zai)(zai)(zai)鉑中(zhong)加(jia)(jia)入銥(yi),可以提高鉑在(zai)(zai)(zai)水,酸,鹵素中(zhong)的(de)(de)(de)抗腐蝕性,以及500°C以下的(de)(de)(de)機械(xie)強度,但隨著(zhu)銥(yi)含(han)量的(de)(de)(de)增加(jia)(jia),在(zai)(zai)(zai)900°C以上合金(jin)在(zai)(zai)(zai)空氣中(zhong)的(de)(de)(de)氧化失重也增加(jia)(jia)。含(han)10%的(de)(de)(de)銥(yi)和與90%的(de)(de)(de)鉑的(de)(de)(de)鉑銥(yi)合金(jin),因膨(peng)脹(zhang)系數極小,用來制造(zao)國(guo)際標(biao)準米尺,世(shi)界上的(de)(de)(de)千(qian)克原器(qi)也曾(ceng)是由鉑銥(yi)合金(jin)制作的(de)(de)(de)。
屬(shu)于周期表Ⅷ族過渡元(yuan)素,元(yuan)素符號Ir,原子(zi)序數77,原子(zi)量192.22,面(mian)心立方晶格,是(shi)一種稀(xi)有的貴金屬(shu)材料。
簡史1803年(nian)(nian)英國s.Tennant由分離鉑(bo)后(hou)的(de)(de)黑(hei)色殘渣中(zhong)發現銥(yi)(yi);1813年(nian)(nian)進(jin)行了(le)(le)銥(yi)(yi)的(de)(de)第一(yi)次熔化(hua)實驗;1860年(nian)(nian)帝俄造幣廠用約8kg原生(sheng)含銥(yi)(yi)材料(liao)和其他殘渣作(zuo)原料(liao)進(jin)行熔煉,得到一(yi)個(ge)1.805kg重(zhong)的(de)(de)銥(yi)(yi)錠。1881年(nian)(nian)霍蘭(J.Holland)以(yi)“熔化(hua)和鑄造銥(yi)(yi)的(de)(de)工(gong)藝(yi)”為(wei)題申請(qing)了(le)(le)美國專利。此后(hou),各國的(de)(de)冶金工(gong)作(zuo)者(zhe)們為(wei)解(jie)決銥(yi)(yi)的(de)(de)加(jia)工(gong)問題作(zuo)了(le)(le)大量工(gong)作(zuo)。
性能(neng):(1)熔(rong)點2450℃,銥(yi)制(zhi)品使用(yong)溫(wen)(wen)度可達2100~2200℃;(2)彈性模量高(538.3GPa),泊松系數低(0.26),低溫(wen)(wen)塑性很差;(3)是最(zui)耐(nai)腐蝕(shi)的金(jin)屬,致(zhi)密態(tai)銥(yi)不溶于(yu)所有無機(ji)(ji)酸,也不被其(qi)他(ta)金(jin)屬熔(rong)體浸蝕(shi),例如熔(rong)化(hua)的鉛、鋅(xin)、鎳、鐵(tie)、金(jin)等;能(neng)耐(nai)許多熔(rong)融試劑(ji)和高溫(wen)(wen)硅(gui)酸鹽的浸蝕(shi);(4)像其(qi)他(ta)鉑族金(jin)屬合金(jin)一(yi)樣(yang),銥(yi)合金(jin)能(neng)牢固吸附(fu)有機(ji)(ji)物,可作催化(hua)劑(ji)材料;(5)銥(yi)在空氣(qi)或(huo)氧(yang)氣(qi)中(zhong)600℃以(yi)上生成IrO?,并(bing)在1100℃分解;在1227℃空氣(qi)中(zhong)銥(yi)的揮發量為鉑的100倍。銥(yi)可采用(yong)高頻(pin)或(huo)中(zhong)頻(pin)爐、電弧(hu)爐、電子束等熔(rong)煉。銥(yi)在1600℃以(yi)上具有好的塑性,通常(chang)進行熱加(jia)工。
用(yong)(yong)途:銥(yi)(yi)的(de)(de)高(gao)(gao)熔(rong)點、高(gao)(gao)穩定性使其在很(hen)(hen)多特(te)(te)殊場合具有重要用(yong)(yong)途,但(dan)銥(yi)(yi)的(de)(de)脆性和高(gao)(gao)溫損耗(hao)在一(yi)(yi)(yi)(yi)定程度上限制了它(ta)的(de)(de)應用(yong)(yong)。銥(yi)(yi)的(de)(de)最早應用(yong)(yong)是(shi)作(zuo)(zuo)筆尖材(cai)(cai)(cai)料(liao),后來又提出了注射針頭(tou)、天平刀(dao)刃、羅盤支架、電(dian)觸頭(tou)等(deng)方面的(de)(de)用(yong)(yong)途。銥(yi)(yi)坩堝可用(yong)(yong)于生(sheng)長難熔(rong)氧(yang)(yang)化(hua)物晶體,該坩堝能在2100~2200℃工作(zuo)(zuo)幾千小(xiao)時,是(shi)重要的(de)(de)貴金(jin)屬器皿材(cai)(cai)(cai)料(liao)。銥(yi)(yi)的(de)(de)高(gao)(gao)溫抗氧(yang)(yang)化(hua)性和熱電(dian)性能使銥(yi)(yi)/銥(yi)(yi)銠(lao)熱電(dian)偶成為惟一(yi)(yi)(yi)(yi)能在大氣中(zhong)測量達(da)2100℃高(gao)(gao)溫的(de)(de)貴金(jin)屬測溫材(cai)(cai)(cai)料(liao);可用(yong)(yong)作(zuo)(zuo)放射性熱源(yuan)的(de)(de)容(rong)器材(cai)(cai)(cai)料(liao);陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)銥(yi)(yi)膜(mo)是(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)種有前途的(de)(de)電(dian)顯(xian)色材(cai)(cai)(cai)料(liao)。Ir-192是(shi)γ射線源(yuan),可用(yong)(yong)于無損探(tan)傷和放射化(hua)學(xue)治療。同時,銥(yi)(yi)是(shi)一(yi)(yi)(yi)(yi)個很(hen)(hen)重要的(de)(de)合金(jin)化(hua)元(yuan)素,一(yi)(yi)(yi)(yi)些銥(yi)(yi)合金(jin)使用(yong)(yong)在某些關(guan)鍵部(bu)門;銥(yi)(yi)化(hua)合物亦有其特(te)(te)有用(yong)(yong)途。
銥(yi)的(de)發現(xian)(xian)與鉑(bo)(bo)以及其他鉑(bo)(bo)系(xi)元素息息相(xiang)關。古(gu)埃(ai)塞俄比(bi)亞(ya)人和南美(mei)洲(zhou)各文化的(de)人自古(gu)便有使用自然產生的(de)鉑(bo)(bo)金屬,當(dang)中必定含有少(shao)量(liang)其他鉑(bo)(bo)系(xi)元素,這也包括銥(yi)。17世紀西班牙征(zheng)服者在(zai)今天的(de)哥(ge)倫比(bi)亞(ya)喬(qiao)科省發現(xian)(xian)了鉑(bo)(bo),并(bing)將其帶到歐(ou)洲(zhou)。然而直(zhi)到1748年(nian),科學家才(cai)發現(xian)(xian)它并(bing)不是(shi)任何已知金屬的(de)合(he)金,而是(shi)一種全新(xin)的(de)元素。
當(dang)(dang)時研究(jiu)鉑的化學(xue)家將它(ta)置于王水(鹽(yan)酸(suan)和硝(xiao)酸(suan)的混合(he)物(wu))當(dang)(dang)中,從而產(chan)生可溶鹽(yan)。制(zhi)成的溶液每次都留(liu)下少(shao)量(liang)深色(se)的不(bu)可溶殘留(liu)物(wu)。約瑟夫(fu)·普(pu)魯斯特曾以為這(zhe)一(yi)殘留(liu)物(wu)是石(shi)墨。法國(guo)化學(xue)家維多(duo)·科萊-德(de)科提爾(Victor Collet-Descotils)、福爾克(ke)拉伯爵(jue)安東萬·弗朗索(suo)瓦(Antoine Fran?ois, comte de Fourcroy)和路易(yi)·尼古拉·沃克(ke)朗(Louis Nicolas Vauquelin)在1803年也同樣觀(guan)察到了這(zhe)一(yi)黑色(se)殘留(liu)物(wu),但因量(liang)太(tai)少(shao)而沒有(you)進(jin)行(xing)進(jin)一(yi)步實驗。
1803年,英國(guo)化(hua)(hua)(hua)學(xue)家(jia)史(shi)密森·特(te)(te)南(nan)特(te)(te)分析了(le)殘留(liu)物,并(bing)推斷其中(zhong)(zhong)必含新的(de)金屬元(yuan)(yuan)素。沃(wo)克(ke)朗把(ba)該(gai)粉末來回在(zai)酸堿中(zhong)(zhong)浸洗,取(qu)得了(le)一種揮發性氧化(hua)(hua)(hua)物。他(ta)認為(wei)這是新元(yuan)(yuan)素的(de)氧化(hua)(hua)(hua)物,并(bing)把(ba)新元(yuan)(yuan)素命名為(wei)“ptene”,源于希臘文(wen)的(de)“πτηνο?”(ptènos),即“有(you)翼(yi)的(de)”。特(te)(te)南(nan)特(te)(te)則擁有(you)更大量的(de)殘留(liu)物,并(bing)在(zai)不久后(hou)辨認出兩種新元(yuan)(yuan)素,也就是鋨和銥(yi)。在(zai)一連串用到氫氧化(hua)(hua)(hua)鈉和氫氯酸的(de)反應之(zhi)后(hou),他(ta)制成了(le)一種深(shen)紅色(se)晶體(很可能是Na2[IrCl6]·nH2O)。銥(yi)的(de)許多鹽都有(you)鮮艷的(de)顏色(se),所以(yi)特(te)(te)南(nan)特(te)(te)取(qu)希臘神話中(zhong)(zhong)的(de)彩虹(hong)女神伊里斯(?ρι?,Iris)之(zhi)名,把(ba)銥(yi)命名為(wei)“Iridium”。元(yuan)(yuan)素的(de)發現(xian)被記錄在(zai)1804年6月21日致皇家(jia)學(xue)院的(de)一封信(xin)中(zhong)(zhong)。
1813年,英國化(hua)學家約翰·喬治·求(qiu)爾德(de)倫(John George Children)首次(ci)(ci)熔(rong)化(hua)銥金屬(shu)。1842年,羅伯特·海(hai)爾(Robert Hare)首次(ci)(ci)取得高純度(du)(du)銥金屬(shu)。他量(liang)得的(de)銥密度(du)(du)為21.8 g/cm3,并發現這(zhe)一金屬(shu)幾乎(hu)不(bu)可延(yan)展,且硬度(du)(du)極(ji)高。1860年,亨利(li)·愛丁·圣克萊(lai)爾·德(de)維爾和朱爾·亨利(li)·德(de)布(bu)雷(Jules Henri Debray)第一次(ci)(ci)大量(liang)熔(rong)化(hua)銥。每公斤銥的(de)熔(rong)化(hua)過(guo)程需要超過(guo)300升的(de)純O2和H2。
銥(yi)(yi)如此難(nan)熔(rong)化塑(su)性,這(zhe)大(da)(da)大(da)(da)限制了(le)(le)它(ta)的(de)(de)實(shi)際應用(yong)。約(yue)翰(han)(han)·艾薩克·霍(huo)金斯(si)(John Isaac Hawkins)在(zai)(zai)(zai)1834年(nian)(nian)發明了(le)(le)裝有銥(yi)(yi)造(zao)筆尖的(de)(de)金質鋼(gang)筆。1880年(nian)(nian),約(yue)翰(han)(han)·霍(huo)蘭(lan)德(John Holland)和威(wei)廉·洛弗蘭(lan)德·達德利(William Lofland Dudley)利用(yong)磷大(da)(da)大(da)(da)簡化了(le)(le)銥(yi)(yi)的(de)(de)熔(rong)化過程,并在(zai)(zai)(zai)美(mei)國申(shen)請(qing)了(le)(le)專利。英國莊信萬豐公司之后表示,他(ta)們早在(zai)(zai)(zai)1837年(nian)(nian)就開始(shi)使用(yong)類似的(de)(de)方法熔(rong)解銥(yi)(yi),而且已在(zai)(zai)(zai)多個世界(jie)博(bo)覽會(hui)展出(chu)經熔(rong)融制成的(de)(de)銥(yi)(yi)。奧托·佛斯(si)納(Otto Feussner)在(zai)(zai)(zai)1993年(nian)(nian)第一次在(zai)(zai)(zai)熱電偶中(zhong)使用(yong)銥(yi)(yi)-釕合金材(cai)料,使這(zhe)種新型器材(cai)能(neng)夠(gou)測量高達2000 °C的(de)(de)溫度。
1957年,魯道(dao)夫·穆(mu)斯(si)(si)堡爾(er)(er)在(zai)只含Ir的固體金屬樣本中(zhong),發(fa)(fa)(fa)現原子能夠進行(xing)無反(fan)沖的γ射線(xian)共振發(fa)(fa)(fa)射及吸收。他所進行(xing)的實(shi)驗是20世紀標志性(xing)的物(wu)(wu)(wu)(wu)理實(shi)驗之(zhi)一。此現象稱為(wei)穆(mu)斯(si)(si)堡爾(er)(er)效(xiao)應(其他呈現該(gai)效(xiao)應的原子核也陸續被發(fa)(fa)(fa)現,如Fe),是穆(mu)斯(si)(si)堡爾(er)(er)譜學(xue)(xue)(xue)的中(zhong)心(xin)原理,在(zai)物(wu)(wu)(wu)(wu)理學(xue)(xue)(xue)、化(hua)學(xue)(xue)(xue)、生物(wu)(wu)(wu)(wu)化(hua)學(xue)(xue)(xue)、冶金學(xue)(xue)(xue)和礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)中(zhong)都有重(zhong)要的應用。論文發(fa)(fa)(fa)布的僅(jin)僅(jin)3年之(zhi)后,即1961年,穆(mu)斯(si)(si)堡爾(er)(er)就因這一發(fa)(fa)(fa)現獲得了諾貝爾(er)(er)物(wu)(wu)(wu)(wu)理學(xue)(xue)(xue)獎,時年32歲。
銥(yi)屬(shu)(shu)于(yu)鉑系金(jin)屬(shu)(shu),和(he)鉑一(yi)(yi)樣呈白色(se),另帶少許(xu)黃色(se)。銥(yi)堅硬易碎,熔點也非常(chang)高,所以很難(nan)鑄造(zao)和(he)塑(su)性。制造(zao)工序因此一(yi)(yi)般使用粉(fen)末冶金(jin)。銥(yi)是(shi)唯一(yi)(yi)一(yi)(yi)種(zhong)在1600 °C以上的(de)空氣中仍保持優良力學(xue)性質的(de)金(jin)屬(shu)(shu)。其沸點極高,在所有元素中排第10位。銥(yi)在0.14 K以下會(hui)呈現超導體性質。
銥的(de)彈性模量(liang)在低(di)于(yu)鋨,為(wei)所有金屬中(zhong)第二高。其(qi)剪切模量(liang)很高,泊松比很低(di),因此具(ju)有很高的(de)剛(gang)度(du),使得銥的(de)加(jia)工生產過(guo)程非常(chang)困難。盡管生產不易(yi),價(jia)格昂貴,但銥還是有多項應用,包括在極端條件(jian)下加(jia)強(qiang)機(ji)械的(de)強(qiang)度(du)。
銥(yi)的密度(du)(du)(du)在所有元(yuan)素(su)中排第二位,僅(jin)比(bi)鋨(e)(e)(e)稍低。由于密度(du)(du)(du)值十分相近(jin),測(ce)量(liang)(liang)(liang)也并(bing)不(bu)容易,所以這兩個元(yuan)素(su)到底哪一個密度(du)(du)(du)更高(gao)(gao)曾經并(bing)沒有定論。通(tong)過(guo)原子量(liang)(liang)(liang)來計算密度(du)(du)(du)值,2013年的結論是:銥(yi)的密度(du)(du)(du)是22.56g/cm3,鋨(e)(e)(e)的密度(du)(du)(du)是22.59g/cm3,兩者差值僅(jin)為0.027g/cm3。但(dan)鋨(e)(e)(e)的原子量(liang)(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)(liang)仍(reng)缺少大量(liang)(liang)(liang)實驗(yan)驗(yan)證,因此銥(yi)與鋨(e)(e)(e)哪個密度(du)(du)(du)更高(gao)(gao)至今還無(wu)法(fa)下結論。
銥是(shi)(shi)抗腐蝕性最(zui)強的(de)金(jin)屬之一:它能夠在高溫下抵御幾乎所有酸、王水、熔融金(jin)屬,甚至是(shi)(shi)硅(gui)酸鹽。但(dan)是(shi)(shi)某些熔融鹽,如氰化鈉和(he)氰化鉀,以(yi)(yi)及(ji)氧氣(qi)和(he)鹵素單(dan)質(特別是(shi)(shi)氟氣(qi))在高溫下還是(shi)(shi)可以(yi)(yi)侵蝕銥的(de)。
銥化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)態介乎?3和+6,最(zui)常見的(de)有+3和+4。高氧(yang)(yang)化(hua)(hua)態的(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)比(bi)較罕見,包括IrF6和兩種混合(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)Sr2MgIrO6及(ji)Sr2CaIrO6。2009年,科學家利用基(ji)質隔離(li)方法(在6K的(de)氬氣中)對過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銥配合(he)物(wu)進行紫外線(xian)照射,制成了四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銥(IrO4)。然而(er)這一化(hua)(hua)合(he)物(wu)預計(ji)在更高的(de)溫度下無(wu)法穩定保持固體狀態。
各價(jia)態(tai)的離子及化(hua)合物舉例
-3 價 : [Ir(CO)3]3-
-1 價 : [Ir(CO)3(PPh3)]-
0 價 : Ir4(CO)12
+1 價: Ir(CO)Cl(PPh3)2
+2 價: IrCl2
+3 價:IrCl3
+4 價(jia): IrO2
+5 價: Ir4F20
+6 價: IrF6
二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)銥(IrO2)為棕色粉末,是銥唯一(yi)一(yi)種性(xing)質已經過充分研究(jiu)的氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)。三(san)氧(yang)化(hua)(hua)二(er)(er)銥是一(yi)種黑藍色粉末,在硝酸中(zhong)會氧(yang)化(hua)(hua)成IrO2。其(qi)他(ta)已知的化(hua)(hua)合物(wu)包括二(er)(er)硫化(hua)(hua)銥、二(er)(er)硒化(hua)(hua)銥、三(san)硫化(hua)(hua)二(er)(er)銥和三(san)硒化(hua)(hua)二(er)(er)銥等,另外(wai)也有研究(jiu)指出IrS3的存在。銥還可(ke)以形成氧(yang)化(hua)(hua)態為+4和+5的銥酸,如(ru)K2IrO3和KIrO3。在高溫下使銥與(yu)氧(yang)化(hua)(hua)鉀或超氧(yang)化(hua)(hua)鉀反(fan)應,就可(ke)取得這(zhe)些銥酸。
目前(qian)尚未發現化學式為IrxHy的(de)(de)氫銥二(er)元(yuan)化合(he)物,但有(you)些已知配合(he)物包(bao)含(han)IrH4?和IrH3?離(li)子,其(qi)中銥的(de)(de)氧化態(tai)分別為+1和+3。科學家認(ren)為,Mg6Ir2H11當中同時(shi)存在(zai)IrH??以及(ji)含(han)18個電子的(de)(de)IrH5?離(li)子。
銥(yi)并不形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)鹵(lu)(lu)化(hua)物和二鹵(lu)(lu)化(hua)物,而(er)是會與每一(yi)種(zhong)鹵(lu)(lu)素形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)對應的三鹵(lu)(lu)化(hua)物IrX3。氧化(hua)態為(wei)+4或以上的鹵(lu)(lu)化(hua)物只有四(si)氟(fu)化(hua)銥(yi)、五氟(fu)化(hua)銥(yi)和六(liu)氟(fu)化(hua)銥(yi)。六(liu)氟(fu)化(hua)銥(yi)(IrF6)是一(yi)種(zhong)反應性很高(gao)的揮發(fa)性黃色固體(ti)(ti),其分子(zi)結構呈八面體(ti)(ti)形(xing)。它(ta)在(zai)水中(zhong)會分解,而(er)且銥(yi)黑(即金屬(shu)銥(yi)粉末)可將其還(huan)原成(cheng)(cheng)(cheng)晶體(ti)(ti)狀(zhuang)的四(si)氟(fu)化(hua)銥(yi)(IrF4)。五氟(fu)化(hua)銥(yi)的特性相似(si),但(dan)它(ta)其實是一(yi)種(zhong)四(si)聚體(ti)(ti)Ir4F20,由四(si)個角對角連接的八面體(ti)(ti)所形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)。
工(gong)業上最重要的銥(yi)化(hua)(hua)合物是(shi)六(liu)氯(lv)(lv)(lv)(lv)銥(yi)酸(suan)(H2IrCl6)及其(qi)銨(an)鹽(yan)。銥(yi)的純化(hua)(hua)過程、大多數銥(yi)化(hua)(hua)合物的生產(chan)初始步驟以及陽(yang)極涂(tu)層的制備過程都要用到這(zhe)些(xie)化(hua)(hua)合物。IrCl2?離子呈棕黑色(se)(se),能夠輕易還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)成(cheng)淺色(se)(se)的IrCl3?,且該反應可以逆(ni)轉。三(san)(san)氯(lv)(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)銥(yi)(IrCl3)常被用作其(qi)他Ir(III)化(hua)(hua)合物的制備原(yuan)(yuan)(yuan)料。氯(lv)(lv)(lv)(lv)和銥(yi)粉末在650°C經氧化(hua)(hua)反應會形成(cheng)無水三(san)(san)氯(lv)(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)銥(yi),而Ir2O3溶于氫氯(lv)(lv)(lv)(lv)酸(suan)中則可制成(cheng)水合三(san)(san)氯(lv)(lv)(lv)(lv)化(hua)(hua)銥(yi)。另一種(zhong)類似的制備原(yuan)(yuan)(yuan)料是(shi)六(liu)氯(lv)(lv)(lv)(lv)銥(yi)酸(suan)銨(an)((NH4)3IrCl6)。三(san)(san)價(jia)銥(yi)配合物具抗磁性,分子結構一般為八面體型。
銥(yi)的(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)化(hua)合(he)物(wu)含有(you)(you)(you)銥(yi)﹣碳鍵,其中(zhong)銥(yi)的(de)(de)氧(yang)化(hua)態(tai)通常較(jiao)低(di)。比如(ru),十(shi)二(er)羰基四銥(yi)(Ir4(CO)12)是(shi)最(zui)常見(jian)兼最(zui)穩(wen)定(ding)的(de)(de)金屬羰基配合(he)物(wu),當(dang)中(zhong)的(de)(de)銥(yi)就(jiu)處于0氧(yang)化(hua)態(tai)。十(shi)二(er)羰基四銥(yi)中(zhong)的(de)(de)每(mei)一(yi)個銥(yi)原(yuan)子(zi)都(dou)與(yu)另外(wai)三(san)個鍵合(he),形(xing)成四面體(ti)原(yuan)子(zi)簇。一(yi)些(xie)(xie)重要的(de)(de)Ir(I)有(you)(you)(you)機(ji)化(hua)合(he)物(wu)都(dou)是(shi)以發現者命名的(de)(de)。這包括沃什卡配合(he)物(wu)(IrCl(CO)[P(C6H5)3]2),它(ta)會(hui)與(yu)O2氧(yang)分子(zi)鍵合(he),這種特性十(shi)分特殊。克拉布特利(li)催化(hua)劑(ji)(Crabtree's catalyst)是(shi)一(yi)種用于氫化(hua)反應的(de)(de)均相催化(hua)劑(ji)。這些(xie)(xie)化(hua)合(he)物(wu)都(dou)屬于平面正方形(xing)d配合(he)物(wu),共有(you)(you)(you)16個價電子(zi),因此反應性很高。
銥有(you)(you)兩(liang)(liang)種(zhong)自然(ran)穩定(ding)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su):191Ir和193Ir,豐度分別為(wei)37.3%和62.7%。已人工合成的放射性同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)共有(you)(you)34種(zhong),質(zhi)量(liang)(liang)數從164至199不等。192Ir夾(jia)在(zai)(zai)兩(liang)(liang)個穩定(ding)同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)之間(jian),也是(shi)(shi)最穩定(ding)的放射性同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su),半衰(shuai)(shuai)期為(wei)73.827天(tian)。這一同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)在(zai)(zai)近距離治療(liao)和工業射線照(zhao)相技術中(zhong)具有(you)(you)用途(tu),特別是(shi)(shi)在(zai)(zai)天(tian)然(ran)氣工業中(zhong)用于無損檢測鋼鐵的焊接處(chu)。銥-192曾(ceng)造(zao)成多宗輻(fu)射意外。另外有(you)(you)三個同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)的半衰(shuai)(shuai)期在(zai)(zai)一天(tian)以上:188Ir、189Ir和190Ir。質(zhi)量(liang)(liang)數低(di)于191的同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)會(hui)同(tong)時進(jin)行(xing)β衰(shuai)(shuai)變、α衰(shuai)(shuai)變以及質(zhi)子發射,但有(you)(you)兩(liang)(liang)者除外:189Ir進(jin)行(xing)電子捕(bu)獲(huo),而190Ir進(jin)行(xing)正電子發射。質(zhi)量(liang)(liang)數高(gao)于191的同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)則進(jin)行(xing)β衰(shuai)(shuai)變,其中(zhong)192Ir會(hui)少量(liang)(liang)進(jin)行(xing)電子捕(bu)獲(huo)。所有(you)(you)銥同(tong)位(wei)(wei)(wei)素(su)都是(shi)(shi)在(zai)(zai)1934至2001年間(jian)發現的,其中(zhong)最新發現的是(shi)(shi)171Ir。
銥共有32種(zhong)已知同核(he)異(yi)(yi)構(gou)體(ti),質量(liang)數介(jie)乎164到(dao)197。最(zui)穩(wen)定的同核(he)異(yi)(yi)構(gou)體(ti)是192m2Ir,它會經同核(he)異(yi)(yi)能躍(yue)遷,半衰期為241年,因(yin)此比(bi)所有處于基態的放(fang)射性(xing)同位素都要穩(wen)定。最(zui)不穩(wen)定的異(yi)(yi)構(gou)體(ti)是190m3Ir,其半衰期只有2微秒(miao)。191Ir是所有元素中(zhong)首個被證實呈現穆斯堡爾(er)效應(ying)的同位素。該同位素應(ying)用在(zai)穆斯堡爾(er)光譜分析中(zhong),在(zai)物理學(xue)、化學(xue)、生物化學(xue)、冶金學(xue)和礦物學(xue)等(deng)領域(yu)都有用到(dao)。
銥屬鉑(bo)(bo)系元素(su)。鉑(bo)(bo)系元素(su)幾(ji)乎(hu)完(wan)全(quan)成(cheng)單質狀態存在(zai),高度(du)分(fen)(fen)散在(zai)各種(zhong)礦(kuang)石中(zhong)(zhong),例如原鉑(bo)(bo)礦(kuang)、硫化鎳銅礦(kuang)、磁(ci)鐵礦(kuang)等。鉑(bo)(bo)系元素(su)幾(ji)乎(hu)無例外地(di)共同存在(zai),形(xing)成(cheng)天然合金。在(zai)含鉑(bo)(bo)系元素(su)礦(kuang)石中(zhong)(zhong),通常(chang)以鉑(bo)(bo)為主(zhu)要成(cheng)分(fen)(fen),而其(qi)余(yu)鉑(bo)(bo)系元素(su)則因含量較(jiao)小(xiao),必須(xu)經過化學分(fen)(fen)析才(cai)能被發現。由于(yu)鋨、銥、鈀、銠和釕(liao)都與鉑(bo)(bo)共同組成(cheng)礦(kuang)石,因此(ci)它們都是從鉑(bo)(bo)礦(kuang)提取鉑(bo)(bo)后的(de)殘渣中(zhong)(zhong)發現的(de)。
鉑(bo)系(xi)(xi)元素化學(xue)性質穩定。它(ta)們(men)(men)中(zhong)(zhong)除鉑(bo)和(he)鈀外(wai),不(bu)(bu)但不(bu)(bu)溶(rong)(rong)于(yu)(yu)普通的(de)酸,而且(qie)不(bu)(bu)溶(rong)(rong)于(yu)(yu)王(wang)水(shui)(shui)。鉑(bo)很易溶(rong)(rong)于(yu)(yu)王(wang)水(shui)(shui),鈀還溶(rong)(rong)于(yu)(yu)熱硝酸中(zhong)(zhong)。所有鉑(bo)系(xi)(xi)元素都有強烈(lie)形成配位化合物(wu)的(de)傾向。1803年(nian)(nian),法國化學(xue)家科勒德士戈蒂等(deng)人(ren)研究了鉑(bo)系(xi)(xi)礦(kuang)石溶(rong)(rong)于(yu)(yu)王(wang)水(shui)(shui)后的(de)渣(zha)(zha)子(zi)。他們(men)(men)宣(xuan)布(bu)殘渣(zha)(zha)中(zhong)(zhong)有兩種(zhong)不(bu)(bu)同于(yu)(yu)鉑(bo)的(de)新金屬存在,它(ta)們(men)(men)不(bu)(bu)溶(rong)(rong)于(yu)(yu)王(wang)水(shui)(shui)。1804年(nian)(nian),泰納爾發現并命名(ming)了它(ta)們(men)(men)。其(qi)中(zhong)(zhong)一個命名(ming)為irdium(銥),元素符號定為Ir。這一詞GD來自希臘(la)文(wen)iris,原意是“虹”。這可(ke)能是由于(yu)(yu)二氧化銥的(de)水(shui)(shui)合物(wu)IrO2·2H2O傳(chuan)或(huo)Ir(OH)4,從溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)析出沉(chen)淀(dian)(dian)時,顏色或(huo)青(qing)、或(huo)紫、或(huo)深(shen)藍、或(huo)黑,GA隨著(zhu)沉(chen)淀(dian)(dian)的(de)情(qing)況而改變。
銥(yi)金:是(shi)稀有貴(gui)重金屬,是(shi)鉑(bo)和銥(yi)的(de)(de)合金,稀有程度(du)在(zai)(zai)鉑(bo)金之上(shang)。其(qi)熔點(dian)(dian)(dian)、強(qiang)度(du)和硬(ying)度(du)都很(hen)高(gao)(gao)(gao)(gao)。顏(yan)色為(wei)銀白色,具強(qiang)金屬光澤,硬(ying)度(du)7。相對密度(du)22.40,性(xing)脆但在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫下可壓成箔片或(huo)拉成細絲,熔點(dian)(dian)(dian)高(gao)(gao)(gao)(gao),達2454℃。化學性(xing)質非常穩定,不溶于(yu)王水。主要用于(yu)制(zhi)造(zao)科學儀器、熱電偶、電阻綾等。高(gao)(gao)(gao)(gao)硬(ying)度(du)的(de)(de)鐵銥(yi)和銥(yi)鉑(bo)合金,常用來制(zhi)造(zao)筆尖和鉑(bo)金首(shou)飾。由于(yu)其(qi)極高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)熔點(dian)(dian)(dian)和超(chao)強(qiang)的(de)(de)抗腐(fu)蝕性(xing),銥(yi)在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)水平(ping)技術領域中得到(dao)廣泛的(de)(de)使用,如航天技術,制(zhi)藥和汽(qi)車(che)行業。
銥絲(si)(si):呈細絲(si)(si)狀金屬銥加(jia)工材料(liao)(liao)。銥絲(si)(si)的電(dian)阻系數為6.03×10-2Ωmm2/m,抗拉(la)強(qiang)度1493MPa,伸長率(lv)10%~20%。用粉末(mo)冶金法和熔鑄-壓力加(jia)工法均可生(sheng)產(chan)出Ф0.15mm細絲(si)(si)。銥絲(si)(si)用作高溫抗氧化熱電(dian)偶(ou)材料(liao)(liao)和燈絲(si)(si)材料(liao)(liao)。Ir-W熱電(dian)偶(ou)E(2200℃)=44.19mV,在(zai)1000~2000℃范圍內,熱電(dian)勢(shi)與(yu)溫度的關系幾(ji)乎成直線,但(dan)只(zhi)能在(zai)中性氣氛或真空中使用。
銥(yi)(yi)合金(jin)(jin):以銥(yi)(yi)為基加入其他元素組成的合金(jin)(jin)。常用(yong)的銥(yi)(yi)合金(jin)(jin)有(you)Ir-40Rh、Ir-70Rh、Ir-20Ru、Ir-10Ru等合金(jin)(jin)。其主要特點是熱電性能(neng)良好、高溫抗氧(yang)化、耐(nai)腐(fu)蝕。Ir-Ru系合金(jin)(jin)硬而脆(cui)難于(yu)加工。銥(yi)(yi)合金(jin)(jin)主要用(yong)作高溫抗氧(yang)化熱電偶(ou)及電接觸材(cai)料,用(yong)Ir-Rh做熱電偶(ou)使用(yong)溫度可高達2000℃以上。
銥銠合金:是(shi)銥和(he)銠的二元(yuan)合金,在高(gao)(gao)溫下為連續固溶體,有IrRh10、IrRh40、IrRh50和(he)IrRh-70等合金。Ir-Rh40合金的鑄態維(wei)氏(shi)硬度1736MPa,IrPh70的為1422MPa。合金的高(gao)(gao)溫抗氧化(hua)能力比純銥強(qiang),在2000℃時(shi)IrRh60氧化(hua)失重約5%。而純銥失重高(gao)(gao)達(da)27%。用(yong)高(gao)(gao)頻爐氬氣保護熔煉,鑄錠經熱(re)(re)軋和(he)適(shi)量(liang)的冷加工(gong)成材。主(zhu)要用(yong)作(zuo)高(gao)(gao)溫抗氧化(hua)熱(re)(re)電偶,使(shi)用(yong)溫度可達(da)2000℃以(yi)上(shang),有IrRh60-Ir、IrRh40-Ir以(yi)及IrRh50-IrRu10等,后者熱(re)(re)電勢最高(gao)(gao),在2000℃時(shi)可達(da)17.18mV。
發現的鉑族(zu)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)和含鉑族(zu)元素(su)的礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)已(yi)超過80種,加上變種和未定(ding)名礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)已(yi)達200個。在自(zi)(zi)然界中,鉑族(zu)金(jin)(jin)屬主(zhu)國呈自(zi)(zi)然元素(su)、自(zi)(zi)然合金(jin)(jin)、銻(ti)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)、硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)、硫(liu)(liu)砷化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)和鉍碲(di)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)的單獨(du)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物(wu)(wu)存(cun)(cun)在,部分呈類質(zhi)同像存(cun)(cun)在于(yu)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu),如黃(huang)銅礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、鎳(nie)黃(huang)鐵礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、紫硫(liu)(liu)鎳(nie)(鐵)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)等中。
銥(yi)(yi)是(shi)(shi)地(di)球地(di)殼中(zhong)最稀有的(de)(de)(de)元(yuan)素之(zhi)一,平均質量(liang)(liang)比(bi)例只有百萬分之(zhi)0.001。金的(de)(de)(de)豐度(du)是(shi)(shi)它的(de)(de)(de)40倍,鉑是(shi)(shi)它的(de)(de)(de)10倍,而(er)銀和汞(gong)都是(shi)(shi)它的(de)(de)(de)80倍。相比(bi)之(zhi)下,銥(yi)(yi)在(zai)(zai)隕(yun)石里的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)則高很多(duo),一般(ban)在(zai)(zai)百萬分之(zhi)0.5以上。科學家相信,銥(yi)(yi)在(zai)(zai)整個地(di)球的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)比(bi)在(zai)(zai)地(di)殼中(zhong)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)高很多(duo),但由于(yu)它密(mi)度(du)高,而(er)且具親鐵性,所(suo)以在(zai)(zai)地(di)球仍處于(yu)熔融狀態(tai)時,就(jiu)已沉到地(di)球的(de)(de)(de)內核了。
銥(yi)(yi)在自然中以(yi)純金(jin)(jin)屬(shu)或合金(jin)(jin)的(de)(de)形(xing)態(tai)出現,尤其是各種比例的(de)(de)銥(yi)(yi)﹣鋨(e)合金(jin)(jin)。鎳和銅(tong)礦藏中含(han)有(you)鉑(bo)系金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)硫化(hua)物(wu)(wu)(如(Pt,Pd)S)、碲化(hua)物(wu)(wu)(如PtBiTe)、銻化(hua)物(wu)(wu)(PdSb)和砷化(hua)物(wu)(wu)(如PtAs2)。這些化(hua)合物(wu)(wu)中的(de)(de)鉑(bo)會被少量(liang)的(de)(de)銥(yi)(yi)和鋨(e)元素(su)(su)取代。與其他鉑(bo)系元素(su)(su)一樣(yang),銥(yi)(yi)可以(yi)形(xing)成自然鎳合金(jin)(jin)及(ji)銅(tong)合金(jin)(jin)。
地(di)(di)殼中有(you)三(san)種地(di)(di)質(zhi)(zhi)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)銥含量最高:火成巖(yan)、撞擊坑(keng)以(yi)及前二者(zhe)演化而(er)成的(de)(de)(de)(de)地(di)(di)質(zhi)(zhi)結(jie)構。最大(da)的(de)(de)(de)(de)已知礦藏(zang)有(you)南非的(de)(de)(de)(de)布(bu)什維爾德火成雜巖(yan)體(ti)、俄羅斯(si)的(de)(de)(de)(de)諾里爾斯(si)克及加拿大(da)的(de)(de)(de)(de)索(suo)德柏立盆地(di)(di)等(deng)。美國有(you)較小的(de)(de)(de)(de)鋨礦藏(zang)。銥也(ye)出(chu)現(xian)在次(ci)生礦藏(zang)中,與沖積層礦藏(zang)中的(de)(de)(de)(de)鉑以(yi)及其他鉑系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)結(jie)合。前哥倫布(bu)時期哥倫比亞喬科省居(ju)民所用(yong)的(de)(de)(de)(de)沖積層礦藏(zang)至今仍是鉑系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)一大(da)來源。截至2003年,并沒有(you)數(shu)據記錄全(quan)球銥儲藏(zang)量。
白堊紀(ji)﹣第(di)三紀(ji)界(jie)線
6600萬年(nian)前形成的(de)K-E界線記錄了從白堊紀(ji)到古近紀(ji)的(de)轉折(zhe)點,此地(di)(di)層的(de)黏(nian)土的(de)銥(yi)(yi)含量異常高。路(lu)易斯·阿爾瓦(wa)雷茨(ci)為(wei)首的(de)研究團(tuan)隊在1980年(nian)提出(chu)假說(shuo),指這一地(di)(di)層中(zhong)的(de)銥(yi)(yi)是小(xiao)行星(xing)或彗星(xing)撞擊地(di)(di)球時帶來的(de)。這一理論稱(cheng)為(wei)阿爾瓦(wa)雷茨(ci)假說(shuo),目前被公(gong)認(ren)為(wei)恐(kong)龍滅絕的(de)最佳解釋(shi)。后來人們在中(zhong)美洲尤卡坦半(ban)島(dao)地(di)(di)底發現(xian)了約6600萬年(nian)前形成的(de)大型(xing)撞擊坑,即希克蘇魯伯(bo)隕石坑,這很可能(neng)就是阿爾瓦(wa)雷茨(ci)假說(shuo)中(zhong)那顆(ke)隕石的(de)撞擊地(di)(di)點。杜(du)威(wei)·麥(mai)克林(Dewey M. McLean)等人則認(ren)為(wei)是火(huo)山(shan)(shan)活動把(ba)銥(yi)(yi)帶到地(di)(di)球表面的(de),因為(wei)地(di)(di)球深處存在更多(duo)的(de)銥(yi)(yi)元(yuan)素(su),而且許多(duo)火(huo)山(shan)(shan)至(zhi)今仍在放(fang)出(chu)銥(yi)(yi),如留尼汪島(dao)上的(de)富爾奈斯火(huo)山(shan)(shan)。
金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的提(ti)取(qu):砂鉑礦(kuang)(kuang)(kuang)或(huo)(huo)(huo)含(han)(han)鉑族(zu)(zu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的砂金(jin)(jin)(jin)礦(kuang)(kuang)(kuang)用重選法富集(ji)可得精(jing)礦(kuang)(kuang)(kuang),鉑或(huo)(huo)(huo)鋨、銥的含(han)(han)量能達70-90%,可直接(jie)精(jing)煉。50年代以(yi)來鉑族(zu)(zu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)主要從銅鎳硫化(hua)物共(gong)生礦(kuang)(kuang)(kuang)中提(ti)取(qu),小部分從煉銅副產(chan)品中提(ti)取(qu)。鉑族(zu)(zu)含(han)(han)量高(gao)的冰鎳,在氧(yang)壓下(xia)硫酸浸出,或(huo)(huo)(huo)氯(lv)化(hua)冶金(jin)(jin)(jin)分離其他金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)后獲得鉑族(zu)(zu)精(jing)礦(kuang)(kuang)(kuang)。鉑族(zu)(zu)精(jing)礦(kuang)(kuang)(kuang)經(jing)過直接(jie)溶解、分離、提(ti)純(chun),或(huo)(huo)(huo)先將鋨、釕(liao)氧(yang)化(hua)揮發他離后,再分離、提(ti)純(chun)其他鉑族(zu)(zu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)。
鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬再(zai)(zai)生:鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬稀有而貴重(zhong),歷(li)來重(zhong)視回(hui)收。廢(fei)(fei)催化(hua)劑、廢(fei)(fei)電器元件、含鉑(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)殘(can)破器皿、廢(fei)(fei)電鍍液(ye)、珠寶裝飾(shi)品(pin)廠的(de)廢(fei)(fei)料(liao)等都可(ke)(ke)從中(zhong)(zhong)(zhong)回(hui)收鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬。鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)分(fen)離和(he)(he)提純:鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)提取和(he)(he)精制(zhi)流程因原料(liao)成(cheng)分(fen)、含量(liang)的(de)不(bu)同(tong)而異(yi)。將(jiang)鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬精礦或含鉑(bo)(bo)(bo)(bo)族(zu)金(jin)(jin)(jin)屬的(de)陽極泥(ni)用(yong)王水(shui)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie),鈀、鉑(bo)(bo)(bo)(bo)、金(jin)(jin)(jin)均進入(ru)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)。用(yong)鹽(yan)酸(suan)(suan)處理(li)(li)以(yi)(yi)破壞亞硝酰(xian)化(hua)合物,然后(hou)(hou)加硫酸(suan)(suan)亞鐵沉(chen)(chen)淀(dian)出(chu)(chu)金(jin)(jin)(jin)。加氯(lv)化(hua)銨(an)(an)(an),鉑(bo)(bo)(bo)(bo)呈氯(lv)鉑(bo)(bo)(bo)(bo)酸(suan)(suan)銨(an)(an)(an)沉(chen)(chen)淀(dian)出(chu)(chu),煅燒(shao)(shao)氯(lv)鉑(bo)(bo)(bo)(bo)酸(suan)(suan)銨(an)(an)(an)可(ke)(ke)得(de)(de)含鉑(bo)(bo)(bo)(bo)99.5%以(yi)(yi)上的(de)海綿(mian)鉑(bo)(bo)(bo)(bo)。分(fen)離鉑(bo)(bo)(bo)(bo)后(hou)(hou)的(de)濾液(ye),加入(ru)過(guo)量(liang)的(de)氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)銨(an)(an)(an),再(zai)(zai)用(yong)鹽(yan)酸(suan)(suan)酸(suan)(suan)化(hua),沉(chen)(chen)淀(dian)出(chu)(chu)二(er)氯(lv)二(er)氨配亞鈀形式的(de)鈀,再(zai)(zai)在氫(qing)(qing)氣中(zhong)(zhong)(zhong)加熱煅燒(shao)(shao)可(ke)(ke)得(de)(de)純度達99.7%以(yi)(yi)上的(de)海綿(mian)鈀。經王水(shui)處理(li)(li)后(hou)(hou)的(de)不(bu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)物與(yu)(yu)碳酸(suan)(suan)鈉(na)、硼砂、密陀僧(seng)和(he)(he)焦炭共熔,得(de)(de)貴鉛(qian)。用(yong)灰吹(chui)法除去大(da)部分(fen)鉛(qian),再(zai)(zai)用(yong)硝酸(suan)(suan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)銀,殘(can)留的(de)鉛(qian)、銠(lao)、銥(yi)、鋨(e)、釕(liao)富集于(yu)殘(can)渣(zha)中(zhong)(zhong)(zhong)。將(jiang)此殘(can)渣(zha)與(yu)(yu)硫酸(suan)(suan)氫(qing)(qing)鈉(na)熔融,銠(lao)轉(zhuan)化(hua)為可(ke)(ke)溶(rong)(rong)(rong)(rong)性的(de)硫酸(suan)(suan)鹽(yan),用(yong)水(shui)浸出(chu)(chu),加氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)鈉(na)沉(chen)(chen)出(chu)(chu)氫(qing)(qing)氧(yang)(yang)化(hua)銠(lao),再(zai)(zai)用(yong)鹽(yan)酸(suan)(suan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie),得(de)(de)氯(lv)銠(lao)酸(suan)(suan)。溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)提純后(hou)(hou),加入(ru)氯(lv)化(hua)銨(an)(an)(an),濃縮、結晶出(chu)(chu)氯(lv)銠(lao)酸(suan)(suan)銨(an)(an)(an)。在氫(qing)(qing)氣中(zhong)(zhong)(zhong)煅燒(shao)(shao),可(ke)(ke)得(de)(de)海綿(mian)銠(lao)。在硫酸(suan)(suan)氫(qing)(qing)鈉(na)熔融時,銥(yi)、鋨(e)、釕(liao)不(bu)反應,仍留于(yu)水(shui)浸殘(can)渣(zha)中(zhong)(zhong)(zhong)。將(jiang)殘(can)渣(zha)與(yu)(yu)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)鈉(na)和(he)(he)苛性鈉(na)一(yi)起熔融,用(yong)水(shui)浸出(chu)(chu);向(xiang)浸出(chu)(chu)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)通入(ru)氯(lv)氣并蒸(zheng)(zheng)餾,釕(liao)和(he)(he)鋨(e)以(yi)(yi)氧(yang)(yang)化(hua)物形式蒸(zheng)(zheng)出(chu)(chu)。
用乙醇-鹽(yan)酸(suan)溶(rong)液吸(xi)收,將(jiang)吸(xi)收液再加(jia)熱蒸餾,并用堿液吸(xi)收得(de)(de)鋨(e)酸(suan)鈉。在吸(xi)收液中(zhong)(zhong)加(jia)氯化銨(an),則鋨(e)以銨(an)鹽(yan)形式沉(chen)淀(dian),在氫(qing)氣(qi)中(zhong)(zhong)煅(duan)燒(shao)(shao),可(ke)得(de)(de)鋨(e)粉(fen)。在蒸出鋨(e)的(de)殘(can)液中(zhong)(zhong)加(jia)氯化銨(an),可(ke)得(de)(de)釕的(de)銨(an)鹽(yan),再在氫(qing)氣(qi)中(zhong)(zhong)煅(duan)燒(shao)(shao),可(ke)得(de)(de)釕粉(fen)。浸出釕和鋨(e)后的(de)殘(can)渣主要為氧(yang)化銥(yi),用王水(shui)溶(rong)解,加(jia)氯化銨(an)沉(chen)出粗氯銥(yi)酸(suan)銨(an),經(jing)精制,在氫(qing)氣(qi)中(zhong)(zhong)煅(duan)燒(shao)(shao),可(ke)得(de)(de)銥(yi)粉(fen)。將(jiang)鉑(bo)族金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)用粉(fen)末(mo)冶金(jin)法(fa)(fa)或通過高頻感應電(dian)爐熔化可(ke)制得(de)(de)金(jin)屬(shu)錠。4.制取高純鉑(bo)族金(jin)屬(shu):一般將(jiang)金(jin)屬(shu)溶(rong)解后,經(jing)反復提純,精制方法(fa)(fa)有載體氧(yang)化水(shui)解、離子(zi)交換、溶(rong)劑萃取和重復沉(chen)淀(dian)等,然后再以銨(an)鹽(yan)沉(chen)出,經(jing)煅(duan)燒(shao)(shao)可(ke)得(de)(de)相應的(de)高純金(jin)屬(shu)。
銥的需求(qiu)量從(cong)2009年(nian)(nian)(nian)的2.5噸(dun)(dun)升至2010年(nian)(nian)(nian)的10.4噸(dun)(dun)。這主(zhu)要是因為(wei)電(dian)子相關(guan)應用(yong)的需求(qiu)量從(cong)0.2噸(dun)(dun)升至6噸(dun)(dun):銥制坩(gan)堝被廣泛用(yong)于大型(xing)高質量單(dan)個晶體的生產,而這些晶體的需求(qiu)在這段(duan)時間大大提高。銥的消(xiao)耗(hao)量預期(qi)將因為(wei)積累的坩(gan)堝庫存而飽(bao)和(he),這在2000年(nian)(nian)(nian)代也曾經發(fa)生過。其(qi)他重要應用(yong)還包括火(huo)花塞(2007年(nian)(nian)(nian)消(xiao)耗(hao)0.78噸(dun)(dun))、氯堿法所(suo)用(yong)的電(dian)極(同(tong)年(nian)(nian)(nian)消(xiao)耗(hao)1.1噸(dun)(dun))以及(ji)化(hua)學催化(hua)劑(同(tong)年(nian)(nian)(nian)消(xiao)耗(hao)0.75噸(dun)(dun))。
銥的應用大(da)部份運用其高(gao)(gao)熔點、高(gao)(gao)硬度和抗腐(fu)蝕性質。銥金(jin)屬以(yi)及銥﹣鉑合(he)(he)金(jin)和鋨﹣銥合(he)(he)金(jin)的耗(hao)損(sun)很低,可用來(lai)制造多孔(kong)噴(pen)絲板。噴(pen)絲板用于把塑料聚合(he)(he)物擠(ji)壓成(cheng)纖維,例如人造絲。鋨﹣銥合(he)(he)金(jin)也可以(yi)用于指南針軸承和計(ji)重秤(cheng)。
銥(yi)的(de)耐(nai)腐蝕、耐(nai)高溫性質很(hen)強,所以非常適合(he)作為合(he)金(jin)添加物。飛機引擎中的(de)一些長期使用(yong)部件是由(you)銥(yi)合(he)金(jin)組成的(de),銥(yi)-鈦(tai)合(he)金(jin)也被用(yong)作水底管道材料。加入銥(yi)可提升鉑合(he)金(jin)的(de)硬度(du)。純(chun)鉑的(de)維氏硬度(du)為56HV,而含50%銥(yi)的(de)鉑合(he)金(jin)硬度(du)可超過500 HV。
銥也常被用于(yu)須承受高溫(wen)的(de)(de)儀器(qi)當(dang)中(zhong)。比(bi)如,柴可拉斯基法(fa)使用銥制高溫(wen)坩(gan)堝(guo),產(chan)生(sheng)單(dan)個氧化物晶體,如藍(lan)寶石(shi)(shi)(shi)、釓鎵石(shi)(shi)(shi)榴石(shi)(shi)(shi)和釔鋁石(shi)(shi)(shi)榴石(shi)(shi)(shi)等。這些晶體被用于(yu)電腦(nao)內(nei)存和固態激光器(qi)零件當(dang)中(zhong)。銥合金能夠抵御電弧侵蝕,所以是(shi)火花塞電觸頭的(de)(de)理(li)想材(cai)料。
Cativa催(cui)化(hua)法是把甲醇(chun)轉變為(wei)乙酸的過程(cheng),可(ke)使用銥化(hua)合物(wu)作為(wei)催(cui)化(hua)劑。
放(fang)(fang)射性(xing)同位素銥(yi)-192在γ射線(xian)照(zhao)相中是一種重要(yao)的能(neng)源(yuan),有助對金屬進行無損檢(jian)測。另外,近距離治療(liao)利(li)用192Ir所釋放(fang)(fang)的γ射線(xian)來(lai)治療(liao)癌(ai)癥。這種治療(liao)方法把輻射源(yuan)置(zhi)于癌(ai)組織附近或里面,可用于治療(liao)前列腺(xian)癌(ai)、膽管(guan)癌(ai)及子(zi)宮(gong)頸癌(ai)等。
1889年制(zhi)成(cheng)的國際(ji)米原器(qi)和國際(ji)公斤原器(qi)是(shi)由含90%鉑和10%銥的合金組(zu)成(cheng)的,原器(qi)由位于巴黎附近的國際(ji)度量衡局(ju)保存。
航(hang)海家號(hao)、維(wei)京號(hao)、先(xian)鋒號(hao)和(he)卡西尼(ni)-惠更(geng)斯號(hao)、伽利略號(hao)和(he)新(xin)視野號(hao)等(deng)無人宇宙飛(fei)船都(dou)有(you)使用含有(you)銥(yi)的(de)放射性(xing)同位(wei)素熱(re)電機。由于熱(re)電機要承受高(gao)達2000°C的(de)高(gao)溫(wen),所(suo)(suo)以包裹著钚-238同位(wei)素的(de)容器是以既(ji)堅硬又耐高(gao)溫(wen)的(de)銥(yi)所(suo)(suo)制。
銥(yi)還被用(yong)于X射(she)線(xian)望遠鏡中。錢德拉X射(she)線(xian)天文臺的(de)(de)反射(she)鏡上有一層(ceng)60納米厚的(de)(de)銥(yi)涂層(ceng)。在測試過多種金屬(shu)之后,銥(yi)的(de)(de)X射(she)線(xian)反射(she)能力證明比鎳、金和(he)鉑都要(yao)優(you)勝。這層(ceng)銥(yi)的(de)(de)平滑程度要(yao)有幾(ji)個原子以內(nei)的(de)(de)準確(que)度,須在氣(qi)態下在高真空環境中涂在鉻底層(ceng)上。
粒(li)(li)子(zi)物理(li)學(xue)在(zai)反質子(zi)的(de)(de)產生(sheng)過程(cheng)中(zhong)也用到銥(yi)。過程(cheng)中(zhong),高強度質子(zi)束射向(xiang)密度必須很高的(de)(de)“轉(zhuan)換目(mu)標(biao)體(ti)”。雖然(ran)可(ke)以使(shi)用鎢(wu),但銥(yi)的(de)(de)優勝(sheng)之(zhi)處在(zai)于,它(ta)可(ke)以更穩定地(di)承(cheng)受入射粒(li)(li)子(zi)束使(shi)溫(wen)度升(sheng)高時所造成的(de)(de)沖擊波。
碳-氫(qing)鍵活化(hua)反應(C–H活化(hua))是斷開(kai)碳-氫(qing)鍵的反應。這種(zhong)鍵在以前曾(ceng)被認為具有(you)低反應性。科學(xue)家(jia)在1982年宣布首次(ci)成功活化(hua)飽和(he)烴中的C–H鍵,反應使用銥的有(you)機配合物,使烴進行氧化(hua)加成。
銥配合(he)物(wu)可以用來催化不(bu)對(dui)稱氫(qing)化反應。這(zhe)類催化劑已被用于合(he)成(cheng)天(tian)然產物(wu),并(bing)能夠把本來難以氫(qing)化的基底(di)(例如非官能團化烯烴等)氫(qing)化成(cheng)其中一種對(dui)映(ying)異構(gou)體。
銥可以形成多種配合物,在有機發光二極(ji)管(OLED)當中起到作用。
銥(yi)-鋨合金曾被加入到(dao)鋼筆(bi)筆(bi)頭中。1834年(nian)開始(shi),一(yi)些鋼筆(bi)生產商開始(shi)把(ba)銥(yi)安裝在金筆(bi)頭上,這是銥(yi)的(de)首個主要(yao)應用。自1944年(nian)起,著名的(de)派克51鋼筆(bi)就有含(han)(han)釕-銥(yi)合金的(de)筆(bi)尖,合金中的(de)銥(yi)含(han)(han)量為3.8%。今天的(de)鋼筆(bi)筆(bi)頭幾乎不再含(han)(han)有銥(yi),而是含(han)(han)其他的(de)金屬,例如(ru)鎢。
銥-鉑合金(jin)曾經(jing)用于加農炮的(de)點火(huo)孔(kong)和(he)排氣(qi)孔(kong)。根據1867年巴黎(li)世(shi)界博覽會的(de)一(yi)(yi)份報告,莊(zhuang)信萬豐所展出(chu)的(de)一(yi)(yi)份展品“曾在(zai)一(yi)(yi)把魏渥斯步槍中經(jing)歷超(chao)過(guo)3000發,仍(reng)無損(sun)無耗。所有(you)知道火(huo)炮排氣(qi)孔(kong)損(sun)耗所導(dao)致的(de)麻煩和(he)花費(fei)的(de)人(ren),都會非常欣賞這一(yi)(yi)重要的(de)應(ying)用”。
“銥(yi)(yi)黑(hei)”是(shi)一種(zhong)染(ran)料(liao),它含有(you)非(fei)常細致的(de)銥(yi)(yi)粉末。銥(yi)(yi)黑(hei)可以把瓷(ci)器染(ran)成(cheng)很深(shen)的(de)黑(hei)色。有(you)19世紀(ji)的(de)文獻稱“所(suo)有(you)其他的(de)黑(hei)色瓷(ci)器染(ran)料(liao)與它一比較,都變成(cheng)了灰色”。
成塊的(de)銥金屬(shu)沒有生物用途亦無害,因為它不與(yu)生物組(zu)織(zhi)反(fan)應。和大(da)部份(fen)金屬(shu)一樣,銥的(de)金屬(shu)細(xi)粉(fen)(fen)具有危險性(xing)(xing)。這樣的(de)粉(fen)(fen)末(mo)會刺(ci)激(ji)組(zu)織(zhi),且容易在空氣中燃(ran)燒。由于銥化(hua)合物的(de)處理(li)量一般都很低,所以人們對其(qi)毒性(xing)(xing)所知甚少(shao)。不過銥的(de)可溶鹽,如(ru)各種鹵化(hua)銥,則(ze)含有毒性(xing)(xing)。大(da)部份(fen)銥化(hua)合物都不可溶,所以很難被人體吸收。
192Ir同位素(su)和其他放(fang)射性同位素(su)一樣是危(wei)險(xian)的(de)。192Ir所放(fang)出的(de)高能伽馬射線會提高患癌(ai)癥的(de)可(ke)能性。外照射可(ke)導(dao)(dao)致燒傷(shang)、輻(fu)射中毒甚至(zhi)死亡。攝入192Ir可(ke)導(dao)(dao)致腸胃內(nei)(nei)膜燒傷(shang)。進入體(ti)內(nei)(nei)的(de)192Ir、192mIr和194Ir主要會積累在肝臟(zang)中,所放(fang)出的(de)伽馬射線和β輻(fu)射會對(dui)身體(ti)造(zao)成損害。