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銥是一種化學(xué)元素,化學(xué)符號(hào)為Ir,原子序數(shù)為77。
1803年,人們?cè)阢K的不溶性雜質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了銥。主要發(fā)現(xiàn)者,史密森·滕南特,將它命名為銥,它的名字來(lái)自艾里斯,因?yàn)樗性S多不同顏色的鹽。銥是一種稀有元素,在地殼中年產(chǎn)量和消耗量為三噸。銥191和銥193是僅有的兩種天然同位素,也是唯一的穩(wěn)定同位素,銥193比銥191更富。
銥具有化學(xué)穩(wěn)定性。它是最耐腐蝕的金屬。銥對(duì)酸有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,不溶于酸。只有海綿狀的銥會(huì)在熱王水中慢慢溶解。如果是致密的銥,即使沸騰的王水也不能腐蝕;但在高溫加壓密閉反應(yīng)器中,銥在250°C以上的王水中腐蝕明顯;在上述溫度和壓力下,20份濃鹽酸和1份濃硝酸制備的混合酸對(duì)銥的腐蝕性比王水高約20倍,因此在化學(xué)分析中常被用作溶解金屬銥的試劑。
銥在350°C(無(wú)空氣體)的熔融氫氧化鈉中極其耐腐蝕,腐蝕速率小于0.005mm/年(約3.5mdd),但400°C以上的熔融氫氧化鈉對(duì)銥有嚴(yán)重腐蝕。熔融氫氧化鉀也能強(qiáng)烈腐蝕銥。
在室溫下,致密的金屬銥對(duì)干燥的氟氣、干燥或潮濕的氯、溴和碘具有優(yōu)異的耐腐蝕性。無(wú)可見腐蝕。
一般腐蝕劑不能腐蝕銥。形成配位化合物的趨勢(shì)很強(qiáng)。主要化合價(jià)為+2、+4和+6。
元素來(lái)源:地殼中含量只有9×10-9%。主要存在于鋨銥礦石中。它可以通過(guò)從鉑精煉過(guò)程中獲得的鋨銥合金中分離鋅來(lái)制備。
元素用途:許多高熔點(diǎn)氧化物單晶生長(zhǎng)在純銥制成的坩堝中,純銥、鉑銥合金和銥銠合金多用于制造科學(xué)儀器、熱電偶、電阻絲等。鉑中加入銥可以提高鉑在水、酸和鹵素中的耐蝕性,以及500℃以下的機(jī)械強(qiáng)度,但隨著銥含量的增加,合金在空氣體中900℃以上的氧化失重也隨之增加。含10%銥和90%鉑的鉑銥合金,因其膨脹系數(shù)極小而被用于制造國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)儀表。世界上最初的千克裝置曾經(jīng)是由鉑銥合金制成的。
銥的發(fā)現(xiàn)與鉑等鉑元素密切相關(guān)。古埃塞俄比亞人和南美各種文化的人自古以來(lái)就使用天然存在的鉑金,其中一定含有少量其他鉑金元素,包括銥。17世紀(jì),西班牙征服者在蟲火谷省發(fā)現(xiàn)了鉑,并將其帶到了歐洲。然而,直到1748年,科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)它不是任何已知金屬的合金,而是一種全新的元素。
當(dāng)時(shí)研究鉑的化學(xué)家把鉑放在王水(鹽酸和硝酸的混合物)中,生成可溶性鹽。每次配制好的溶液都會(huì)留下少量深色不溶性殘?jiān)<s瑟夫·普魯斯特認(rèn)為這種殘留物是石墨。法國(guó)化學(xué)家維克多·科萊-德索蒂爾斯、安托萬(wàn)·弗朗索瓦、佛克羅伊伯爵和路易·尼古拉斯·沃克林也在1803年觀察到了這種黑色殘留物,但由于數(shù)量太少,沒(méi)有進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。
1803年,英國(guó)化學(xué)家史密森·滕南特分析了殘留物,并得出結(jié)論,它一定含有新的金屬元素。沃克朗將粉末在酸和堿中來(lái)回浸泡,以獲得揮發(fā)性氧化物。他認(rèn)為是新元素的氧化物,將新元素命名為“ptene”,起源于希臘語(yǔ)“πτνο”(Ptènos),即“有翼”。滕南特有更多的殘留物,很快就鑒定出兩種新元素,即鋨和銥。經(jīng)過(guò)與氫氧化鈉和鹽酸的一系列反應(yīng),他產(chǎn)生了一種深紅色晶體(可能是Na2 [ircl6] nh2o)。銥的許多鹽有明亮的顏色,所以滕南特以希臘神話的彩虹女神艾瑞斯的名字命名銥為“銥”。元素的發(fā)現(xiàn)記錄在1804年6月21日給皇家學(xué)院的一封信中。
1813年,英國(guó)化學(xué)家約翰·喬治·查爾茲首次熔化銥。1842年,羅伯特·黑爾首次獲得高純度銥金屬。他測(cè)得銥的密度為21.8克/厘米,發(fā)現(xiàn)這種金屬幾乎無(wú)法延伸,而且極其堅(jiān)硬。1860年,亨利·艾丁·圣克萊爾·德維爾和朱爾斯·亨利·德布雷首次熔化銥。每千克銥的熔化過(guò)程需要超過(guò)300升的純氧和H2。
銥的難熔性和可塑性如此之大,極大地限制了它的實(shí)際應(yīng)用。約翰·艾薩克·霍金斯于1834年發(fā)明了帶銥筆尖的金筆。1880年,霍蘭德和威廉·洛夫蘭·達(dá)德利利用磷大大簡(jiǎn)化了銥的熔化過(guò)程,并在美國(guó)申請(qǐng)了專利。之后,英國(guó)莊信豐丸公司表示,早在1837年就使用了類似的方法熔化銥,并在許多世界博覽會(huì)上展出了熔化的銥。奧托·費(fèi)斯納于1993年首次在熱電偶中使用銥釕合金材料,這使得這種新設(shè)備能夠測(cè)量高達(dá)2000攝氏度的溫度..
1957年,魯?shù)婪颉つ滤贡柊l(fā)現(xiàn),在僅含銥的固體金屬樣品中,原子可以共振地發(fā)射和吸收γ射線,而不會(huì)反沖。他的實(shí)驗(yàn)是20世紀(jì)劃時(shí)代的物理實(shí)驗(yàn)之一。這種現(xiàn)象被稱為穆斯堡爾效應(yīng)(其他顯示這種效應(yīng)的原子核相繼被發(fā)現(xiàn),如Fe),這是穆斯堡爾譜學(xué)的中心原理,在物理、化學(xué)、生物化學(xué)、冶金、礦物學(xué)等方面都有重要的應(yīng)用。該論文發(fā)表僅三年后,1961年,32歲的穆斯堡爾因這一發(fā)現(xiàn)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
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銥和胺雙催化劑用于催化單立體構(gòu)型線性醛的α-烷基化反應(yīng)
銥催化下的對(duì)映選擇性烯丙基化
銥催化不對(duì)稱烯丙基脫芳烴的研究進(jìn)展
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