Iridium

Isotop	NH	t_1/2	ZA	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
¹⁹²Ir	{syn.}	73,830 d	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

Weitere Isotope siehe Liste der Isotope

NMR-Eigenschaften

	Spin	γ in rad·T⁻¹·s⁻¹	E_r(¹H)	f_L bei B = 4,7 T in MHz
¹⁹¹Ir	3/2	4,812 · 10⁶	1,09 · 10⁻⁵	1,72
¹⁹³Ir	3/2	5,227 · 10⁶	2,34 · 10⁻⁵	1,87

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung ^[6]

Gefahr

H- und P-Sätze

H: 228-319

P: 210-305+351+338 ^[6]

EU-Gefahrstoffkennzeichnung ^[7]^[8]

Pulver

Leicht-
entzündlich

(F)

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 mit dem Symbol Ir und der Ordnungszahl 77. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der Gruppe 9 (in der älteren Zählung Teil der 8. Nebengruppe) oder Cobaltgruppe. Das sehr schwere, harte, spröde, silber-weiß glänzende Edelmetall aus der Gruppe der Platinmetalle gilt als das korrosionsbeständigste Element. Unter 0,11 Kelvin wechselt es in den supraleitfähigen Zustand über.

Geschichte

Iridium (griech. ίριοειδής „regenbogenfarbig“ nach der Vielfarbigkeit seiner Verbindungen) wurde 1804 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. Auch das „Urkilogramm“ sowie das „Urmeter“ bestehen aus einer Iridiumlegierung. Es wird seit 1898 in Paris im Bureau International des Poids et Mesures aufbewahrt.

Vorkommen

Iridium ist seltener als Gold oder Platin. Es ist nach Rhenium zusammen mit Rhodium und Ruthenium das seltenste nicht-radioaktive Metall. Sein Anteil in der kontinentalen Erdkruste beträgt nur 1 ppb.^[9] In der Natur tritt es elementar in Form von kleinen Körnern oder in Begleitung des Platins auf. 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

Iridium 8,3 g lichtbogengeschmolzen

Iridiumfolie

Physikalische 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 ist Iridium wie Osmium in der Hitze und vor allem bei höherem Sauerstoffgehalt als Oxid IrO₃ flüchtig. An kalten Stellen jedoch scheidet es sich im Gegensatz zum Osmium als Metall oder IrO₂ wieder ab.

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.

Chemische Eigenschaften

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

Isotope

Es gibt zwei natürliche Isotope von Iridium, 34 Radioisotope und 21 Kernisomere, wovon das Kernisomer ^192m2Ir mit einer Halbwertszeit von 241 Jahren das stabilste ist. Es zerfällt durch innere Konversion zu ¹⁹²Ir das mit 73,831 Tagen Halbwertszeit das Isotop mit der längsten HWZ ist.¹⁹²Ir zerfällt als Betastrahler zum Platinisotop ^192mPt, die meisten anderen zu Osmium. Die restlichen Isotope und Kernisomere haben Halbwertszeiten zwischen 300 µs bei ¹⁶⁵Ir und 11,78 Tagen bei ¹⁹⁰Ir.

¹⁹²Ir eignet sich wegen seiner Gammastrahlung mit einer Energie von etwa 550 keV (Kiloelektronenvolt) für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZfP) von Bauteilen. Bei Werkstücken mit einer Wanddicke von über 20 mm wird meistens auf Iridium zurückgegriffen (normativ geregelt, siehe z. B. DIN EN 1435).

Für die ZfP ist der Iridiumstrahler meistens in Form einer 2-3 mm großen Tablette in einem Strahlerhalter eingeschweißt und dieser ist in einem verschließbaren Typ-B Arbeitsbehälter untergebracht, der zur Abschirmung der Gammastrahlung mit abgereichertem Uran ausgekleidet ist.

Arbeitsbehälter für Iridiumstrahler haben folgende Abmessungen: 20 cm lang, 10 cm breit und 15 cm hoch. Das Gewicht beträgt auf Grund des Uranmantels je nach Aktivität etwa 13 bis 20 kg. Damit sind sie für den mobilen Einsatz besser geeignet als industrielle Röntgenanlagen.

→ Liste der Iridium-Isotope

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 sowie des dritten Ur-Meters
zur Umhüllung von Plutoniumdioxid in Isotopenbatterien
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 vorne an der Spitze für Füllfederhalter wird meist eine Os/Ir-Legierung eingesetzt
als Bestandteil von Kugelschreiberminen (Schreibkugel)
in Legierung mit Platin als Zerstäuberspitze in der Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie
bei der Messung der Oberflächenspannung nach der Du-Noüy-Ringmethode, wo es in Legierung mit Platin wegen seiner optimalen Benetzbarkeit eingesetzt wird
in Sputter-Targets zur Erzeugung von Elektronen ableitenden Beschichtungen von elektrischen Nichtleitern in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie
in Form der UV-Schutzschicht auf hochwertigen Sonnenbrillen
in Dentallegierungen
zunehmende Bedeutung als Katalysator chemischer Reaktionen (industriell wichtiger Einsatz bei der Synthese der Essigsäure)
wegen seiner hohen Dichte und seines hohen Schmelzpunktes als Target in der Kernphysik, beispielsweise zur Antiprotonenerzeugung im CERN^[10]

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 Iridium-Anomalie und KT-Impakt (Kreide-Tertiär-Einschlag).

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.

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, leichtflüchtigen Iridium(VI)-fluorid beziehungsweise gelbgrünem Iridium(V)-fluorid.

Einzelnachweise

↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Iridium) entnommen.
↑ J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium. In: Platinum Metals Review. 1989, 33, 1, S. 14–16 (Volltext).
↑ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
↑ ^5,0 ^5,1 Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
↑ ^6,0 ^6,1 Datenblatt Iridium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 6. April 2011.
↑ Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
↑ Eintrag zu Iridium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 28. April 2008 (JavaScript erforderlich).
↑ David R. Lide (ed.): CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85. Auflage, CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea.
↑ CERN Neutrino Factory Working Group Technical Note princeton.edu, abgerufen am 1. Februar 2011

Literatur

Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie (Band 1), 9. Auflage, München 2000, ISBN 3-423-03217-0.
M. Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie, 1. Auflage, Heidelberg 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.