Iridium
Obsah boxu
Šablona:Infobox - chemický prvek
Iridium (chemická značka Ir, latinsky Iridium) je velmi tvrdý, křehký, stříbřitě bílý přechodný kov ze skupiny platinových kovů. S protonovým číslem 77 se řadí mezi nejtěžší stabilní prvky. Je pozoruhodné svou extrémní hustotou, která je druhá nejvyšší ze všech známých prvků (těsně za osmiem), a především svou mimořádnou odolností vůči korozi. Iridium je považováno za nejvíce korozivzdorný kov, odolávající i lučavce královské při standardních teplotách.
Prvek byl objeven v roce 1803 a pojmenován podle řecké bohyně duhy Iris kvůli pestré škále barev, které tvoří jeho soli. Ačkoliv je v zemské kůře extrémně vzácné, jeho anomálně vysoká koncentrace v geologické vrstvě známé jako hranice K-Pg poskytla klíčový důkaz pro teorii o dopadu asteroidu, který vedl k vyhynutí dinosaurů před přibližně 66 miliony lety.
📜 Historie
🌌 Objev
Objev iridia je úzce spjat s objevem platiny a dalších kovů z její skupiny. Když chemici na počátku 19. století rozpouštěli surovou platinu v lučavce královské, aby získali čistý kov, zůstával jim malý zbytek tmavého, nerozpustného prášku. Tento zbytek byl dlouho považován za pouhou nečistotu.
Anglický chemik Smithson Tennant se v roce 1803 rozhodl tento zbytek podrobněji analyzovat. Po sérii složitých chemických procesů, zahrnujících střídavé působení hydroxidu sodného a kyseliny chlorovodíkové, se mu podařilo izolovat dva nové prvky: osmium a iridium. Iridium pojmenoval podle řecké bohyně duhy Iris (řecky ἶρις, iris, genitiv ἴριδος, iridos), protože jeho sloučeniny vykazovaly širokou paletu barev.
☄️ Iridiová anomálie a vyhynutí dinosaurů
Nejznámější kapitolou v historii iridia je jeho role v objasnění jedné z největších záhad paleontologie – vyhynutí dinosaurů. V roce 1980 publikoval tým vědců vedený fyzikem Luisem Alvarezem, jeho synem, geologem Walterem Alvarezem, a chemiky Frankem Asarem a Helen Michelovou, přelomovou studii.
Tým analyzoval tenkou vrstvu jílu na geologické hranici mezi obdobími křída a paleogén (známé jako hranice K-Pg), která odpovídá době před 66 miliony lety. Zjistili, že tato vrstva, nalezená na různých místech po celém světě, obsahuje stonásobně až tisícinásobně vyšší koncentraci iridia, než je v zemské kůře běžné. Jelikož je iridium v zemské kůře velmi vzácné, ale hojně se vyskytuje v asteroidech a kometách, Alvarezův tým formuloval hypotézu, že tato "iridiová anomálie" je důkazem srážky Země s obrovským mimozemským tělesem.
Tato impaktní teorie byla zpočátku přijímána skepticky, ale pozdější objev obřího kráteru Chicxulub v oblasti Mexického zálivu, datovaného do stejného období, ji definitivně potvrdil. Dnes je všeobecně přijímáno, že dopad asteroidu o průměru asi 10 kilometrů způsobil kataklyzmatické změny klimatu, které vedly k masovému vymírání, jež ukončilo éru dinosaurů.
⚛️ Fyzikálně-chemické vlastnosti
💎 Fyzikální vlastnosti
Iridium je stříbřitě bílý kov s lehkým nažloutlým nádechem. Je extrémně tvrdé a křehké, což ztěžuje jeho obrábění a tváření. Jeho nejvýraznější fyzikální vlastností je hustota. S hodnotou 22,56 g/cm³ je druhým nejhustším známým prvkem, jen nepatrně zaostává za osmiem (22,59 g/cm³). Určení, který z těchto dvou prvků je hustší, je komplikované kvůli obtížnosti měření a závislosti na izotopickém složení.
Má velmi vysokou teplotu tání (2466 °C) a varu (4428 °C), což ho předurčuje pro použití v extrémních podmínkách. Jeho modul pružnosti v tahu je druhý nejvyšší ze všech kovů, překonává ho pouze osmium.
🧪 Chemické vlastnosti
Chemicky je iridium nejodolnějším prvkem vůči korozi. Je prakticky netečné vůči vzduchu, vodě a téměř všem kyselinám a chemickým činidlům při pokojové teplotě. Dokonce ani lučavka královská, směs kyselin schopná rozpustit zlato a platinu, na iridium za studena nepůsobí. Reaguje pouze s některými roztavenými solemi, jako je chlorid sodný (NaCl) a kyanid sodný (NaCN), a s halogeny při vysokých teplotách.
Vytváří sloučeniny v široké škále oxidačních čísel, od -3 do +9. Nejběžnější jsou stavy +3 a +4. Jeho sloučeniny jsou často pestře zbarvené, což dalo prvku jeho jméno. Iridium také vykazuje významné katalytické vlastnosti.
🌍 Výskyt a získávání
⛏️ Přírodní výskyt
Iridium je jedním z nejvzácnějších prvků v zemské kůře, s průměrnou koncentrací odhadovanou na pouhých 0,001 ppm. Většina iridia na Zemi se pravděpodobně nachází v zemském jádře, kam kleslo během formování planety kvůli své vysoké hustotě a siderofilní (železo milující) povaze.
V přírodě se nachází buď jako ryzí kov, nebo častěji ve slitinách s jinými platinovými kovy. Dvěma hlavními přírodními slitinami jsou osmiridium (bohaté na osmium) a iridosmium (bohaté na iridium). Největší ložiska jsou spojena s magmatickými horninami. Hlavními producenty iridia jsou 
(z komplexu Bushveld) a 
(z ložisek niklu v oblasti Norilsku). Získává se jako vedlejší produkt při těžbě a zpracování niklu a mědi.
⚙️ Výroba
Separace iridia od ostatních platinových kovů je mimořádně složitý a náročný proces. Po oddělení zlata, platiny a palladia zůstává zbytek obsahující rhodium, ruthenium, osmium a iridium. Tento zbytek se taví s peroxidem sodným, aby se převedl na rozpustné soli. Následuje řada kroků srážení a rozpouštění, které postupně oddělují jednotlivé kovy. Iridium se nakonec získá redukcí jeho amonné soli, hexachloroiridičitanu amonného ((NH₄)₂[IrCl₆]), vodíkem za vysoké teploty, čímž vznikne čistý kov ve formě prášku nebo houby.
💡 Využití
Kvůli své vzácnosti, vysoké ceně a obtížné zpracovatelnosti je využití iridia omezeno na specializované aplikace, kde jsou jeho unikátní vlastnosti nepostradatelné.
🔬 Věda a průmysl
- Slitiny: Nejčastěji se používá jako zpevňující přísada do slitin s platinou. Tyto slitiny jsou extrémně tvrdé a odolné vůči korozi a vysokým teplotám. Používají se na výrobu laboratorních kelímků, vysokoteplotních zařízení a elektrických kontaktů.
- Zapalovací svíčky: Špičky elektrod vysoce výkonných zapalovacích svíček jsou často vyrobeny ze slitiny iridia. Jeho vysoká teplota tání a odolnost vůči erozi jiskrou zajišťují delší životnost a spolehlivější výkon.
- Katalyzátory: Iridiové komplexy se používají jako katalyzátory v průmyslových procesech, například v Cativa procesu pro výrobu kyseliny octové.
- Elektronika: Vzhledem ke své stabilitě se iridium používá v některých typech OLED displejů a v zařízeních pro růst monokrystalů.
- Hroty plnicích per: Historicky se slitiny iridia (často osmiridium) používaly na výrobu odolných hrotů kvalitních plnicích per.
⚖️ Metrologie
Slitina 90 % platiny a 10 % iridia byla v roce 1889 vybrána pro výrobu mezinárodního prototypu metru a mezinárodního prototypu kilogramu. Tyto artefakty, uložené v Mezinárodním úřadu pro míry a váhy (BIPM) v Sèvres u Paříže, sloužily jako celosvětový standard pro délku a hmotnost po více než století. Zatímco metr byl v roce 1960 předefinován na základě vlnové délky světla, prototyp kilogramu zůstal standardem až do redefinice v roce 2019, kdy byly všechny základní jednotky SI definovány pomocí fundamentálních fyzikálních konstant.
☣️ Biologický význam a bezpečnost
Iridium v kovové formě je díky své extrémní chemické netečnosti považováno za biologicky neaktivní a netoxické. V těle nereaguje a nezpůsobuje žádné zdravotní problémy.
Některé rozpustné sloučeniny iridia, jako jsou jeho halogenidy, mohou být mírně toxické, ale případy otravy jsou extrémně vzácné kvůli omezenému použití těchto látek. Prach z kovového iridia může dráždit oči a dýchací cesty a je hořlavý, podobně jako prachy jiných kovů.
✨ Zajímavosti
- Iridium je komerčně jedním z nejdražších kovů, jeho cena často převyšuje cenu zlata.
- Roční světová produkce iridia se pohybuje pouze v řádu několika tun, což z něj činí jeden z nejvzácnějších průmyslově využívaných kovů.
- Radioaktivní izotop Iridium-192 se využívá v radioterapii (brachyterapii) k léčbě některých typů rakoviny a v průmyslové radiografii pro nedestruktivní testování materiálů.
📖 Pro laiky
Představte si kov, který je tak odolný, že ho nerozpustí ani ty nejsilnější kyseliny, které by jinak prožraly ocel nebo zlato. Je také neuvěřitelně těžký – kostka o velikosti cukru by vážila téměř 23 gramů, což je skoro jako půlka tabulky čokolády. Právě tento kov, iridium, nám pomohl vyřešit záhadu, proč vyhynuli dinosauři. Jeho vysoký výskyt ve vrstvě horniny staré 66 milionů let je klíčovým důkazem, že na Zemi dopadl obrovský asteroid z vesmíru, kde je iridium mnohem běžnější. Dnes ho kvůli jeho vzácnosti a ceně používáme jen v malém množství tam, kde potřebujeme něco extrémně odolného, například ve špičkách kvalitních zapalovacích svíček v autech nebo v laboratorních nádobách pro tavení při extrémních teplotách.