Iridium

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Dieser Artikel behandelt das chemische Element Iridium, für das gleichnamige Kommunikationssystem siehe Iridium (Kommunikationssystem).
Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Iridium, Ir, 77
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 9, 6, d
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7439-88-5
Massenanteil an der Erdhülle 0,001 ppm[1]
Atomar [2]
Atommasse 192,217(3)[3] u
Atomradius (berechnet) 135 (180) pm
Kovalenter Radius 141 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f14 5d7 6s2
1. Ionisierungsenergie 880 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1600 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte 22,56 g/cm3[4]
Mohshärte 6,5
Magnetismus paramagnetisch (\chi_{m} = 3,8 · 10−5)[5]
Schmelzpunkt 2739 K (2466 °C)
Siedepunkt 4403 K[6] (4130 °C)
Molares Volumen 8,52 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 564 kJ/mol[6]
Schmelzwärme 26 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 4825 m/s
Elektrische Leitfähigkeit 19,7 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 150 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände −1, 0, 1, 2, 3, 4, 6
Normalpotential 1,156 V (Ir3+ + 3e → Ir)
Elektronegativität 2,20 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
189Ir

{syn.}

13,2 d ε 0,532 189Os
190Ir

{syn.}

11,78 d ε 2,000 190Os
191Ir

37,3 %

Stabil
192Ir

{syn.}

73,830 d β 1,460 192Pt
ε 1,046 192Os
192mIr

{syn.}

241 a IT 0,155 192Ir
193Ir

62,7 %

Stabil
194Ir

{syn.}

19,15 h β 2,247 194Pt
195Ir

{syn.}

2,5 h β 1,120 195Pt
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
Er(1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
191Ir 3/2 4,812 · 106 1,09 · 10−5 1,72
193Ir 3/2 5,227 · 106 2,34 · 10−5 1,87
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [7]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 07 – Achtung

Gefahr

H- und P-Sätze H: 228​‐​319
P: 210​‐​305+351+338 [7]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [8][9]

Pulver

Leichtentzündlich
Leicht-
entzündlich
(F)
R- und S-Sätze R: 11
S: 9​‐​16​‐​29​‐​33
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Iridium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ir und der Ordnungszahl 77. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der Gruppe 9 (in der älteren Zählung Teil der 8. Nebengruppe) oder Cobaltgruppe. Das sehr schwere, harte, spröde, silber-weiß glänzende Edelmetall aus der Gruppe der Platinmetalle gilt als das korrosionsbeständigste Element. Unter 0,11 Kelvin wechselt es in den supraleitfähigen Zustand über.

Geschichte[Bearbeiten]

Iridium (griech. ίριοειδής „regenbogenfarbig“ nach der Vielfarbigkeit seiner Verbindungen) wurde 1804 in London von Smithson Tennant zusammen mit Osmium entdeckt. Beim Auflösen von Rohplatin in Königswasser befanden sich beide Platinmetalle im unlöslichen schwarzen Rückstand. Die Farbvielfalt der Iridiumsalze inspirierte Tennant zu dem Namen Iridium. Auch das „Urkilogramm“ sowie das „Urmeter“ bestehen aus einer Iridiumlegierung; beide werden seit 1898 in Paris im Bureau International des Poids et Mesures aufbewahrt.

Vorkommen[Bearbeiten]

Iridium ist seltener als Gold oder Platin. Es ist nach Rhenium zusammen mit Rhodium und Ruthenium das seltenste nicht-radioaktive Metall. Sein Anteil in der kontinentalen Erdkruste beträgt nur 1 ppb.[10] In der Natur tritt es elementar in Form von kleinen Körnern oder in Begleitung des Platins auf. Mit Osmium bildet es zwei natürlich vorkommende Minerale:

  • Osmiridium, das zu 50 % aus Iridium, der Rest aus Osmium, Platin, Ruthenium und Rhodium besteht, und
  • Iridosmium, das sich zu 55–80 % aus Osmium und zu 20–45 % aus Iridium zusammensetzt.

Wichtige Vorkommen liegen in Südafrika, im Ural, Nord- und Südamerika, in Tasmanien, Borneo und Japan.

Freies Iridium ebenso wie andere Elemente der Platingruppe finden sich in Flusssanden. Daneben fällt Iridium bei der Verhüttung von Nickelerzen an.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Iridium 8,3 g lichtbogengeschmolzen
Iridiumfolie

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Wegen seiner Härte und Sprödigkeit kann Iridium nur schwer bearbeitet werden. Bei Rotglut oxidiert es unvollständig zu schwarzem IrO2, das oberhalb 1140 °C wieder zerfällt. Auch ist Iridium wie Osmium in der Hitze und vor allem bei höherem Sauerstoffgehalt als Oxid IrO3 flüchtig. An kalten Stellen jedoch scheidet es sich im Gegensatz zum Osmium als Metall oder IrO2 wieder ab.

In der natürlich auftretenden Isotopenzusammensetzung ist Iridium nach Osmium das zweitdichteste Element. Das stabile Iridiumisotop 193Ir hat jedoch mit 22,65 g/cm3 die höchste Dichte aller nicht radioaktiven Isotope. Ob Iridium oder Osmium das dichteste Element darstellt, ist also Definitionssache. In der angelsächsischen Literatur gilt überwiegend Osmium als das dichteste Element.

Chemische Eigenschaften[Bearbeiten]

In Mineralsäuren, auch in Königswasser, ist es beständig. In Chlorid-Schmelzen wird es jedoch bei Gegenwart von Chlor zu Doppelchloriden umgesetzt, z. B. Na2[IrCl6].

Isotope[Bearbeiten]

Es gibt zwei natürliche Isotope von Iridium, 34 Radioisotope und 21 Kernisomere, wovon das Kernisomer 192m2Ir mit einer Halbwertszeit von 241 Jahren das stabilste ist. Es zerfällt durch innere Konversion zu 192Ir das mit 73,831 Tagen Halbwertszeit das Isotop mit der längsten HWZ ist.192Ir zerfällt als Betastrahler zum Platinisotop 192mPt, die meisten anderen zu Osmium. Die restlichen Isotope und Kernisomere haben Halbwertszeiten zwischen 300 µs bei 165Ir und 11,78 Tagen bei 190Ir.

192Ir eignet sich wegen seiner Gammastrahlung mit einer Energie von etwa 550 keV (Kiloelektronenvolt) für die Durchstrahlungsprüfung von Bauteilen. Bei Werkstücken mit einer Wanddicke von über 20 mm wird meistens auf dieses Isotop zurückgegriffen (normativ geregelt, siehe z. B. DIN EN 1435).

Für die ZfP ist der Iridiumstrahler meistens in Form einer 2–3 mm großen Tablette in einem Strahlerhalter eingeschweißt, und dieser ist in einem verschließbaren Typ-B-Arbeitsbehälter untergebracht, der zur Abschirmung der Gammastrahlung mit abgereichertem Uran ausgekleidet ist.

Arbeitsbehälter für Iridiumstrahler haben folgende Abmessungen: 20 cm lang, 10 cm breit und 15 cm hoch. Das Gewicht beträgt auf Grund des Uranmantels je nach Aktivität etwa 13 bis 20 kg. Damit sind sie für den mobilen Einsatz besser geeignet als industrielle Röntgenanlagen.

Liste der Iridium-Isotope

Verwendung[Bearbeiten]

Iridium ist oft Bestandteil von Legierungen, denen es Härte und/oder Sprödigkeit verleiht. Platin-Iridium-Legierungen setzt man bei Präzisionsmessungen, in der Medizin und dem Maschinenbau ein.

Weitere Verwendung findet es:

KT-Impakt[Bearbeiten]

Iridium kommt in verhältnismäßig hoher Konzentration in der Sedimentschicht vor, die das Zeitalter der Kreide vom Tertiär trennt, und dient als Indiz für einen großen Meteoriteneinschlag, der unter anderem die Dinosaurier ausgerottet haben soll; siehe hierzu auch Iridium-Anomalie und KT-Impakt (Kreide-Tertiär-Einschlag).

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Metallisches Iridium ist wegen seiner Beständigkeit ungiftig. Als Pulver oder Staub ist es leicht entzündlich, in kompakter Form nicht brennbar. Iridiumverbindungen müssen als toxisch eingestuft werden.

Verbindungen[Bearbeiten]

Viele Iridiumsalze sind farbig: Mit Chlor bildet es olivgrünes Iridium(III)-chlorid oder dunkelblauschwarzes, nicht ganz definiertes Iridium(IV)-chlorid. Mit Fluor reagiert es zu gelbem, leichtflüchtigem Iridium(VI)-fluorid beziehungsweise gelbgrünem Iridium(V)-fluorid. Die für Iridium bereits vor Jahren vorhergesagte Oxidationsstufe +IX konnte 2014 durch das von Zhou, Schrobilgen und Riedel synthetisierte [IrO4]+ auch experimentell bestätigt werden.[12]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Iridium) entnommen.
  3. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013
  4. J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium. In: Platinum Metals Review. 1989, 33, 1, S. 14–16 (Volltext; PDF; 209 kB).
  5. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  6. a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  7. a b Datenblatt Iridium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 6. April 2011 (PDF).
  8. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  9. Eintrag zu Iridium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 28. April 2008 (JavaScript erforderlich).
  10. David R. Lide (ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Auflage, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea.
  11. CERN Neutrino Factory Working Group Technical Note princeton.edu, abgerufen am 1. Februar 2011.
  12. Nature 2014, 514, 475.

Literatur[Bearbeiten]

  • Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie (Band 1), 9. Auflage, München 2000, ISBN 3-423-03217-0.
  • M. Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie, 1. Auflage, Heidelberg 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
  • N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
  • Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Iridium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Iridium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien