铱的化合物及用途简介

铱的化合物:
铱的氧化态介于-3和+9间,最常见的氧化态为+3和+4。高氧化态的化合物比较罕见,包括IrF6和两种混合氧化物Sr2MgIrO6及Sr2CaIrO6。2009年,科学家利用基质隔离方法(在6K的氩气中)对过氧化铱配合物进行紫外线照射,制成了四氧化铱(IrO4)。然而这一化合物预计在更高的温度下无法稳定保持固体状态。铱的最高氧化态为+9,是所有已知元素中最高的,只存在于IrO+4,它以气态形式出现,未知是否会形成任何盐。二氧化铱(IrO2)为棕色粉末,是铱唯一一种性质已经过充分研究的氧化物。三氧化二铱是一种黑蓝色粉末,在硝酸中会氧化成IrO2。其他已知的化合物包括二硫化铱、二硒化铱、三硫化二铱和三硒化二铱等,另外也有研究指出IrS3的存在。铱还可以形成氧化态为+4和+5的铱酸,如K2IrO3和KIrO3。在高温下使铱与氧化钾或超氧化钾反应,就可取得这些铱酸。
目前尚未发现化学式为IrxHy的氢铱二元化合物,但有些已知配合物包含IrH45和IrH36离子,其中铱的氧化态分别为+1和+3。科学家认为,Mg6Ir2H11当中同时存在IrH45以及含18个电子的IrH54离子。铱并不形成一卤化物和二卤化物,而是会与每一种卤素形成对应的三卤化物IrX3。氧化态为+4或以上的卤化物只有四氟化铱、五氟化铱和六氟化铱。六氟化铱(IrF6)是一种反应性很高的挥发性黄色固体,其分子结构呈八面体形。它在水中会分解,而且铱黑(即金属铱粉末)可将其还原成晶体状的四氟化铱(IrF4)。五氟化铱的特性相似,但它其实是一种四聚体Ir4F20,由四个角对角连接的八面体所形成。
工业上最重要的铱化合物是六氯铱酸(H2IrCl6)及其铵盐。铱的纯化过程、大多数铱化合物的生产初始步骤以及阳极涂层的制备过程都要用到这些化合物。IrCl2?6离子呈棕黑色,能够轻易还原成浅色的IrCl3?6,且该反应可以逆转。三氯化铱(IrCl3)常被用作其他Ir(III)化合物的制备原料。[3]氯和铱粉末在650°C经氧化反应会形成无水三氯化铱,而Ir2O3溶于氢氯酸中则可制成水合三氯化铱。另一种类似的制备原料是六氯铱酸铵((NH4)3IrCl6)。三价铱配合物具抗磁性,分子结构一般为八面体型。
铱的有机化合物含有铱﹣碳键,其中铱的氧化态通常较低。比如,十二羰基四铱(Ir4(CO)12)是最常见兼最稳定的金属羰基配合物,当中的铱就处于0氧化态。十二羰基四铱中的每一个铱原子都与另外三个键合,形成四面体原子簇。一些重要的Ir(I)有机化合物都是以发现者命名的。这包括沃什卡配合物(IrCl(CO)[P(C6H5),它会与O2分子键合,这种特性十分特殊。克拉布特利催化剂(Crabtree’s catalyst)是一种用于氢化反应的均相催化剂。这些化合物都属于平面正方形d8配合物,共有16个价电子,因此反应性很高。
铱的用途:
铱的应用大部分运用其高熔点、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192Ir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。

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