Реферат по химии родий иридий,кобальт

План:

1. Общая характеристика группы

1. Нахождение в природе

2. Получение

3. Химические свойства элементов

4. ……соединений

5. Применение

2.Распространенность и экологическая роль элементов

3.Нахождение в организме и биохимические функции

4.Формы данного элемента в природе

5. Геохимические и биологические функции

6. Применение биологических, химических, биотехнологических формог

7.Препараты на основе элемента, их медико-биологическая роль

8. Заключение. Перспективность использования в биологии элемента, его соединений

2 Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия.Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металла-покрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500...600°C. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.

Можно наносить иридиевые покрытия па металлы и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350...400°C в контролируемой атмосфере, т.е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда – хирургический инструмент.

В будущем сплавы иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой – достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь необгорающие платино-иридиевые контакты – они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Иридий добавляют не только к платине. Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому. Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родия), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют главным образом из-за его постоянства – постоянны размеры изделий из металла, его физические и химические свойства, причем, если можно так выразиться, постоянны на высшем уровне.

Как и другие металлы VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. 3. В последние годы одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов – изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми 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 платино-придиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее

4. Нахождение в природе. 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 планет, в процессе её формирования из расплава.

Иридий содержится в таких минералах, как невьянскит, сысертскит и ауросмирид.

Физические свойства.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/мм²; плотность — 22,65 г/см³.

Стабильными являются изотопы ¹⁹¹Ir и ¹⁹³Ir. Период полураспада ¹⁹²Ir — 74 дня.

5. Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента – не больше тонны в год. Во всем мире!

6. Иридий 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. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты). Один из окислов иридия, IrO₂, пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска...

7. Биологическая роль

Не играет никакой биологической роли. Металлический иридий нетоксичен, но некоторые соединения иридия, например, его гексафторид (IrF₆), очень ядовиты.

8. В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены – он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся

Ро́дий (лат. Rhodium; обозначается символом Rh) — элемент побочной подгруппы восьмой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , атомный номер 45. Простое вещество родий— твёрдый переходный металл серебристо-белого цвета . Благородный металл платиновой группы.

История

Открыт в Англии в 1803 году Уильямом Гайдом Волластоном .

Происхождение названия

От греч.яз ῥόδον — роза , типичные соединения родия (III) имеют глубокий тёмно-красный цвет

Месторождения

Месторождения родия находятся на территории ЮАР , Канады, Колумбии, России^[2].

Родий — твёрдый металл , серебристо-серого цвета. Имеет высокий коэффициент отражения электромагнитных лучей видимой части спектра , поэтому широко используется для изготовления «поверхностных» зеркал .

Изотопы родия

Основная статья: Изотопы родия

Природный родий состоит из изотопа ¹⁰³Rh. Наиболее долгоживущие изотопы

Изотоп	Период полураспада
101Rh	3,3 года
102Rh	207 дней
102mRh	2,9 года
99Rh	16,1 дней

Химические свойства

Родий — благородный металл , по химической стойкости в большинстве коррозионных сред превосходит платину .

Металлический родий растворяется в царской водке при кипячении, а также электрохимически , анодно — в смеси перекиси водорода и серной кислоты.

Родий характеризуется высокой химической устойчивостью. С неметаллами он взаимодействует только при температуре красного каления . Мелко измельчённый родий медленно окисляется только при температуре выше 600 °C:

4Rh + 3O₂ = 2Rh₂O₃.

При нагревании родий медленно взаимодействует с концентрированной серной кислотой, раствором гипохлорита натрия и бромоводорода . При спекании реагирует с расплавами гидросульфата калия KHSO₄, пероксида натрия Na₂O₂ и пероксида бария BaO₂:

2Rh + 6KHSO₄ = 2K₃Rh(SO₄)₃ + 3H₂↑,

2Rh + 3BaO₂ = Rh₂O₃ + 3BaO.

В присутствии хлоридов щелочных металлов, когда есть возможность образовывать комплексы [RhX₃]³⁻, родий взаимодействует с хлором , например:

2Rh + 6NaCl + Cl₂ = 2Na₃[RhCl₆].

При действии на водные растворы солей и комплексов родия (III) щелочами образуется осадок гидроксида родия Rh(OH)₃:

Na₃[RhCl₆] + 3NaOH = Rh(OH)₃↓ + 6NaCl.

Гидроксид и оксид родия (III) проявляют основные свойства и взаимодействуют с кислотами с образованием комплексов Rh (III):

Rh₂O₃ + 12HCl = 2H₃RhCl₆ + 3H₂O,

Rh(OH)₃ + 6HCl = H₃RhCl₆ + 3H₂O.

Высшую степень окисления +6 родий проявляет в гексафториде RhF₆, который образуется при прямом сжигании родия во фторе . Соединение неустойчиво. В отсутствие паров воды гексафторид окисляет свободный хлор или оксид азота (II) NO:

2RhF₆ + 3Cl₂ = 2RhF₃ + 6ClF.

В низших степенях окисления +1 и +2 родий образует комплексные соединения .

Применение

Катализаторы

• Родий применяется в катализаторах, в том числе в каталитических фильтрах-нейтрализаторах выхлопных газов автомобилей

• Сплав родия с платиной — очень эффективный катализатор для производства азотной кислоты окислением аммиака воздухом, и до сих пор его применению нет альтернативной замены.

Конструкционный материал

• при производстве стекла (сплав платина-родий — фильеры для стеклонитей, для жидкокристаллических экранов). В связи с ростом производства жидкокристаллических устройств потребление родия быстро растёт (в 2005 в производстве стекла было использовано 1,55 тонны родия, в 2003 — 0,81 тонны).

• Металлический родий используется для производства зеркал подвергающихся сильному нагреву (калению) для мощных лазерных систем (например фтороводородных лазеров), а также для производства дифракционных решёток к приборам для анализа вещества (спектрометры).

• Тигли из платино-родиевых сплавов используются в лабораторных исследованиях и для выращивания некоторых драгоценных камней и электрооптических кристаллов.

Термопары

• Термопары платина-родий и др., в качестве очень эффективного и долговечного измерения высоких (до 2200 °C) температур нашли широкое применение сплавы родия с иридием (например ИР 40\60).

Материал контактных пар

Благодаря высокой стойкости к электроэрозии родий и его сплавы применяются в качестве материала для контактов (герконы, разъёмы, скользящие контакты).

Ювелирное дело

Используются гальванические электролиты родирования (преимущественно сульфатные, сульфаматные и фосфатные) для получения износостойких и коррозионноустойчивых покрытий.

Холодный белый блеск родия хорошо сочетается с бриллиантами, фианитами и др. вставками. Так же родий добавляют в качестве легирующей, укрепляющей добавки в платину и палладий. Нанесение на ювелирное изделие родиевого покрытия уменьшает износ и увеличивает твёрдость изделия, защищая от царапин, и придает яркий блеск.

Биологическая роль и физиологическое воздействие

Родий не играет биологической роли.

Соединения родия довольно редко встречаются в повседневной жизни и их воздействие на человеческий организм до конца не изучено. Несмотря на это, они являются высоко токсичными и канцерогенными веществами. LD₅ хлорида родия для крыс — 12,6 мг/кг. Соли родия способны сильно окрашивать человеческую кожу.

Ири́дий — химический элемент с атомным номером 77 в периодической системе, обозначается символом Ir .Иридий — очень твёрдый, тугоплавкий, серебристо-белый переходный металл платиновой группы, обладающий высокой плотностью и сравнимый по этому параметру только с осмием (плотности Os и Ir практически равны с учетом расчетной погрешности)^[4]. Имеет высокую коррозионную стойкость даже при температуре 2000 °C.

История

Иридий был открыт в 1803 году английским химиком С. Теннанто одновременно с осмием, которые в качестве примесей присутствовали в природной платин, доставленной из Южно й Америки. Название .получил благодаря разнообразной окраске своих солей.

Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

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

Получение.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 КОН, сплав выщелачивают водой, раствор окисляют O₂, отгоняют OsO₄ и RuO₄, а осадок, содержащий иридий, сплавляют с Na₂O₂ и NaOH, сплав обрабатывают царской водкой, 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].

Химические свойства

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 хлор, 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. Мало растворим 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/см³. 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, мало растворим 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. Мало растворим 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/см³. 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. t_пл 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. t_пл 44 °C, t_кип 53 °C, плотность — 6,0 г/см³. 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.

Применение

Особый интерес в качестве источника электроэнергии вызывает его ядерный изомер иридий-192m2 (имеющий период полураспада 241 год).

Сплавы с W и Th — материалы термоэлектрических генераторов, с Hf — материалы для топливных баков в космических аппаратах, с Rh, Re, W — материалы для термопар, эксплуатируемых выше 2000 °C, с La и Се — материалы термоэмиссионных катодов.

Иридий используется также для изготовления перьев для ручек. Небольшой шарик из иридия можно встретить на кончиках перьев и чернильных стержней, особенно хорошо его видно на золотых перьях, где он отличается по цвету от самого пера.

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

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.