이리듐: 원소 속성 및 용도

설명

이리듐은 은백색 외관과 극도의 안정성으로 유명한 조밀하고 부식에 강한 금속입니다. 이리듐은 지구상에서 가장 희귀하고 가치 있는 금속 중 하나로 항공우주 부품, 점화 플러그, 전기 접점 및 기타 여러 고강도 합금의 주요 응용 분야에 사용됩니다.

원소 이리듐:

이리듐은 PGM 금속 그룹에 속하며 지각 내에서 가장 희귀한 원소 중 하나입니다. 19세기 초 영국의 화학자 스미슨 테넌트가 백금 광석에서 이리듐을 발견한 이후 과학자와 산업가 모두에게 큰 관심을 받고 있는 원소입니다. 원자 번호는 77이고 원자량은 192.217로 귀중하지만 희소성이 있는 원자재입니다. 이리듐의 녹는점과 끓는점이 각각 2446°C와 4130°C로 높기 때문에 고온 및 고응력 조건에 특히 적합하여 많은 기술 발전에서 계속 중요한 역할을 담당하고 있습니다.

화학적 특성:

이리듐은 대부분의 금속에서 흔히 볼 수 없는 다양한 화학적 특성을 자랑합니다. 특히 부식, 산화, 마모에 대한 저항성이 매우 높습니다. 가장 반응성이 강한 환경에서도 이리듐은 불활성 특성으로 인해 구조적 무결성을 유지합니다. 이러한 분해 저항성은 이리듐이 여러 화합물 내에서 +3과 +4의 두 가지 안정적인 산화 상태를 지원할 수 있다는 사실에서 직접적으로 비롯됩니다. 이러한 안정성 덕분에 이리듐은 촉매 공정, 특히 금속이 산성 또는 고온 조건에서 견디거나 작동해야 하는 촉매 공정에서 널리 활용되고 있습니다.

이리듐의 화학적 불활성은 황산이나 질산과 같은 공격적인 화학 물질과 접촉하는 응용 분야에서 이 금속을 유용하게 만드는 또 다른 측면입니다. 이는 화학 및 제약 산업에서 사용되는 부식 방지 부품을 제조하기 위한 전제 조건입니다. 고온 산화에 대한 뛰어난 내성으로 에너지 관련 분야에서도 그 역할이 확대되고 있습니다.

물리적 특성:

물리적 특성으로 인해 이리듐은 주기율표에서 가장 견고한 원소 중 하나입니다. 밀도는 약 22.56g/cm³로 납의 거의 두 배에 달하며, 이러한 높은 밀도는 이리듐의 놀라운 견고성에 기여합니다. 이리듐은 2446°C의 높은 융점을 가지고 있으며, 극한의 온도에서도 강도를 유지하는 능력 덕분에 재료가 높은 열 스트레스 하에서 성능을 유지해야 하는 여러 중요한 산업 분야에 사용됩니다.

이리듐은 녹는점이 매우 높을 뿐만 아니라 매우 단단하고 마모에 강합니다. 따라서 기계 부품의 마모가 잦은 분야에 매우 유용합니다. 고성능 엔진의 점화 플러그에 사용되든 항공 우주 분야에 사용되든 이리듐의 내구성은 까다로운 조건에서도 안정적으로 작동한다는 것을 의미합니다.

자세한 내용은 Stanford Advanced Materials (SAM).

일반적인 용도:

이리듐은 물리적, 화학적 특성이 우수하여 다양한 고성능 응용 분야에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

1. 점화 플러그: 이리듐은 전기 전도성이 뛰어나고 열 분해에 대한 저항성이 우수하여 극한 조건의 엔진에서 우수한 성능을 발휘하기 때문에 항공기 엔진, 고속 자동차 엔진 및 고성능 관련 응용 분야용 점화 플러그를 제조하는 데 사용됩니다.

2. 항공우주: 이리듐은 극도로 높은 온도에서 작동할 수 있으므로 항공우주 산업에서 노즐, 전극 및 기타 필수 구성 요소에 사용됩니다. 여기에는 우주에서 작동해야 하는 우주선의 부품과 극도로 높은 온도에서 작동하는 항공기의 엔진이 포함됩니다.

3. 고강도 합금: 이리듐은 다른 금속과 결합하여 터빈 블레이드, 의료 기기 및 기타 중요 부품과 같이 기계 부품이 높은 응력에 노출되는 응용 분야에 사용되는 고강도 합금을 만듭니다. 이리듐의 뛰어난 내식성은 이러한 합금의 수명과 신뢰성을 더욱 향상시킵니다.

4. 과학 기기: 이리듐은 고온 및 부식성 환경에 대한 내성이 필요한 과학 기기 및 장비 제작에 사용됩니다. 예를 들어 열전대, 진공관 및 물리학, 화학 및 재료 과학 분야의 연구와 관련된 기타 첨단 기기가 여기에 포함됩니다.

5. 전기 접점 및 코팅: 이리듐의 강도와 전기 전도성은 전기 접점 및 코팅에 이상적인 소재입니다. 원자로에서 고전력 전기 회로에 이르기까지 다양한 전자 장치에 사용됩니다.

6. 촉매: 이리듐은 여러 화학 공정, 특히 수소화 반응에서 촉매로 사용됩니다. 고압 및 고온 조건에서의 불활성 및 안정성으로 인해 정밀 화학, 제약 및 석유화학 제품 생산에 효율적인 촉매로 사용됩니다.

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준비 방법:

이리듐은 주로 백금 채굴의 부산물로 추출되기 때문에 공급량이 제한되어 있습니다. 이 과정에서 백금, 팔라듐, 로듐과 같은 PGM이 채굴됩니다. 이리듐은 용매 추출, 화학적 침전, 고온 정제 기술 등 여러 복잡한 화학적 절차를 거쳐 분리됩니다. 희귀성과 추출의 복잡성으로 인해 이리듐은 일반적으로 다른 금속보다 생산 비용이 더 비쌉니다.

이리듐을 추출하려면 필요한 순도에 도달하기 위해 특수 장비와 고압 및 고온의 조건이 필요합니다. 정제 후 이리듐은 전자, 항공우주 및 기타 첨단 기술에 사용되는 특정 합금 및 부품을 비롯한 여러 고부가가치 산업 제품 제조에 사용됩니다.

자주 묻는 질문

1. 이리듐이 산업 분야에서 그토록 가치 있는 이유는 무엇인가요?

이리듐은 부식과 산화에 대한 저항성이 뛰어나고 녹는점과 밀도가 매우 높기 때문에 항공우주, 자동차 및 전자 애플리케이션과 같이 극한의 조건에서 사용되는 산업에 이상적인 소재입니다.

2. 이리듐은 어떻게 추출하나요?

이리듐은 백금을 생산하기 위한 채굴 과정에서 부산물로 얻어집니다. 백금족 금속 광석을 특정 화학 공정을 통해 매우 높은 온도에서 정제하면 이리듐이 분리됩니다.

3. 이리듐의 일반적인 용도는 무엇인가요?

이리듐은 점화 플러그, 고강도 합금, 과학 기기, 전기 접점, 코팅 및 다양한 화학 공정의 촉매제로 사용됩니다.

4. 이리듐이 희귀 원소 중 하나로 간주되는 이유는 무엇인가요?

이리듐은 지각 내 농도가 낮고 추출이 어렵고 정제하는 데 자원 집약적인 공정이 필요하기 때문에 희귀 원소로 간주됩니다.

5. 이리듐의 물리적 특성은 이 원소의 산업적 활용에 어떻게 기여하나요?

이리듐의 고밀도, 내마모성, 높은 녹는점, 고온에서의 강도는 내구성, 정밀성, 신뢰성이 필요한 고성능 애플리케이션에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.