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铱是什么?它的物化性质、医学及科学用途以及安全防护介绍
2014-12-08 09:45:21来源:元素商城

元素百科资讯频道:是一种化学元素,原子序数77,原子量192.22,铱于1803年在铂的不溶杂质中被发现。主要发现者史密森·特南特(Smithson Tennant),将其命名为铱,其名源自虹神(Iris),因其有许多不同颜色的盐类。铱是一种稀有元素,在地球的地壳上年产量和消费量为三吨。铱191和铱193是仅有的两个天然同位素,也是唯一的稳定同位素,铱193较铱191丰富。

物理性质

铱属于铂系金属,和铂一样呈白色,另带少许黄色。铱坚硬易碎,熔点也非常高,所以很难铸造和塑性。铱的密度在所有元素中排第二位,仅比锇稍低(低约0.12%)。

化学性质:铱是抗腐蚀性最强的金属之一:它能够在高温下抵御几乎所有酸、王水、熔融金属,甚至是硅酸盐。但是某些熔融盐,如氰化钠和氰化钾,以及氧和卤素(特别是氟)在高温下还是可以侵蚀铱的。

用途

铱的需求量从2009年的2.5吨升至2010年的10.4吨。这主要是因为电子相关应用的需求量从0.2吨升至6吨:铱制坩埚被广泛用于大型高质量单个晶体的生产,而这些晶体的需求在这段时间大大提高。铱的消耗量预期将因为积累的坩埚库存而饱和,这在2000年代也曾经发生过。其他重要应用还包括火花塞(2007年消耗0.78吨)、氯碱法所用的电极(同年消耗1.1吨)以及化学催化剂(同年消耗0.75吨)。 

工业及医学

铱的应用大部份运用其高熔点、高硬度和抗腐蚀性质。铱金属以及铱﹣铂合金和锇﹣铱合金的耗损很低,可用来制造多孔喷丝板。喷丝板用于把塑料聚合物挤压成纤维,例如人造丝。锇﹣铱合金也可以用于指南针轴承和计重秤。

铱的耐腐蚀、耐高温性质很强,所以非常适合作为合金添加物。飞机引擎中的一些长期使用部件是由铱合金组成的,铱﹣钛合金也被用作水底管道材料。加入铱可提升铂合金的硬度。纯铂的维氏硬度为56 HV,而含50%铱的铂合金硬度可超过500 HV。

铱也常被用于须承受高温的仪器当中。比如,柴可拉斯基法使用铱制高温坩埚,产生单个氧化物晶体,如蓝宝石、钆镓石榴石和钇铝石榴石等。这些晶体被用于电脑内存和固态激光器零件当中。铱合金能够抵御电弧侵蚀,所以是火花塞电触头的理想材料。

Cativa催化法是把甲醇转变为乙酸的过程,可使用铱化合物作为催化剂。

放射性同位素铱-192在γ射线照相中是一种重要的能源,有助对金属进行无损检测。另外,近距离治疗利用Ir所释放的γ射线来治疗癌症。这种治疗方法把辐射源置于癌组织附近或里面,可用于治疗前列腺癌、胆管癌及子宫颈癌等。

科学

航海家号、维京号、先锋号和卡西尼-惠更斯号、伽利略号和新视野号等无人宇宙飞船都有使用含有铱的放射性同位素热电机。由于热电机要承受高达2000 °C的高温,所以包裹着钚-238同位素的容器是以既坚硬又耐高温的铱所制。

碳-氢键活化反应(C–H活化)是断开碳-氢键的反应。这种键在以前曾被认为具有低反应性。科学家在1982年宣布首次成功活化饱和烃中的C–H键,反应使用铱的有机配合物,使烃进行氧化加成。

铱配合物可以用来催化不对称氢化反应。这类催化剂已被用于合成天然产物,并能够把本来难以氢化的基底(例如非官能团化烯烃等)氢化成其中一种对映异构体。[5]

铱可以形成多种配合物,在有机发光二极管(OLED)当中起到作用。

安全

成块的铱金属没有生物用途亦无害,因为它不与生物组织反应。人体组织内的铱比例只有一兆(万亿)分之二十左右。和大部份金属一样,铱的金属细粉具有危险性。这样的粉末会刺激组织,且容易在空气中燃烧。由于铱化合物的处理量一般都很低,所以人们对其毒性所知甚少。不过铱的可溶盐,如各种卤化铱,则含有毒性。大部份铱化合物都不可溶,所以很难被人体吸收。

Ir同位素和其他放射性同位素一样是危险的。唯一的相关意外是在近距离治疗时受该同位素辐射的意外照射。Ir所放出的高能伽马射线会提高患癌症的可能性。外照射可导致烧伤、辐射中毒甚至死亡。摄入Ir可导致肠胃内膜烧伤。进入体内的Ir、Ir和Ir主要会积累在肝脏中,所放出的伽马射线和β辐射会对身体造成损害。

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