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| イリジウム | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 発音 | / ɪ ˈ r ɪ d i ə m / ( i- RID -ee-əm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外観 | 銀白色 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 標準原子量 A r °(Ir) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 周期表におけるイリジウム | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子番号 ( Z ) | 77 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| グループ | グループ9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 期間6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブロック | dブロック | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [ゼ] 4f 14 5d 7 6s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 殻あたりの電子数 | 2、8、18、32、15、2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理的特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| STPでの フェーズ | 固体 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | 2719 K (2446 °C、4435 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 4403 K (4130 °C、7466 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度（20℃） | 22.562 g/cm3 [ 3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 液体の場合（ mp） | 19グラム/ cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 41.12 kJ/モル | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 気化熱 | 564 kJ/モル | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル熱容量 | 25.10 J/(モル·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸気圧
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| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化状態 | −3、−2、−1、0、+ 1 、+2、+3、+4、+5、+6、+7、+8、+9 [4] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | ポーリングスケール: 2.20 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー |
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| 原子半径 | 経験的: 午後136時 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 141±6時 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
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| その他のプロパティ | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 自然発生 | 原始的な | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 面心立方(fcc) ( cF4 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 格子定数 |  | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱膨張 | 6.47 × 10 -6 /K (20 °C 時) [3] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 147 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気抵抗率 | 47.1 nΩ⋅m（20℃） | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁気秩序 | 常磁性体[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル磁化率 | +25.6 × 10 −6 cm 3 /モル（298 K）[6] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ヤング率 | 528GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| せん断弾性係数 | 210GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 体積弾性率 | 320GPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音速の 細い棒 | 4825 m/s (20 °C時) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポアソン比 | 0.26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| モース硬度 | 6.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ビッカース硬度 | 1760～2200MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブリネル硬度 | 1670MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS番号 | 7439-88-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 歴史 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発見と最初の分離 | スミスソン・テナント（1803） | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| イリジウムの同位体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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イリジウムは元素記号Ir、原子番号77の化学元素です。非常に硬く脆い、銀白色の白金族遷移金属で、実験的X線結晶構造解析による密度は22.56 g/cm 3 (0.815 lb/cu in) [8]で、オスミウムに次いで2番目に密度の高い天然金属と考えられています。[a] 191 Irと193 Irは、イリジウムの唯一の天然同位体であり、唯一の安定同位体でもあります。後者の方が豊富です。イリジウムは最も耐食性の高い金属の1つで、[11] 2,000 °C (3,630 °F) の高温でも耐食性を保ちます。
イリジウムは1803年にイギリスの化学者スミスソン・テナントによって白金鉱石の酸不溶性残留物から発見されました。イリジウムという名前はギリシャ語のアイリス（虹）に由来し、その化合物のさまざまな色を指しています。イリジウムは地球の地殻で最も希少な元素の1つであり、2023年の年間生産量はわずか6,800キログラム（15,000ポンド）と推定されています。[12]
イリジウムの主な用途は、金属そのものとその合金であり、高性能スパークプラグ、高温での半導体の再結晶化のためのるつぼ、塩素アルカリ法における塩素製造用電極などに使用されています。イリジウムの重要な化合物は、工業用触媒における塩化物とヨウ化物です。イリジウムは、一部のOLEDのコンポーネントです。
イリジウムは、地球の地殻よりもはるかに豊富に隕石中に含まれています。 [13]このため、白亜紀と古第三紀の境界にある粘土層に異常に多く含まれるイリジウムから、6600万年前に巨大な地球外物体の衝突が非鳥類恐竜やその他多くの種の絶滅を引き起こしたとするアルバレス仮説が生まれました。現在では、この衝突はチクシュルーブ・クレーターを形成した衝突によるものであることが分かっています。同様に、太平洋のコアサンプルに見られるイリジウムの異常は、約250万年前のエルタニン衝突を示唆しています。 [14]
特徴
物理的特性
白金族金属の一種であるイリジウムは、白金に似た白色だが、わずかに黄色がかっている。硬く、脆く、融点が非常に高いため、固体イリジウムは機械加工や成形、加工が難しく、粉末冶金が一般的に用いられる。[15]空気中で1,600℃（2,910℉）を超える温度でも良好な機械的性質を維持できる唯一の金属である。[16]イリジウムは全元素の中で10番目に沸点が高く、 0.14K（−273.010℃、−459.418℉）未満の温度では 超伝導体となる。 [17]
イリジウムの弾性率は金属の中で2番目に高く、オスミウムに次ぐものです。[16]このことは、高いせん断弾性率と非常に低いポアソン比（縦方向のひずみと横方向のひずみの関係）と相まって、高剛性と変形抵抗を示しており、有用な部品に加工することは非常に困難です。これらの制限とイリジウムの高コストにもかかわらず、現代の技術で遭遇するいくつかの非常に厳しい条件において機械的強度が重要な要素となる用途が数多く開発されています。[16]
イリジウムの測定密度は、最も密度の高い金属として知られているオスミウムの密度よりわずかに低い（約0.12%）。[18] [19]密度の差が小さく、正確に測定するのが難しいため、2つの元素のどちらが密度が高いかについては多少の曖昧さがあったが、[20]密度の計算に使用される係数の精度が向上し、X線結晶構造データからイリジウムの密度は22.56 g/cm 3（0.815 lb/cu in）、オスミウムの密度は22.59 g/cm 3（0.816 lb/cu in）となった。[21]
イリジウムは非常に脆く、熱影響部が割れるため溶接が困難であるが、少量のチタンとジルコニウム（それぞれ0.2%で十分効果があると思われる）を添加することで延性を高めることができる。[22]
純プラチナのビッカース硬度は56 HVであるが、50%のイリジウムを含むプラチナは500 HVを超えることもある。[23] [24]
化学的性質
イリジウムは最も耐食性に優れた金属として知られています。[25]イリジウムは王水などの酸には侵されませんが、過塩素酸ナトリウムの存在下では濃塩酸に溶解します。[12]酸素の存在下ではシアン化物塩と反応します。[26]従来の酸化剤も反応し、高温ではハロゲンや酸素などとも反応します。 [27]イリジウムは大気圧下で硫黄と直接反応して二硫化イリジウムを生成します。[28]
同位体
イリジウムには、天然に存在する安定同位体である191 Ir と193 Ir が 2 つあり、天然存在比はそれぞれ 37.3% と 62.7% です。[ 30 ]少なくとも 37 種類の放射性同位体が合成されており、質量数は164 から 202 です。2つの安定同位体の間に位置する192 Ir は、半減期が 73.827 日と最も安定した放射性同位体であり、近接放射線治療[31]や、特に石油およびガス産業における鋼の溶接部の非破壊検査用の工業用放射線撮影に使用されています。イリジウム 192 源は、多くの放射線事故に関係しています。他の 3 つの同位体は、半減期が少なくとも 1 日であり、188 Ir、189 Ir、および190 Ir です。[30]質量191未満の同位体は、β +崩壊、α崩壊、および（まれに）陽子放出の組み合わせによって崩壊するが、189 Irは電子捕獲によって崩壊する。191より重い合成同位体はβ崩壊によって崩壊するが、192 Irもわずかに電子捕獲崩壊する経路を持つ。[30]イリジウムの既知の同位体はすべて1934年から2008年の間に発見されており、最も最近発見されたのは200–202 Irである。[32]
少なくとも 32 の準安定異性体が特徴付けられており、質量数は 164 から 197 の範囲です。これらの中で最も安定しているのは192m2 Ir で、異性体遷移により半減期 241 年で崩壊し、[30]基底状態のイリジウムの合成同位体のどれよりも安定しています。最も安定性の低い異性体は190m3 Ir で、半減期はわずか 2 μs です。[30]同位体191 Ir は、メスバウアー効果を示すことが示された最初の元素です。これにより、物理学、化学、生化学、冶金学、鉱物学の研究のためのメスバウアー分光法に役立ちます。[33]
化学
酸化状態
イリジウムは、酸化状態が -3 から +9 の間の化合物を形成しますが、最も一般的な酸化状態は +1、+2、+3、および +4 です。[15] +6 の酸化状態のイリジウムを含むよく特徴付けられた化合物には、 IrF 6と酸化物Sr 2 MgIrO 6およびSr 2 CaIrO 6があります。[15] [34]酸化物 (VIII) ( IrO 4 ) は、アルゴン中 6 K でマトリックス分離条件下で生成されました。[35]最も高い酸化状態 (+9) は、あらゆる元素の中で記録されている最高の酸化状態であり、気体の[IrO 4 ] +で見つかります。[4]
二成分化合物
イリジウムは二元 水素化物を形成しません。二元酸化物としてよく特徴付けられているのは二酸化イリジウム（IrO）のみです。
2蛍石型構造をとる青黒色の固体である。[15]セスキ酸化物、Ir
2お
3は青黒色の粉末として説明されており、酸化されるとIrOとなる。
2HNOより
3[27]対応するジスルフィド、ジセレニド、セスキスルフィド、セスキセレニドが知られており、IrS
3[15 ]
二元三ハロゲン化物、IrX
3は、全てのハロゲンについて知られています。[15]酸化数+4以上では、四フッ化物、五フッ化物、六フッ化物のみが知られています。[15]六フッ化イリジウム、IrF
6は、八面体分子からなる揮発性の黄色の固体である。水中で分解し、IrFに還元される。
4[ 15 ]五フッ化イリジウムも強力な酸化剤ですが、四量体であり、Ir
4ふ
204つの頂点を共有する八面体から構成される。[15]
複合体
x.jpg/500px-IrCl3(aq)x.jpg)
イリジウムは広範囲にわたる配位化学を持っています。
イリジウム錯体は常に低スピンである。Ir(III)とIr(IV)は一般に八面体錯体を形成する。[15] ポリヒドリド錯体は+5と+3の酸化状態が知られている。[36]一例としてはIrH 5 (P i Pr 3 ) 2 ( i Pr =イソプロピル)がある。[37]三元水素化物Mg
6イル
2H
11IrHとIrHの両方が含まれていると考えられています4−5
5人そして18電子IrH5−4
...陰イオン[38]
イリジウムは酸化数+4および+5の オキシアニオンも形成する。K
2イロ
3およびKIrO
3高温で酸化カリウムまたは超酸化カリウムとイリジウムを反応させることで製造できる。このような固体は従来の溶媒には溶けない。 [39]
多くの元素と同様に、イリジウムは重要な塩化物錯体を形成する。ヘキサクロロイリジウム（IV）酸、H
2イリジウム
6およびそのアンモニウム塩は、工業的および製造的観点から一般的なイリジウム化合物である。[40]これらはイリジウムの精製における中間体であり、他のほとんどのイリジウム化合物の前駆体として、また陽極コーティングの製造に使用されている。IrCl2−6
2−6イオンは濃い暗褐色をしており、容易に明るい色のIrClに還元される。3−6
3−6逆もまた同様である。[40] 三塩化イリジウム、IrCl
3は、イリジウム粉末を650℃で塩素で直接酸化することにより無水の形で得られる[40] 、またはイリジウムを水に溶解することにより水和した形で得られる。
2お
3塩酸中での反応は、他のIr(III)化合物の合成の出発物質としてよく使用されます。[15]出発物質として使用される別の化合物は、六塩化イリジウム(III)酸カリウム、K 3 IrCl 6です。[41]
有機イリジウム化学
有機イリジウム化合物にはイリジウム-炭素結合が含まれる。初期の研究では、非常に安定なテトライリジウムドデカカルボニル、Ir
4（CO）
12[15]この化合物では、各イリジウム原子が他の3つの原子と結合して四面体クラスターを形成している。バスカ錯体（ IrCl (CO)[P(C
6H
5）
3]
2）は、有用な反応の基礎となる酸化付加反応への扉を開いた。例えば、クラブトリー触媒は、水素化反応のための均一触媒である。[42] [43]
イリジウム錯体は、炭素-水素結合活性化（C-H活性化）の開発において極めて重要な役割を果たし、従来は反応性がないと考えられていた炭化水素の機能化を可能にすることが期待されています。[46]
歴史
プラチナグループ
イリジウムの発見は、プラチナおよびプラチナ族の他の金属の発見と絡み合っている。プラチナに関するヨーロッパでの最初の言及は、1557年にイタリアの人文主義者ジュリアス・シーザー・スカリゲルの著作に現れ、ダリエンとメキシコの間で発見された未知の貴金属について「火でもスペインのいかなる技術でもまだ液化できていない」と記されている。[47]スペイン人はプラチナとの最初の遭遇以来、一般的にこの金属を金の不純物の一種とみなし、そのように扱われた。プラチナは単に捨てられることが多く、金にプラチナの不純物を混ぜることを禁じる公式の法令もあった。 [48]
1735年、アントニオ・デ・ウジョアとホルヘ・フアン・イ・サンタシリアは、スペイン人が8年間コロンビアとペルーを旅していたときに、先住民がプラチナを採掘しているのを目撃した。ウジョアとフアンは白っぽい金属の塊のある鉱山を発見し、それをスペインに持ち帰った。ウジョアはスペインに戻り、スペイン初の鉱物学研究所を設立し、1748年に初めてプラチナを体系的に研究した。彼の探検の歴史的記録には、プラチナは分離も焼成もできないと記述されている。ウジョアはプラチナ鉱山の発見も予期していた。1748年に報告書を発表した後、ウジョアはこの新しい金属の調査を続けなかった。1758年、彼はワンカベリカの水銀採掘作業を監督するために派遣された。[47]
1741年、イギリスの冶金学者チャールズ・ウッド[49]はジャマイカでコロンビア産プラチナの様々なサンプルを発見し、さらなる調査のためにウィリアム・ブラウンリッグに送りました。
1750年、ブラウンリッグはウッドから送られてきた白金を研究した後、王立協会にこの金属の詳細な説明を提出し、既知の鉱物に関するこれまでの報告にはこの金属について言及されていないと述べた。[50]ブラウンリッグはまた、白金の融点が極めて高く、ホウ砂に対して耐火金属のような挙動を示すことにも注目した。アンドレアス・ジギスムント・マルグラフ、[51] トルベルン・ベルグマン、イェンス・ヤコブ・ベルセリウス、ウィリアム・ルイス、ピエール・マッケールなど、ヨーロッパ中の他の化学者もすぐに白金の研究を始めた。 1752年、ヘンリク・シェッファーは、彼が「ホワイトゴールド」と呼んだこの金属の詳細な科学的説明を発表し、ヒ素の助けを借りて白金鉱石を溶融することに成功した経緯も記した。シェッファーは、白金は金よりも柔軟性が低いが、腐食に対する耐性は金と同等であると説明した。[47]
発見
白金を研究した化学者は、白金を王水（塩酸と硝酸の混合物）に溶かして可溶性塩を作った。彼らは常に少量の暗い不溶性残留物を観察しました。[16]ジョセフ・ルイ・プルーストは、その残留物はグラファイトだと考えました。[16]フランスの化学者、ヴィクトル・コレ＝デスコティル、アントワーヌ・フランソワ、フルクロワ伯爵、ルイ・ニコラ・ヴォークランも1803年に黒い残留物を観察しましたが、それ以上の実験に十分な量を得ることができませんでした。[16]
1803年、イギリスの科学者スミスソン・テナント（1761-1815）は不溶性の残留物を分析し、新しい金属が含まれているに違いないと結論付けた。ヴォークランは粉末をアルカリと酸で交互に処理し[25]、揮発性の新しい酸化物を得た。彼はそれがこの新しい金属であると信じ、ギリシャ語のπτηνός ptēnós（翼のある）からプテンと名付けた[52] [53] 。残留物の量が多かったテナントは研究を続け、黒い残留物の中にこれまで発見されていなかった2つの元素、イリジウムとオスミウムを特定した[16] [25]。彼は暗赤色の結晶（おそらくNa
2[IrCl
6] · nH
2O ) を水酸化ナトリウムと塩酸との一連の反応で得た。[53]彼は、得られた塩の多くが鮮やかな色をしていたことから、ギリシャ神話の虹の女神でオリンポスの神々の使者であるイリス( Ἶρις ) にちなんでイリジウムと名付けた。 [c] [54]新元素の発見は、1804年6月21日の王立協会への手紙に記録された。[16] [55]
金属加工とその応用
1813年、イギリスの科学者ジョン・ジョージ・チルドレンが「当時としては史上最大のガルバニ電池」の助けを借りて初めてイリジウムのサンプルを溶かした。[16] 1842年、ロバート・ヘアが初めて高純度イリジウムを得た。彼はイリジウムの密度が約21.8 g/cm 3 (0.79 lb/cu in) であることを発見し、この金属がほとんど変形せず非常に硬いことを指摘した。1860年、アンリ・サント＝クレール・ドゥヴィルとジュール・アンリ・ドゥブレが初めて相当量のイリジウムを溶かした。彼らは300リットル (79 US ガロン) 以上の純粋なO
2とH
2イリジウム1キログラム（2.2ポンド）あたりガス1リットル。[16]
金属を溶かすのが極めて困難だったため、イリジウムの取り扱いには限界があった。ジョン・アイザック・ホーキンスは万年筆のペ ン先に使える細くて硬いペン先を求め、1834年にイリジウムの先端の金ペンを開発した。1880年、ジョン・ホランドとウィリアム・ロフランド・ダドリーはリンを加えることでイリジウムを溶かすことに成功し、米国でその製法の特許を取得した。英国のジョンソン・マッセイ社は後に、1837年から同様の製法を使っており、すでに数々の万国博覧会で溶融イリジウムを披露していたと述べた。[16]ルテニウムとイリジウムの合金を熱電対に初めて使用したのは、1933年のオットー・フォイスナーである。これにより、空気中で2,000 °C (3,630 °F) までの高温を測定できるようになった。[16]
1957年、ドイツのミュンヘンでルドルフ・メスバウアーは、「20世紀物理学の画期的な実験」の一つと称される実験を行い、[56] 191 Irのみを含む固体金属サンプル中の原子による共鳴かつ反跳のないガンマ線の放出と吸収を発見した。 [57]メスバウアー効果として知られるこの現象により、メスバウアーは発見を発表したわずか3年後の1961年、32歳にしてノーベル物理学賞を受賞した。[58]
発生
鉄よりも原子量が大きい多くの元素と同様に、イリジウムは中性子星の合体やおそらくは稀なタイプの超新星におけるr過程（急速中性子捕獲）によってのみ自然に形成される。 [59] [60] [61]
イリジウムは地殻中に存在する最も少ない9つの安定元素の1つで、地殻岩石中の平均質量分率は0.001 ppmです。金は4倍、白金は10倍、銀と水銀は80倍豊富です。[15]オスミウム、テルル、ルテニウム、ロジウム、レニウムはイリジウムとほぼ同じくらい豊富です。[63]地殻岩石中の豊富さの低さとは対照的に、イリジウムは隕石中に比較的よく見られ、濃度は0.5 ppm以上です。[64]地球上のイリジウムの全体的な濃度は地殻岩石で観察される濃度よりもはるかに高いと考えられていますが、イリジウムの密度と親鉄性（「鉄を好む」）特性のため、地球がまだ溶融していたときに地殻の下と地球の核に降りていきました。[40]
イリジウムは、自然界では未結合元素として、または天然合金、特にイリジウム-オスミウム合金のオスミリジウム（オスミウムに富む）とイリドスミウム（イリジウムに富む）として発見される。[25]ニッケル鉱床と銅鉱床では、白金族金属は硫化物、テルル化物、アンチモン化物、ヒ化物として存在する。これらすべての化合物において、白金は少量のイリジウムまたはオスミウムと交換することができる。すべての白金族金属と同様に、イリジウムは天然のニッケルまたは銅との合金で発見される。[65]イリジウムを種形成元素とするイリジウム優位の鉱物が数多く知られている。それらは極めて稀であり、多くの場合、上記の鉱物のイリジウム類似体を表す。いくつか例を挙げると、イラルサイトやキュプロイリドサイトなどである。[66] [67] [68]地球の地殻内では、イリジウムは3種類の地質構造に最も高濃度で存在する。火成岩鉱床（下からの地殻貫入）、衝突クレーター、および以前の構造の1つが再加工された鉱床である。最大の一次埋蔵量が知られているのは南アフリカのブッシュフェルト火成岩複合体である[69]（最大の衝突構造であるフレデフォート衝突構造の近く）であるが、ロシアのノリリスク近くの大規模な銅ニッケル鉱床や、カナダのサドベリー盆地（これも衝突クレーター）もイリジウムの重要な供給源である。より小さな埋蔵量は米国にある。[69]イリジウムは、プラチナや他の白金族金属とともに沖積鉱床に混ざった二次鉱床にも存在する。コロンビアのチョコ県で先コロンブス期の人々が利用していた沖積鉱床は、今でも白金族金属の供給源となっている。 2003年現在、世界の埋蔵量は推定されていない。[25]
海洋学
イリジウムは海洋生物、堆積物、水柱の中に存在します。イリジウムは塩化物錯体を形成しにくいため、海水[70]や生物[71]中のイリジウムの存在量は比較的低くなっています。[71]生物中の存在量は約 20 兆分の 1 で、白亜紀-古第三紀 (K-T) 境界の堆積岩中のイリジウムよりも約 5桁少ない値です。[71]海水や海洋堆積物中のイリジウムの濃度は、海洋の酸素化、海水温、さまざまな地質学的および生物学的プロセスの影響を受けます。[72]
堆積物中のイリジウムは、宇宙塵、火山、海水からの沈殿、微生物プロセス、または熱水噴出孔に由来する可能性があり、[72]その存在量は、その発生源を強く示唆するものである。[73] [72]イリジウムは、マンガン団塊中の他の鉄金属と関連する傾向がある。[70]イリジウムは、地球外岩石の特徴的な元素の1つであり、オスミウムとともに、堆積物中の隕石物質のトレーサー元素として使用できる。[74] [75]たとえば、イリジウムレベルの上昇が見られた太平洋のコアサンプルは、約250万年前のエルタニン衝突を示唆している。 [14]
白亜紀の絶滅などの大量絶滅のいくつかは、堆積物中のイリジウムの異常に高い濃度によって特定することができ、これらは大規模な小惑星の衝突と関連付けることができます。[76]
白亜紀と古第三紀の境界の存在
地質時代の白亜紀と古第三紀の間の時間的境界を示す6600万年前の白亜紀-古第三紀境界は、イリジウムを豊富に含む粘土の薄い地層によって特定されました。[77]ルイス・アルバレス率いるチームは1980年に、このイリジウムは地球外起源であり、小惑星または彗星の衝突によるものだと提唱しました。[77]アルバレス仮説として知られる彼らの理論は、現在では非鳥類型恐竜の絶滅を説明するものとして広く受け入れられています。後に、現在のユカタン半島の下に、推定約6600万年前の巨大な地中衝突クレーター構造（チクシュルーブ・クレーター）が特定されました。[78] [79]デューイ・M・マクリーンらは、地球の核にはイリジウムが豊富に含まれており、レユニオン島のピトン・ド・ラ・フルネーズなどの活火山は現在もイリジウムを放出しているため、イリジウムは火山起源である可能性があると主張している。[80] [81]
生産
2018年のイリジウムの世界生産量は約7,300キログラム（16,100ポンド）でした。[83]価格は高く、変動しています（表を参照）。価格に影響を与える要因としては、イリジウムるつぼの供給過剰[82] [84] やLED技術の変化などが挙げられます。[85]
白金族金属は希薄鉱石として一緒に産出する。イリジウムはより希少な白金族金属の1つである。鉱石から得られる白金190トンにつき、単離されるイリジウムはわずか7.5トンである。[86]金属を分離するには、まず金属を溶液に溶かさなければならない。イリジウム含有鉱石を溶解させる2つの方法は、(i)固体を過酸化ナトリウムで溶融し、得られたガラスを王水で抽出する方法と、(ii)固体を塩素と塩酸の混合物で抽出する方法である。[40] [69]溶解性抽出物から、イリジウムは固体のヘキサクロロイリジウム酸アンモニウム（NH
4）
2イリジウム
6）またはIrCl2−6
2−6有機アミンで。[87]最初の方法は、テナントとウォラストンが最初の分離に使用した手順に似ています。2番目の方法は、連続液液抽出として計画できるため、工業規模の生産に適しています。どちらの場合も、生成物である塩化イリジウム塩は水素で還元され、粉末またはスポンジとして金属が得られ、粉末冶金技術に適しています。[88] [89]イリジウムは、ニッケルと銅の採掘と処理の副産物として商業的にも得られます。銅とニッケルの電気精錬中に、銀、金、白金族金属などの貴金属、およびセレンとテルルが陽極泥としてセルの底に沈殿し、これが抽出の出発点となります。[82]
アプリケーション
イリジウムは耐腐食性があるため、工業用途に使用されています。主な用途としては、塩素やその他の腐食性製品の製造用電極、OLED、るつぼ、触媒（酢酸など）、スパークプラグの点火チップなどがあります。[86]
金属および合金
耐熱性と耐腐食性は、イリジウムとその合金のさまざまな用途の基礎となります。
イリジウムは融点が高く、硬度が高く、耐腐食性があるため、るつぼの製造に使用されます。このようなるつぼは、コンピュータのメモリデバイスや固体レーザーに使用される酸化物単結晶（サファイアなど）を生産するためのチョクラルスキー法で使用されます。 [91] [92]ガドリニウムガリウムガーネットやイットリウムガリウムガーネットなどの結晶は、2,100℃（3,810℉）までの温度の酸化条件下で、焼結前の混合酸化物の装填物を溶融することによって成長します。[16]
長寿命の航空機エンジン部品の一部はイリジウム合金で作られており、イリジウム・チタン合金は耐腐食性があるため深海パイプに使用されています。[25]イリジウムは多孔性紡糸口金に使用され、そこからプラスチックポリマー溶融物が押し出されてレーヨンなどの繊維が形成されます。[93]オスミウム・イリジウムはコンパスの軸受けや天秤に使用されています。[16]
イリジウム合金はアーク浸食に対する耐性があるため、一部のメーカーではスパークプラグの中心電極に使用しており[ 91 ] [94]、イリジウムベースのスパークプラグは特に航空分野で使用されています。
触媒
イリジウム化合物は、メタノールをカルボニル化して酢酸を製造するカティバプロセスの触媒として使用されます。[95] [96]
イリジウム錯体は、従来の水素化法 [97] と移動水素化法 [98] の両方で不斉水素化に活性であることが多い。この特性は、キラル除草剤( S ) -メトラクロール の工業的製造法の基礎となっている。シンジェンタが年間10,000トン規模で実施しているように、ジョシフォス配位子の存在下での錯体 [Ir(COD)Cl] 2。[99]
医療画像
放射性同位元素イリジウム192は、金属の非破壊検査のための工業用γ線撮影で使用される2つの最も重要なエネルギー源の1つです。[100] [101]さらに、192
イル
イリジウム192は、密封された放射性源を治療が必要な部位の内部または隣に配置する放射線療法の一種である密封小線源療法を用いた癌治療のためのガンマ線源として使用される。具体的な治療法には、高線量率前立腺密封小線源療法、胆管密封小線源療法、腔内子宮頸密封小線源療法などがある。[ 25 ]イリジウム192は通常、天然に存在するイリジウム金属中の同位体イリジウム191の中性子活性化によって生成される。 [102]
光触媒とOLED
イリジウム錯体は白色OLEDの主要構成要素である。同様の錯体が光触媒にも使用されている。[103]
科学的
1889年、パリ近郊の国際度量衡局が保管する国際メートル原器とキログラム原器の製造に、90%の白金と10%のイリジウムの合金が使用された。 [25]メートル棒は、1960年に長さの基本単位の定義としてクリプトンの原子スペクトルの線に置き換えられた[d] [104]が、キログラム原器は、2019年5月20日にキログラムがプランク定数に基づいて再定義されるまで、質量の国際標準であり続けた。[105]
歴史的
イリジウム・オスミウム合金は万年筆のペ ン先に使用されていた。イリジウムが初めて使用されたのは1834年、金に取り付けられたペン先であった。[16] 1944年以降、有名なパーカー51万年筆には、ルテニウムとイリジウムの合金（イリジウム含有量3.8%）のペン先が取り付けられた。現代の万年筆のペン先の素材は、今でも慣習的に「イリジウム」と呼ばれているが、イリジウムが含まれていることはほとんどなく、ルテニウム、オスミウム、タングステンなどの他の金属がその代わりとなっている。[106]
大砲の点火口や通気孔にはイリジウム・プラチナ合金が使われた。 1867年のパリ博覧会の報告書によると、ジョンソン・アンド・マッセイが展示した部品の一つは「ホイットワース砲で3000発以上も撃たれており、まだほとんど摩耗の兆候は見られない。現役時に大砲の通気孔が摩耗することで常に問題と費用が発生することを知っている人なら、この重要な改良に感謝するだろう」とのことである。[107]
非常に細かく分割されたイリジウムからなる顔料であるイリジウムブラックは、磁器を濃い黒に塗るために使用され、「他のすべての磁器の黒色は、その隣で灰色に見える」と言われました。[108]
注意事項と危険性
バルク金属の形態のイリジウムは、組織との反応性がないため、生物学的に重要でも健康への有害でもありません。 人間の組織にはイリジウムが約20兆分の1しか含まれていません。 [25]ほとんどの金属と同様に、細かく分割されたイリジウム粉末は刺激性があり、空気中で発火する可能性があるため、取り扱いが危険です。 [69]イリジウムはその他の点では比較的無害で、イリジウムを摂取した場合の影響は消化管の刺激のみです。[109]しかし、イリジウムハロゲン化物などの可溶性塩は、イリジウム以外の元素またはイリジウム自体が原因で危険となる可能性があります。[31]同時に、ほとんどのイリジウム化合物は不溶性であるため、体内への吸収が困難です。[25]
イリジウムの放射性同位元素、192
イリジウムは、他の放射性同位元素と同様に危険です。イリジウムに関連する唯一の報告された傷害は、192
近接放射線療法で使用されるイリジウム[31]からの高エネルギーガンマ線192
イリジウムは癌のリスクを高める可能性がある。外部被曝は火傷、放射線中毒、そして死を引き起こす可能性がある。イリジウム192を摂取すると胃や腸の内壁が火傷する可能性がある。[110]イリジウム 192、イリジウム192m、イリジウム194mは肝臓に沈着する傾向があり、ガンマ線とベータ線の両方から健康被害を引き起こす可能性がある。[64]
注記
- ^ 室温および標準大気圧では、イリジウムの密度は22.65 g/cm 3 (0.818 lb/cu in)と計算されており、同じ方法で測定されたオスミウムよりも0.04 g/cm 3 (0.0014 lb/cu in)高い。 [9]それでも、実験的なX線結晶構造解析の値が最も正確であると考えられており、そのためイリジウムは2番目に密度の高い元素であると考えられている。[10]
- ^ イリジウムの最も一般的な酸化状態は太字で示されています。右の列には、各酸化状態ごとに 1 つの代表的な化合物がリストされています。
- ^ イリジウムは文字通り「虹の」という意味です。
- ^ メートルの定義は1983年に再び変更されました。現在、メートルは1 ⁄ 299,792,458秒の間に真空中を光が移動する距離として定義されています。
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外部リンク
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- ビデオの周期表におけるイリジウム（ノッティンガム大学）
- ブリタニカ百科事典のイリジウム