Iridium is hard, broos en glanzend platinagroep metaal (PGM) dat zeer stabiel is bij hoge temperaturen en in chemische omgevingen.
Eigendommen
- Atoomsymbool: Ir
- Atoomnummer: 77
- Element Categorie: Overgangsmetaal
- Dichtheid: 22,56 g / cm3
- Smeltpunt: 4471 F (2466 C)
- Kookpunt: 8002 F (4428 C)
- Mohs-hardheid: 6,5
Kenmerken
Zuiver iridiummetaal is een extreem stabiel en dicht overgangsmetaal.
Iridium wordt beschouwd als het meest corrosiebestendige zuivere metaal vanwege de weerstand tegen aantasting door zouten, oxiden, minerale zuren en aqua regia (een mengsel van waterstof- en nitrochloorzuren), terwijl het alleen kwetsbaar is voor aantasting door gesmolten zouten zoals natriumchloride en natrium cyanide.
De op een na meest dichte van alle metalen elementen (na alleen osmium, hoewel hierover wordt gedebatteerd), heeft iridium, net als andere PGM's, een hoog smeltpunt en een goede mechanische sterkte bij hoge temperaturen.
Metallisch iridium heeft de op één na hoogste elasticiteitsmodulus van alle metalen elementen, wat betekent dat het erg stijf en bestand tegen vervorming, eigenschappen die het moeilijk maken om tot bruikbare onderdelen te fabriceren, maar die het een waardevol
legering-versterkend additief. Platina, bijvoorbeeld gelegeerd met 50% iridium, is bijna tien keer harder dan in zuivere staat.Geschiedenis
Smithson Tennant wordt gecrediteerd voor de ontdekking van iridium tijdens het onderzoeken van platina-erts in 1804. Ruw indiummetaal werd echter pas tien jaar lang gewonnen en een zuivere vorm van het metaal werd pas bijna 40 jaar na de ontdekking van Tennant geproduceerd.
In 1834 ontwikkelde John Isaac Hawkins het eerste commerciële gebruik voor iridium. Hawkins was op zoek naar een hard materiaal om penpunten te vormen die na herhaald gebruik niet zouden slijten of breken. Nadat hij had gehoord over de eigenschappen van het nieuwe element, kocht hij wat iridiumhoudend metaal van Tennant's collega William Wollaston en begon hij de eerste gouden pennen met iridium-punt te produceren.
In de tweede helft van de 19e eeuw nam de Britse firma Johnson-Matthey het voortouw in het ontwikkelen en op de markt brengen van iridium-platinalegeringen. Een van de eerste toepassingen daarvan was in Witworth-kanonnen, die tijdens de Amerikaanse Burgeroorlog in actie kwamen.
Voorafgaand aan de introductie van iridiumlegeringen, waren de kanonontluchtingsstukken, die de ontsteking van het kanon vasthielden, berucht vanwege de vervorming als gevolg van herhaalde ontsteking en hoge verbrandingstemperaturen. Er werd beweerd dat ontluchtingsstukken gemaakt van iridiumhoudende legeringen hun vorm en vorm behielden gedurende meer dan 3000 ladingen.
In 1908 ontwierp Sir William Crookes de eerste iridiumkroezen (vaten die worden gebruikt voor chemicaliën op hoge temperatuur reacties), die hij had geproduceerd door Johnson Matthey, en ontdekte dat het grote voordelen had ten opzichte van puur platina schepen.
De eerste iridium-ruthenium-thermokoppels werden ontwikkeld in het begin van de jaren dertig en aan het einde van de jaren zestig zorgde de ontwikkeling van dimensioneel stabiele anodes (DSA's) voor een aanzienlijke toename van de vraag naar het element.
Ontwikkeling van de anodes, die bestaan uit titanium metaal bekleed met PGM-oxiden, was een belangrijke vooruitgang in het chlooralkaliproces voor de productie van chloor en natronloog en de anoden blijven een grote verbruiker van iridium.
Productie
Zoals alle PGM's wordt iridium geëxtraheerd als bijproduct van nikkel, evenals van PGM-rijke ertsen.
PGM-concentraten worden vaak verkocht aan raffinaderijen die gespecialiseerd zijn in het isoleren van elk metaal.
Zodra bestaand zilver, goud, palladium, en platina worden uit het erts verwijderd, het resterende residu wordt gesmolten met natriumbisulfaat om te verwijderen rhodium.
Het resterende concentraat, dat iridium bevat, samen met ruthenium en osmium, wordt gesmolten met natriumperoxide (Na2O2) om ruthenium- en osmiumzouten te verwijderen, waarbij iridiumdioxide van lage zuiverheid (IrO2).
Door iridiumdioxide op te lossen in aqua regia, kan het zuurstofgehalte worden verwijderd terwijl een oplossing wordt geproduceerd die bekend staat als ammoniumhexachloroiridaat. Een verdampingsdroogproces, gevolgd door verbranding met waterstofgas, resulteert uiteindelijk in zuiver iridium.
De wereldwijde productie van iridium is beperkt tot ongeveer 3 à 4 ton per jaar. Het meeste hiervan is afkomstig van de productie van primaire erts, hoewel een deel van het iridium wordt gerecycled uit gebruikte katalysatoren en smeltkroezen.
Zuid-Afrika is de belangrijkste bron van iridium, maar het metaal wordt ook gewonnen uit nikkelertsen in Rusland en Canada.
De grootste producenten zijn onder meer Anglo Platinum, Lonmin en Norilsk Nickel.
Toepassingen
Hoewel iridium zich in een breed scala aan producten bevindt, kan het eindgebruik over het algemeen in vier sectoren worden onderverdeeld:
- Elektrisch
- Chemisch
- Elektrochemisch
- Andere
Volgens Johnson Matthey waren elektrochemische toepassingen goed voor bijna 30 procent van de 198.000 gram die in 2013 werd verbruikt. Elektrische toepassingen waren goed voor 18 procent van het totale iridiumverbruik, terwijl de chemische industrie ongeveer 10 procent verbruikte. Andere toepassingen rondden de resterende 42 procent van de totale vraag af.
Bronnen
Johnson Matthey. PGM Market Review 2012.
http://www.platinum.matthey.com/publications/pgm-market-reviews/archive/platinum-2012
USGS. Samenvattingen van minerale grondstoffen: Platinum Group Metals. Bron: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/myb1-2010-plati.pdf
Chaston, J.C. "Sir William Crookes: Onderzoek naar Iridium Crucibles and the Volatility of the Platinum Metals". Platinum Metals recensie, 1969, 13 (2).