Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Iridium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 136 pm — das entspricht 0,136 nm; etwa 3,68 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Iridium ist über einen Bereich von 1982 K flüssig, von 2719 K bis 4701 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Das korrosionsbeständigste bekannte Metall und der Fingerabdruck des Asteroiden, der die Dinosaurier auslöschte.
Die Entdeckung von Iridium liest sich wie eine chemische Detektivgeschichte. Im Jahr 1803 untersuchte der englische Chemiker Smithson Tennant den mysteriösen schwarzen Rückstand, der nach dem Auflösen von Rohplatin in Königswasser (einer Mischung aus Salpeter- und Salzsäure) zurückblieb. Während andere Chemiker diesen Rückstand als wertlose Verunreinigung abgetan hatten, sollte Tennants Neugier zu einer der spektakulärsten Entdeckungen der Chemie führen.
In seinem Londoner Labor bemerkte Tennant, dass sich dieser „wertlose“ Rückstand in keiner bekannten Säure auflösen ließ – eine so ungewöhnliche Eigenschaft, dass sie eine Untersuchung verlangte. Als es ihm schließlich gelang, ihn mit extremen chemischen Methoden aufzulösen, geschah etwas Außergewöhnliches: Die entstandenen Lösungen zeigten eine brillante Farbenvielfalt, wie sie zuvor in der Chemie noch niemand gesehen hatte.
Die von Tennant hergestellten Lösungen schimmerten in allen Farben des Regenbogens – tiefem Violett, leuchtendem Gelb, kräftigem Grün und intensivem Rot. Beeindruckt von diesem spektakulären Schauspiel benannte er das neue Element „Iridium“ nach Iris, der griechischen Göttin des Regenbogens, die als Botin zwischen Himmel und Erde diente.
Das war nicht bloß poetische Freiheit – der Name erfasste genau die auffälligste chemische Eigenschaft des Metalls. Verschiedene Iridiumverbindungen erzeugen deutlich gefärbte Lösungen, vom tiefen Violett des Iridium(IV)-chlorids bis zum Gelb der Iridium(VI)-Verbindungen. Noch heute macht diese farbenprächtige Chemie Iridiumverbindungen in der analytischen Chemie wertvoll.
Tennants Untersuchung des Platinrückstands brachte tatsächlich zwei neue Elemente hervor. Neben dem regenbogenfarbenen Iridium entdeckte er Osmium, das nach seinem strengen Geruch benannt wurde. Diese doppelte Entdeckung machte 1803 zu einem der produktivsten Jahre in der Geschichte der Elemententdeckungen.
Die Entdeckung etablierte Tennant als einen der bedeutendsten Chemiker seiner Zeit. Sein systematischer Ansatz bei der Untersuchung von „Abfallstoffen“ wurde zum Vorbild für spätere Elemententdeckungen. Viele nachfolgende Elemente wurden in den Rückständen und Nebenprodukten anderer chemischer Prozesse gefunden.
Die Isolierung von reinem Iridium erwies sich als außerordentlich schwierig. Die außergewöhnliche chemische Beständigkeit des Metalls – genau die Eigenschaft, die es heute wertvoll macht – machte es mit den Techniken des 19. Jahrhunderts nahezu unmöglich zu bearbeiten. Frühe Chemiker hatten große Schwierigkeiten, auch nur kleine Mengen des reinen Metalls herzustellen.
Der Durchbruch kam mit der Entwicklung von pulvermetallurgischen Verfahren. Indem Chemiker Iridiumverbindungen zu Metallpulver reduzierten und dieses anschließend bei extremen Temperaturen verdichteten und sinterten, erhielten sie schließlich verarbeitbare Mengen dieses bemerkenswerten Elements.
Iridiums einzigartige Eigenschaften erregten schnell die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern und Mitgliedern von Königshäusern. Die außergewöhnliche Haltbarkeit und Anlaufbeständigkeit des Metalls machten es ideal für wissenschaftliche Instrumente, die ihre Präzision über Jahrzehnte hinweg bewahren mussten.
Mitte des 19. Jahrhunderts wurden Iridiumlegierungen für die angesehensten wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt, darunter der internationale Standardmeter und Gewichte, die von nationalen Laboratorien verwendet wurden. Diese frühe Anerkennung der außergewöhnlichen Eigenschaften von Iridium nahm seine moderne Rolle in der Hochtechnologie vorweg.
Tennants Entdeckung von Iridium zeigte, wie wichtig es ist, scheinbare „Abfallprodukte“ gründlich zu untersuchen. Seine Arbeit inspirierte Generationen von Chemikern, Reaktionsrückstände genauer zu betrachten, und führte zur Entdeckung zahlreicher weiterer Elemente.
Heute gilt Iridium als vielleicht extremstes Beispiel für chemische Beständigkeit im Periodensystem. Tennant hätte sich kaum vorstellen können, dass sein „Regenbogenmetall“ eines Tages für die Erforschung des Weltraums, die Krebsbehandlung und die Herstellung von sauberem Wasserstoff als Brennstoff für eine nachhaltige Zukunft von entscheidender Bedeutung sein würde.
Anwendungen
Iridiums außergewöhnlicher Schmelzpunkt von 2.466 °C macht es in den anspruchsvollsten Anwendungen der Luft- und Raumfahrt unverzichtbar. Es wird in Raketenmotordüsen eingesetzt, wo extreme Temperaturen andere Materialien zerstören würden. Die NASA verwendet mit Iridium ausgekleidete Brennkammern in den Triebwerken von Raumfahrzeugen, und es ist unverzichtbar für Hitzeschilde von Wiedereintrittsfahrzeugen bei Weltraummissionen.
In Strahltriebwerken halten Iridiumkomponenten der intensiven Hitze in den Brennkammern stand. Die Beständigkeit des Metalls gegen Temperaturschocks macht es ideal für Beschichtungen von Turbinenschaufeln in Triebwerken von Militärflugzeugen, die bei extremen Temperaturen betrieben werden.
Iridiumkatalysatoren revolutionieren die grüne Chemie und industrielle Prozesse. Bei der Wasserelektrolyse zur Wasserstoffherstellung gelten Katalysatoren auf Iridiumbasis als Goldstandard für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER). Diese Katalysatoren sind entscheidend für die Herstellung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen.
Die pharmazeutische Industrie ist bei komplexen Reaktionen der organischen Synthese auf Iridiumkatalysatoren angewiesen. Iridiumkomplexe ermöglichen asymmetrische Hydrierungsreaktionen, durch die eine bestimmte molekulare Chiralität erzeugt wird – entscheidend für die Herstellung wirksamer Medikamente mit minimalen Nebenwirkungen.
Bei der petrochemischen Raffination erleichtern Iridiumkatalysatoren Reformingreaktionen, die geradkettige Kohlenwasserstoffe in verzweigte Moleküle umwandeln, wodurch die Oktanzahl von Benzin verbessert und das Motorklopfen verringert wird.
Iridiums außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit machen es für hochwertige Elektronik wertvoll. Es wird in elektrischen Kontakten für kritische Anwendungen eingesetzt, bei denen ein Ausfall keine Option ist – von Flugzeugsteuerungssystemen bis hin zu medizinischen Geräten.
In der Präzisionsmesstechnik werden Iridiumlegierungen für Normgewichte und -maße verwendet. Das Internationale Büro für Maß und Gewicht verwendet eine Platin-Iridium-Legierung für die internationalen Urmaße von Meter und Kilogramm.
Zündkerzenelektroden in Hochleistungsmotoren bestehen aufgrund ihrer Haltbarkeit und konstanten Leistung aus Iridium. Diese Zündkerzen halten deutlich länger als herkömmliche Ausführungen und bieten bessere Zündeigenschaften.
Das Isotop Iridium-192 ist für die industrielle Radiografie zur zerstörungsfreien Prüfung von Schweißnähten, Rohrleitungen und Bauteilen von entscheidender Bedeutung. Seine Eigenschaften der Gammastrahlung machen es ideal für die Erkennung von Fehlern in kritischer Infrastruktur.
In Kernreaktoren widerstehen Iridiumkomponenten dem Neutronenbeschuss und behalten ihre strukturelle Integrität unter Bedingungen extremer Strahlung. Forschungseinrichtungen verwenden Iridiumtiegel, um radioaktive Materialien sicher zu handhaben.
Die Luxusuhrenindustrie schätzt Iridium wegen seiner Kratzfestigkeit und seines glänzenden Erscheinungsbilds. Federhalterspitzen hochwertiger Füllfederhalter weisen häufig Iridiumspitzen auf, die ein geschmeidiges Schreiben und außergewöhnliche Haltbarkeit ermöglichen.
Iridiums Seltenheit und seine einzigartigen Eigenschaften machen es zu einem Symbol der Exklusivität bei Luxusgütern – von Schmuck bis hin zu Sammlerstücken in limitierter Auflage, bei denen seine besonderen Eigenschaften einen hohen Preis rechtfertigen.
Ihr Auto enthält wahrscheinlich Iridium in seinen Zündkerzen. Iridium-Zündkerzen sind die Premiumwahl für Hochleistungsfahrzeuge und Motorräder. Sie halten 4- bis 6-mal länger als herkömmliche Kupfer-Zündkerzen, sorgen für eine gleichmäßigere Zündung, verbessern die Kraftstoffeffizienz und verringern die Emissionen.
Hersteller von Luxus- und Sportwagen setzen aufgrund ihrer überlegenen Leistungseigenschaften auf Iridium-Zündkerzen. Diese Zündkerzen behalten ihre Elektrodenform länger bei und gewährleisten während ihrer verlängerten Lebensdauer eine optimale Motorleistung.
Hochwertige Füllfederhalter verfügen über Iridiumfedern, die ein besonders geschmeidiges Schreiberlebnis ermöglichen. Obwohl sie als „Iridiumspitzen“ bezeichnet werden, verwenden moderne Hersteller von Schreibgeräten häufig Iridiumlegierungen, die Haltbarkeit mit Flexibilität verbinden.
Diese Federn sind beständig gegen Verschleiß durch Reibung auf Papier und behalten ihre Form über Jahrzehnte hinweg bei. Die Iridiumspitze gewährleistet einen gleichmäßigen Tintenfluss und verhindert das Kratzen, das bei Stahlfedern im Laufe der Zeit auftritt.
Hochwertige Schweizer Uhren enthalten Iridiumkomponenten wegen ihrer außergewöhnlichen Kratzfestigkeit und ihres glänzenden Erscheinungsbilds. Uhrengehäuse und Uhrwerke profitieren von der Fähigkeit des Iridiums, seine Oberfläche auch bei täglichem Tragen zu bewahren.
Einige exklusive Zeitmesser verfügen über Gehäuse aus reinem Iridium und gehören damit zu den langlebigsten und charakteristischsten erhältlichen Uhren. Die Seltenheit des Metalls trägt zur Exklusivität und zum Wert dieser Luxusuhren bei.
Die Krebsbehandlung profitiert von Iridium-192-Quellen, die in der Brachytherapie eingesetzt werden. Diese radioaktiven Strahlungsquellen werden direkt in Tumore eingesetzt und geben gezielt Strahlung ab, während die Schädigung gesunden Gewebes minimiert wird.
Chirurgische Instrumente und medizinische Implantate enthalten manchmal Iridiumlegierungen aufgrund ihrer Biokompatibilität und Beständigkeit gegenüber Körperflüssigkeiten. Die chemische Trägheit des Metalls macht es für den langfristigen Kontakt mit menschlichem Gewebe sicher.
Industrieanlagen verwenden Iridium-192-Quellen zur Durchstrahlungsprüfung von Rohrleitungen, Druckbehältern und tragenden Schweißnähten. Diese zerstörungsfreie Prüfung gewährleistet die Sicherheit und Unversehrtheit kritischer Infrastruktur.
Die Luftfahrtindustrie ist auf Iridium-Radiografie angewiesen, um Flugzeugkomponenten zu prüfen und mikroskopisch kleine Mängel zu erkennen, die zu katastrophalen Ausfällen führen könnten. Diese Prüfung ist für viele sicherheitskritische Teile der Luft- und Raumfahrt vorgeschrieben.
Woher es stammt
0,001 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 32 % der Elemente
Die Geschichte des Iridiums beginnt im Inneren sterbender Sterne. Dieses Edelmetall entsteht bei Supernova-Explosionen und Kollisionen von Neutronensternen und ist daher auf der Erdoberfläche äußerst selten. Die berühmte Iridium-Anomalie im geologischen Archiv der Erde kennzeichnet den Asteroideneinschlag, der vor 66 Millionen Jahren die Ära der Dinosaurier beendete.
Diese weltweit gefundene dünne, iridiumreiche Schicht liefert überzeugende Belege für die Asteroideneinschlagstheorie des Massenaussterbens. Die Iridiumkonzentration ist hunderte Male höher als in normalen irdischen Gesteinen und entspricht der Zusammensetzung von Asteroiden und Kometen.
Iridium ist auf der Erde außerordentlich selten; seine durchschnittliche Häufigkeit in der Erdkruste beträgt nur 0.001 Teile pro Million - damit ist es seltener als Gold oder Platin. Das meiste zugängliche Iridium sank während der Entstehung des Planeten in den Erdkern, sodass in der Kruste nur Spurenmengen verblieben.
Das Metall wird typischerweise in Lagerstätten der Platingruppenmetalle (PGM) im Bushveld-Komplex in Südafrika, in der Region Norilsk in Russland und im Sudbury-Becken in Kanada gefunden. Diese Lagerstätten entstanden durch uralte magmatische Prozesse, bei denen sich die Platingruppenmetalle anreicherten.
Südafrika produziert etwa 80 % des weltweiten Iridiums, hauptsächlich als Nebenprodukt des Platin- und Nickelbergbaus. Der Bushveld-Ineous-Komplex enthält die weltweit größten bekannten Iridiumreserven, die vor über 2 Milliarden Jahren entstanden.
Russland ist der zweitgrößte Produzent und verfügt über bedeutende Lagerstätten im Uralgebirge und in den sibirischen Regionen. Die Lagerstätten von Norilsk-Talnach sind besonders reich an Platingruppenmetallen, darunter Iridium.
Die jährliche weltweite Produktion beträgt nur 3-4 Tonnen, wodurch Iridium zu den seltensten aktiv abgebauten Metallen gehört. Diese Knappheit treibt seinen hohen Wert in die Höhe und begrenzt trotz seiner überlegenen Eigenschaften seine breite Anwendung.
Aufgrund seiner extremen Seltenheit und seines hohen Werts ist das Iridiumrecycling wirtschaftlich von entscheidender Bedeutung. Verbrauchte Katalysatoren, alte Zündkerzen und elektronische Bauteile werden anspruchsvollen Rückgewinnungsverfahren unterzogen, um Iridium zu extrahieren und zu reinigen.
Die Recyclingquote für Iridium übersteigt in Industrieländern 90 %, wodurch Sekundärquellen nahezu ebenso wichtig wie der Primärbergbau sind. Fortschrittliche chemische Verfahren können Iridium aus komplexen Legierungen und verunreinigten Materialien zurückgewinnen.
Ironischerweise ist Iridium, obwohl es auf der Erdoberfläche selten ist, in Asteroiden und Meteoriten häufiger. Einige metallische Meteoriten enthalten Iridiumkonzentrationen, die tausende Male höher sind als in irdischen Gesteinen.
Künftige Weltraumbergbauvorhaben könnten auf erdnahe Asteroiden mit hohem Gehalt an Platingruppenmetallen abzielen und Iridium dadurch möglicherweise leichter zugänglich machen. Ein einziger großer Asteroid könnte mehr Iridium enthalten als alle bekannten irdischen Reserven zusammen.
Handhabung
Metallisches Iridium gilt aufgrund seiner außergewöhnlichen chemischen Inertheit als eines der sichersten Metalle im Umgang. Unter normalen Bedingungen reagiert es nicht mit Haut, Luft oder den meisten Chemikalien. Dennoch sollten beim Umgang und bei der Verarbeitung geeignete Vorsichtsmaßnahmen beachtet werden.
Iridiumpulver und -staub stellen die wichtigsten Sicherheitsrisiken dar. Feine Partikel können in die Luft gelangen und beim Einatmen die Atemwege reizen. Verwenden Sie beim Arbeiten mit Iridiumpulver oder bei Schleif- und Bearbeitungsvorgängen stets geeignete Staubmasken (mindestens N95).
Hautkontakt mit Iridiumstaub kann bei empfindlichen Personen leichte Reizungen verursachen. Tragen Sie Nitrilhandschuhe und waschen Sie sich nach dem Umgang gründlich die Hände. Beim Arbeiten mit feinen Partikeln ist ein Augenschutz unerlässlich.
Iridium-192 stellt eine erhebliche Strahlengefahr dar und erfordert spezielle Schulungen und Ausrüstung. Dieses Isotop sendet energiereiche Gammastrahlung aus, die schwere Gewebeschäden, Strahlenkrankheit und ein erhöhtes Krebsrisiko verursachen kann.
Nur zugelassene Fachkräfte für Strahlenschutz sollten Ir-192-Quellen handhaben. Für die Lagerung sind bleiausgekleidete Behälter erforderlich, und die Expositionszeit muss nach dem ALARA-Prinzip (so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar) minimiert werden. Eine regelmäßige Strahlenüberwachung ist vorgeschrieben.
Notfallprotokolle müssen für Vorfälle mit Ir-192 festgelegt werden. Eine Exposition kann innerhalb weniger Stunden ein akutes Strahlensyndrom verursachen. Sofortige medizinische Behandlung und Verfahren zur Beseitigung radioaktiver Kontamination sind entscheidend.
Die Hochtemperaturverarbeitung von Iridium erfordert spezielle Ausrüstung und Schulungen. Der Schmelzpunkt von 2,466°C bedeutet extreme Hitzegefahren und die Gefahr schwerer Verbrennungen. Verwenden Sie geeignete hitzebeständige persönliche Schutzausrüstung und sorgen Sie für ausreichende Belüftung.
Die chemische Verarbeitung von Iridiumverbindungen erfordert einen sorgfältigen Umgang, da einige davon reaktiver sein können als das reine Metall. Befolgen Sie die üblichen Sicherheitsprotokolle im Labor und konsultieren Sie die Sicherheitsdatenblätter der jeweiligen Verbindungen.
Aufgrund des extrem hohen Werts und der Seltenheit von Iridium ist die Entsorgung wirtschaftlich verschwenderisch und ökologisch unnötig. Alle iridiumhaltigen Materialien sollten über spezialisierte Dienste zur Rückgewinnung von Edelmetallen recycelt werden.
Iridium stellt aufgrund seiner chemischen Inertheit eine minimale Umweltgefahr dar, doch die ordnungsgemäße Entsorgung radioaktiver Isotope erfordert zugelassene Anlagen zur Entsorgung radioaktiver Abfälle.
Schnelle Antworten
Iridium (Symbol Ir) ist Element 77 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in der 6, Gruppe 9. Das korrosionsbeständigste bekannte Metall und der Fingerabdruck des Asteroiden, der die Dinosaurier auslöschte. Bei Raumtemperatur ist es fest.
[Xe] 4f¹⁴ 5d⁷ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 15, 2.Iridium schmilzt bei 2719 K (2445.9 °C) und siedet bei 4701 K (4427.9 °C). Damit gehört es zu den feuerfestesten Elementen — es bleibt bei Temperaturen fest, bei denen die meisten Metalle verdampfen.
Die Standardatommasse von Iridium beträgt 192.217 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.
Iridium hat eine Dichte von 22.56 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1.0 g/cm³, daher ist ein Block aus Iridium ungefähr 22.6× schwerer.
Iridium hat eine Elektronegativität von 2.2 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.
Iridium wurde 1803 von Smithson Tennant entdeckt. Es ist nach iris, Göttin des Regenbogens benannt.
Iridium macht Über 0.001 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.