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Descubierto en 1803 junto con el osmio, el iridio corresponde al elemento químico metálico de símbolo Ir y número atómico 77. Está clasificado en la familia de los metales de transición debido a que su cuerpo simple es un platinoide.
El descubrimiento del iridio fue realizado en Londres por Smithson Tennant. Disolvió platino y otros minerales de platino en agua regia. Los residuos de la disolución contenían osmiuro de iridio.
El metal iridio debe su nombre al latín “iris” que significa “arcoíris”. Recibió esta denominación debido a sus diferentes compuestos muy coloridos. En realidad, es un término greco-latino o inglés culto que apareció en francés en 1805. Más precisamente, apareció por primera vez en los informes descriptivos de los “Anales de Química”.
El adjetivo “iridiado” se utiliza para calificar cualquier material. Generalmente, se trata de una aleación metálica cuya composición contiene una cantidad no despreciable de iridio. El platino iridiado y la awaruite iridiada son algunos ejemplos.
Los patrones del kilogramo y del metro utilizados antiguamente fueron fabricados con una aleación metálica constituida por un 90% de platino y un 10% de iridio. Se conservan en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas ubicada en Sèvres, cerca de París.
En su época, Smithson Tennant utilizó la oxidación en crisol a fuego alto para obtener el platinoide osmio. Este proceso produce una materia pulverulenta que reacciona con el agua regia llevada a ebullición. Luego, por evaporación hasta secado, la adición de amoníaco libera ácido ósmico o tetróxido de osmio. Una vez retirado lo esencial del osmio, el residuo purificado contiene compuestos de iridio y, eventualmente, rutenio y rodio.
Cuando este último residuo se trata con agua caliente, se forma un “licor amarillo”. La adición de cloruro de amonio natural en exceso permite obtener un precipitado de “metal platinoide”. Se presenta en forma de cloruros dobles, mientras que el rodio permanece en solución. Después, un barrido con gas dihidrógeno permite reducir este precipitado para dar una esponja de metaloide que se funde con plomo.
Gracias al plomo fundido, los rastros de rodio y platino son solubilizados. En cuanto al iridio y al rutenio, forman cristales metálicos visibles a simple vista. Su estructura cristalina permite generalmente diferenciarlos, aunque pueden formarse aleaciones. El calentamiento en un crisol de plata de una preparación de cristales y álcalis fundidos produce ruteniato de potasio de color amarillo y óxido de iridio.
Como información, la mezcla de álcalis fundidos utilizada está basada en nitrato de potasio o KNO3 y potasa o KOH. La purificación del iridio se desarrolla en dos etapas. La primera consiste en lavar con agua los resultados de la preparación, lo que conduce a la disolución del ruteniato de potasio. La segunda etapa es reducir el óxido de iridio restante recurriendo al proceso de barrido con gas dihidrógeno.
Hasta la fecha, se conocen 37 radioisótopos de iridio. Su número másico está comprendido entre 164 y 202. En estado natural, este elemento químico se compone de dos isótopos: 37,3% de 191Ir y 62,7% de 193Ir.
El 192Ir es el isótopo de iridio más estable. Desintegrándose principalmente en 192Pt, tiene una vida media de 73,827 días. Su energía media es de 380 KeV. El metal también posee otros tres isótopos (188Ir, 189Ir y 190Ir) con una vida media superior a un día.
Exceptuando el isótopo 189Ir, los isótopos de iridio que tienen un número másico inferior a 191 se desintegran siguiendo una combinación β+, α y p (en casos raros). La desintegración del iridio 189 se realiza por captura electrónica.
En cuanto a los isótopos con un número másico superior a 191, se desintegran por β–. Como recordatorio, todos son isótopos sintéticos. La única excepción es el iridio 192 con una desintegración menor por captura electrónica. Este último se utiliza en braquiterapia.
El iridio es un elemento químico considerado “nativo”. Cuando se encuentra en la naturaleza, está en estado de cuerpo simple y no asociado a otros elementos. Sin embargo, a veces es un componente importante del platino nativo o del osmio nativo. Esto también significa que el iridio puede formar aleaciones naturales con otros platinoides y elementos metálicos de la misma familia. Las más extendidas son las que forma con el osmio como el osmiridio y el iridosmio. Además, la materia prima de estos dos elementos está principalmente constituida por una mezcla isomorfa con diversos otros platinoides.
El iridio es un metal de naturaleza siderófila y muy raro. Con una concentración de solo 0,001 g/t o 0,001 ppm en la superficie de la Tierra, está casi ausente en la corteza terrestre. Si bien su clarke es casi nulo, los yacimientos secundarios de oro nativo y platino nativo contienen, sin embargo, una cantidad no despreciable.
Asimismo, el iridio está presente en los meteoritos metálicos como los meteoritos de hierro. De hecho, su presencia entre las capas geológicas del Cretácico y el Terciario es un argumento frecuentemente utilizado para apoyar la teoría del impacto meteorítico. Este evento que se remonta a más de 65 millones de años es responsable de la extinción masiva de los dinosaurios no aviares y de otras especies animales.
Numerosos científicos adhieren a la teoría de la extinción de origen extraterrestre. Al entrar en colisión con la Tierra, un asteroide gigante o un cometa habría liberado importantes cantidades de iridio en la atmósfera. Además, la frontera temporal entre el período Cretácico y el Paleógeno, marcada por el límite K-T, se caracteriza por una delgada capa de sedimentos rica en iridio.
No obstante, otros científicos refutan esta tesis. Dewey M. McLean, investigador del Virginia Polytechnic Institute, sostiene principalmente que el iridio presente en sedimentos a través del mundo es de origen volcánico. Como prueba, señala que el núcleo de la Tierra es rico en este elemento. También se apoya en un hecho significativo: cuando el Pitón de la Fournaise en la isla de La Reunión entra en erupción, todavía libera iridio actualmente.
El iridio es calificado de platinoide debido a su aspecto blanco plateado que se asemeja al del platino. A diferencia de este último, presenta un ligero toque grisáceo o amarillento. Muy duro, también es el metal más resistente a la corrosión. Solo la plata posee una reflectancia luminosa más elevada que este elemento químico.
Como el rodio blanco y el platino blanco, el iridio es muy brillante, pero no maleable. Con una densidad de 22,56, es el segundo cuerpo simple más denso después del osmio. El metal debe su densidad muy elevada a su estructura cristalina compacta y de tipo cúbica centrada en las caras.
Siendo el iridio extremadamente duro e inelástico, su mecanizado y conformado son complicados de realizar. Aunque algunas muestras nativas son ligeramente blandas, siguen siendo difíciles de trabajar. Su punto de fusión supera los 2.400°C, más elevado que el del platino. Como solo hierve a una temperatura superior a 4.400°C, su rango líquido abarca cerca de 2.000°C.
Por otra parte, este elemento es químicamente poco reactivo. El iridio es un metal conocido por su fuerte resistencia a la corrosión. A temperatura ambiente, el ozono no lo ataca. Se comporta como un metal refractario. Confiere a las aleaciones una dureza excepcional. Por ejemplo, su aleación con el platino es notablemente dura y poco sensible a la deformación térmica.
Cualquiera que sea su estado, compacto o dividido, el iridio no es atacado por los ácidos fuertes como las bases fuertes. Asimismo, no es soluble en agua. Sin embargo, en forma fisurada o de polvo finamente molido, puede ser atacado por el agua regia en caliente.
Finalmente, este metal es solubilizado por las sales en fusión como el cianuro de sodio (NaCN) y el cloruro de sodio (NaCl). También es sensible a la mezcla de potasa fundida como el KOH y el K2CO3. Mezclado con cloruro de sodio, luego colocado bajo una corriente de dicloro y calentado al rojo vivo, produce cloruro de iridio(II) según la reacción:
(Ir, NaCl) mezcla llevada al rojo vivo + Cl2 gas → IrCl2 polvo coloreado soluble en agua (rojo oscuro) + NaCl gas
El principal uso del iridio es como agente endurecedor en metalurgia. Forma parte de la fabricación de aleaciones de alta resistencia capaces de soportar temperaturas muy elevadas. Por ejemplo, se utiliza comúnmente en dispositivos sometidos a muy altas temperaturas, contactos eléctricos y aleaciones de platino muy estables. Como información, el platino iridiado constituía el material del metro patrón y del kilogramo patrón.
Las aleaciones de metales que contienen iridio encuentran otras aplicaciones en diversos sectores de actividad:
Este metal también se utiliza como aleación complementaria con el osmio. La mezcla está presente en aparatos y objetos variados como los sistemas de inyección de reactores químicos, pivotes de instrumentos de precisión o puntas de plumas estilográficas.
El iridio reacciona con el oxígeno cuando se calienta al rojo. Bajo un flujo de oxígeno, a 600°C, la reacción permite obtener dióxido de iridio. Este último se disocia cuando la temperatura es superior a 1.140°C:
Ir sólido cristal, en polvo, calentado al rojo + O2 gas → IrO2 polvo o masa sólida negra
IrO2 polvo calentado hacia 1.200°C → Ir sólido cristal + O2 gas
También conviene hacer la distinción entre el dióxido de iridio anhidro o IrO2 negro y el dióxido de iridio dihidratado o IrO2. Cuando este último (H2O azul índigo) se calienta, produce de nuevo polvo anhidro negro.
El metal también entra en reacción con los halógenos en caliente. A diferencia de otros platinoides, es menos resistente al ataque del flúor, incluso a temperaturas inferiores a 300°C:
Ir sólido cristal + 2 F2 gas → IrF4
Sin embargo, se necesitan temperaturas elevadas para el ataque del dicloro. La reacción permite obtener tricloruro de iridio, tetracloruro de iridio o también monocloruro y dicloruro de iridio.
Ir sólido cristal, en polvo, calentado al rojo + 2 Cl2 gas → IrCl4
Los principales grados de oxidación que caracterizan la química del iridio son -II, -I, III y IV. Es posible encontrar cloruros de iridio (II, III y IV), bromuros de iridio (II, III y IV) así como fluoruros de iridio (III, IV, V y VI). También existen seleniuro de iridio (III), sulfuro de iridio (II y IV) y telururo de iridio (III). Finalmente, con la acetilacetona, existen varios complejos organometálicos como Ir(VI) o Ir(III).
Los métodos físicos son generalmente preferidos para la detección del iridio. En efecto, los procedimientos químicos son bastante costosos. Requieren importantes cantidades de productos raros. El espectro de emisión UV, más precisamente con las rayas a 322,08 nm y 351,36 nm, y la fluorescencia X son los métodos más extendidos. Gracias a un software potente, la fluorescencia X es capaz de distinguir una mezcla de platinoides complejos a cerca de 10 ppm.
El cuerpo simple metal de iridio es conocido por su no reactividad química. Por ello, no es tóxico. En cambio, sus compuestos deben manipularse con extrema precaución debido a su elevada toxicidad.
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