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이리듐

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목차

1. 개요

이리듐은 1803년 스미스손 테넌트에 의해 발견된 희귀하고 단단한 전이 금속 원소이다. 이리듐은 오스뮴과 함께 백금족 금속의 발견과 관련이 있으며, 이리듐의 염들이 무지개처럼 다양한 색조를 나타내어 이름이 유래되었다. 이리듐은 지구 지각에서 가장 희귀한 원소 중 하나이며, 자연 상태에서는 비결합 원소 또는 오스미리듐, 이리도스뮴과 같은 합금 형태로 발견된다. 이리듐은 높은 융점과 내식성으로 인해 산업적으로 활용되며, 점화 플러그, 도가니, 촉매, X선 광학 등에 사용된다. 또한, 이리듐은 백악기-팔레오기 경계층에서 높은 농도로 발견되어 공룡 멸종과 관련된 소행성 충돌의 증거로 제시되기도 한다. 덩어리 형태의 이리듐은 생물학적으로 무해하지만, 미세 분말은 자극적이며, 방사성 동위원소인 192Ir은 방사선 노출로 인해 위험할 수 있다.

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이리듐
기본 정보
은백색의 이리듐
원소 이름이리듐
영어 이름Iridium
일본어 이름イリジウム
문화어 이름이리디움
로마자 표기iridium
발음 (IPA)/ɨˈrɪdiəm/
발음 (한글)이리디어엄
원자 번호77
원소 기호Ir
왼쪽 원소오스뮴
오른쪽 원소백금
위쪽 원소Rh
아래쪽 원소Mt
분류전이 금속
족9
주기6
구역d
겉모습은백색
원자 질량192.217
전자 배치[Xe] 4f14 5d7 6s2
껍질 당 전자 수2, 8, 18, 32, 15, 2
상태고체
밀도22.562 g/cm3 (상온)
액체 밀도19 g/cm3 (융점)
녹는점2719 K (2446 °C, 4435 °F)
끓는점4403 K (4130 °C, 7466 °F)
융해열41.12 kJ/mol
기화열564 kJ/mol
열용량25.10 J/(mol·K)
증기압 (1 Pa)2713 K
증기압 (10 Pa)2957 K
증기압 (100 Pa)3252 K
증기압 (1 kPa)3614 K
증기압 (10 kPa)4069 K
증기압 (100 kPa)4659 K
결정 구조면심 입방정계
격자 상수a = 383.92 pm (20 °C)
전기 음성도2.20 (폴링 척도)
이온화 에너지1차: 880 kJ/mol
2차: 1600 kJ/mol
원자 반지름136 pm
공유 반지름141±6 pm
자기 정렬상자성
전기 저항47.1 nΩ·m (20 °C)
열 전도율147 W/(m·K)
열팽창 계수6.47 × 10-6/K (20 °C)
음속 (막대)4825 m/s (20 °C)
영률528 GPa
전단 탄성 계수210 GPa
부피 탄성 계수320 GPa
푸아송 비0.26
모스 경도6.5
비커스 경도1760–2200 MPa
브리넬 경도1670 MPa
CAS 등록 번호7439-88-5
동위 원소
동위 원소188Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 1.73일, 전자 포획으로 188Os 붕괴
189Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 13.2일, 전자 포획으로 189Os 붕괴
190Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 11.8일, 전자 포획으로 190Os 붕괴
191Ir: 안정, 존재비 37.3%
192Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 73.827일, 베타 붕괴로 192Pt 붕괴, 전자 포획으로 192Os 붕괴
192m2Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 241년, 핵 이성질체 전이로 192Ir 붕괴
193Ir: 안정, 존재비 62.7%
193mIr: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 10.5일, 핵 이성질체 전이로 193Ir 붕괴
194Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 19.3시간, 베타 붕괴로 194Pt 붕괴
194m2Ir: 인공 방사성 동위 원소, 반감기 171일, 핵 이성질체 전이로 194Ir 붕괴
기타 정보
발견 및 분리스미스슨 테넌트 (1803년)
산화 상태6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -3

2. 역사

1803년 영국의 과학자 스미스손 테넌트는 백금을 왕수(염산과 질산의 혼합물)에 용해시키고 남은, 왕수에 녹지 않는 검은색 잔류물을 분석하여 새로운 금속이 포함되어 있음을 알아냈다.[7] 그는 이 잔류물에서 이전까지 발견되지 않았던 두 원소인 이리듐과 오스뮴을 확인했다.[7][54]

테넌트는 그가 얻은 많은 염들이 강한 색을 띠는 것에 착안하여, 그리스 신화의 날개 달린 무지개의 여신이자 올림푸스 신들의 사자인 이리스(Ἶρις|이리스el)의 이름을 따서 이리듐이라고 명명했다.[43] 새로운 원소의 발견은 1804년 6월 21일 왕립학회에 보낸 편지에 기록되었다.[7][44]

2. 1. 백금족 금속의 발견

이리듐의 발견은 백금족 금속의 발견과 밀접하게 관련되어 있다. 1557년 이탈리아 인문주의자 율리우스 카이사르 스칼리거는 다리엔과 멕시코 사이에서 발견된, "어떤 불이나 스페인의 어떤 기술로도 액화시킬 수 없는" 알려지지 않은 귀금속에 대해 언급하며 백금족 금속을 유럽 문헌에 처음으로 기술하였다.[36]

안토니오 드 울로아는 유럽 역사에서 백금 발견의 공로를 인정받고 있다.


1735년, 안토니오 드 울로아와 호르헤 후안 이 산타실리아는 스페인 사람들이 8년 동안 콜롬비아와 페루를 여행하는 동안 원주민들이 백금을 채굴하는 것을 목격했다. 울로아와 후안은 희끄무레한 금속 너겟이 있는 광산을 발견하고 스페인으로 가져왔다. 울로아는 스페인으로 돌아와 스페인 최초의 광물학 연구실을 설립하고 1748년 백금을 체계적으로 연구한 최초의 사람이 되었다.[36] 1741년, 영국의 야금술사인 찰스 우드[38]는 자메이카에서 여러 콜롬비아산 백금 샘플을 발견하여 윌리엄 브라운리그에게 보냈다.

1750년, 브라운리그는 왕립 학회에 백금에 대한 자세한 설명을 발표하면서, 알려진 광물에 대한 이전 기록에서 이것에 대한 언급을 본 적이 없다고 밝혔다.[39] 1752년, 헨리크 셰퍼는 "백금"이라고 부르는 금속에 대한 자세한 과학적 설명을 발표했다.

2. 2. 이리듐의 발견

1803년 영국의 과학자 스미스손 테넌트는 백금을 왕수(염산과 질산의 혼합물)에 용해시키고 남은, 왕수에 녹지 않는 검은색 잔류물을 분석하여 새로운 금속이 포함되어 있음을 알아냈다.[7] 그는 이 잔류물에서 이전까지 발견되지 않았던 두 원소인 이리듐과 오스뮴을 확인했다.[7][54]

테넌트는 그가 얻은 많은 염들이 강한 색을 띠는 것에 착안하여, 그리스 신화의 날개 달린 무지개의 여신이자 올림푸스 신들의 사자인 이리스(Ἶρις|이리스el)의 이름을 따서 이리듐이라고 명명했다.[43] 새로운 원소의 발견은 1804년 6월 21일 왕립학회에 보낸 편지에 기록되었다.[7][44]

2. 3. 초기 활용 및 연구

존 조지 칠드런은 1813년 "만들어진 가장 강력한 갈바니 전지"를 이용하여 최초로 이리듐 시료를 용융했다.[7] 1842년 로버트 헤어는 고순도 이리듐을 최초로 얻었다. 그는 이리듐의 밀도가 약 21.8g/cm3임을 발견하고, 이 금속이 거의 연성이 없고 매우 단단하다는 점을 지적했다. 1860년 앙리 센-클레르 드빌과 쥘 앙리 드브레는 상당한 양의 이리듐을 처음으로 용융했다. 그들은 이리듐 1kg당 300L 이상의 순수한 와 가스를 연소해야 했다.[7]

이리듐 용융의 극심한 어려움으로 인해 이리듐을 다루는 데 어려움이 있었다. 존 아이작 호킨스는 만년필 펜촉에 사용할 미세하고 단단한 촉을 얻고자 1834년 이리듐으로 끝을 마감한 금 펜을 만드는 데 성공했다. 1880년 존 홀랜드와 윌리엄 로플랜드 더들리는 인을 첨가하여 이리듐을 용융하는 방법을 개발하여 미국에서 특허를 받았다. 영국의 회사 존슨 매시는 이후 1837년부터 유사한 공정을 사용해 왔으며 여러 세계 박람회에서 용융된 이리듐을 이미 선보였었다고 밝혔다.[7] 1933년 오토 포이즈너는 열전대에 루테늄과의 합금을 최초로 사용했다. 이를 통해 최대 2000°C의 고온을 공기 중에서 측정할 수 있었다.[7]

1957년 독일 뮌헨에서 루돌프 메스바우어는 고체 금속 시료(191Ir만 함유)에서 원자의 감마선의 공명 및 원자 반동 없는 방출과 흡수를 발견했다.[46] 이 현상은 메스바우어 효과로 알려져 있으며, 그는 이 발견으로 1961년 노벨 물리학상을 수상했다.[47]

3. 성질

이리듐은 밀도가 22.56g/cm3로 원소 중 오스뮴 다음으로 두 번째로 높으며, 녹는점은 2447°C, 끓는점은 4527°C로 매우 높아 가공하기 어렵다. 왕수에도 녹지 않지만, 가열 시 과염소산나트륨 존재 하에서는 진한 염산에 녹는다. 모든 금속 중에서 백금 다음으로 부식이 되지 않는 특성을 가지고 있다.

이리듐은 -3에서 +9까지의 산화 상태를 갖는 화합물을 형성할 수 있지만, 가장 흔한 산화 상태는 +1, +2, +3 및 +4이다.[23] +6 산화 상태의 이리듐 화합물에는 과 산화물 및 가 있다.[23][24] 팔산화이리듐(VIII)은 6 K의 아르곤에서 기질 고립 조건 하에서 생성되었다.[25] 어떤 원소에 대해서도 가장 높게 기록된 최고 산화 상태(+9)는 기체 상태의 에서 발견된다.

이리듐의 산화 상태와 대표적인 화합물
산화 상태대표적인 화합물
-3
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
+8
+9


3. 1. 물리적 성질

밀도는 22.56g/cm3로 오스뮴 다음으로 두 번째로 밀도가 높은 원소이다.[9][10] 녹는점은 2447°C, 끓는점은 4527°C로 매우 높다.[23] 이하의 온도에서 초전도체가 된다.[8] 상온 상압에서 안정적인 이리듐의 결정 구조는 면심입방구조(FCC)이다.

납작해진 짙은 회색 물질의 방울
의 아크 용융 이리듐


백금족 금속에 속하는 이리듐은 백금과 비슷한 흰색이지만 약간 누런색을 띤다. 경도가 높고, 잘 부서지며, 녹는점이 매우 높기 때문에 고체 이리듐은 기계 가공, 성형 또는 작업이 어렵다.[23] 이리듐의 탄성 계수는 오스뮴 다음으로 금속 중 두 번째로 높다.[7] 이는 높은 전단 계수와 매우 낮은 푸아송 비(세로 변형률에 대한 가로 변형률의 비율)와 함께 이리듐의 높은 강성과 변형 저항을 나타낸다.[7] 순수 백금의 비커스 경도는 56 HV인 반면, 이리듐이 50% 포함된 백금은 500 HV를 초과할 수 있다.[14][15]

3. 2. 화학적 성질

이리듐은 알려진 금속 중 가장 내식성이 높다.[54] 왕수에도 녹지 않는 성질을 가지고 있으나, 과염소산나트륨 존재 하에 고온에서는 진한 염산에 녹는다. 모든 금속들 중에서 백금 다음으로 부식이 되지 않는다. 산소가 존재하면 시안화물 염과 반응한다.[16] 고온에서는 할로겐 및 산소와 반응한다.[17][18] 이리듐은 대기압에서 황과 직접 반응하여 이황화이리듐을 생성한다.[19]

이리듐은 -3에서 +9까지의 산화 상태를 갖는 화합물을 형성하지만, 가장 흔한 산화 상태는 +1, +2, +3 및 +4이다.[23] +6 산화 상태의 이리듐 화합물에는 과 산화물 및 가 있다.[23][24] 팔산화이리듐(VIII)은 6 K의 아르곤에서 기질 고립 조건 하에서 생성되었다.[25] 어떤 원소에 대해서도 가장 높게 기록된 최고 산화 상태(+9)는 기체 상태의 에서 발견된다.

이리듐의 이원 산화물에는 이산화이리듐(IrO₂)이 있으며, 플루오라이트 구조를 가지는 청흑색 고체이다.[23] 삼산화이리듐(Ir₂O₃)은 청흑색 분말로 기술되었으며, 질산(HNO₃)에 의해 이산화이리듐(IrO₂)으로 산화된다.[17] 이황화물, 이셀레늄화물, 삼황화물, 삼셀레늄화물뿐만 아니라 IrS₃도 알려져 있다.[23]

모든 할로겐에 대해 이원 삼할로겐화물(IrX₃)이 알려져 있다.[23] +4 이상의 산화 상태에서는 사불화이리듐(IrF₄), 오불화이리듐(IrF₅), 육플루오르화이리듐(IrF₆)만 알려져 있다.[23] 육플루오르화이리듐(IrF₆)은 휘발성 황색 고체로, 팔면체 분자로 구성되어 있다. 물에서 분해되고 사불화이리듐(IrF₄)로 환원된다.[23] 오불화이리듐 또한 강한 산화제이지만, 네 개의 모서리를 공유하는 팔면체로 형성된 사량체(Ir₄F₂₀)이다.[23]

수화된 이리듐 삼염화물, 이리듐의 일반적인 염


이리듐은 광범위한 배위 화학을 가지고 있다. 이리듐 착물에서 이리듐은 항상 저스핀이다. Ir(III)과 Ir(IV)는 일반적으로 팔면체 착물을 형성한다.[23] +5와 +3 산화 상태에서는 다수의 수소화물 착물이 알려져 있다.[26]

이리듐은 +4와 +5 산화 상태를 갖는 옥소 음이온을 형성한다. 육염화이리듐(IV)산(, )과 그 암모늄 염은 산업적 및 제조적 관점에서 모두 일반적인 이리듐 화합물이다.[53] 이온은 강한 짙은 갈색을 띠며, 더 밝은 색의 로 쉽게 환원될 수 있고 그 반대도 가능하다.[53] 이리듐 삼염화물(, )은 650 °C에서 염소에 의한 이리듐 분말의 직접 산화로 무수 형태로 얻을 수 있거나,[53] 를 염산에 용해시켜 수화된 형태로 얻을 수 있으며, 다른 Ir(III) 화합물 합성을 위한 출발 물질로 종종 사용된다.[23]

산화 상태
−3
−1
0
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
+8
+9


4. 동위 원소

이리듐은 191Ir영어과 193Ir영어 두 가지 천연 안정 동위원소를 가지고 있으며, 각각 자연 존재비는 37.3%와 62.7%이다.[20] 최소 37가지 방사성 동위원소가 합성되었으며, 질량수는 164에서 202까지 다양하다. 안정 동위원소 사이에 있는 192Ir는 방사성 동위원소 중 가장 안정적인 것으로, 반감기가 73.827일이며, 근접치료[112]와 산업용 방사선 사진술, 특히 석유 및 가스 산업에서 강철 용접부의 비파괴 검사에 사용된다. 이리듐-192 방사선원은 여러 방사선 사고와 관련이 있었다. 반감기가 하루 이상인 다른 세 가지 동위원소는 188Ir영어, 189Ir영어, 190Ir영어이다.[20] 질량이 191보다 작은 동위원소는 β+ 붕괴, α 붕괴, (드물게) 양성자 방출 조합으로 붕괴하지만, 189Ir영어은 전자 포획으로 붕괴한다. 191보다 무거운 합성 동위원소는 β− 붕괴로 붕괴하지만, 192Ir영어은 미미한 전자 포획 붕괴 경로도 갖는다.[20] 알려진 모든 이리듐 동위원소는 1934년부터 2008년 사이에 발견되었으며, 가장 최근에 발견된 것은 200–202Ir영어이다.[21]

최소 32가지 준안정 이성질체가 특징지어졌으며, 질량수는 164에서 197까지 다양하다. 이 중 가장 안정적인 것은 192m2Ir영어이며, 이성질체 전이로 붕괴하고 반감기는 241년이다.[20] 이는 기저 상태의 이리듐 합성 동위원소보다 더 안정적이다. 가장 불안정한 이성질체는 190m3Ir영어이며, 반감기는 2μs에 불과하다.[20] 191Ir영어 동위원소는 어떤 원소에서든 처음으로 뫼스바우어 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 이는 물리학, 화학, 생화학, 야금학, 광물학 연구에 뫼스바우어 분광법을 유용하게 만든다.[22]

5. 존재 및 생산

이리듐은 지구 지각에서 매우 희귀한 원소 중 하나로, 지각 암석에서의 평균 질량 분율은 0.001ppm에 불과하다.[23] 금은 이리듐보다 4배, 백금은 10배 더 풍부하다.[23] 그러나 운석에서는 상대적으로 흔하게 발견되며, 농도는 0.5ppm 이상이다.[114] 윌라메트 운석은 4.7ppm의 이리듐을 함유하고 있다.[51] 지구 전체의 이리듐 농도는 지각보다 훨씬 높을 것으로 추정되는데, 이는 이리듐의 높은 밀도와 철 친화성 때문에 지구가 용융 상태였을 때 지구 핵으로 가라앉았기 때문이다.[53]

이리듐은 자연에서 비결합 원소 또는 천연 합금 형태로 발견되며, 특히 이리듐-오스뮴 합금인 오스미리듐(오스뮴이 풍부)과 이리도스뮴(이리듐이 풍부)에서 발견된다.[54] 지구 지각 내에서 이리듐은 화성암 광상, 충돌구, 그리고 이들이 재가공된 광상에서 높은 농도로 발견된다. 가장 큰 일차 매장량은 남아프리카 공화국의 부시벨트 암상에 있으며,[110] 러시아 노릴스크 근처의 구리-니켈 광상과 캐나다의 서드베리 분지(충돌구이기도 함)도 중요한 공급원이다.[110] 이리듐은 또한 사행층 광상에서 백금 및 기타 백금족 금속과 함께 이차 광상으로 발견된다. 콜롬비아 초코 주의 콜럼버스 이전 시대 사람들이 사용했던 사행층 광상은 여전히 백금족 금속의 공급원이다.

백악기-팔레오기 경계


백악기-팔레오기 경계는 6600만 년 전 지질 시대의 백악기와 팔레오기의 경계를 나타내는 얇은 지층으로, 이리듐이 풍부하게 함유되어 있다.[69] 이는 소행성 또는 혜성 충돌(알바레스 가설)로 인한 것으로 추정되며, 칙술루브 크레이터가 그 증거로 제시된다.[69][70][71] 그러나 일부 학자들은 화산 활동이 이리듐의 기원일 수 있다고 주장한다.[72][73]

이리듐은 주로 백금 제련의 부산물로 채취되며,[116] 과산화나트륨과의 융합 후 왕수를 이용하거나 염소와 염산 혼합물로 추출하는 방법이 사용된다.[53][110] 이후 육염화이리듐산암모늄()을 침전시키거나 유기 아민으로 를 추출하여 이리듐을 분리한다.[79] 분리된 이리듐 염화물 염은 수소로 환원하여 분말 또는 스펀지 형태의 금속을 얻는다.[80][81] 니켈, 구리 채광 및 처리 과정에서도 부산물로 얻어진다.[74]

2018년 전 세계 이리듐 생산량은 약 이었다.[75] 이리듐 가격은 과잉 공급,[74][76] LED 기술 변화[77] 등에 따라 변동이 심하다.

주요 이리듐 생산국은 다음과 같다:[82]

주요 이리듐 생산국 (kg)
국가20162017201820192020
세계7,7207,1807,5407,9108,170
남아프리카 공화국6,6246,0576,3576,4646,786
짐바브웨598619586845836
캐나다300200400300300
러시아200300200300250


5. 1. 지구에서의 존재

이리듐은 지구 지각에서 가장 풍부하지 않은 9가지 안정한 원소 중 하나이며, 지각 암석에서 평균 질량 분율은 0.001ppm이다.[23] 금은 이리듐보다 4배, 백금은 10배, 은과 수은은 80배 더 풍부하다.[23] 오스뮴, 텔루르, 루테늄, 로듐, 레늄은 이리듐과 거의 비슷한 정도로 풍부하다.[52] 지각 암석에서의 낮은 풍부도와는 대조적으로, 이리듐은 운석에서 비교적 흔하며, 농도는 0.5ppm 이상이다.[114]

upright


지구 전체의 이리듐 농도는 지각 암석에서 관찰되는 것보다 훨씬 높을 것으로 생각되지만, 이리듐의 높은 밀도와 철 친화성("철을 좋아하는") 특성 때문에, 지구가 아직 마그마 상태일 때 지각 아래로 내려가 지구 핵으로 들어갔다.[53]

이리듐은 자연 상태에서 비결합 원소 또는 천연 합금으로, 특히 이리듐-오스뮴 합금인 오스미리듐(오스뮴이 풍부한)과 이리도스뮴(이리듐이 풍부한)에서 발견된다.[54]

지구 지각 내에서 이리듐은 세 가지 유형의 지질학적 구조에서 가장 높은 농도로 발견된다. 화성암 광상(아래로부터의 지각 관입), 충돌구, 그리고 이전 구조 중 하나에서 재가공된 광상에서 발견된다.

가장 큰 알려진 일차 매장량은 남아프리카 공화국의 부시벨트 암상에 있다.[110] 하지만 러시아 노릴스크 근처의 대규모 구리-니켈 광상과 캐나다의 서드베리 분지(충돌구이기도 함)도 이리듐의 중요한 공급원이다. 미국에서도 소규모 매장량이 발견된다.[110]

이리듐은 또한 사행층 광상에서 백금 및 기타 백금족 금속과 결합된 이차 광상에서도 발견된다. 콜롬비아 초코 주의 콜럼버스 이전 시대 사람들이 사용했던 사행층 광상은 여전히 백금족 금속의 공급원이다.

남아프리카 공화국은 전 세계 이리듐 생산량의 95%를 차지하며, 남아프리카 공화국 부시벨트의 매장량은 현재 알려진 것 중 최대이다. 이 외에도 러시아 노릴스크와 캐나다 서드베리에서도 채굴되고 있으며, 미국에서도 발견되고 있다.

지구 지각에서는 희귀하지만, 지구 내부의 맨틀에는 지각보다 훨씬 고농도의 이리듐이 포함되어 있다. 또한 운석에도 더 고농도의 이리듐이 포함되어 있으며, 그 농도는 0.5ppm 이상으로 여겨진다.

5. 2. K-Pg 경계층



백악기-팔레오기 경계는 6600만 년 전 지질 시대의 백악기와 팔레오기의 경계를 나타내며, 이리듐이 풍부한 얇은 지층으로 확인되었다.[69] 1980년 루이스 알바레스가 이끄는 연구팀은 이 이리듐이 소행성 또는 혜성 충돌로 인한 것이라고 제안했다.[69] 이 알바레스 가설은 현재 비조류 공룡 멸종을 설명하는 데 널리 받아들여지고 있다. 약 6600만 년 전의 것으로 추정되는 거대한 매몰된 충돌구 구조가 현재의 유카탄 반도( 칙술루브 크레이터) 아래에서 확인되었다.[70][71] Dewey M. McLean 등은 지구 핵에 이리듐이 풍부하고 레위니옹 섬의 피통 드 라 푸르네즈와 같은 활화산이 여전히 이리듐을 방출하고 있기 때문에, 이리듐이 화산 기원일 수 있다고 주장한다.[72][73]

지구 맨틀에는 지각보다 훨씬 고농도의 이리듐이 포함되어 있다. 또한 운석에도 0.5ppm 이상의 고농도 이리듐이 포함되어 있다.

K-Pg 경계층(K-Pg boundary layer)은 백악기와 고제3기의 경계 지층에서 발견되는 다량의 이리듐을 포함하며, 공룡 멸종에 관한 논의에서 자주 등장한다. 이리듐은 지표면에서 매우 희귀한 금속이기 때문에, 유카탄 반도 운석 충돌 또는 데칸 고원을 형성한 파국적인 화산 폭발의 증거로 언급된다.

5. 3. 생산

이리듐은 주로 백금 제련의 부산물로 채취된다.[116] 이리듐 함유 광석을 과산화나트륨과 융합 후 왕수로 추출하거나, 염소와 염산 혼합물로 추출하는 두 가지 방법이 사용된다.[53][110] 이후 육염화이리듐산암모늄()을 침전시키거나 유기 아민으로 를 추출하여 이리듐을 분리한다.[79] 분리된 이리듐 염화물 염은 수소로 환원하여 분말 또는 스펀지 형태의 금속을 얻으며, 이는 분말 야금 기술에 사용된다.[80][81]

이리듐은 니켈과 구리 채광 및 처리 과정에서도 부산물로 얻어진다. 구리 및 니켈의 전해 정련 과정에서 은, 금, 백금족 금속, 셀레늄, 텔루륨 등은 전지 바닥에 ''양극 슬러지'' 형태로 침전되는데, 이것이 이리듐 추출의 출발점이 된다.[74]

2018년 전 세계 이리듐 생산량은 약 이었다.[75] 이리듐은 가격이 높고 변동이 심한데, 이는 이리듐 도가니의 과잉 공급[74][76]과 LED 기술의 변화[77] 등이 가격에 영향을 미치기 때문이다.

이리듐은 백금족 금속 중에서도 매우 드물게 산출된다. 광석에서 얻은 백금 190톤당 이리듐은 7.5톤만 분리된다.[78] 지구 지각에서 이리듐의 농도는 0.001ppm(1ppb)에 불과하며,[117][118] 연간 채굴량은 약 4톤으로 적어 희토류 금속(レアメタル)으로 취급된다.

주요 이리듐 생산국은 다음과 같다:[82]

주요 이리듐 생산국 (kg)
국가20162017201820192020
세계7,7207,1807,5407,9108,170
남아프리카 공화국6,6246,0576,3576,4646,786
짐바브웨598619586845836
캐나다300200400300300
러시아200300200300250



이리듐 생산량의 95%는 남아프리카 공화국이 차지하고 있으며, 남아프리카 공화국 부시벨트(ブッシュフェルト)의 매장량이 현재 알려진 것 중 최대이다. 이 외에도 러시아 노릴스크(ノリリスク)와 캐나다 서드베리(サドバリー (オンタリオ州))에서도 채굴되고 있으며, 미국에서도 미미하게 발견되고 있다.

6. 용도

이리듐은 매우 희귀하고 비싸서 사용되는 곳이 많지 않다. 지각 속에 0.08 ppb 존재한다.[122] 이리듐은 주로 다음과 같은 용도로 사용된다.

이리듐 포일

  • 일부 고급 자동차의 점화 플러그는 매우 얇은 이리듐으로 만들어져 수명이 길다.
  • 이리듐-아연 합금을 염산으로 처리하면 미세한 가루인 폭발이리듐이 생긴다.
  • 백금족 원소의 금속을 경화시키기 때문에 만년필 펜촉, 고융점 유리 압출용 다이스, 고온 반응용 도가니, 전기 장치, 치과 재료 등에 사용된다.
  • 지표면에서는 희귀하나 백악기말의 지층이나 소행성, 운석 등에서 다량으로 발견되어 공룡 멸종이 소행성 충돌 때문이라는 학설의 강력한 증거로 사용된다.
  • 어벤져스에서 이리듐이 중요한 역할로 등장한 적이 있다.

6. 1. 산업용

이리듐은 경도와 융점이 높아 내열성과 내마모성이 뛰어나 여러 산업 분야에서 활용된다.[122]

; 고온 내산화성

: 인공 사파이어 단결정 제조에 사용되는 산업용 도가니는 매우 높은 내열성이 필요하므로 이리듐으로 만들어진다.[123] 이는 이리듐의 가장 일반적인 용도이다. 고온에서도 산화 피막이 잘 생성되지 않아 항공기나 자동차 엔진 점화 플러그 전극 재료로 사용된다.[116] 로듐(Rh)과의 합금은 IrRh열전대 온도계로 2100°C까지 측정이 가능하다.[124][125]

; 내마모성

: 내식성과 내마모성이 뛰어나 고급 만년필 펜촉 재료로 오스뮴 등과 함께 사용되기도 한다.

; 촉매

: 이리듐 화합물은 메탄올의 카르보닐화를 통해 아세트산을 생산하는 카티바 공정에서 촉매로 사용된다.[87][88]

; 기타

: 백금과 이리듐의 합금(Pt-10Ir)은 킬로그램 원기와 미터 원기의 재료로 사용되어 왔다. 인공적으로 만든 방사성 동위원소인 이리듐-192는 비파괴 검사 시 선원으로 이용된다.

6. 2. 과학 연구용

국제 원기 미터 막대


1889년에 90% 백금과 10% 이리듐 합금을 사용하여 파리 근교에 있는 국제도량형국에 보관되는 국제 원기 미터와 킬로그램 원기가 제작되었다.[54] 미터 막대는 1960년에 크립톤의 원자 스펙트럼 선으로 기본 길이 단위의 정의가 대체되었고, 킬로그램 원기는 2019년 5월 20일까지 질량의 국제 표준으로 남아 있었지만, 이후 킬로그램은 플랑크 상수를 기준으로 재정의되었다.[97]

방사성 동위원소 이리듐-192는 금속의 비파괴 검사를 위한 산업용 감마 방사선 사진에 사용되는 두 가지 가장 중요한 에너지원 중 하나이며,[92][93] 근접치료를 위한 감마선의 원천으로도 사용된다.[54]

찬드라 X선 관측선의 거울은 60nm 두께의 이리듐 층으로 코팅되어 있는데, 이는 이리듐이 X선을 반사하는 데 가장 적합하기 때문이다.[101] 이리듐은 X선 광학, 특히 X선 망원경과 관련이 있다.[100]

이리듐은 입자 물리학에서 반양성자(반물질의 한 형태) 생성에 사용된다. 이리듐은 입사 빔으로 인한 온도 상승으로 인한 충격파 하에서 더 나은 안정성을 가진다는 장점이 있다.[102]

6. 3. 기타 용도

이리듐 착물은 백색 유기 발광 다이오드(OLED)의 핵심 구성 요소이며,[95] 광촉매에도 사용된다.[95]

이리듐은 백금과 비교하여 2~2.5배 정도 가격으로 매우 비싸고 가공도 어려워 용도가 제한적이다. 백금 경화를 위한 합금 재료로 많이 사용되며,[126] 반지나 목걸이 등 보석류에 사용된다. 최근에는 이리듐 단체를 결혼반지 재료로 사용하기도 한다.[127]

7. 안전성

덩어리 형태의 이리듐은 조직과의 반응성이 없어 인체에 무해하다.[54] 인체 조직에는 약 20조 분의 1 정도의 이리듐만 존재한다.[54] 미세하게 분쇄된 이리듐 분말은 자극성이 있으며 공기 중에서 발화될 수 있으므로 위험할 수 있다.[110] 이리듐 섭취 시 유일한 영향은 소화관의 자극이다.[111] 이리듐 할라이드와 같은 수용성 염은 이리듐 이외의 원소 또는 이리듐 자체로 인해 위험할 수 있다.[112] 그러나 대부분의 이리듐 화합물은 불용성이므로 체내 흡수가 어렵다.

이리듐의 방사성 동위 원소인 ¹⁹²Ir|192 Ir영어은 다른 방사성 동위 원소와 마찬가지로 위험하다. 이리듐과 관련된 보고된 부상은 근접치료에 사용되는 ¹⁹²Ir로부터의 방사선에 대한 우발적인 노출과 관련된 것뿐이다.[112] ¹⁹²Ir의 고에너지 감마선은 암 위험을 증가시킬 수 있다. 외부 노출은 화상, 방사선 중독 및 사망을 유발할 수 있다. ¹⁹²Ir을 섭취하면 위와 장의 내벽이 화상을 입을 수 있다.[113] ¹⁹²Ir, ¹⁹²ᵐIr 및 ¹⁹⁴ᵐIr은 간에 축적되는 경향이 있으며, 감마선과 베타선 방사선 모두로 인해 건강상의 위험을 초래할 수 있다.[114]

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