銥

基本資料

拼音：yī　yǐ

繁體字：銥

部首：钅

部外筆畫：6

總筆畫：11

繁體部首：金

部外筆畫：6

總筆畫：14

英文名稱：iridium

電子層：K-L-M-N-O-P

外圍電子層排布：5d7 6s2

核電荷數：77

五筆86&98:QYEY

倉颉:XCYHV

筆順編号:31115413534

四角号碼:80732

UniCode:CJK

統一漢字

U+94F1

基本字義

銥 讀 yī，一種金屬元素，高溫時可壓成薄片或拉成絲。它的合金用來制坩埚和金筆筆尖等。

化學符号

    屬于周期表Ⅷ族過渡元素，原子序數77，原子量192．2，面心立方晶格，是一種稀有的貴金屬材料。

    簡史1803年英國坦南特（s．Tennant）由分離鉑後的黑色殘渣中發現銥；1813年進行了銥的第一次熔化實驗；1860年帝俄造币廠用約8kg原生含銥材料和其他殘渣作原料進行熔煉，得到一個1．805kg重的銥錠。1881年霍蘭(J．Holland）以“熔化和鑄造銥的工藝”為題申請了美國專利。此後，各國的冶金工作者們為解決銥的加工問題作了大量工作。

    性能：銥的主要性能是：⑴密度22．42g/cm^3；⑵熔點2454℃，銥制品使用溫度可達210[4]0～2200¨C；⑶彈性模量高（538.3GPa），泊松系數低（0.26），低溫塑性很差；⑷是最耐腐蝕的金屬，緻密态銥不溶于所有無機酸，也不被其他金屬熔體浸蝕，例如熔化的鉛、鋅、鎳、鐵、金等；能耐許多熔融試劑和高溫矽酸鹽的浸蝕；⑸像其他鉑族金屬合金一樣，銥合金能牢固吸附有機物，可作催化劑材料；⑹銥在空氣或氧氣中600℃以上生成IrO2，并在1100℃分解；在1227℃空氣中銥的揮發量為鉑的100倍。銥可采用高頻或中頻爐、電弧爐、電子束爐等熔煉。銥在1600℃以上具有好的塑性，通常進行熱加工。

    用途：銥的高熔點、高穩定性使其在很多特殊場合具有重要用途，但銥的脆性和高溫損耗在一定程度上限制了它的應用。銥的最早應用是作筆尖材料，後來又提出了注射針頭、天平刀刃、羅盤支架、電觸頭等方面的用途。銥坩埚可用于生長難熔氧化物晶體，該坩埚能在2100～2200℃工作幾千小時，是重要的貴金屬器皿材料。銥的高溫抗氧化性和熱電性能使銥/銥铑熱電偶成為惟一能在大氣中測量達2100℃高溫的貴金屬測溫材料；可用作放射性熱源的容器材料；陽極氧化銥膜是一種有前途的電顯色材料。Ir192是γ射線源，可用于無損探傷和放射化學治療。同時，銥是一個很重要的合金化元素，一些銥合金使用在某些關鍵部門；銥化合物亦有其特有用途。

發現曆史

1803年，英國化學家坦南特和法國化學家德斯科蒂等人研究了鉑系礦石溶于王水後的渣子。他們宣布殘渣中有兩種不同于鉑的新金屬存在，它們不溶于王水。

1804年，泰納爾發現并命名了它們。其中一個命名為irdium（銥），元素符号定為Ir。這一詞來自希臘文iris，原意是“彩虹”。這可能是由于二氧化銥的水合物IrO2 ·2H2O或Ir（OH）4，從溶液中析出沉澱時，顔色或青、或紫、或深藍、或黑，随着沉澱的情況而改變。

性質

物理性質

性狀：銀白色的鉑族過渡金屬。

第一電離能：9.1電子伏特。

莫氏硬度：6.5，硬度高且脆，高溫時可壓成薄片或拉絲。

密度：22.42 g/cm 是密度第二高個的元素（次于锇）。

強度：耐2000℃的高溫。質地堅硬，難以加工，通常與鉑溶成合金用于耐磨、耐高溫、耐腐蝕的器件上；

金屬互化物：為超導體。

晶體結構：晶胞為面心立方晶胞，每個晶胞含有4個金屬原子。

化學性質

耐腐蝕性：銥是已知最耐腐蝕的金屬，隻有銥粉可緩慢溶于王水，稍受熔融的強堿侵蝕，某些鹽類和鹵素對固體銥有腐蝕性。

反應：銥在強熱時可與氧、氟、氯反應；

催化性：銥有形成配位化合物的強烈傾向和良好的催化性能。

活性：當銥被磨成粉末将更具化學活性且易燃。

主要化合價：+2、+4、+6

化合物

氧化态

-3 [Ir(CO)3]

-1 [Ir(CO)3(PPh3)]

0 Ir4(CO)12

+1 [Ir(CO)Cl(PPh3)2]

+2 IrCl2

+3 IrCl3

+4 IrO2

+5 Ir4F20

+6 IrF6

銥化合物的氧化态介乎−3和+6，最常見的有+3和+4。高氧化态的化合物比較罕見，包括IrF6和兩種混合氧化物Sr2MgIrO6及Sr2CaIrO6。2009年，科學家利用基質隔離方法（在6 K的氩氣中）對過氧化銥配合物進行紫外線照射，制成了四氧化銥（IrO4）。然而這一化合物預計在更高的溫度下無法穩定保持固體狀态。[5] 參見分類：銥化合物

二氧化銥（IrO2）為棕色粉末，是銥唯一一種性質已經過充分研究的氧化物。三氧化二銥是一種黑藍色粉末，在硝酸中會氧化成IrO2。其他已知的化合物包括二硫化銥、二硒化銥、三硫化二銥和三硒化二銥等，另外也有研究指出IrS3的存在。銥還可以形成氧化态為+4和+5的銥酸，如K2IrO3和KIrO3。在高溫下使銥與氧化鉀或超氧化鉀反應，就可取得這些銥酸。 

目前尚未發現化學式為IrxHy的氫銥二元化合物，但有些已知配合物包含IrH4−

5和IrH3− 

6離子，其中銥的氧化态分别為+1和+3。科學家認為，Mg6Ir2H11當中同時存在IrH4−

5以及含18個電子的IrH5−

4離子。

銥并不形成一鹵化物和二鹵化物，而是會與每一種鹵素形成對應的三鹵化物IrX3。氧化态為+4或以上的鹵化物隻有四氟化銥、五氟化銥和六氟化銥。六氟化銥（IrF6）是一種反應性很高的揮發性黃色固體，其分子結構呈八面體形。它在水中會分解，而且銥黑（即金屬銥粉末）可将其還原成晶體狀的四氟化銥（IrF4）。五氟化銥的特性相似，但它其實是一種四聚體Ir4F20，由四個角對角連接的八面體所形成。

工業上最重要的銥化合物是六氯銥酸（H2IrCl6）及其铵鹽。銥的純化過程、大多數銥化合物的生産初始步驟以及陽極塗層的制備過程都要用到這些化合物。IrCl2−

6離子呈棕黑色，能夠輕易還原成淺色的IrCl3−

6，且該反應可以逆轉。三氯化銥（IrCl3）常被用作其他Ir(III)化合物的制備原料。氯和銥粉末在650 °C經氧化反應會形成無水三氯化銥，而Ir2O3溶于氫氯酸中則可制成水合三氯化銥。另一種類似的制備原料是六氯銥酸铵（(NH4)3IrCl6）。三價銥配合物具抗磁性，分子結構一般為八面體型。

銥的有機化合物含有銥﹣碳鍵，其中銥的氧化态通常較低。比如，十二羰基四銥（Ir4(CO)12）是最常見兼最穩定的金屬羰基配合物，當中的銥就處于0氧化态。十二羰基四銥中的每一個銥原子都與另外三個鍵合，形成四面體原子簇。一些重要的Ir(I)有機化合物都是以發現者命名的。這包括沃什卡配合物（IrCl(CO)[P(C6H5)3]2），它會與O2氧分子鍵合，這種特性十分特殊。克拉布特利催化劑（Crabtree's catalyst）是一種用于氫化反應的均相催化劑。這些化合物都屬于平面正方形d配合物，共有16個價電子，因此反應性很高。

同位素

主條目：銥的同位素

銥有兩種自然穩定同位素：Ir和Ir，豐度分别為37.3%和62.7%。已人工合成的放射性同位素共有34種，質量數從164至199不等。Ir夾在兩個穩定同位素之間，也是最穩定的放射性同位素，半衰期為73.827天。這一同位素在近距離治療和工業射線照相技術中具有用途，特别是在天然氣工業中用于無損檢測鋼鐵的焊接處。銥-192曾造成多宗輻射意外。另外有三個同位素的半衰期在一天以上：Ir、Ir和Ir。質量數低于191的同位素會同時進行β衰變、α衰變以及質子發射，但有兩者除外：Ir進行電子捕獲，而Ir進行正電子發射。質量數高于191的同位素則進行β衰變，其中Ir會少量進行電子捕獲。所有銥同位素都是在1934至2001年間發現的，其中最新發現的是Ir。[5] 

銥共有32種已知同核異構體，質量數介乎164到197。最穩定的同核異構體是Ir，它會經同核異能躍遷，半衰期為241年，因此比所有處于基态的放射性同位素都要穩定。最不穩定的異構體是Ir，其半衰期隻有2微秒。Ir是所有元素中首個被證實呈現穆斯堡爾效應的同位素。該同位素應用在穆斯堡爾光譜分析中，在物理學、化學、生物化學、冶金學和礦物學等領域都有用到。

特點

銥屬鉑系元素。鉑系元素幾乎完全成單質狀态存在，高度分散在各種礦石中，例如原鉑礦、硫化鎳銅礦、磁鐵礦等。鉑系元素幾乎無例外地共同存在，形成天然合金。在含鉑系元素礦石中，通常以鉑為主要成分，而其餘鉑系元素則因含量較小，必須經過化學分析才能被發現。由于锇、銥、钯、铑和钌都與鉑共同組成礦石，因此它們都是從鉑礦提取鉑後的殘渣中發現的。

鉑系元素化學性質穩定。它們中除鉑和钯外，不但不溶于普通的酸，而且不溶于王水。鉑很易溶于王水，钯還溶于熱硝酸中。所有鉑系元素都有強烈形成配位化合物的傾向。1803年，法國化學家科勒德士戈蒂等人研究了鉑系礦石溶于王水後的渣子。他們宣布殘渣中有兩種不同于鉑的新金屬存在，它們不溶于王水。1804年，泰納爾發現并命名了它們。其中一個命名為irdium（銥），元素符号定為Ir。這一詞GD來自希臘文iris，原意是“虹”。這可能是由于二氧化銥的水合物IrO·2H傳或Ir(OH)4，從溶液中析出沉澱時，顔色或青、或紫、或深藍、或黑，GA随着沉澱的情況而改變。

種類

銥金：是稀有貴重金屬，是鉑和銥的合金，稀有程度在鉑金之上。其熔點、強度和硬度都很高。顔色為銀白色，具強金屬光澤，硬度7。相對密度22.40，性脆但在高溫下可壓成箔片或拉成細絲，熔點高，達2454℃。化學性質非常穩定，不溶于王水。主要用于制造科學儀器、熱電偶、電阻绫等。高硬度的鐵銥和銥鉑合金，常用來制造筆尖和鉑金首飾。由于其極高的熔點和超強的抗腐蝕性，銥在高水平技術領域中得到廣泛的使用，如航天技術，制藥和汽車行業。

銥（Ir)

熔點（℃）： 2454

強度（kgf/mm2） :112

電阻（μΩ·㎝）： 5.3

硬度：240

銥絲：呈細絲狀金屬銥加工材料。銥絲的電阻系數為6.03×10-2Ωmm2/m， 抗拉強度1493MPa，伸長率10%～20%。用粉末冶金法和熔鑄-壓力加工法均可生産出Ф0.15mm細絲。銥絲用作高溫抗氧化熱電偶材料和燈絲材料。Ir-W熱電偶E2200℃=44.19mv，在1000～2000℃範圍内，熱電勢與溫度的關系幾乎成直線，但隻能在中性氣氛或真空中使用。

銥合金：以銥為基加入其他元素組成的合金。

常用的銥合金有Ir-40Rh、Ir-70Rh、Ir-20Ru、Ir-10Ru等合金。

其主要特點是熱電性能良好、高溫抗氧化、耐腐蝕。Ir-Ru系合金硬而脆難于加工。

銥合金主要用作高溫抗氧化熱電偶及電接觸材料，用Ir-Rh做熱電偶使用溫度可高達2000℃以上。

銥铑合金：是銥和铑的二元合金，在高溫下為連續固溶體，有IrRhl0、IrRh40、IrRh50和IrRh­70等合金。Ir-Rh40合金的鑄态維氏硬度l736MPa，IrPh70的為1422MPa。合金的高溫抗氧化能力比純銥強，在2000℃時IrRh60氧化失重約5%。而純銥失重高達27%。用高頻爐氩氣保護熔煉，鑄錠經熱軋和适量的冷加工成材。主要用作高溫抗氧化熱電偶，使用溫度可達2000℃以上，有IrRh60-Ir、IrRh40-Ir以及IrRh50-IrRu10等，後者熱電勢最高，在2000℃時可達17.18mV。

資源

發現的鉑族礦物和含鉑族元素的礦物已超過80種，加上變種和未定名礦物已達200個。在自然界中，鉑族金屬主國呈自然元素、自然合金、銻化物、硫化物、硫砷化物和铋碲化物的單獨礦物存在，部分呈類質同像存在于硫化物，如黃銅礦、鎳黃鐵礦、紫硫鎳（鐵）礦等中。

存量

銥是地球地殼中最稀有的元素之一，平均質量比例隻有百萬分之0.001。金的豐度是它的40倍，鉑是它的10倍，而銀和汞都是它的80倍。碲的豐度與銥相近，另外隻有三種穩定元素比銥更加稀有：铼、钌和铑，其中後兩者的豐度是銥的十分之一。相比之下，銥在隕石裡的含量則高很多，一般在百萬分之0.5以上。科學家相信，銥在整個地球的含量比在地殼中的含量高很多，但由于它密度高，而且具親鐵性，所以在地球仍處于熔融狀态時，就已沉到地球的内核了。 

銥在自然中以純金屬或合金的形态出現，尤其是各種比例的銥﹣锇合金。鎳和銅礦藏中含有鉑系金屬的硫化物（如(Pt,Pd)S）、碲化物（如PtBiTe）、銻化物（PdSb）和砷化物（如PtAs2）。這些化合物中的鉑會被少量的銥和锇元素取代。與其他鉑系元素一樣，銥可以形成自然鎳合金及銅合金。

地殼中有三種地質結構的銥含量最高：火成岩、撞擊坑以及前二者演化而成的地質結構。最大的已知礦藏有南非的布什維爾德火成雜岩體、俄羅斯的諾裡爾斯克及加拿大的索德柏立盆地等。美國有較小的锇礦藏。銥也出現在次生礦藏中，與沖積層礦藏中的鉑以及其他鉑系元素結合。前哥倫布時期哥倫比亞喬科省居民所用的沖積層礦藏至今仍是鉑系元素的一大來源。截至2003年，并沒有數據記錄全球銥儲藏量。

白垩紀

主條目：白垩紀－第三紀滅絕事件

6600萬年前形成的K-T界線記錄了從白垩紀到古近紀的轉折點，此地層的黏土的銥含量異常高。路易斯·阿爾瓦雷茨為首的研究團隊在1980年提出假說，指這一地層中的銥是小行星或彗星撞擊地球時帶來的。這一理論稱為阿爾瓦雷茨假說，目前被公認為恐龍滅絕的最佳解釋。後來人們在中美洲尤卡坦半島地底發現了約6600萬年前形成的大型撞擊坑，即希克蘇魯伯隕石坑，這很可能就是阿爾瓦雷茨假說中那顆隕石的撞擊地點。杜威·麥克林（Dewey M. McLean）等人則認為是火山活動把銥帶到地球表面的，因為地球深處存在更多的銥元素，而且許多火山至今仍在放出銥，如留尼汪島上的富爾奈斯火山。

提取

從礦石中提取

砂鉑礦或含鉑族金屬的砂金礦用重選法富集可得精礦，鉑或锇、銥的含量能達70-90%，可直接精煉。50年代以來鉑族金屬主要從銅鎳硫化物銥共生礦中提取，小部分從煉銅副産品中提取。鉑族含量高的冰鎳，現在氧壓下硫酸浸出，或氯化冶金分離其他金屬後獲得鉑族精礦。鉑族精礦經過直接溶解、分離、提純，或先将锇、钌氧化揮發他離後，再分離、提純其他鉑族金屬。

用乙醇-鹽酸溶液吸收

将吸收液再加熱蒸餾，并用堿液吸收得锇酸鈉。在吸收液中加氯化铵，則锇以铵鹽形式沉澱，在氫氣中煅燒，可得锇粉。在蒸出锇的殘液中加氯化铵，可得钌的铵鹽，再在氫氣中煅燒，可得钌粉。浸出钌和锇後的殘渣主要為氧化銥，用王水溶解，加氯化铵沉出粗氯銥酸铵，經精制，在氫氣中煅燒，可得銥粉。将鉑族金屬粉末用粉末冶金法或通過高頻感應電爐熔化可制得金屬錠。 

制取高純鉑族金屬

一般将金屬溶解後，經反複提純，精制方法有載體氧化水解、離子交換、溶劑萃取和重複沉澱等，然後再以铵鹽沉出，經煅燒可得相應的高純金屬。

相關産品

銥金

銥金是稀有貴重金屬，是鉑和銥的合金，稀有程度在鉑金之上。其熔點、強度和硬度都很高。顔色為銀白色，具強金屬光澤，硬度7。相對密度22.40，性脆但在高溫下可壓成箔片或拉成細絲，熔點高，達2454℃。化學性質非常穩定，不溶于水。主要用于制造科學儀器、熱電偶、電阻绫等。高硬度的鐵銥和銥鉑合金，常用來制造筆尖和鉑金首飾。

銥絲

呈細絲狀金屬銥加工材料。銥絲的電阻系數為6.03×10-2Ωmm2/m，銥絲用作高溫抗氧化熱電偶材料和燈絲材料。 

銥铑合金

銥和铑的二元合金，在高溫下為連續固溶體，有IrRhl0、IrRh40、IrRh50和IrRh­；70等合金。Ir-Rh40合金的鑄态維氏硬度l736MPa，IrPh70的為1422MPa。合金的高溫抗氧化能力比純銥強，在2000℃時IrRh60氧化失重約5％。而純銥失重高達27％。用高頻爐氩氣保護熔煉，鑄錠經熱軋和适量的冷加工成材。主要用作高溫抗氧化熱電偶，使用溫度可達2000℃以上，有IrRh60-Ir、IrRh40-Ir以及IrRh50-IrRu10等，後者熱電勢最高，在2000℃時可達17.18mV。

用途

最重要的銥化合物為其鹽類和氯化的酸類 ，銥也可以形成有機金屬化合物，作為工業用催化劑和研究用途,例如用于化學工業上合成醋酸的CativaTM 催化法需要使用銥的羰基配合物[Ir(CO)2I2]−。

銥目前使用于需要在高耐蝕性，高溫工作環境的設備，如火星塞，坩埚（高溫下的半導體再結晶）和生産氯氣的氯堿法之電極。因其抗腐蝕性，銥也用于放射性同位素熱電機的保護層 。

汽車工業界，銥可用于制作高檔次火花塞的放電極，其性能優于銅質火花塞。

由于銥耐磨的特性，過去也大量用于鋼筆之筆尖。于筆尖上附上一塊耐磨之鉑銥合金，稱為銥點。現今仍保留銥點之稱呼，但已很少含有銥 。

銥可在鉑礦中發現。熔點、硬度都比鉑高。銥鉑合金曾被用于制作國際米原器，用10%銥和90%鉑的合金制成國際米尺，作為長度單位米的标準。

安全

成塊的銥金屬沒有生物用途亦無害，因為它不與生物組織反應。人體組織内的銥比例隻有一兆（萬億）分之二十左右。和大部份金屬一樣，銥的金屬細粉具有危險性。這樣的粉末會刺激組織，且容易在空氣中燃燒。由于銥化合物的處理量一般都很低，所以人們對其毒性所知甚少。不過銥的可溶鹽，如各種鹵化銥，則含有毒性。大部份銥化合物都不可溶，所以很難被人體吸收。

Ir同位素和其他放射性同位素一樣是危險的。唯一的相關意外是在近距離治療時受該同位素輻射的意外照射。Ir所放出的高能伽馬射線會提高患癌症的可能性。外照射可導緻燒傷、輻射中毒甚至死亡。攝入Ir可導緻腸胃内膜燒傷。進入體内的Ir、Ir和Ir主要會積累在肝髒中，所放出的伽馬射線和β輻射會對身體造成損害。

銥星系統

銥星（Iridium）系統簡介：銥系統誕生于1998年，是由66顆低軌衛星組成的全球衛星移動通信系統。66顆低軌衛星分布在6個極地軌道上，另有6顆備份星。銥系統最初設計是77顆在軌衛星。其結構正好和金屬元素銥的結構相同，因而得名銥系統。雖然後來設計中将銥系統整個星系衛星數量減少到66顆，但仍然保留了原來的銥系統的名稱。星上采用先進的數據處理和交換技術，并通過星際鍊路在衛星間實現數據處理和交換、多波束天線。銥系統最顯著的特點就是星際鍊路和極地軌道。星際鍊路從理論上保證了可以由一個關口站實現衛星通信接續的全部過程。極地軌道使得銥系統可以在南北兩極提供暢通的通信服務。銥系統是唯一可以實現在兩極通話的衛星通信系統。銥系統最大的優勢是其良好的覆蓋性能，可達到全球覆蓋。可為地球上任何位置的用戶提供帶有密碼安全特性的移動電話業務。低軌衛星系統的低時延給銥系統提供良好的通信質量。銥系統可提供電話、傳真、數據、和尋呼等業務。它的用戶終端有雙模手機、單模手機、固定站、車載設備和尋呼機。

阿爾瓦茲假說

在K-T界線粘土層有不尋常高豐度的銥，引起了阿爾瓦茲假說，該假說解釋在6500萬年前一個巨大的隕石撞擊地殼，所造成恐龍以及許多其他物種的滅絕，因為銥在隕石中的豐度遠高于地球的地殼平均豐度。一般認為銥在地球上的總量應高于在地殼岩石的觀察，當地球剛誕生，還是熔融狀态時，因銥與其他鉑類金屬的高密度和讓他們有和鐵鍵結的趨勢，造成大量的銥下沉到地殼以下和鐵結合。