Iridium

Eigenschaften
[Xe] 4f145d76s2 77 Ir Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Iridium, Ir, 77
Serie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	9, 6, d
Aussehen	silbrig weiß
Massenanteil an der Erdhülle	1 · 10-7 %
Atomar
Atommasse	192,217 u
Atomradius (berechnet)	135 (180) pm
Kovalenter Radius	137 pm
Van-der-Waals-Radius	- pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f145d76s2
Elektronen pro Energieniveau	2, 8, 18, 32, 15, 2
1. Ionisierungsenergie	880 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie	1600 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Modifikationen	-
Kristallstruktur	kubisch flächenzentriert
Dichte	22,56 g/cm3
Mohshärte	6,5
Magnetismus	-
Schmelzpunkt	2739 K (2466 °C)
Siedepunkt	4701 K (4428 °C)
Molares Volumen	8,52 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme	604 kJ/mol
Schmelzwärme	26,1 kJ/mol
Dampfdruck	1,47 Pa bei 2716 K
Schallgeschwindigkeit	4825 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität	130 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit	19,7 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit	147 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	-1, 0, 1, 2, 3, 4, 6
Oxide (Basizität)	(leicht basisch)
Normalpotential	1,156 V (Ir3+ + 3e- → Ir)
Elektronegativität	2,20 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM 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
NMR-Eigenschaften
Spin γ in rad·T−1·s−1 E fL bei B = 4,7 T in MHz 191Ir 3/2 4,598 · 106 2,53 · 10-5 3,44 193Ir 3/2 5,006 · 106 3,27 · 10-5 3,74
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
F Leichtent- zündlich (Pulver)
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 im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ir und der Ordnungszahl 77. Das sehr schwere, harte, spröde, silber-weiß glänzende Metall aus der Platingruppe gilt als das korrosionsbeständigste Element. Unter 0,11 Kelvin wechselt es in den supraleitfähigen Zustand über.

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Geschichte

Iridium (griech. iridios „regenbogenfarbig“ nach der Vielfarbigkeit seiner Verbindungen) wurde 1803 in London von Smithson Tennant zusammen mit Osmium entdeckt. Beim Auflösen eines Rohplatins in Königswasser befanden sich beide Platinmetalle im unlöslichen schwarzen Rückstand. Die Farbvielfalt der Iridiumsalze inspirierte Tennant zu dem Namen Iridium.

Vorkommen

Iridium ist seltener als Gold oder Platin. In der Natur tritt es elementar in Form von kleinen Körnern auf oder in Begleitung des Platins. 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

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 Iridium ist wie Osmium in der Hitze und vor allem bei höherem Sauerstoffgehalt als Oxid flüchtig. An kalten Stellen jedoch scheidet es sich im Gegensatz zum Osmium als Metall oder IrO₂ wieder ab.

In Mineralsäuren, auch in Königswasser, ist es beständig. In Chlorid-Schmelzen bei Gegenwart von Chlor wird es jedoch aufgelöst.

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.  

Verwendung

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:

• als Bestandteil der Legierung des Ur-Kilogramms;
• in Form von Behältern und Tiegeln für Hochtemperaturanwendungen;
• als elektrischer Kontakt;
• in Schmuck als Platin-Iridium Legierung (PtIr 800 und PtIr 900) für stark beanspruchte Teile (Trauringe, Krawattennadeln, Verschlüsse, Mechaniken und Federn);
• bei Zündkerzen-Elektroden;
• in Schreibfedern für Füllfederhalter;
• als Bestandteil von Kugelschreiberminen (Schreibkugel);
• in Legierung mit Platin als Zerstäuberspitze in der Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie;
• in Sputter -Targets zur Erzeugung von Elektronen ableitenden Beschichtungen von elektrischen Nichtleitern in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie
• sowie in Form der UV-Schutzschicht auf hochwertigen Sonnenbrillen.

Sicherheitshinweise

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.

Isotope

Es gibt zwei natürliche Isotope von Iridium und eine Reihe von Radioisotopen, wovon Ir-192 mit einer Halbwertszeit von 73,83 Tagen das stabilste ist. Ir-192 zerfällt als Betastrahler zu Platin-192, die meisten anderen zu Osmium.

Iridium 192 eignet sich durch die Aussendung von Gammastrahlung mit einer Energie von etwa 550 keV (Kiloelektronenvolt) auch in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Industrielle Röntgenanlagen erreichen eine maximale Energie von 450 keV. Bei Werkstücken mit einer Wandstärke von über 5 cm wird meistens auf Iridium zurückgegriffen.

Der Iridiumstrahler ist in etwa so groß wie ein Stecknadelkopf und in einem Behälter eingeschweißt. Der eingeschweißte Strahler wird wiederum in einem verschließbaren Arbeitsbehälter untergebracht, der zur Zurückhaltung der Gammastrahlung mit abgereichertem Uran ausgekleidet ist.

Die STRAHLENGERÄTE oder Arbeitsbehälter für Iridiumstrahler haben folgende Abmessungen: 20 cm lang, 10 cm breit und 15 cm hoch. Das Gewicht beträgt etwa 13 bis 20 kg, je nach Leistung. Sie sind somit für den mobilen Einsatz optimal geeignet.

KT-Impakt

Iridium kommt in verhältnismäßig hoher Konzentration in der Sedimentschicht vor, die das Zeitalter der Kreide vom Tertiär trennt und dient als wichtiger Beweis für einen großen Meteoriteneinschlag, der unter anderem die Dinosaurier ausrottete. Siehe auch KT-Impakt (Kreide-Tertiär-Einschlag).

Verbindungen

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.