Iridium

Eigenschaften
[Xe] 4f14 5d7 6s2 77Ir Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Iridium, Ir, 77
Elementkategorie	Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block	9, 6, d
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7439-88-5
EG-Nummer	231-095-9
ECHA-InfoCard	100.028.269
Massenanteil an der Erdhülle	0,001 ppm[1]
Atomar[2]
Atommasse	192,217(2)[3] u
Atomradius (berechnet)	135 (180) pm
Kovalenter Radius	141 pm
Elektronenkonfiguration	[Xe] 4f14 5d7 6s2
1. Ionisierungsenergie	8.96702(22) eV[4] ≈ 865.19 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie	17.0(3) eV[4] ≈ 1640 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie	28.0(1,6) eV[4] ≈ 2700 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie	40.0(1,7) eV[4] ≈ 3860 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie	57.0(1,9) eV[4] ≈ 5500 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	kubisch flächenzentriert
Dichte	22,56 g/cm3[6]
Mohshärte	6,5
Magnetismus	paramagnetisch (χm = 3,8 · 10−5)[7]
Schmelzpunkt	2739 K (2466 °C)
Siedepunkt	4403 K[8] (4130 °C)
Molares Volumen	8,52 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie	564 kJ/mol[8]
Schmelzenthalpie	26 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit	4825 m·s−1
Elektrische Leitfähigkeit	19,7 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit	150 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände	−3, −1, ±0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +8, +9[9]
Normalpotential	1,156 V (Ir3+ + 3 e− → Ir)
Elektronegativität	2,20 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 189Ir {syn.} 13,2 d ε 0,532 189Os 190Ir {syn.} 11,78 d ε 2,000 190Os 191Ir 37,3 % Stabil 192Ir {syn.} 73,830 d β− 1,460 192Pt ε 1,046 192Os 192mIr {syn.} 241 a IT 0,155 192Ir 193Ir 62,7 % Stabil 194Ir {syn.} 19,15 h β− 2,247 194Pt 195Ir {syn.} 2,5 h β− 1,120 195Pt
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Kernspin γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 191Ir 3/2 4,812 · 106 1,09 · 10−5 1,72 193Ir 3/2 5,227 · 106 2,34 · 10−5 1,87
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[10] Pulver Gefahr H- und P-Sätze H: 228​‐​319 P: 210[10]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Iridium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ir und der Ordnungszahl 77. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der Gruppe 9 (in der älteren Zählung Teil der 8. Nebengruppe) oder Cobaltgruppe. Das sehr schwere, harte, spröde, silber-weiß glänzende Edelmetall aus der Gruppe der Platinmetalle gilt als das korrosionsbeständigste Element. Iridium wird unterhalb 0,11 Kelvin supraleitend.

Im Jahr 1800 kauften William Hyde Wollaston und Smithson Tennant 5959 Feinunzen (etwa 185 Kilogramm) Platinerz aus Kolumbien und untersuchten es, indem sie das Erz in Königswasser lösten. Dabei löste sich ein Großteil des Erzes, es blieb aber auch ein unlöslicher Rückstand. Daraufhin teilten die beiden Chemiker die weitere Untersuchung. Wollaston untersuchte die löslichen Bestandteile und entdeckte darin 1803 die Elemente Rhodium und Palladium.^[11]

Tennant kümmerte sich dagegen um den in Königswasser unlöslichen Rückstand. Er erhitzte das schwarze Pulver mit Natriumhydroxid und löste die erhaltene Masse in Wasser. Dabei bildete sich eine gelbe Lösung und es blieb ein Rückstand. Aus der gelben Lösung konnte Tennant das Osmium isolieren. Den unlöslichen Rückstand löste er in Salzsäure. Diese Lösung war zunächst blau, färbte sich dann grün und schließlich dunkelrot. Es gelang Tennant, aus dieser Lösung dunkelrote Kristalle zu erhalten, bei denen es sich wahrscheinlich um Dinatriumhexachloroiridat handelte. Als er die Kristalle erhitzte, bildete sich ein weißes, metallisches Pulver, das er nicht schmelzen konnte und mit Metallen wie Blei oder Kupfer Legierungen bildete. Auf Grund der Farbwechsel beim Lösen in Salzsäure nannte Tennant das Metall Iridium, altgriechisch ἰριοειδής irio-eides „regenbogenartig“. Seine Entdeckungen stellte er 1804 vor.^[12][13]

Gleichzeitig mit Tennant führten auch die französischen Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin und Antoine-François de Fourcroy ähnliche Experimente mit Platinerz durch und entdeckten darin ein neues Element, das sie ptène nannten. Dabei handelte es sich wahrscheinlich um eine Iridium-Osmium-Mischung. Dieser Name setzte sich jedoch nicht durch, Tennant gilt als Entdecker der beiden Elemente und seine Namen wurden beibehalten.^[14][12]

Die erste Anwendung von Iridium entwickelte 1834 John Isaac Hawkins. Auf Grund der großen Härte des Materials setzte er Iridium als Spitze für Füllfederhalter ein. 1892 konstruierte William Chandler Roberts-Austen ein Thermoelement aus Iridium und einer Iridium-Platin-Legierung, das auf Grund des hohen Schmelzpunktes des Elementes für Temperaturmessungen bis 2000 °C geeignet war.^[15]

1889 legte das Internationale Büro für Maß und Gewicht fest, dass das Urmeter und das Urkilogramm aus einer Legierung von 90 % Platin und 10 % Iridium bestehen sollen.^[16]

1958 konnte Rudolf Mößbauer am Iridium-Isotop ¹⁹¹Ir erstmals den nach ihm benannten Mößbauer-Effekt nachweisen.^[17]

Iridium ist seltener als Gold oder Platin. Es ist nach Rhenium zusammen mit Rhodium und Ruthenium das seltenste nicht-radioaktive Metall. Sein Anteil in der kontinentalen Erdkruste beträgt nur 1 ppb.^[18] In der Natur tritt es elementar in Form von kleinen Körnern oder in Begleitung des Platins auf. Mit Osmium bildet es zwei natürlich vorkommende Minerale:

• Osmiridium, das zu 50 % aus Iridium, der Rest aus Osmium, Platin, Ruthenium und Rhodium besteht, und
• Iridosmium, das sich zu 55 bis 80 % aus Osmium und zu 20 bis 45 % aus Iridium zusammensetzt.

Wichtige Vorkommen liegen in Südafrika, im Ural, Nord- und Südamerika, in Haiti, Tasmanien, Borneo und Japan.

Freies Iridium ebenso wie andere Elemente der Platingruppe finden sich in Flusssanden. Daneben fällt Iridium bei der Verhüttung von Nickelerzen an. Die weltweite Abbaumenge von Iridium im Jahr 2020 wurde auf etwa 9 Tonnen geschätzt, wovon alleine 7 Tonnen auf Gewinnung in südafrikanischen Platinerzminen zurückzuführen ist. Die Nachfrage nach Iridium hat sich in den letzten Jahren erhöht, da Iridium bei einigen aktuellen technologischen Entwicklungen eine wichtige Rolle spielt. So kommt Iridium als Katalysator bei der Gewinnung von Wasserstoff durch PEM-Elektrolyse zum Einsatz sowie bei der Elektro-Chlorierung zur Aufbereitung von Ballastwasser großer Schiffe (seit 2024 verpflichtend) und der Herstellung von OLED-Displays.^[19] Der Preis von Iridium ist darum in den letzten Jahren stark gestiegen. Lag er 2017 mit 900 US-$ pro Feinunze noch leicht unter dem Preis von Platin, so war Iridium im Jahr 2020 mit 1600 US-$ pro Feinunze schon doppelt so teuer wie dieses.^[20] 2021 kletterte der Preis auf 6200 US-$^[19] empor und lag im Juni 2022 bei ca. 5000 US-$ pro Feinunze.^[21]

Wegen seiner Härte und Sprödigkeit kann Iridium nur schwer bearbeitet werden. In der natürlich auftretenden Isotopenzusammensetzung ist Iridium nach Osmium das zweitdichteste Element.

Bei Rotglut oxidiert Iridium unvollständig zu schwarzem IrO₂, das oberhalb 1140 °C wieder zerfällt. Auch ist Iridium wie Osmium in der Hitze und vor allem bei höherem Sauerstoffgehalt als Oxid IrO₃ flüchtig. An kalten Stellen jedoch scheidet es sich im Gegensatz zum Osmium als Metall oder IrO₂ wieder ab. In Pulverform ist es ein entzündbarer Feststoff, der durch kurzzeitige Einwirkung einer Zündquelle leicht entzündet werden kann. Die Entzündungsgefahr ist umso größer, je feiner der Stoff verteilt ist. In kompakter Form ist es nicht brennbar.^[10] In Mineralsäuren, auch in Königswasser, ist es beständig. In Chlorid-Schmelzen wird es jedoch bei Gegenwart von Chlor zu Doppelchloriden umgesetzt, z. B. Na₂[IrCl₆].

Es gibt zwei natürliche Isotope von Iridium, 34 Radioisotope und 21 Kernisomere, wovon das Kernisomer ^192m2Ir mit einer Halbwertszeit von 241 Jahren das stabilste ist. Es zerfällt durch innere Konversion zu ¹⁹²Ir, das mit 73,831 Tagen Halbwertszeit das Isotop mit der längsten HWZ ist.¹⁹²Ir zerfällt als Betastrahler zum Platinisotop ^192mPt, die meisten anderen zu Osmium. Die restlichen Isotope und Kernisomere haben Halbwertszeiten zwischen 300 µs bei ¹⁶⁵Ir und 11,78 Tagen bei ¹⁹⁰Ir.

¹⁹²Ir eignet sich wegen seiner Gammastrahlung mit Energien zwischen 200 und 600 keV (Kiloelektronenvolt) für die Durchstrahlungsprüfung von Bauteilen. Bei Werkstücken mit einer Wanddicke von über 20 mm wird meistens auf dieses Isotop zurückgegriffen (normativ geregelt, siehe z. B. DIN EN ISO 5579).

Für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (ZfP) ist der Iridiumstrahler meistens in Form einer 2–3 mm großen Tablette in einem Strahlerhalter eingeschweißt, und dieser ist in einem verschließbaren Typ-B-Arbeitsbehälter untergebracht, der zur Abschirmung der Gammastrahlung mit abgereichertem Uran ausgekleidet ist.

Arbeitsbehälter für Iridiumstrahler haben folgende Abmessungen: 20 cm lang, 10 cm breit und 15 cm hoch. Das Gewicht beträgt auf Grund des Uranmantels je nach Aktivität etwa 13 bis 20 kg.

→ Liste der Iridium-Isotope

Iridium ist oft Bestandteil von Legierungen, denen es Härte und/oder Sprödigkeit verleiht. Platin-Iridium-Legierungen setzt man bei Präzisionsmessungen, in der Medizin und dem Maschinenbau ein.

Weitere Verwendung findet es:

• als Bestandteil der Legierung des Ur-Kilogramms sowie des dritten Ur-Meters,
• zur Umhüllung von Plutoniumdioxid in Isotopenbatterien,
• in Form von Behältern und Tiegeln für Hochtemperaturanwendungen,
• als elektrischer Kontakt,
• in Schmuck als Platin-Iridium-Legierung (PtIr 800 und PtIr 900) für stark beanspruchte Teile (Trauringe, Krawattennadeln, Verschlüsse, Mechaniken und Federn),
• bei Zündkerzen-Elektroden,
• in Schreibfedern, vorne an der Spitze für Füllfederhalter wird meist eine Os/Ir-Legierung eingesetzt,
• in Legierung mit Platin als Zerstäuberspitze in der Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie,
• bei der Messung der Oberflächenspannung nach der Du-Noüy-Ringmethode, wo es in Legierung mit Platin wegen seiner optimalen Benetzbarkeit eingesetzt wird,
• in Sputter-Targets zur Erzeugung von elektronenableitenden Beschichtungen von elektrischen Nichtleitern in der hochauflösenden Rasterelektronenmikroskopie,
• als UV-Schutzschicht auf hochwertigen Sonnenbrillen,
• in Dentallegierungen,
• zunehmend als Katalysator chemischer Reaktionen (industriell wichtiger Einsatz bei der Synthese der Essigsäure),
• wegen seiner hohen Dichte und seines hohen Schmelzpunktes als Target in der Kernphysik, beispielsweise zur Antiprotonenerzeugung im CERN.^[22]
• In den Farbstoffen von organischen Leuchtdioden, zur Erzeugung von Singulett-Triplett-Übergängen
• als Bestandteil eines Elektrolyseurs (zur Erzeugung von Wasserstoff)
• In Elektrodenmaterial von Elektro-Chlorierungssystemen zur Ballastwasserbehandlung von Schiffen, mit dem Schiffe über 400 t bis 2024 verpflichtend ausgerüstet sein müssen.

Iridium kommt in verhältnismäßig hoher Konzentration in jener 66 Millionen Jahre alten Sedimentschicht vor, die die chronostratigraphischen Systeme der Kreide und des Paläogens voneinander trennt, und gilt als Indiz für einen großen Meteoriteneinschlag, dem nach überwiegender wissenschaftlicher Meinung neben den Dinosauriern etwa 75 Prozent der damaligen Arten zum Opfer fielen;^[23] siehe hierzu auch Iridium-Anomalie, Chicxulub-Krater und Kreide-Paläogen-Grenze.

Metallisches Iridium ist wegen seiner Beständigkeit ungiftig. Als Pulver oder Staub ist es leicht entzündlich, in kompakter Form nicht brennbar. Iridiumverbindungen müssen als toxisch eingestuft werden.

Viele Iridiumsalze sind farbig: Mit Chlor bildet es olivgrünes Iridium(III)-chlorid oder dunkelblauschwarzes, nicht ganz definiertes Iridium(IV)-chlorid. Mit Fluor reagiert es zu gelbem, leichtflüchtigem Iridium(VI)-fluorid beziehungsweise gelbgrünem Iridium(V)-fluorid. Die für Iridium bereits vor Jahren vorhergesagte Oxidationsstufe +IX konnte 2014 durch das synthetisierte [IrO₄]⁺ auch experimentell bestätigt werden.^[9] Es handelt sich um das einzige Element, bei welchem diese Oxidationsstufe in einer Verbindung bekannt ist.^[24] Neben den Oxiden und Halogeniden des Iridiums sind zahlreiche oktaedrische, diamagnetische Iridium(III)-komplexe, wie Aminkomplexe und Chlorokomplexe bekannt. Die Reduktion von Iridium(III)-chlorid in Alkohol in Gegenwart von π-Akzeptorliganden führt zu quadratisch planaren Iridium(I)-Komplexen, von denen der Vaskas Komplex am besten untersucht ist. Durch Reduktion von Iridium(III)-chlorid mit Kohlenmonoxid erhält man die Iridiumcarbonyle wie das kanariengelbe [Ir₄(CO)₁₂] und das rote [Ir₆(CO)₁₆]. Iridiumkomplexe können in der homogenen Katalyse, insbesondere bei Hydrierungsreaktionen, eingesetzt werden.^[25]

• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie. Band 1, 9. Auflage. München 2000, ISBN 3-423-03217-0.
• M. Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie. 1. Auflage. Heidelberg 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
• N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
• Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

Wiktionary: Iridium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Iridium – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Bild in der Sammlung von Heinrich Pniok
• Mineralienatlas:Iridium (Wiki)

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Iridium) entnommen.
3. ↑ IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights: Standard Atomic Weights of 14 Chemical Elements Revised. In: Chemistry International. 40, 2018, S. 23, doi:10.1515/ci-2018-0409.
4. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu iridium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 13. Juni 2020.
5. ↑ ^{a b c d e} Eintrag zu iridium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 13. Juni 2020.
6. ↑ J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium. In: Platinum Metals Review. 33, 1, 1989, S. 14–16 (Volltext (Memento desOriginals vom 7. Februar 2012 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.platinummetalsreview.com; PDF; 209 kB).
7. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
8. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
9. ↑ ^{a b} Guanjun Wang, Mingfei Zhou, James T. Goettel, Gary G. Schrobilgen, Jing Su, Jun Li, Tobias Schlöder, Sebastian Riedel: Identification of an iridium-containing compound with a formal oxidation state of IX. In: Nature. Band 514, 21. August 2014, S. 475–477, doi:10.1038/nature13795. 
10. ↑ ^{a b c} Eintrag zu Iridium, Pulver in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 12. April 2020. (JavaScript erforderlich)
11. ↑ W. P. Griffith: Bicentenary of Four Platinum Group Metals Part I: Rhodium and Palladium – Events Surrounding their Discoveries. In: Platinum Metals Review. 47, 4, 2003, S. 175–183, doi:10.1595/003214003X474175183.
12. ↑ ^{a b} W. P. Griffith: Bicentenary of Four Platinum Group Metals Part II. Osmium and Iridium - Events Surrounding Their Discoveries. In: Platinum Metals Review. 48, 4, 2004, S. 182–189, doi:10.1595/003214004X484182189.
13. ↑ Smithson Tennant: On two metals, found in the black powder remaining after the solution of platina. In: Philosophical Transactions. 94, 1804, S. 411–418, doi:10.1098/rstl.1804.0018.
14. ↑ Rolf Haubrichs, Pierre-Léonard Zaffalon: Osmium vs. ‘Ptène’: The Naming of the Densest Metal. In: Johnson Matthey Technology Review. Nr. 61, 2017, S. 190-196, doi:10.1595/205651317x695631.
15. ↑ L. B. Hunt: A History of Iridium. In: Platinum Metals Review. 31, 1, 1987, S. 32-41, doi:10.1595/003214087X3113241.
16. ↑ Resolution 1 of the 1st CGPM. Sanction of the international prototypes of the metre and the kilogram. Bureau International des Poids et Mesures, 1889, abgerufen am 25. August 2025 (englisch). 
17. ↑ Rudolf L. Mössbauer: Kernresonanzfluoreszenz von Gammastrahlung in Ir¹⁹¹. In: Zeitschrift für Physik. 151, 1958, S. 124-143, doi:10.1007/BF01344210.
18. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85. Auflage. CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth's Crust and in the Sea.
19. ↑ ^{a b} Deutsche Wirtschaftsnachrichten, abgerufen am 10. Juni 2022
20. ↑ U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2022: PLATINUM
21. ↑ Internetquelle Gold.de, aktueller Iridiumkurs, abgerufen am 10. Juni 2022
22. ↑ CERN Neutrino Factory Working Group Technical Note princeton.edu, abgerufen am 1. Februar 2011.
23. ↑ Michael J. Henehan, Andy Ridgwell, Ellen Thomas, Shuang Zhang, Laia Alegret, Daniela N. Schmidt, James W. B. Rae, James D. Witts, Neil H. Landman, Sarah E. Greene, Brian T. Huber, James R. Super, Noah J. Planavsky, Pincelli M. Hull: Rapid ocean acidification and protracted Earth system recovery followed the end-Cretaceous Chicxulub impact. In: PNAS. 116. Jahrgang, Nr. 43, Oktober 2019, doi:10.1073/pnas.1905989116 (englisch). 
24. ↑ Steve Ritter: Iridium Dressed To The Nines – Periodic Table: IrO₄⁺ is the first molecule with an element in the +9 oxidation state. In: Chemical & Engineering News. 2014.
25. ↑ Lexikon der Chemie: Iridiumverbindungen - Lexikon der Chemie, abgerufen am 20. Februar 2018