logo

logo

الكيمياء اللاعضوية | الإيريديوم

ايريديوم

Iridium - Iridium

 تقنيات القياس

الإيريديوم

خواصه الفيزيائية واستحصاله

خواصه الكيميائية

مركباته 

استعمالاته 

 

الإيريديوم Iridium عنصر كيميائي رمزه Ir، وهو أحد معادن المجموعة التي تدعى مجموعة المعادن البلاتينية، المؤلفة من ستة معادن؛ أُطلق عليها هذا الاسم، وهي: الروثينيوم Ru، والروديوم Rh، والبلاديوم Pd، والأُسميوم Os، والإيريديوم Ir، والبلاتين Pt، وهي في الفصيلة الثامنة والدورين الخامس والسادس في الجدول الدوري؛ أي إنها معادن انتقالية transition metals.

خواصه الفيزيائية واستحصاله

العدد الذري للإيريديوم 77، ووزنه الذري 192.22، نصف قطره الذري 136 بيكومتر (البيكومتر يساوي متر)، ينصهر عند الدرجة س ويغلي عند الدرجة س، كتلة واحدة الحجوم 22.4 غ/سم3 (عند الدرجة س) وهي ضعف كتلة واحدة الحجوم من الرصاص. ويعدّ الإيريديوم - والأسميوم أيضاً- أثقل المعادن جميعها، وكثافتاهما متساويتان تقريباً. وهو ذو لون أبيض فضي.

يتكون الإيريديوم في الطبيعة من نظيرين مستقرين (أي غير مشعين) للأول العدد الكتلي 191 أي 73.3 %؛ والثاني 193 أي 7.26%، وله عشرة نظائر مشعة أعدادها الكتلية 187-190 ، و 192 و 194-198. بنيته الإلكترونية:

أي:

حيث: تدل على البنية الإلكترونية للغاز الخامل الزينون.

الإيريديوم معدن قَصِف brittle؛ أي إنه قابل للكسر، وبتسخينه يصبح قابلاً للسحب ductile، ولهذا فإنه يشغَل وهو ساخن، ويحتفظ بقابليته للسحب عندما يبرّد بعد معالجته بالحرارة شريطة ألا يلدّن annealed.

اكتشفه الكيميائي الإنكليزي تينّانت S.Tennant عام 1804 في بقايا خامات ores البلاتين التي لا تنحل في الحموض، وأطلق عليه اسم إيريديوم. والاسم مشتق من الكلمة اليونانية إيريس iris التي تعني «قوس قزح» نظراً لكون مركباته متعددة الألوان. كما أعلن عن اكتشافه في الوقت نفسه -تقريباً- الكيميائيون الفرنسيون كوليت-ديسكوتيل H.V.Collet-Descotils وفوركروي A.F.Fourcroy وفاكِلان L. N.Vauquelin.

تصادف الخامات التي تحتوي على الإيريديوم في جنوب إفريقيا وفي ألاسكا وبورما والبرازيل وروسيا وأستراليا. وكانت جنوب إفريقيا في أواخر القرن العشرين المنتِج الرئيس له.

الإيريديوم معدن نادر؛ إذ إنه يكوِّن وزناً من القشرة الأرضية. ويوجد في الطبيعة في الحالة الحرة أو متحداً مع بعض المعادن الثمينة الأخرى على شكل أشابات (خلائط)، فخليطته مع الأسميوم Os؛ الإيريدوسمين iridosmine (وتسمى أيضاً أوسميريديوم osmiridium) تحوي نحو 77 % إيريديوم، وخليطته مع البلاتين، البلاتينيريديوم platiniridium، تحوي نحو 77 % منه، والأوروسميريديوم aurosmiridium نحو 52 % ، كما يوجد في العديد من خامات المعادن الأخرى مثل خامات النيكل والنحاس التي هي على شكل مركبات كبريتية. ويحضّر الإيريديوم تجارياً -عامة- مصحوباً مع المعادن البلاتينية الأخرى كناتج ثانوي عند تحضير النيكل أو النحاس.

هناك عدة طرق لاستحصاله؛ ففي إحدى طرق استحصال المعادن البلاتينية من خامات النيكل والنحاس _على سبيل المثال_ يتم تخليص الخامات من الرمل بطرق هدروديناميكية (مثل التعويم وغيره) ثم يُصهر الناتج مع الحجر الكلسي والفحم الحجري والرمل ويعالَج بعد ذلك في محوِّل بسمر Bessemer converter، ومن ثم يصب السائل الناتج من العملية الأخيرة على شكل قوالب متكونة أساساً من كبريتيدات النيكل والنحاس المشوبة بالمعادن البلاتينية، التي تستعمل كأنود في عملية تحليل كهربائي في محلول حمضي ؛ إذ يترسب النحاس على الكاثود ويبقى النيكل في المحلول، أما المعادن البلاتينية فتبقى عالقة في الأنود. ويثير فصل المعادن البلاتينية بعضها عن بعض صعوبات كبيرة مما يزيد في كلفة استحصالها. فلاستحصال الإيريديوم من خليطة أوسميريديوم (يحصَل عليها عند استخلاص البلاتين) مثلاً تصهَر الخليطة مع الزنك Zn ثم تُهضَّم بحمض كلور الماء لتحويل المادة إلى مسحوق ناعم، ثم يصهر المسحوق بصَهور قلوي مؤكسِد فيتحول الإيريديوم إلى شكل قابل للانحلال بحمض، ويضاف كلوريد الأمونيوم إلى المحلول الحمضي فيتكوّن الملح المعقَّد هكساكلوروإيريدات الأمونيوم الضعيف الانحلال بالماء ويكلَّس، فيترسب المعدن على شكل مسحوق.

خواصه الكيميائية

لا يتفاعل الإيريديوم مع الحموض إلا إذا كان مسحوقاً، ويمكن حلّه بصهره مع الإنديوم عند درجة حرارة تراوح بين 800 و1000 °س وتتكون سبيكة منصهرة، وعندما يُصهر مع بيروكسيد الصوديوم أو مع صَهور مؤكسِد تتكون إيريدات ذوابة بالماء، ويتأكسد المسحوق الناعم من المعدن بالهواء عند درجة الحرارة 1000 °س مكوناً ثنائي الأكسيد ، وهو يتفكك في درجات أعلى من الحرارة إلى العناصر الحرة، وتراوح درجات الأكسدة للإيريديوم بين 1 و6 وأكثرها شيوعاً +3 و+4، ويتفاعل المعدن على نحو محدود مع الأكسجين ومع الكبريت ومع الفسفور وذلك عند درجة حرارة 1000 ° س، وبدرجات أعلى من الحرارة يتفاعل المعدن مع ومع F2؛ فعندما يُصهَر مع كلوريد الصوديوم ويعامَل بالكلور يتكوَّن الملح المعقد هكساكلوروإيريدات الصوديوم .

مركباته

هدروكسيد الإيريديوم مركب أصفر مُخضَر أو أسود مُزرَق، يذوب في القلويات ولايذوب في الماء. ويمكن الحصول عليه بإضافة محلول هدروكسيد البوتاسيوم إلى محلول هكساكلوروإيريدات البوتاسيوم . وعندما يسخّن الهدروكسيد يتكوَّن مزيج من أكسيد الإيريديوم والمعدن الحر، ويُحصَل على الأكسيد بصهر هكساكلوروإيريدات مع ثم غَسْل leaching المزيج بالماء. يتفكك الأكسيد والهدروكسيد عند الدرجة 1100 °س إلى معدن وأكسجين. وعندما يُسخَن محلول الإيريديوم مع برومات الصوديوم بوسط حمضي ضعيف يتكوّن الراسب الأزرق الغامق هدروكسيد الإيريديوم أو أكسيد الإيريديوم ثنائي الماء ، وهذا المركَّب ضعيف الانحلال يخسر ماءه بتسخينه في جو من الآزوت قرابة الدرجة 350 °س ويتحول إلى الأكسيد الأسود .

كلوريد الإيريديوم مركب بلون أخضر، لا يذوب في الماء، يُحضّر بتفاعل الإيريديوم مع الكلور عند درجة حرارة 600 °س. ويمكن تحفيز التفاعل بأكسيد الكربون .

أما كلوريد الإيريديوم فيُحصَل عليه في المحلول بإضافة الكلور (أو الماء الملكي الذي هو مزيج من جزيء حمض الآزوت وثلاثة جزيئات حمض كلور الماء) إلى هكساكلوروإيريدات الأمونيوم، يُفيد ضعف الانحلال –نسبياً- لهذا الملح في تنقية الإيريديوم، فالمركب يُرجَع بالهدروجين إلى المعدن الحر. أما ملح الصوديوم لكلوروالإيريدات فذواب في الماء، وملح البوتاسيوم غير ذواب.

يتكون سداسي فلوريد الإيريديوم باتحاد الفلور مع الإيريديوم عند درجة حرارة تراوح بين 300 و400 °س، وهو بلون أصفر لمّاع وهو صلب، ينصهر عند الدرجة 44 °س ويغلي عند الدرجة 53 °س.

يتكون كبريتيد الإيريديوم بحرق المعدن في الكبريت، أو تسخين كبريتيده بدرجة أكسدة أعلى عند الدرجة 700 °س في جو من الآزوت، وهو بلون أسود وغير ذواب في الماء أو الماء الملكي أو الحموض. أما كبريتيد الإيريديوم الثلاثي فيحصل عليه بإمرار غاز كبريتيد الهدروجين بمحلول حمضي ساخن من كلوريد الإيريديوم . وللإيريديوم الثلاثي معقدات أنيونية anionic ومعقدات كاتيونية cationic، العدد التساندي coordination number فيها 6. ومعقدات الأمينات مع الإيريديوم ثابتة جداً.

استعمالاته

الإيريديوم -بالدرجات العادية من الحرارة- أكثر العناصر مقاومة للتأكل corrosion. وهو يقوم بدور حفّاز (وسيط) في العديد من التفاعلات مثل الهدرجة، ونزع الهدروجين، والأكسدة وغيرها. ولم ينتشر استعماله كثيراً لهذا الغرض؛ لأن المعادن الثمينة الأخرى أفضل منه. وصعوبة استحصاله كانت عائقاً لاستعمال الإيريديوم في الدرجات العادية، لكن خلائطه ذات استعمال واسع فخليطته مع البلاتين
(03% منه) -على سبيل المثال- لاتقل مقاومة للتأكل عنه واستحصالها أسهل.

وتستعمل البواتق المصنوعة من الإيريديوم لتنمية بلورات الليزر في الدرجات العالية من الحرارة. ويستعمل الإيريديوم مخلوطاً مع الروديوم لصنع المزدوجات الحرارية thermocouples، وهي المزدوجات الوحيدة التي يمكن استعمالها بدرجات حرارة أعلى من 1800 °س. ويستعمل الإيريديوم المخلوط مع التنغستين w (5%) في صنع النوابض المستعملة عند درجات الحرارة العالية (نحو 800 °س).

ونظراً لخموله الكيميائي الشديد وقساوته استعملت الخليطة (%90 بلاتين و%10 إيريديوم) لصنع المتر والكيلوغرام العياريين المحفوظَيْن في جنيف.

موفق شخاشيرو

مراجع للاستزادة

-F. A. Cotton et al., Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, Inc. 1999.

-K. W. Whitten et al., Chemistry, Brooks/Cole, a part of CENAGAGE, 2010.

 




التصنيف : الكيمياء اللاعضوية
النوع : الكيمياء اللاعضوية
المجلد: المجلد الرابع
رقم الصفحة ضمن المجلد :
مستقل

الإلكترون

 الإلكترون الإلكترون تعيين شحنة الإلكترون تعيين كتلة الإلكترون خواص الإلكترون طرائق إصدار الإلكترونات استعمالات الإلكترونات الإلكترون electron هو جسيم أولي مكوِّن للذرة حيث تحيط الإلكترونات بالنواة الموجبة الشحنة في ترتيب من طبقات إلكترونية. ظهرت كلمة إلكترون عام 1894، وهي مشتقة من المصطلح electric؛ أي كهربي التي تعني باليونانية (الإغريقية) مادة الكهرمان (العنبر Amber) التي لها خواص الكهرباء الساكنة من جذب لأجسام خفيفة أخرى عند دلكها بمادة مناسبة؛ وقد عُرف قديماً وجود نوعين منها. ويرجع المقطع الأخير (ون) من اللفظة إلى أنه مشترك في معظم الجسيمات تحت الذرية...

المزيد »