Iridio
English: Iridium

Osmio ← IridioPlatino
 Face-centered cubic.svgCapa electrónica 077 Iridio.svg
 
77
Ir
 
        
        
                  
                  
                                
                                
Tabla completaTabla ampliada
Ir,77.jpg
Blanco plateado Iridium-2.jpg
Información general
Nombre, símbolo, númeroIridio, Ir, 77
Serie químicaMetales de transición
Grupo, período, bloque9, 6, d
Masa atómica192,217 u
Configuración electrónica[Xe] 4f14 5d7 6s2
Electrones por nivel2, 8, 18, 32, 15, 2 (imagen)
Propiedades atómicas
Electronegatividad2,20 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc)136 pm (radio de Bohr)
Radio covalente141±6 pm
Estado(s) de oxidación−3,−1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9
1.ª energía de ionización880 kJ/mol
2.ª energía de ionización1600 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinariosólido
Densidad22 560[1]​ kg/m3
Punto de fusión2739 Kelvin (2466 °C)
Punto de ebullición4701 Kelvin (4428 °C)
Entalpía de vaporización563 kJ/mol
Entalpía de fusión41,12 kJ/mol
Varios
Estructura cristalinaCúbica centrada en las caras
N.º CAS7439-88-5
Conductividad térmica147 W/(K·m)
Módulo elástico528 GPa
Velocidad del sonido4825 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del iridio
isoANPeriodoMDEdPD
MeV
188IrSintético1,73 dε1,64188Os
189IrSintético13,2 dε0,532189Os
190IrSintético11,8 dε2,000190Os
191Ir37,3%Estable con 114 neutrones
192IrSintético73,827 dβ
ε
1,460
1,046
192Pt
192Os
192m2IrSintético241 aTI0,161192Ir
193Ir62,7%Estable con 116 neutrones
193mIrSintético10,5 dTI0,080193Ir
194IrSintético19,3 hβ2,247194Pt
194m2IrSintético171 dTI?194Ir
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El iridio es un elemento químico de número atómico 77 que se sitúa en el grupo 9 de la tabla periódica. Su símbolo es Ir. Se trata de un metal de transición, del grupo del platino, duro, frágil, pesado, de color blanco plateado. Es el segundo elemento más denso (después del osmio) y es el elemento más resistente a la corrosión, incluso a temperaturas tan altas como 2000 °C. Solo algunos halógenos y sales fundidas son corrosivas para el iridio en estado sólido. El iridio en polvo es mucho más reactivo y puede llegar a ser inflamable.[2]

Fue descubierto en 1803 entre las impurezas insolubles del platino natural. Smithson Tennant, el primer descubridor, llamó al metal iridio en honor a la diosa Iris, la personificación del arcoíris, debido a los diversos y llamativos colores de sus sales. El iridio es uno de los elementos más raros en la corteza terrestre, con una extracción y consumo anual de tan solo tres toneladas. El 191Ir y el 193Ir son los dos isótopos naturales del iridio y también sus únicos isótopos estables; el 193Ir es el más abundante de los dos.[3]

Los compuestos de iridio más importantes son las sales y ácidos que forma junto con el cloro, aunque el iridio también forma una serie de compuestos organometálicos, utilizados en la catálisis industrial y en investigación. El iridio metálico es usado cuando se necesita alta resistencia a la corrosión a altas temperaturas,[3]​ para la producción de cloro mediante el proceso de cloro-álcali. Los radioisótopos de iridio se usan en algunos generadores de radioisótopos.

La abundancia inusual de iridio en la capa de arcilla en el límite geológico K-T dio lugar a la hipótesis de Álvarez[7]

El iridio también se emplea en aleaciones de alta resistencia que pueden soportar altas temperaturas.[3]

Características

Características principales

Una gota de iridio puro.

Es de color blanco, parecido al platino, pero presenta una ligera coloración amarilla.[8]​ Para disolverlo se emplea ácido clorhídrico, HCl, concentrado con clorato de sodio, NaClO3 a temperaturas altas.

El iridio es considerado comúnmente un metal extraterrestre, ya que abunda en los meteoritos y es raro en la corteza terrestre, con solo una pequeña concentración de 0,001 ppm.[6]​ sus componentes más importantes.

Propiedades físicas

Pertenece al grupo del platino. Debido a su dureza, fragilidad y su alto punto de fusión (el noveno más alto de todos los elementos), es difícil dar forma o trabajar sobre el iridio sólido como se haría con otros metales, por lo que se prefiere trabajarlo en forma de polvo metálico.[12]

El módulo de elasticidad del iridio es el segundo más alto de todos los elementos, superado únicamente por el del osmio;[11]

La densidad medida del iridio es ligeramente inferior (0,1%) a la del osmio, el cual es el elemento más denso conocido.[16]

Propiedades químicas

El iridio es el metal más resistente a la corrosión conocido:[19]

Compuestos

Una onza troy de iridio fundido de 99.99% de pureza.
Estados de oxidación[notas 1]
−3Ir(CO)3]-3
−1[Ir(CO)3(PPh3)]-
0Ir4(CO)12
+1[Ir(CO)Cl(PPh3)2][20]
+2IrCl2
+3IrCl3
+4IrO2
+5Ir4F20
+6IrF6

El iridio forma compuesto en estados de oxidación entre -3 hasta +6, los más comunes son +3 y +4.[21]​Actualmente no se conocen hidruros binarios de iridio (IrxHy), pero se conocen hidruros complejos como el IrH-45 y IrH-36, donde el iridio posee un número de oxidación +1 y +3 respectivamente.[23]​ No se conocen monohaluro o dihaluro de iridio, sin embargo, se conocen trihaluros (IrX3)de iridio con todos los hálogenos.[10]

El Complejo de Vaska.

El H2IrCl6, y su sal amónica son los compuestos de iridio más importantes desde el punto de vista industrial.[10]

Los compuestos organoiridicos contienen enlaces iridio-carbono, donde por lo general, el metal se encuentra en los estados de oxidación más bajos, por ejemplo, el estado de oxidación 0 se encuentra en el tetrairidio dodecarbolino (Ir4(CO)12), el cual es el más común y estable carbonilo binario de iridio,[26]

Isótopos

El iridio tiene dos isotopos naturales estables, el 191Ir y el 193Ir, con una abundancia natural de 37.3% y 62.7%, respectivamente.[29]

Al menos 32 isómeros metaestables han sido caracterizados, variando en masa atómica entre 164 a 197, el más estable de todos estos es el 192m2Ir, el cual decae mediante transición isomérica con una vida media de 241 años,[30]

Historia

El descubrimiento del iridio data de la misma época en que se descubrió el platino y el resto de metales de su grupo. El platino elemental fue usado por los antiguos etíopes[34]

La diosa Iris en un cuadro de Pierre-Narcisse Guérin.

Los químicos que estudiaron el platino encontraron que este se disolvía en aqua regia, creando sales solubles. Estos químicos siempre notaban una pequeña cantidad de un residuo de color oscuro insoluble.[38]

El científico británico John George Children fue el primero en fundir una muestra de iridio en 1813 con la ayuda de la "mejor batería galvánica que jamás se haya construido" (hasta esa época).[11]

El primero en obtener iridio puro fue Robert Hare en 1842. Encontró que la densidad del iridio rondaba los 21.8 g/cm3 y notó que el metal no era maleable y era extremadamente duro.

La primera fundición de una cantidad significativa del metal fue realizada por Henri Sainte-Claire Deville y Jules Henri Debray en 1860. Para fundir el metal, se necesitó más de 300 litros de O2 puro y H2 por cada kilogramo de iridio.[11]​ Estas dificultades extremas para fundir el metal han limitado las posibilidades de manejar el iridio.

John Isaac Hawkins estaba buscando obtener una pluma con una punta fina y dura, y en 1834 logró crear una pluma de oro con punta de iridio.

En 1880, John Holland y William Lofland Dudley, lograron fundir iridio añadiendo fósforo, más tarde patentarían el proceso en los Estados Unidos. La compañía británica Johnson Matthey indicó más adelante que había estado utilizando un proceso similar desde 1837 y ya había presentado iridio fundido en una serie de ferias por todo el mundo.[11]

En 1957 Rudolf Ludwig Mößbauer, descubrió el efecto de la resonancia y retroceso-libre y absorción de rayos gamma en átomos de una muestra de sólido que únicamente contenía 191Ir.[40]​.

Abundancia

A large black egg)shaped boulder of porous structure standing on its top, tilted.
El Meteorito Willamette, el 6.º más grande encontrado en el mundo, contiene 4.7 ppm de iridio.[41]

El iridio es uno de los elementos menos abundantes en la corteza terrestre, en promedio solo se encuentra una fracción de masa de 0.001 ppm en toda la corteza;[42]

El iridio se puede encontrar en la naturaleza como un elemento sin combinar o en aleaciones naturales, especialmente las aleaciones de osmio-iridio, estas aleaciones se pueden separar en dos grandes grupos: las aleaciones osmiridio,[8]​ Este tipo de depósitos fueron explotados por las culturas precolombinas en el departamento del Chocó, aún hoy en día siguen siendo una fuente de metales del grupo del platino.

Presencia en el límite K-T

La flecha roja señala el Límite K-T.

El límite K-T de 65 millones de años, marca la frontera temporal entre los períodos Cretácico y el Cenozoico del tiempo geológico, fue identificado debido a una delgada capa de arcilla rica en iridio,[48]

Producción

AñoPrecio
($/ozt)[50]
2001415.25
2002294.62
200393.02
2004185.33
2005169.51
2006349.45
2007440.00

El iridio se obtiene comercialmente como un subproducto de la minería y producción de níquel y cobre. Mediante la electrorrefinación del cobre y el níquel, metales nobles como la plata, el oro y los metales del grupo del platino, así como el selenio y el telurio se depositan en el fondo de la celda como barro anódico, el cual constituye el punto de partida para su extracción.[44]

Después de que se disuelva, el iridio se separa de otros metales del grupo platino por la precipitación de (NH4)2IrCl6 o mediante la extracción de IrCl-26 con aminas orgánicas.[54]

La producción anual de iridio en el año 2000 fue de alrededor de 3 toneladas, lo que equivale a aproximadamente 100.000 onzas troy (ozt).[56]

Aplicaciones

Industrial y medicinal

El alto punto de fusión, la dureza y resistencia a la corrosión del iridio y sus aleaciones determinan la mayoría de sus aplicaciones. El iridio y especialmente las aleaciones iridio-platino u osmio-iridio tienden a desgastarse muy poco y son usadas, por ejemplo, en múltiples hileras de poros, a través de las cuales un plástico fundido se extruye para formar fibras, como el rayón.[17]

La resistencia a la corrosión y al calor hacen del iridio un agente de aleación importante. Algunas piezas de larga duración en motores de avión están hechas de iridio aleado y en tuberías para aguas profundas se usa una aleación especial de titanio-iridio debido a su resistencia a la corrosión.[59]

A menudo, dispositivos que están expuestos a temperaturas extremas se hacen de iridio, por ejemplo, crisoles de alta temperatura hechos de iridio se utilizan en el proceso Czochralski para producir óxido de monocristales (como zafiros) para usar en dispositivos de memoria en computadoras y en láseres de estado sólido.[62]

Compuestos de iridio se utilizan como catalizadores en el proceso Cativa para la carbonilación del metanol para producir ácido acético[17]

Científicas

La barra de prototipo internacional de metro.

En 1889 se usó una aleación de 90% de platino y 10% de iridio para construir el prototipo internacional de metro y kilogramo realizado por la oficina internacional de pesas y medidas cerca a París.[69]

Skeletal formula presentation of a chemical transformation. The initial compounds have a C5H5 ring on their top and an iridium atom in the center, which is bonded to two hydrogen atoms and a P-PH3 group or to two C-O groups. Reaction with alkane under UV light alters those groups.
Adición por oxidación de hidrocarburos en la química orgánica del iridio[71]

El iridio se usa en la física de partículas para la producción de antiprotones, una forma de antimateria. Los antiprotones se producen al disparar un haz de protones de alta intensidad a un objetivo de conversión, que debe ser hecho de un material extremadamente denso. A pesar de que el tungsteno se puede utilizar en lugar del iridio, este último tiene la ventaja de que posee una mejor estabilidad bajo las ondas de choque inducidas por el aumento de la temperatura durante el rayo incidente.[77]

Históricas

Pluma estilográfica con punta de iridio.

Aleaciones de iridio-osmio se han usado en plumas estilográficas. El primer uso de una cantidad importante de iridio fue en el año de 1834 en una punta de iridio montada en oro.[79]

Precauciones

El iridio en forma de metal no es peligroso para la salud debido a su poca reactividad con los tejidos, únicamente hay 20 partes por trillón de iridio en los tejidos humanos.[42]

Véase también

Notas

  1. Los estados de oxidación más comunes del iridio están en negrita. La columna de la derecha muestra un compuesto representativo de cada estado de oxidación.
  2. iridio viene del latín "Iridium", que significa literalmente "de arcoíris".
  3. Como otros metales preciosos, el iridio cotiza habitualmente en onzas troy, que equivalen aproximadamente a 31.1 gramos.
  4. La definición del metro fue cambiada de nuevo en 1983. Actualmente el metro es definido como la distancia en que viaja la luz en el vació durante 1⁄299,792,458 de un segundo.

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