Геохимия иридия

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Геохимия иридия»



Содержание

Введение

Глава 1.Физические и химические свойства иридия

Глава 2.Распространенность иридия в природе

2.1 Космическая распространенность. Содержание в метеоритах

2.2 Содержание иридия в литосфере

2.3 Месторождения иридия

2.4 Содержание иридия в биосфере

2.5 Содержание иридия в гидросфере

Глава 3. Миграция элементов в природных системах

3.1 Миграция иридия в природных системах

Глава 4. Историческая геохимия элемента

4.1 Историческая справка

4.2 Геологическая история элемента

Глава 5. Иридий в природно-техногенных системах

5.1 Технофильность иридия

5.2 Медико-геохимический аспект

5.3 Применение иридия

Глава 6. Геохимия иридия в экосистемах Вологодской области

Глава 7. Методы определения иридия

Заключение

Список использованных источников



Введение

Данная работа посвящена иридию, благородному металлу, порядковый номер 77. Атомная масса элемента №77 равна 192,2. В таблице Менделеева он находится между осмием и платиной. И в природе он встречается главным образом в виде осмистого иридия - частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет. [справ инф портал]

Шесть элементов - рутений, осмий, родий, иридий, палладий и платина - известны под названием платиновые металлы. [Ливингстон]

Металлы сыграли важнейшую роль в развитии многовековой цивилизации, начиная с использования их в качестве простейших орудий труда и заканчивая сложнейшей техникой, без которой невозможно было бы развитие ни одной отрасли народного хозяйства.

Решение задач, связанных с химическими элементами и их свойствами, необходимо не только для практического использования в области промышленности, но и для разработки природоохранных мероприятий, для экологического обоснования схем развития и размещения производительных сил, генеральных планов городов и территориально-производственных комплексов. Интенсификация сельского хозяйства, переход к индустриальным методам производства, создание крупных агропромышленных и животноводческих комплексов, широкий размах строительства и промышленности требуют особенно внимательного и бережного отношения к окружающей среде. Загрязнение окружающей среды происходит в результате миграции загрязняющих веществ, генерируемых источниками загрязнения. Чтобы предотвратить последствия загрязнений, необходимо жить в согласии с природой, знать ее законы и не вступать с ними в противоречие.



Глава 1.Физические и химические свойства иридия

химический свойство распространение элемент иридий

Физические свойства иридия.

Иридий (Ir) тяжёлый серебристо-белый металл, из-за своей твердости плохо поддающийся механической обработке. Кристаллическая структура -- кубическая гранецентрированная с периодом а₀ =0,38387 нм; электрическое сопротивление - 5,3•10^?8Ом•м (при 0 °C); коэффициент линейного расширения - 6,5•10^?6 град; модуль нормальной упругости - 52,029•10⁶ кг/мм?; плотность - 22,65 г/см?. Стабильными являются изотопы ₁₉₁Ir и ₁₉₃Ir. Период полураспада ₁₉₂Ir - 74 дня.

Химические свойства иридия.

Иридий устойчив на воздухе при обычной температуре и нагревании, при прокаливании порошка в токе кислорода при 600 - 1000 °C образует в незначительном количестве IrO₂. Выше 1200 °C частично испаряется в виде IrO₃. Компактный иридий при температурах до 100 °C не реагирует со всеми известными кислотами и их смесями. Свежеосажденная иридиевая чернь частично растворяется в царской водке с образованием смеси соединений Ir(III) и Ir(IV). Порошок иридия может быть растворён хлорированием в присутствии хлоридов щелочных металлов при 600 - 900 °C или спеканием с Na₂O₂ или BaO₂ с последующим растворением в кислотах. Иридий взаимодействует с F2 при 400 - 450 °C, а c Cl₂ и S при температуре красного каления.

Соединения двухвалентного иридия

- IrCl2 -- блестящие тёмно-зелёные кристаллы. Плохо растворяется в кислотах и щёлочах. При нагревании до 773 °C разлагается на IrCl и Cl, а выше 798 °C -- на составные элементы. Получают нагреванием металлического иридия или IrCl3 в токе хлора при 763 °C.

- IrS -- блестящее тёмно-синее твёрдое вещество. Малорастворим в воде и кислотах. Растворяется в сульфиде калия. Получают нагреванием металлического иридия в парах серы.

Соединения трёхвалентного иридия

- Ir2O3 -- твёрдое тёмно-синее вещество. Малорастворим в воде и этаноле. Растворяется в серной кислоте. Получают при лёгком прокаливании сульфида иридия (III).

- IrCl3 - летучее соединение оливково-зелёного цвета. Плотность - 5,30 г/см?. Малорастворим в воде, щелочах и кислотах. При 765 °C разлагается на IrCl2 и хлор, при 773 °C на IrCl и хлор, а выше 798 °C - на составные элементы. Получают действием хлора на нагретый до 600 °C иридий.

- IrBr3 - оливково-зелёные кристаллы. Растворяется в воде, малорастворим в спирте. Дегидратируется при нагревании до 105 - 120 °C. При сильном нагревании разлагается на элементы. Получают взаимодействием IrO2 с бромоводородной кислотой.

- Ir2S3 - твёрдое коричневое вещество. Разлагается на элементы при нагревании выше 1050 °C. Малорастворим в воде. Растворяется в азотной кислоте и растворе сульфида калия. Получают действием сероводорода на хлорид иридия (III) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой при температуре не выше 1050 °C в вакууме.

- Соединения четырёхвалентного иридия

- IrO2 - чёрные тетрагональные кристаллы с решёткой типа рутила. Плотность -- 3,15 г/см?. Малорастворим в воде, этаноле и кислотах. Восстанавливается до металла водородом. Термически диссоциирует на элементы при нагревании. Получают нагреванием порошкообразного иридия на воздухе или в кислороде при 700 °C, нагреванием IrO2•nН2О.

- IrF4 - жёлтая маслянистая жидкость, разлагающаяся на воздухе и гидролизующаяся водой. tпл 106 °C. Получают нагреванием IrF6 с порошком иридия при 150 °C.

- IrCl4 - гигроскопичное коричневое твёрдое вещество. Растворяется в холодной воде и разлагается тёплой (водой). Получают нагреванием (600 - 700 °C) металлического иридия с хлором при повышенном давлении.

- IrBr4 - расплывающееся на воздухе синее вещество. Растворяется в этаноле; в воде (с разложением), диссоциирует при нагревании на элементы. Получают взаимодействием IrO2 с бромоводородной кислотой при низкой температуре.

- IrS2 - твёрдое коричневое вещество. Малорастворим в воде. Получают пропусканием сероводорода через растворы солей иридия (IV) или нагреванием порошкообразного металлического иридия с серой без доступа воздуха в вакууме.

Соединения шестивалентного иридия

- IrF6 - жёлтые тетрагональные кристаллы: tпл 44 °C, tкип 53 °C, плотность - 6,0 г/см?. Под действием металлического иридия превращается в IrF4, восстанавливается водородом до металлического иридия. Получают нагреванием иридия в атмосфере фтора в трубке из флюорита. Очень сильный окислитель, способный окислить даже воду:

2IrF6 +10H2O = 2Ir(OH)4 +12HF+O2,

или NO:

NO + IrF6 = NO+[IrF6]

- IrS3 - серый, малорастворимый в воде порошок. Получают нагреванием порошкообразного металлического иридия с избытком серы в вакууме. Строго говоря, не является соединением шестивалетного иридия, так как содержит связь S-S.

- Ir(OH)4 (IrO2•2H2O) образуется при нейтрализации растворов хлороиридатов(IV) в присутствии окислителей. Осадок Ir2O3•nН2О выпадает при нейтрализации щёлочью хлороиридатов (III) и легко окисляется на воздухе до IrO2. Практически нерастворим в воде.[1]



Глава 2.Распространенность марганца в природе

2.1 Космическая распространенность. Содержание в метеоритах

Тунгусский метеорит. Учёные спорили о том, что на самом деле представлял собой Тунгусский метеорит, рассматривали и опровергали новые гипотезы, в то время как в районе тунгусской катастрофы начали происходить аномальные явления: ускоренный прирост леса и повышение числа мутаций у деревьев. Причем максимум мутаций наблюдается вблизи расчетного эпицентра взрыва.

Есть такая версия, что при взрыве Тунгусского метеорита мог быть поврежден озоновый слой над планетой. Через образовавшуюся дыру в район катастрофы прошел поток ультрафиолетовых лучей, а это могло стать причиной любых биологических аномалий.

Микроэлементный и изотопный анализ частиц, из которых, как считается состоит Тунгусский метеорит, показал, что они содержали большое количество брома, селена, мышьяка, цинка, серебра, йода и других элементов. Видимо их присутствие в почве, стимулировало рост могучего хвойного леса на месте выгоревшей тайги (Приложение 1, рисунок 1.)

Другим признаком вещества, относящегося возможно к Тунгусскому метеориту, может считаться иридиевая аномалия в осадках 1908 года. Такие аномалии были обнаружены в двух различных точках земного шара.

В начале 80-х годов американский ученый Р. Ганапати, специалист по метеоритам, исследовал образцы ледяного покрова в Антарктиде. Анализ частиц пыли, взятых из ледяного слоя на глубине (соответствующей 1908 году) показал, что содержание иридия в них в шесть раз выше, чем в других слоях льда.

Иридий - элемент, редкий на Земле, но обычный для метеоритов. Ганапати связывает эту аномалию с Тунгусским метеоритом и оценивает его массу в 7млн. т., а размер в 160 м.

Анализ металлических шариков и слоя торфа 1908 года, обнаруженных группой советских ученых на месте падения Тунгусского метеорита, показал избыток содержания иридия в пять раз выше, чем обнаруженный в Ганапати.

В мае 1908 года в районе Алеутского архипелага в земной атмосфере рассеялся железно-никелевый метеорит. Облако космической пыли разлетелось в атмосфере и село на огромном пространстве. Это могло привести к нарушению естественного космического фона и к возникновению в ряде точек земной поверхности аномалий, не относящихся к Тунгусскому метеориту. И еще. Данные других ученых, исследовавших слой льда 1908 года из района Южного полюса, показали, что превышения содержания иридия над фоном не было обнаружено.[2]

2.2 Содержание иридия в литосфере

Платиновые металлы принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре (кларки) точно не установлено.

Содержание Платиновых металлов повышено в ультраосновных и основных изверженных породах, происхождение которых связано с глубинными магматическими процессами. К этим породам приурочены месторождения Платиновых металлов. Еще выше среднее содержание Платиновых металлов в каменных метеоритах, которые считаются аналогами средней мантии Земли (кларки Платиновых металлов в каменных метеоритах составляют n·10-4--n·10-5% по массе).

Содержание иридия в земной коре ничтожно мало (10^?7 масс. %). Он встречается гораздо реже золота и платины. Встречается вместе с родием, рением и рутением. Относится к наименее распространённым элементам. Иридий относительно часто встречается в метеоритах. Не исключено, что реальное содержание металла на планете гораздо выше: его высокая плотность и высокое сродство к железу (сидерофильность) могли привести к смещению иридия вглубь Земли, в ядро планеты, в процессе её формирования из расплава. Иридий содержится в таких минералах, как невьянскит, сысертскит и ауросмирид.

Все минералы образовались на больших глубинах при высоких температурах и давлениях. Платина и другие Платиновые металлы встречаются в виде примеси во многих сульфидах и силикатах ультраосновных и основных пород.[3]

2.3 Месторождения иридия

Иридий в природе присутствует в металлическом виде, обычно в сплаве с осмием (осмиридий), платиной или золотом, его производят из этих минералов. Коренные месторождения осмистого иридия расположены в основном в перидотитовых серпентинитах складчатых областей (вЮАР, Канаде, США, на Новой Гвинее).

2.4 Содержание иридия в биосфере

В состав живых организмов входят все природные химические элементы. Их делят на структурные (C, H, O, N, P, S, Cl, Na, K, F, Mg, Si, Ca) и биокатализаторы (Fe, Cu, B, Mn, Zn, I, Mo, Co и др.). Несмот- ря на организационную роль углерода (18 %), живое вещество кисло- родное (70 %). Роль углерода велика в химических реакциях. Некоторые элементы менее исследованы и их роль в живых организмах не определена. Не обнаружены в организмах Ru, Hf, Re, Os, Ir, Po, Ac.[5]

2.5 Содержание иридия в гидросфере

Геохимия платиновых металлов в биосфере почти не изучена, их содержание в гидросфере и живом веществе не установлено. [6]



Глава 3. Миграция элементов в природных системах

Миграция - перемещение молекул и атомов в земной коре, движимое посредством целого ряда факторов различного происхождения и протекающее несколькими способами. Способность элемента к миграции определяется формой его нахождения в земной коре: горные породы и минералы, живое вещество, магма, рассеянная форма. Разнообразие миграции элементов характеризует число его минералов, генетических типов рудных месторождений и т. д. Участки земной коры, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация.

Механическая миграция. Механическая миграция или механогенез обусловлена работой рек, течений, ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и других факторов. Характерное влияние механической миграции - раздробление горных пород и минералов, ведущее к увеличению их дисперсности, растворимости, развитию сорбции и других поверхностных явлений. При диспергировании резко увеличивается суммарная поверхность частиц и их поверхностная энергия, растворимость минералов, происходит разложение многих минералов. При механической миграции тяжелые минералы ведут себя как частицы более крупного размера. Механическое перемещение минералов зависит от их твердости и податливости к выветриванию, а дальность - еще и от податливости к химическому выветриванию. Механическая денудация - перемещение взвешенных частиц вещества водными потоками на поверхности суши. Интенсивность процесса зависит от климата, геологического строения и рельефа: она минимальна на гумидных лесных равнинах, где преобладает химическая денудация, а в аридных областях возрастает в сотни раз.

Физико-химическая миграция. Самая простейшая форма физико-химической миграции - диффузия. Диффузия - это процесс самопроизвольного и необратимого переноса вещества из одной части системы в другую, что возникает вследствие теплового движения частиц. Она протекает как в индивидуальном веществе, так и в смеси, и при любом агрегатном состоянии.

Смежный диффузии процесс - конвекция - миграция массовых потоков газа или жидкости, перемещение частиц происходит вместе с растворителем. Конвекция характерна как для верхней мантии, так и для земной коры.

Другая форма миграции - сорбция. При этом процессе происходит поглощение газов или жидкостей твердыми или жидкими веществами из окружающего пространства поверхностью (адсорбция) или всем объемом (абсорбция) тела. Поглощающие вещества называются адсорбентами (абсорбентами), а поглощаемые адсорбатами (абсорбатами).

Изоморфизм - способность химических элементов, атомов, ионов, блоков кристаллической решетки замещать друг друга в минералах, при этом решающую роль играют размеры ионов и атомов. Изоморфные замещения возможны, когда радиусы ионов и атомов различаются не более чем на 15 % от размера меньшего радиуса. При температурах, близких к точке плавления минералов, эта величина достигает 30 %, т.е. изоморфная совместимость возрастает. Для изоморфизма, кроме близости ионных и атомных радиусов, необходимы химическая индифферентность и схожесть природы межатомной связи.

Биогенная миграция. Образование живого вещества и разложение органических веществ образуют единый биологический круговорот атомов, который в биосфере протекает повсеместно, хотя в разных формах и с разной интенсивностью. В ландшафте и верхних горизонтах моря в процессе фотосинтеза образуется живое вещество, здесь же происходит его минерализация. Часть органических веществ минерализуется не полностью и откладывается в илах. Закон биологического круговорота - один из основных законов геохимии, согласно которому в биосфере в ходе биологического круговорота атомы поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, которую отдают в окружающую среду, покидая живое вещество.

Водная миграция. Вода - самая универсальная и самая важная среда миграции в земной коре. Водные растворы пронизывают верхнюю часть литосферы, вода - это «кровь» земной коры.[7]

3.1 Миграция иридия в природных системах

Все элементы земной коры согласно геохимической классификации делятся на пять групп: литофильные, халькофильные, сидерофильные, атмофильные и биофильные. (Табл.1)

Таблица 1.

Согласно общепринятому определению, сидерофильные элементы (от греч. sideros - железой philйo - люблю), группа переходных химических элементов, относящихся в основном к VIII группе (3 d - 5 d) периодической системы элементов (Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, lr, Pt) и некоторые соседние элементы (Mo, Re); иногда к сидерофильные элементы относят также Au, Р, As, С, Ge, Ga, Sn, Sb, Cu. На кривой зависимости атомных объёмов элементов от их атомных номеров сидерофильные элементы располагаются в минимумах. Близость химических и физических свойств атомов, обусловленных в значительной степени строением внешних электронных оболочек, предполагает совместное нахождение их в природе. В земной коре сидерофильные элементы встречаются либо в самородном состоянии (платина самородная, осмистый иридий), либо в соединениях низших валентностей. Сидерофильные элементы обнаруживают специфическое химическое сродство к мышьяку (арсениды Pt, Со, Ni, Fe), несколько меньше - к сере (главным образом Mo и Re, а также Pd, подчинённые количества Fe, Со, Ru, Pt). За исключением очень распространённого в земной коре Fe и мало распространённых Ni и Со, остальные сидерофильные элементы характеризуются очень низкими кларками. Платиновые металлы обладают пониженной геохимической миграционной способностью.[7]



Глава 4. Историческая геохимия элемента

4.1 Историческая справка

Иридий был открыт в 1803 году английским химиком С.Теннантом одновременно с осмием, которые в качестве примесей присутствовали в природной платине, доставленной из Южной Америки.

Название (др.-греч.: радуга) получил благодаря разнообразной окраске своих солей.Не играет никакой биологической роли. Металлический иридий нетоксичен, но некоторые соединения иридия, например, его гексафторид (IrF₆), очень ядовиты.[1]

4.2 Геологическая история элемента

Открытие глобальной иридиевой аномалии.

О том, что падение астероидов может кардинально изменить экосистемы Земли, геологи задумались лишь после 1980 года, когда американский физик Л. Альварес и его соавторы опубликовали данные об иридиевой аномалии, обнаруженной в Италии, в тонком 6-сантиметровом слое глины между известняками мезозоя и кайнозоя. В дальнейшем иридиевые аномалии была обнаружена в Дании, Испании, Новой Зеландии. Сейчас такие аномалии, отделяющие кайнозой от мезозоя, обнаружены более чем в 150 разрезах по всему земному шару - на континентах и в океанах. Они образуют, как оказалось, глобальную аномалию, охватившую всю планету.

Авторы открытия сделали вывод, что иридий имеет внеземное происхождение. Они резонно считали, что его источником была пыль чудовищного взрыва после столкновения Земли с астероидом диаметром около 8 км. Каменные и железно-никелевые метеориты действительно имеют резко повышенное содержание платины, иридия, осмия, золота. Их содержание достигает десятков граммов на тонну породы.

В России на полуострове Мангышлак иридиевую аномалию между мезозоем и кайнозоем на большом расстоянии проследили геологи МГУ. Начиная с 1998 года А.Б. Веймарн и его коллеги опубликовали ряд статей, где описывались найденные в тонком прослое глины метеоритное никелистое железо, скрученные кусочки золота, платина с примесью иридия, стекловидные капли расплавленных горных пород, сажа сгоревших лесов, зерна кварца с особыми трещинами - планарными микроструктурами, возникающими только при ударах астероидов.

Последняя находка пришлась на 2001 год, когда геолог Х.Х. Лайпанов из московского Центрального научно-исследовательского горно-разведочного института (ЦНИГРИ) отмыл в предгорьях Северного Кавказа шлихи с высоким содержанием золота и иридия. Лайпанов установил, что золото-иридиевая аномалия трассирует границу мезозоя и кайнозоя на Кавказе.

Железокаменный астероид диаметром 8-10 км весит 1,5-2 триллиона тонн. Это значит, что на поверхности Земли вместе с веществом астероида было распылено не менее 2-3 миллионов тонн платины, иридия, осмия, золота. На континентах в прослое глины на небольшой глубине лежат сотни тысяч тонн благородных металлов. Действительно, в пробах, намытых Лайпановым на Северном Кавказе, содержалось до 2 г иридия и до 0,5 г золота на промывочный лоток, куда набирают 8-10 кг речного песка.

На Мангышлаке содержание иридия достигало 0,5 г на тонну породы. Содержание благородных металлов в прослое неоднородное, поэтому необходим поиск «пятен», обогащенных платиноидами. К слову сказать, все запасы платины и золота в разведанных месторождениях Земли не превышают 50 тысяч тонн. Это означает, что на Земле на границе мезозоя и кайнозоя существует новый тип месторождений платиноидов и золота - космический. [8]



Глава 5. Иридий в природно-техногенных системах

5.1 Технофильность Иридия

Добычу элементов разумно измерять в единицах кларках. Данная величина называется технофильностью элемента - равняется отношению ежегодной добычи элемента к его кларку в земной коре. Величина, характеризующая количество элемента, выводимого из техногенного потока в природный называется техногенное геохимическое давление. Отношение техногенного геохимического давления к единицы площади называется модулем техногенного геохимического давления (т/км²). Модуль техногенного давления (Т_д 10-20 кг/км²). Более высокие значения Т_д характерны для промышленных отходов: металлообразивные пыли 260, осадки канализационных стоков 209 кг/км² и т.д.[2]

Основной источник получения иридия -- анодные шламы медно-никелевого производства. Из концентрата металлов платиновой группы отделяют Au, Pd, Pt и др. Остаток, содержащий Ru, Os и иридий, сплавляют с KNO₃ и КОН, сплав выщелачивают водой, раствор окисляют O₂, отгоняют OsO₄ и RuO₄, а осадок, содержащий иридий, сплавляют с Na₂O₂ и NaOH, сплав обрабатывают царской водкой и раствором NH₄Cl, осаждая иридий в виде комплексного соединения (NH₄)₂[IrCl₆], который затем прокаливают, получая металл -- иридий. Перспективен метод извлечения иридия из растворов экстракцией гексахлороиридатов высшими алифатическими аминами. Для отделения иридия от неблагородных металлов перспективно использование ионного обмена. Для извлечения иридия из минералов группы осмистого иридия минералы сплавляют с оксидом бария, обрабатывают соляной кислотой и царской водкой, отгоняют OsO₄ и осаждают иридий в виде (NH₄)₂[IrCl₆].[1]

Мировое производство иридия в 2010 году увеличилось более чем в два раза до 6,3 тонн. Среди крупнейших компаний, мировых продуцентов иридия можно назвать LONMIN, с долей 18% в общемировых объемах производства. Отметим также, что в 2010 году LONMIN увеличила производство, но незначительно. Объемы производства иридия увеличились в основном благодаря вводу в строй новых проектов других компаний.

Объем мировой торговли данными металлами в 2010 году увеличился более чем в два раза и составил около 1,1 млрд.долл. Это произошло в основном в связи с увеличением цен на иридий на 50%, а также на рутений более чем в два раза. Основными торгуемыми сегментами были иридий, осмий и рутений необработанные (в т.ч. порошки), занимающие в общем объеме торговли 68%. Остальные 32% занимали прочие металлы входящие в данную группу в полуобработанных формах.[9]

5.2 Медико-геохимический аспект

Иридий в палеонтологии и геологии является индикатором слоя, который сформировался сразу после падения метеоритов.

Одно из наиболее интересных применений платиноиридиевых сплавов за последние годы - изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платиноиридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например, в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него - на платиноиридиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее.[10,11]



5.3 Применение иридия

Иридий, наряду с медью и платиной, применяется в свечах зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в качестве материала для изготовления электродов, делая такие свечи наиболее долговечными (100--160 тыс. км пробега автомобиля) и снижая требования к напряжению искрообразования. Изначально использовался в авиации и гоночных автомобилях, затем, по мере снижения стоимости продукции, стал употребляться и на массовых автомобилях. В настоящее время такие свечи доступны для большинства двигателей, однако являясь наиболее дорогими.

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия.

Но покрытия - не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость. Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое - до 99 кг/мм². Поскольку такие сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники. Платиноиридиевые сплавы привлекают и ювелиров - украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платиноиридиевого сплава делают также эталоны, иногда - хирургический инструмент.[10,11]



Глава 6. Геохимия иридия в экосистемах Вологодской области

Вологда является центром Вологодской области и одним из ее промышленных городов наряду с Череповцом и Соколом. На ее территории находится около 120 промышленных предприятий теплоэнергетики, машиностроения, стройиндустрии, деревообработки, лесохимии и др. Кроме того, это крупный железнодорожный узел. Население областного центра составляет 296,3 тыс. человек .[12]

Город расположен в северной части Восточно-Европейской равнины, в подзоне южной тайги, в Присухонской низине, на р. Вологде - правом притоке Сухоны. По его территории проходит граница двух основных ландшафтов: в пределах Присухонского низменного озерно-ледникового ландшафта находится северо-восточная часть города, а на Грязовецкой возвышенной морене - центральная и юго-западная, большая часть города.

Вологда не относится к городам с благополучной экологической ситуацией. Как и для большинства городов России, для нее характерна низкая экологизация производства, устаревшие технологии, плохое качество очистных сооружений и невысокая экологическая культура населения.

На промышленных предприятиях г. Вологды образуется 20 видов опасных отходов в количестве около 8100 т в год.

Основными источниками образования опасных отходов являются: станкозавод - 50-60 т в год, завод «Электротехмаш» - 400 т в год, ОМЗ -100 т в год, ВПЗ - более 15000 т в год. Отходов, содержащих хром шестивалентный, образовано 13 т.

Основными стационарными загрязнителями атмосферного воздуха в г. Вологде являются предприятия теплоэнергетики, машиностроения, строительной индустрии, деревообработки, лесохимической промышленности.

Более 145 предприятий города выбрасывают в атмосферу 5,69 тыс. т загрязняющих веществ, из них 12% приходится на долю твердых и 88% - газообразных и жидких.

Выбрасываемая в атмосферу твердая фаза представлена веществами 43 наименованиями, а газообразная - 59.[13,14]

На территории Вологодской области находятся предприятия (организации), на которых осуществляются следующие виды деятельности:

Временное проведение радиографических работ с применением оборудования, содержащего радиационные источники и связанное с этим хранение и транспортирование радиационных источников, оборудования и аппаратуры, содержащих радиационные источники:

- ООО «Спецнефтегазконтроль» (г Великий Новгород) проводит работы по контролю сварных соединений на газопроводе «Грязовец -Санкт-Петербург» с использованием гамма-дефектоскопа «Гаммарид» с радио-нуклидными источником Иридий 192 активостью 10,2Е+12 Бк;

- ОАО «Сварочно-монтажный трест» (г. Москва) проводит работы по контролю сварных соединений на «Северо-Европейском газопроводе» в Бабаевском районе Вологодской области с использованием гамма-дефектоскопа «Гаммарид» с радионуклидными источником Иридий 192 активостью 1,8Е+13 Бк.[15]



Глава 7. Методы определения иридия

Гравиметрические методы определения иридия немногочисленны и неизбирательны. Наиболее часто применяют методы, основанные на осаждении иридия в виде сульфида или гидроокиси. Распространение приобретают также органические азот- и серусодержащие реагенты (тионалид, 2-меркаптобензотиазол). Реакции осаждения этими реагентами обладают большой чувствительностью и позволяют выделить из раствора и определить малые количества иридия. Определению иридия с помощью этих реагентов обычно мешают другие платиновые металлы.

Добиться количественного осаждения иридия в виде металла путем восстановления цинком, магнием и другими восстановителями при обычных условиях практически невозможно. Удается осуществить это лишь под давлением при нагревании.

Выделение иридия в виде малорастворимой соли -- гексахлороиридата аммония -- мало пригодно для целей количественного анализа вследствие ее заметной растворимости, особенно когда требуется определять малые количества этого элемента. Однако замена аммония на тяжелые катиониты органических оснований, например производных антипирина или солей типа хлоридов бензилтрифенилфосфония, тетрафениларсония, значительно снижает растворимость образующихся ониевых производных гексахлороиридата, что позволяет использовать эти соединения для гравиметрического определения миллиграммовых количеств иридия.

Реагентов, образующих с иридием соединения определенного состава, пригодные в качестве весовых форм при гравиметрическом его определении, предложено мало. В большинстве случаев выделяющиеся осадки сжигают, прокаливают в атмосфере водорода и взвешивают иридий в виде металла. При этом необходимо учитывать, что прокаливание при температуре значительно выше 700° С может привести к потерям иридия.[16]



Заключение

Иридий (Ir) тяжёлый серебристо-белый металл, из-за своей твердости плохо поддающийся механической обработке.

Иридий устойчив на воздухе при обычной температуре и нагревании.

Иридий - элемент, редкий на Земле, но обычный для метеоритов.

Платиновые металлы принадлежат к наиболее редким элементам, их среднее содержание в земной коре (кларки) точно не установлено.

Содержание иридия в земной коре ничтожно мало (10^?7 масс. %). Он встречается гораздо реже золота и платины. Встречается вместе с родием, рением и рутением. Относится к наименее распространённым элементам. Иридий относительно часто встречается в метеоритах.

Иридий в природе присутствует в металлическом виде, обычно в сплаве с осмием (осмиридий), платиной или золотом, его производят из этих минералов.

Коренные месторождения осмистого иридия расположены в основном в перидотитовых серпентинитах складчатых областей (вЮАР, Канаде, США, на Новой Гвинее).

Геохимия платиновых металлов в биосфере почти не изучена, их содержание в гидросфере и живом веществе не установлено.

В земной коре сидерофильные элементы встречаются либо в самородном состоянии (платина самородная, осмистый иридий), либо в соединениях низших валентностей.

Платиновые металлы обладают пониженной геохимической миграционной способностью.

Иридий был открыт в 1803 году английским химиком С.Теннантом одновременно с осмием, которые в качестве примесей присутствовали в природной платине, доставленной из Южной Америки.

Название (др.-греч.: радуга) получил благодаря разнообразной окраске своих солей.Не играет никакой биологической роли. Металлический иридий нетоксичен, но некоторые соединения иридия, например, его гексафторид (IrF₆), очень ядовиты.

Основной источник получения иридия -- анодные шламы медно-никелевого производства. Из концентрата металлов платиновой группы отделяют Au, Pd, Pt и др.

Иридий в палеонтологии и геологии является индикатором слоя, который сформировался сразу после падения метеоритов.

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов за последние годы - изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности.



Список использованных источников

1. Викепидия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki

2. Перельман, А.И. Геохимия: Учеб. для геол. спец. вузов/А.И. Перельман. - 2-е изд.,перераб и доп. - М:Высш.шк., 1989 - 528 с.

3. Справочно-информационный портал. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://samogo.net/articles.php?id=135

4. Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия и платины./пер.с англ. П.А. Чельцова - Бебутова; под ред. доктора хим. наук Р.Н. Щелокова. - М: «Мир»,1978.

5. Чертко, Н.К. Геохимия: учеб. пособие/ Н.К. Чертко. - Минск.: Изд. центр БГУ, 2008. - 170 с.

6. Золото Урала: новости геологии и добычи драгоценных металлов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://uralgold.ru/pt_all.html

7. Избранные главы лесной экологии: биогеохимические циклы в эко системах. Учеб. - метод. курс дисциплины: Биологический: спец: 020200.68- Биология/ сост.: Ректор СФУ Е.А. Ваганов, рук. департамента СФУ С.В. Верховец, м.н.с. Института леса СО РАН А.В. Панов, м.н.с Института леса СО РАН Н.Н. Кошурникова ,доцент СФУ А.А. Кнорре, докторант СФУ Н.В. Екимова. - Красноярск: СФО,2007. - 171 с.

8. Портнов, А.М. , Лайпанов, Х.Х. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ufogid.ru/news/2009-05-14-418

9. Аналитическая группа «Металлургические исследования». Рынок родия,рутения, иридия и осмия 2011.[Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.metalresearch.ru/page179.html

10. Вернадский В.И. Избранные сочинения/В.И. Вернандский . -М.- Т. 2 : Опыт описательной минералогии. - 1955.

11. 3вягинцев,О.Е. Геохимия платины/О.Е. Звягинцев.- Л.: 1936.

12. Воробьева Т.А. Поливанов B.C. Муниципальные ГИС: информационное обеспечение экологического контроля /Т.А. Воробьева, В.С. Поливанов. - Вологда: Вологодский научно-координационный центр ЦЭМИ РАН, 2006. - 250 с.

13. ГИС - экология города./ 2-е изд./Вологда - 2001

14. Доклад об экологической обстановке на территории Вологодской области в I квартале 2006 года/Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области. - Вологда,2006.

15. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Вологодской области в 2009 году / Правительство Вологодской области, департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Вологодской области. - Вологда, 2010. - 236 с.

16. Методы количественного определения платиновых металлов. Иридий//Биохим.-17.03.2012.[Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://biochemical.com.ua/metal/metody-kolichistvennogo-opredeleniya-platinovyh-metallov/page/3

Размещено на Allbest.ru