Iridio
El iridio es un elemento químico con el símbolo Ir y el número atómico 77. Un metal de transición de color blanco plateado muy duro y quebradizo del grupo del platino, se considera el segundo metal natural más denso (después del osmio) con una densidad de 22,56 g. /cm (0,815 lb/cu in) según lo definido por cristalografía de rayos X experimental. Es uno de los metales más resistentes a la corrosión, incluso a temperaturas de hasta 2000 °C (3630 °F). Sin embargo, la resistencia a la corrosión no es cuantificable en términos absolutos; aunque solo ciertas sales fundidas y halógenos son corrosivos para el iridio sólido, el polvo de iridio finamente dividido es mucho más reactivo y puede ser inflamable, mientras que el polvo de oro no es inflamable pero puede ser atacado por sustancias a las que resiste el iridio, como el agua regia.
El iridio fue descubierto en 1803 entre las impurezas insolubles del platino natural. Smithson Tennant, el principal descubridor, le puso el nombre de la diosa griega Iris, personificación del arcoíris, por los llamativos y diversos colores de sus sales. El iridio es uno de los elementos más raros en la corteza terrestre, con una producción y consumo anual de solo 3 toneladas (6,6 mil libras). Ir e Ir son los dos únicos isótopos naturales de iridio, así como los únicos isótopos estables; este último es el más abundante.
Los compuestos de iridio más importantes en uso son las sales y los ácidos que forma con el cloro, aunque el iridio también forma una serie de compuestos organometálicos que se utilizan en la catálisis industrial y en la investigación. El iridio metálico se emplea cuando se necesita alta resistencia a la corrosión a altas temperaturas, como en bujías de encendido de alto rendimiento, crisoles para la recristalización de semiconductores a altas temperaturas y electrodos para la producción de cloro en el proceso de cloro-álcali. Los radioisótopos de iridio se utilizan en algunos generadores termoeléctricos de radioisótopos.
El iridio se encuentra en los meteoritos en mucha mayor abundancia que en la corteza terrestre. Por esta razón, la abundancia inusualmente alta de iridio en la capa de arcilla en el límite Cretácico-Paleógeno dio lugar a la hipótesis de Álvarez de que el impacto de un objeto extraterrestre masivo causó la extinción de los dinosaurios y muchas otras especies hace 66 millones de años, ahora conocidas a ser producido por el impacto que formó el cráter de Chicxulub. De manera similar, una anomalía de iridio en muestras de núcleos del Océano Pacífico sugirió el impacto de Eltanin hace unos 2,5 millones de años.
Se cree que la cantidad total de iridio en el planeta Tierra es mucho mayor que la observada en las rocas de la corteza terrestre, pero al igual que con otros metales del grupo del platino, la alta densidad y la tendencia del iridio a unirse con el hierro hicieron que la mayor parte del iridio descendiera por debajo de la corteza cuando el planeta era joven y aún estaba fundido.
Características
Propiedades físicas
Un miembro del grupo de metales del platino, el iridio es blanco, parecido al platino, pero con un ligero matiz amarillento. Debido a su dureza, fragilidad y punto de fusión muy alto, el iridio sólido es difícil de mecanizar, moldear o trabajar; por lo tanto, en su lugar se emplea comúnmente la pulvimetalurgia. Es el único metal que mantiene buenas propiedades mecánicas en el aire a temperaturas superiores a 1600 °C (2910 °F). Tiene el décimo punto de ebullición más alto entre todos los elementos y se convierte en un superconductor a temperaturas inferiores a 0,14 K (−273,010 °C; −459,418 °F).
El módulo de elasticidad del iridio es el segundo más alto entre los metales, solo superado por el osmio. Esto, junto con un módulo de corte alto y una cifra muy baja para la relación de Poisson (la relación entre la deformación longitudinal y la lateral), indican el alto grado de rigidez y resistencia a la deformación que han hecho que su fabricación en componentes útiles sea una cuestión de gran dificultad. A pesar de estas limitaciones y del alto costo del iridio, se han desarrollado varias aplicaciones donde la resistencia mecánica es un factor esencial en algunas de las condiciones extremadamente severas que se encuentran en la tecnología moderna.
La densidad medida del iridio es solo ligeramente inferior (alrededor del 0,12%) que la del osmio, el metal más denso conocido. Se produjo cierta ambigüedad con respecto a cuál de los dos elementos era más denso, debido al pequeño tamaño de la diferencia de densidad y las dificultades para medirla con precisión, pero, con una mayor precisión en los factores utilizados para calcular la densidad, los datos cristalográficos de rayos X arrojaron densidades de 22,56 g/cm (0,815 lb/cu in) para iridio y 22,59 g/cm (0,816 lb/cu in) para osmio.
Propiedades químicas
El iridio es el metal más resistente a la corrosión que se conoce: no es atacado por casi ningún ácido, agua regia, metales fundidos o silicatos a altas temperaturas. Sin embargo, puede ser atacado por algunas sales fundidas, como el cianuro de sodio y el cianuro de potasio, así como por el oxígeno y los halógenos (particularmente el flúor) a temperaturas más altas. El iridio también reacciona directamente con el azufre a presión atmosférica para producir disulfuro de iridio.
Compuestos
| Estados de oxidación | |
|---|---|
| −3 | [Ir(CO)3] |
| −1 | [Ir(CO)3(PPh3)] |
| 0 | ir4(CO)12 |
| +1 | [Ir(CO)Cl(PPh3)2] |
| +2 | ircp2 |
| +3 | IrCl3 |
| +4 | IrO2 |
| +5 | ir4F20 |
| +6 | IrF6 |
| +7 | [(η-O2)IrO2] |
| +8 | IrO4 |
| +9 | [IrO4] |
El iridio forma compuestos en estados de oxidación entre -3 y +9; los estados de oxidación más comunes son +3 y +4. Los ejemplos bien caracterizados del alto estado de oxidación +6 son raros, pero incluyen IrF6y dos óxidos mixtos Sr2MgIrO6y señor2El Cairo6. Además, en 2009 se informó que el óxido de iridio (VIII) (IrO4) se preparó en condiciones de aislamiento de matriz (6 K en Ar) mediante irradiación UV de un complejo de iridio-peroxo. Sin embargo, no se espera que esta especie sea estable como un sólido a granel a temperaturas más altas. El estado de oxidación más alto (+9), que también es el más alto registrado para cualquier elemento, solo se conoce en un catión, IrO4; solo se conoce como especie en fase gaseosa y no se sabe que forme sales.
Dióxido de iridio, IrO2, un sólido negro azulado, es el único óxido de iridio bien caracterizado. Un sesquióxido, Ir2O3, se ha descrito como un polvo azul-negro que se oxida a IrO2por HNO3. Se conocen los correspondientes disulfuros, diselenuros, sesquisulfuros y sesquiselenuros, y IrS3también se ha informado. El iridio también forma iridatos con estados de oxidación +4 y +5, como K2IrO3y kiro3, que se puede preparar a partir de la reacción de óxido de potasio o superóxido de potasio con iridio a altas temperaturas.
Aunque no hay hidruros binarios de iridio, IrXHyse conocen, se conocen complejos que contienen IrH5e IrH6, donde el iridio tiene los estados de oxidación +1 y +3, respectivamente. El hidruro ternario Mg6ir2H11se cree que contiene tanto el IrH5y el IrH de 18 electrones4anión.
No se conocen monohaluros o dihaluros, mientras que los trihaluros, IrX3, son conocidos para todos los halógenos. Para los estados de oxidación +4 y superiores, solo se conocen el tetrafluoruro, el pentafluoruro y el hexafluoruro. Hexafluoruro de iridio, IrF6, es un sólido amarillo volátil y altamente reactivo, compuesto de moléculas octaédricas. Se descompone en agua y se reduce a IrF4, un sólido cristalino, por negro de iridio. El pentafluoruro de iridio tiene propiedades similares pero en realidad es un tetrámero, Ir4F20, formado por cuatro octaedros que comparten las esquinas. El iridio metálico se disuelve en cianuros de metales alcalinos fundidos para producir el Ir(CN)6(hexacianoiridato) ion.
Ácido hexacloroirídico (IV), H2IrCl6, y su sal de amonio son los compuestos de iridio más importantes desde una perspectiva industrial. Están implicados en la purificación del iridio y se utilizan como precursores de la mayoría de los demás compuestos de iridio, así como en la preparación de revestimientos de ánodos. El IrCl6El ion tiene un color marrón oscuro intenso y se puede reducir fácilmente al IrCl de color más claro.6y viceversa. Tricloruro de iridio, IrCl3, que puede obtenerse en forma anhidra por oxidación directa del polvo de iridio con cloro a 650 °C, o en forma hidratada disolviendo Ir2O3en ácido clorhídrico, se utiliza a menudo como material de partida para la síntesis de otros compuestos de Ir(III). Otro compuesto utilizado como material de partida es el hexacloroiridato de amonio (III), (NH4)3IrCl6. Los complejos de iridio (III) son diamagnéticos (de espín bajo) y generalmente tienen una geometría molecular octaédrica.
Los compuestos de organoiridio contienen enlaces iridio-carbono donde el metal generalmente se encuentra en estados de oxidación más bajos. Por ejemplo, el estado de oxidación cero se encuentra en tetrairidio dodecacarbonilo, Ir4(CO)12, que es el carbonilo binario más común y estable del iridio. En este compuesto, cada uno de los átomos de iridio está unido a los otros tres, formando un grupo tetraédrico. Algunos compuestos organometálicos de Ir(I) son lo suficientemente notables como para llevar el nombre de sus descubridores. Uno es el complejo de Vaska, IrCl(CO)[P(C6H5)3]2, que tiene la propiedad inusual de unirse a la molécula de dioxígeno, O2. Otro es el catalizador de Crabtree, un catalizador homogéneo para reacciones de hidrogenación. Estos compuestos son complejos planos cuadrados, d, con un total de 16 electrones de valencia, lo que explica su reactividad.
Se ha documentado un material LED orgánico a base de iridio y se ha descubierto que es mucho más brillante que DPA o PPV, por lo que podría ser la base para la iluminación OLED flexible en el futuro.
Isótopos
El iridio tiene dos isótopos estables de origen natural, Ir e Ir, con abundancias naturales de 37,3% y 62,7%, respectivamente. También se han sintetizado al menos 37 radioisótopos, cuyo número de masa oscila entre 164 y 202. Ir, que se encuentra entre los dos isótopos estables, es el radioisótopo más estable, con una vida media de 73,827 días, y encuentra aplicación en braquiterapia y en radiografía industrial, en particular para ensayos no destructivos de soldaduras en acero en las industrias del petróleo y el gas; Las fuentes de iridio-192 han estado involucradas en varios accidentes radiológicos. Otros tres isótopos tienen vidas medias de al menos un día: Ir, Ir e Ir.Los isótopos con masas por debajo de 191 se desintegran mediante alguna combinación de desintegración β, desintegración α y (rara vez) emisión de protones, con la excepción de Ir, que se desintegra por captura de electrones. Los isótopos sintéticos más pesados que 191 se desintegran por desintegración β, aunque Ir también tiene una ruta de desintegración de captura de electrones menor. Todos los isótopos conocidos de iridio se descubrieron entre 1934 y 2008, siendo el Ir los descubrimientos más recientes.
Se han caracterizado al menos 32 isómeros metaestables, cuyo número de masa oscila entre 164 y 197. El más estable de ellos es Ir, que se desintegra por transición isomérica con una vida media de 241 años, lo que lo hace más estable que cualquiera de los isótopos sintéticos de iridio. en sus estados fundamentales. El isómero menos estable es Ir con una vida media de solo 2 μs. El isótopo Ir fue el primero de cualquier elemento que se demostró que presentaba un efecto Mössbauer. Esto lo hace útil para la espectroscopia Mössbauer para la investigación en física, química, bioquímica, metalurgia y mineralogía.
Historia
Grupo platino
El descubrimiento del iridio está entrelazado con el del platino y los demás metales del grupo del platino. El platino nativo utilizado por los antiguos etíopes y por las culturas sudamericanas siempre contenía una pequeña cantidad de los otros metales del grupo del platino, incluido el iridio. El platino llegó a Europa como platina ("silverette"), encontrado en el siglo XVII por los conquistadores españoles en una región conocida hoy como el departamento de Chocó en Colombia. El descubrimiento de que este metal no era una aleación de elementos conocidos, sino un nuevo elemento distinto, no se produjo hasta 1748.
Descubrimiento
Los químicos que estudiaron el platino lo disolvieron en agua regia (una mezcla de ácido clorhídrico y nítrico) para crear sales solubles. Siempre observaron una pequeña cantidad de un residuo oscuro e insoluble. Joseph Louis Proust pensó que el residuo era grafito. Los químicos franceses Victor Collet-Descotils, Antoine François, conde de Fourcroy y Louis Nicolas Vauquelin también observaron el residuo negro en 1803, pero no obtuvieron suficiente para experimentos posteriores.
En 1803, el científico británico Smithson Tennant (1761–1815) analizó el residuo insoluble y concluyó que debía contener un nuevo metal. Vauquelin trató el polvo alternativamente con álcali y ácidos y obtuvo un nuevo óxido volátil, que creía que era de este nuevo metal, al que llamó pteno, de la palabra griega πτηνός ptēnós, "alado". Tennant, que tenía la ventaja de una cantidad mucho mayor de residuos, continuó su investigación e identificó los dos elementos no descubiertos previamente en el residuo negro, el iridio y el osmio. Obtuvo cristales de color rojo oscuro (probablemente de Na2[IrCl6] · nH2O) por una secuencia de reacciones con hidróxido de sodio y ácido clorhídrico. Nombró iridio en honor a Iris (Ἶρις), la diosa griega alada del arco iris y la mensajera de los dioses olímpicos, porque muchas de las sales que obtuvo tenían colores fuertes. El descubrimiento de los nuevos elementos se documentó en una carta a la Royal Society el 21 de junio de 1804.
Metalmecánica y aplicaciones
El científico británico John George Children fue el primero en fundir una muestra de iridio en 1813 con la ayuda de "la batería galvánica más grande que jamás se haya construido" (en ese momento). El primero en obtener iridio de alta pureza fue Robert Hare en 1842. Descubrió que tenía una densidad de alrededor de 21,8 g/cm (0,79 lb/cu in) y notó que el metal es casi inmaleable y muy duro. La primera fusión en cantidad apreciable fue realizada por Henri Sainte-Claire Deville y Jules Henri Debray en 1860. Requirieron quemar más de 300 litros (79 galones estadounidenses) de O puro2y H2gas por cada 1 kilogramo (2,2 libras) de iridio.
Estas extremas dificultades para fundir el metal limitaban las posibilidades de manipular el iridio. John Isaac Hawkins buscaba obtener una punta fina y dura para las plumas estilográficas, y en 1834 logró crear una pluma de oro con punta de iridio. En 1880, John Holland y William Lofland Dudley pudieron derretir iridio agregando fósforo y patentaron el proceso en los Estados Unidos; La empresa británica Johnson Matthey declaró más tarde que había estado utilizando un proceso similar desde 1837 y que ya había presentado iridio fundido en varias ferias mundiales. Otto Feussner hizo el primer uso de una aleación de iridio con rutenio en termopares en 1933. Estos permitieron la medición de altas temperaturas en el aire hasta 2000 ° C (3630 ° F).
En Munich, Alemania, en 1957, Rudolf Mössbauer, en lo que se ha llamado uno de los "experimentos históricos en la física del siglo XX", descubrió la emisión y absorción resonante y sin retroceso de rayos gamma por parte de los átomos en una muestra de metal sólido que contiene solo Ir.. Este fenómeno, conocido como efecto Mössbauer (que desde entonces se ha observado para otros núcleos, como el Fe), y desarrollado como espectroscopia Mössbauer, ha hecho importantes contribuciones a la investigación en física, química, bioquímica, metalurgia y mineralogía. Mössbauer recibió el Premio Nobel de Física en 1961, a los 32 años, apenas tres años después de publicar su descubrimiento. En 1986, Rudolf Mössbauer fue honrado por sus logros con la Medalla Albert Einstein y la Medalla Elliot Cresson.
Ocurrencia
El iridio es uno de los nueve elementos estables menos abundantes en la corteza terrestre, con una fracción de masa promedio de 0,001 ppm en la roca de la corteza; el platino es 10 veces más abundante, el oro es 40 veces más abundante y la plata y el mercurio son 80 veces más abundantes. El telurio es tan abundante como el iridio. En contraste con su baja abundancia en la roca de la corteza, el iridio es relativamente común en los meteoritos, con concentraciones de 0,5 ppm o más. Se cree que la concentración general de iridio en la Tierra es mucho más alta que la que se observa en las rocas de la corteza, pero debido a la densidad y el carácter siderófilo ("amante del hierro") del iridio, descendió por debajo de la corteza y al núcleo de la Tierra cuando el el planeta aún estaba fundido.
El iridio se encuentra en la naturaleza como elemento no combinado o en aleaciones naturales; especialmente las aleaciones iridio-osmio, osmiridio (rico en osmio) e iridosmio (rico en iridio). En los depósitos de níquel y cobre, los metales del grupo del platino se encuentran como sulfuros (es decir, (Pt,Pd)S), telururos (es decir, PtBiTe), antimoniuros (PdSb) y arseniuros (es decir, PtAs2). En todos estos compuestos, el platino se intercambia por una pequeña cantidad de iridio y osmio. Al igual que con todos los metales del grupo del platino, el iridio se puede encontrar naturalmente en aleaciones con níquel o cobre en bruto. Se conocen varios minerales con iridio dominante, siendo el iridio el elemento formador de especies. Son extremadamente raros y, a menudo, representan los análogos de iridio de los anteriores. Los ejemplos son irarsite y cuproiridsite, por mencionar algunos.
Dentro de la corteza terrestre, el iridio se encuentra en las concentraciones más altas en tres tipos de estructuras geológicas: depósitos ígneos (intrusiones de la corteza desde abajo), cráteres de impacto y depósitos reelaborados a partir de una de las estructuras anteriores. Las reservas primarias más grandes conocidas se encuentran en el complejo ígneo Bushveld en Sudáfrica (cerca de la estructura de impacto más grande conocida, la estructura de impacto de Vredefort) a través de los grandes depósitos de cobre y níquel cerca de Norilsk en Rusia y la cuenca de Sudbury (también un cráter de impacto) en Canadá también son fuentes importantes de iridio. Las reservas más pequeñas se encuentran en los Estados Unidos.El iridio también se encuentra en depósitos secundarios, combinado con platino y otros metales del grupo del platino en depósitos aluviales. Los depósitos aluviales utilizados por los pueblos precolombinos en el Departamento de Chocó de Colombia siguen siendo una fuente de metales del grupo del platino. A partir de 2003, las reservas mundiales no han sido estimadas.
Oceanografía marina
El iridio se encuentra dentro de los organismos marinos, los sedimentos y la columna de agua. La abundancia de iridio en el agua de mar y en los organismos es relativamente baja, ya que no forma fácilmente complejos de cloruro. La abundancia en los organismos es de aproximadamente 20 partes por billón, o alrededor de cinco órdenes de magnitud menos que en las rocas sedimentarias en el límite Cretácico-Paleógeno (K-T). La concentración de iridio en el agua de mar y los sedimentos marinos es sensible a la oxigenación marina, la temperatura del agua de mar y varios procesos geológicos y biológicos.
El iridio en los sedimentos puede provenir del polvo cósmico, los volcanes, la precipitación del agua de mar, los procesos microbianos o los respiraderos hidrotermales, y su abundancia puede ser un fuerte indicativo de la fuente. Tiende a asociarse con otros metales ferrosos en los nódulos de manganeso. El iridio es uno de los elementos característicos de las rocas extraterrestres y, junto con el osmio, puede utilizarse como elemento trazador de material meteorítico en sedimentos. Algunas de las extinciones masivas, como la extinción del Cretácico, pueden identificarse por concentraciones anómalamente altas de iridio en los sedimentos, y estas pueden vincularse a grandes impactos de asteroides.
Presencia del límite Cretácico-Paleógeno
El límite Cretácico-Paleógeno de hace 66 millones de años, que marca el límite temporal entre los períodos Cretácico y Paleógeno del tiempo geológico, fue identificado por un estrato delgado de arcilla rica en iridio. Un equipo dirigido por Luis Álvarez propuso en 1980 un origen extraterrestre para este iridio, atribuyéndolo al impacto de un asteroide o cometa. Su teoría, conocida como la hipótesis de Álvarez, ahora es ampliamente aceptada para explicar la extinción de los dinosaurios no aviares. Más tarde se identificó una gran estructura de cráter de impacto enterrado con una edad estimada de unos 66 millones de años debajo de lo que ahora es la Península de Yucatán (el cráter Chicxulub).Dewey M. McLean y otros argumentan que el iridio puede haber sido de origen volcánico, porque el núcleo de la Tierra es rico en iridio y los volcanes activos como el Piton de la Fournaise, en la isla de Reunión, todavía liberan iridio.
Producción
| Año | Consumo(toneladas) | Precio (dólares americanos) |
|---|---|---|
| 2001 | 2.6 | $415,25/onza ($13,351/g) |
| 2002 | 2.5 | $294,62/onza ($9,472/g) |
| 2003 | 3.3 | $93,02/onza ($2,991/g) |
| 2004 | 3.60 | $185,33/onza ($5,958/g) |
| 2005 | 3.86 | $169.51/onza ($5.450/g) |
| 2006 | 4.08 | $349,45/onza ($11,235/g) |
| 2007 | 3.70 | $444,43/onza ($14,289/g) |
| 2008 | 3.10 | $448,34/onza ($14,414/g) |
| 2009 | 2.52 | $420,4/onza ($13,52/g) |
| 2010 | 10.40 | $642,15/onza ($20,646/g) |
| 2011 | 9.36 | $1,035.87/onza ($33.304/g) |
| 2012 | 5.54 | $1,066.23/onza ($34.280/g) |
| 2013 | 6.16 | $826,45/onza ($26,571/g) |
| 2014 | 6.1 | $556,19/onza ($17,882/g) |
| 2015 | 7.81 | $544/onza ($17.5/g) |
| 2016 | 7.71 | $586,90/onza ($18,869/g) |
| 2017 | Dakota del Norte | $908,35/onza ($29,204/g) |
| 2018 | Dakota del Norte | $1,293.27/onza ($41.580/g) |
En 2018, la producción mundial de iridio ascendió a 7.300 kilogramos (16.100 libras). A mediados de abril de 2021, el iridio alcanzó un precio de US$6.400 por onza troy en Metals Daily (una lista de materias primas de metales preciosos). El iridio también se obtiene comercialmente como subproducto de la extracción y el procesamiento del níquel y el cobre. Durante el electrorrefinado de cobre y níquel, los metales nobles como la plata, el oro y los metales del grupo del platino, así como el selenio y el telurio, se asientan en el fondo de la celda como lodo anódico, que constituye el punto de partida para su extracción.Para separar los metales, primero deben disolverse. Hay varios métodos de separación disponibles según la naturaleza de la mezcla; dos métodos representativos son la fusión con peróxido de sodio seguida de disolución en agua regia y la disolución en una mezcla de cloro con ácido clorhídrico.
Una vez disuelta la mezcla, el iridio se separa de los otros metales del grupo del platino precipitando hexacloroiridato de amonio ((NH4)2IrCl6) o extrayendo IrCl6con aminas orgánicas. El primer método es similar al procedimiento que Tennant y Wollaston usaron para su separación. El segundo método se puede planificar como extracción continua líquido-líquido y, por lo tanto, es más adecuado para la producción a escala industrial. En cualquier caso, el producto se reduce usando hidrógeno, lo que produce el metal en forma de polvo o esponja que se puede tratar con técnicas de pulvimetalurgia.
Los precios del iridio han fluctuado en un rango considerable. Con un volumen relativamente pequeño en el mercado mundial (en comparación con otros metales industriales como el aluminio o el cobre), el precio del iridio reacciona fuertemente a las inestabilidades en la producción, la demanda, la especulación, el acaparamiento y la política en los países productores. Como sustancia con propiedades raras, su precio se ha visto particularmente influenciado por los cambios en la tecnología moderna: la disminución gradual entre 2001 y 2003 se ha relacionado con un exceso de oferta de crisoles Ir utilizados para el crecimiento industrial de monocristales grandes. Asimismo, los precios superiores a $1.000 por onza troy ($32/g) entre 2010 y 2014 se han explicado con la instalación de plantas de producción de zafiro monocristal utilizado en retroiluminación LED para televisores.
| País | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 |
|---|---|---|---|---|---|
| Mundo | 7,720 | 7,180 | 7,540 | 7,910 | 8,170 |
 Sudáfrica * | 6,624 | 6,057 | 6,357 | 6,464 | 6,786 |
 Zimbabue | 598 | 619 | 586 | 845 | 836 |
 Canadá * | 300 | 200 | 400 | 300 | 300 |
 Rusia * | 200 | 300 | 200 | 300 | 250 |
Aplicaciones
La demanda de iridio aumentó de 2,5 toneladas (5500 lb) en 2009 a 10,4 toneladas (23 000 lb) en 2010, principalmente debido a las aplicaciones relacionadas con la electrónica que experimentaron un aumento de 0,2 a 6 toneladas (440 a 13 230 lb): los crisoles de iridio son comúnmente utilizado para el cultivo de monocristales grandes de alta calidad, cuya demanda ha aumentado considerablemente. Se prevé que este aumento en el consumo de iridio se sature debido a la acumulación de existencias de crisoles, como sucedió a principios de la década de 2000. Otras aplicaciones importantes incluyen bujías que consumieron 0,78 toneladas (1700 libras) de iridio en 2007, electrodos para el proceso de cloro-álcali (1,1 toneladas o 2400 libras en 2007) y catalizadores químicos (0,75 toneladas o 1700 libras en 2007).
Industriales y médicos
El alto punto de fusión, la dureza y la resistencia a la corrosión del iridio y sus aleaciones determinan la mayoría de sus aplicaciones. El iridio (o, a veces, las aleaciones de platino u osmio) y, en su mayoría, las aleaciones de iridio tienen un bajo desgaste y se utilizan, por ejemplo, para hileras de múltiples poros, a través de las cuales se extruye un polímero plástico fundido para formar fibras, como el rayón. El osmio-iridio se utiliza para los rumbos de las brújulas y para las balanzas.
Su resistencia a la erosión por arco hace que las aleaciones de iridio sean ideales para los contactos eléctricos de las bujías, y las bujías a base de iridio se utilizan especialmente en la aviación.
El iridio puro es extremadamente frágil, hasta el punto de ser difícil de soldar porque la zona afectada por el calor se agrieta, pero se puede hacer más dúctil mediante la adición de pequeñas cantidades de titanio y circonio (0,2% de cada uno aparentemente funciona bien).
La resistencia al calor y la corrosión hacen del iridio un importante agente de aleación. Ciertas piezas de motores de aviones de larga duración están hechas de una aleación de iridio, y una aleación de iridio-titanio se usa para tuberías de aguas profundas debido a su resistencia a la corrosión. El iridio también se utiliza como agente endurecedor en aleaciones de platino. La dureza Vickers del platino puro es de 56 HV, mientras que el platino con un 50% de iridio puede llegar a superar los 500 HV.
Los dispositivos que deben soportar temperaturas extremadamente altas a menudo están hechos de iridio. Por ejemplo, los crisoles de alta temperatura hechos de iridio se usan en el proceso de Czochralski para producir monocristales de óxido (como zafiros) para usar en dispositivos de memoria de computadora y en láseres de estado sólido. Los cristales, como el granate de gadolinio y galio y el granate de itrio y galio, se cultivan fundiendo cargas presinterizadas de óxidos mixtos en condiciones oxidantes a temperaturas de hasta 2100 °C (3810 °F).
Los compuestos de iridio se utilizan como catalizadores en el proceso Cativa para la carbonilación de metanol para producir ácido acético.
El iridio es un buen catalizador para la descomposición de la hidracina (en nitrógeno caliente y amoníaco), y esto se usa en la práctica en motores de cohetes de bajo empuje; hay más detalles en el artículo sobre cohetes monopropulsores.
El radioisótopo iridio-192 es una de las dos fuentes de energía más importantes para su uso en radiografía γ industrial para pruebas no destructivas de metales. Además, Ir se utiliza como fuente de radiación gamma para el tratamiento del cáncer mediante braquiterapia, una forma de radioterapia en la que se coloca una fuente radiactiva sellada dentro o al lado del área que requiere tratamiento. Los tratamientos específicos incluyen braquiterapia prostática de alta tasa de dosis, braquiterapia del conducto biliar y braquiterapia intracavitaria del cuello uterino.
Se ha revisado el uso de complejos de iridio (III) para obtener imágenes de mitocondrias.
Cuando el iridio (III) se une a la albúmina, se crea una molécula fotosensibilizada que puede penetrar las células cancerosas. Esta molécula se puede utilizar en un proceso conocido como terapia fotodinámica para destruir las células cancerosas.
Científico
En 1889 se utilizó una aleación de 90 % de platino y 10 % de iridio para construir el Prototipo Internacional de Metro y kilogramos de masa, conservado por la Oficina Internacional de Pesos y Medidas cerca de París. La barra métrica fue reemplazada como definición de la unidad fundamental de longitud en 1960 por una línea en el espectro atómico del criptón, pero el prototipo del kilogramo siguió siendo el estándar internacional de masa hasta el 20 de mayo de 2019, cuando se redefinió el kilogramo en términos de constante de Planck.
El iridio se usa a menudo como recubrimiento para materiales no conductores en preparación para la observación en microscopios electrónicos de barrido (SEM). La adición de una capa de iridio de 2 a 20 nm (7,9 × 10 a 7,87 × 10 pulgadas) ayuda especialmente a los materiales orgánicos a sobrevivir al daño del haz de electrones y reduce la acumulación de carga estática dentro del área objetivo del punto focal del haz SEM. Un recubrimiento de iridio también aumenta la relación señal/ruido asociada con la emisión de electrones secundarios, lo cual es esencial para usar SEM para el análisis de composición espectrográfica de rayos X. Si bien se pueden usar otros metales para recubrir objetos para SEM, el iridio es el recubrimiento preferido cuando las muestras se estudiarán con una amplia variedad de parámetros de imagen.
El iridio se ha utilizado en los generadores termoeléctricos de radioisótopos de naves espaciales no tripuladas como Voyager, Viking, Pioneer, Cassini, Galileo y New Horizons. Se eligió iridio para encapsular el combustible de plutonio-238 en el generador porque puede soportar temperaturas de funcionamiento de hasta 2000 °C (3630 °F) y por su gran resistencia.
Otro uso se refiere a la óptica de rayos X, especialmente a los telescopios de rayos X. Los espejos del Observatorio de rayos X Chandra están recubiertos con una capa de iridio de 60 nm (2,4 × 10 pulgadas) de espesor. El iridio demostró ser la mejor opción para reflejar los rayos X después de que también se probaran el níquel, el oro y el platino. La capa de iridio, que tenía que ser uniforme dentro de unos pocos átomos, se aplicó depositando vapor de iridio a alto vacío sobre una capa base de cromo.
El iridio se utiliza en la física de partículas para la producción de antiprotones, una forma de antimateria. Los antiprotones se fabrican disparando un haz de protones de alta intensidad a un objetivo de conversión, que debe fabricarse con un material de muy alta densidad. Aunque en su lugar se puede usar tungsteno, el iridio tiene la ventaja de una mejor estabilidad bajo las ondas de choque inducidas por el aumento de temperatura debido al haz incidente.
La activación del enlace carbono-hidrógeno (activación C-H) es un área de investigación sobre las reacciones que escinden los enlaces carbono-hidrógeno, que tradicionalmente se consideraban no reactivos. Los primeros éxitos informados en la activación de enlaces C-H en hidrocarburos saturados, publicados en 1982, utilizaron complejos de iridio organometálicos que se someten a una adición oxidativa con el hidrocarburo.
Los complejos de iridio se están investigando como catalizadores para la hidrogenación asimétrica. Estos catalizadores se han utilizado en la síntesis de productos naturales y son capaces de hidrogenar ciertos sustratos difíciles, como los alquenos no funcionalizados, de forma enantioselectiva (generando solo uno de los dos enantiómeros posibles).
El iridio forma una variedad de complejos de interés fundamental en la recolección de tripletes.
Como parte de los intercaladores de ácidos nucleicos catiónicos, los isótopos de iridio-191 e iridio-193 se utilizan para detectar ácidos nucleicos en experimentos CyTOF para analizar la presencia o viabilidad de células nucleadas en muestras biológicas.
Histórico
Se utilizaron aleaciones de iridio-osmio en las puntas de las plumas estilográficas. El primer uso importante del iridio fue en 1834 en puntas montadas sobre oro. Desde 1944, la famosa estilográfica Parker 51 lleva un plumín rematado en una aleación de rutenio e iridio (con un 3,8 % de iridio). El material de la punta de las plumas estilográficas modernas todavía se denomina convencionalmente "iridio", aunque rara vez contiene iridio; otros metales como el rutenio, el osmio y el tungsteno han ocupado su lugar.
Se utilizó una aleación de iridio-platino para los orificios de contacto o las piezas de ventilación del cañón. Según un informe de la Exposición de París de 1867, una de las piezas expuestas por Johnson y Matthey "ha sido utilizada en una pistola Whitworth durante más de 3000 rondas, y apenas muestra signos de desgaste todavía. Quienes conocen los constantes problemas y los gastos que ocasiona el desgaste de las piezas de ventilación de los cañones cuando están en servicio activo, apreciarán esta importante adaptación".
El pigmento negro iridio, que consiste en iridio muy finamente dividido, se utiliza para pintar porcelana de un negro intenso; se dijo que "todos los demás colores negros de porcelana aparecen grises al lado".
Precauciones
El iridio en forma metálica a granel no es biológicamente importante ni peligroso para la salud debido a su falta de reactividad con los tejidos; solo hay alrededor de 20 partes por billón de iridio en el tejido humano. Como la mayoría de los metales, el polvo de iridio finamente dividido puede ser peligroso de manipular, ya que es irritante y puede inflamarse en el aire. Se sabe muy poco sobre la toxicidad de los compuestos de iridio, principalmente porque se usa tan raramente que pocas personas entran en contacto con él y quienes lo hacen solo en cantidades muy pequeñas. Sin embargo, las sales solubles, como los haluros de iridio, pueden ser peligrosas debido a elementos distintos al iridio o al propio iridio. Al mismo tiempo, la mayoría de los compuestos de iridio son insolubles, lo que dificulta la absorción en el cuerpo.
Un radioisótopo de iridio,Ir, es peligroso, como otros isótopos radiactivos. Las únicas lesiones reportadas relacionadas con el iridio se refieren a la exposición accidental a la radiación deIr utilizado en braquiterapia. Radiación gamma de alta energía deIr puede aumentar el riesgo de cáncer. La exposición externa puede causar quemaduras, envenenamiento por radiación y la muerte. La ingestión de Ir puede quemar los revestimientos del estómago y los intestinos. Ir, Ir e Ir tienden a depositarse en el hígado y pueden representar riesgos para la salud debido a la radiación gamma y beta.