铱

铱，（符号Ir，原子序数77）是第六周期VIII族的d区过渡金属，同时也是铂系金属的成员。这种银白色固体在常温常压下具有高熔点2446°C、沸点4428°C及密度22.56 g/cm³，并表现出顺磁性。其显著的硬度、脆性和对可见光的高反射率使其在物理特性上独树一帜。铱以其卓越的化学稳定性著称，对多种腐蚀性溶剂如水、硝酸、硫酸、盐酸及王水展现出良好的抵抗力，仅在特定条件下（如120°C下的高氯酸钠溶液中）可溶。

从同位素构成来看，铱拥有43种同位素，其中天然存在的稳定同位素为¹⁹¹Ir和¹⁹³Ir，而人工合成的放射性同位素¹⁹²Ir则在医学领域展现出潜在价值，尤其在癌症治疗方面。

铱金属及其化合物由于其稳定的化学性质，被广泛应用于多个领域，包括航空、电子和催化等。这些应用涵盖了热电偶、电极、高温耐氧化涂层材料以及电致发光材料的制作。铱金属的获取方式主要有两种途径：一是通过冶炼矿石，二是提取铱废料。此外，铱薄膜的制备可以通过磁控溅射法和化学气相沉积法等先进技术来实现。

在铂系金属中，铱的含量极为微量，其在地壳岩石中的平均质量分数甚至低于0.001 ppm。尽管如此，地壳中仍存在一层非常薄的铱沉积物，这使得地球上铱的总浓度被认为远超过地壳岩石中的实际观测值。

20世纪70年代，科学家在白垩系-第三系界线粘土层中发现铱元素含量异常高，最高可达0.0091 ppm。这一异常现象与白垩纪-古近纪（K-Pg）生物大规模灭绝事件的时间相吻合，当时约70%的植物和动物物种灭绝。因此，有科学家推测两者之间可能存在因果关系。美国物理学家路易斯·阿尔瓦雷斯（Luis W. Alvarez）提出了撞击灭绝理论，认为地壳中薄薄的一层铱沉积物可能是由太阳系小行星撞击地球引起的。

铱在自然界中主要以未结合的元素或天然合金形式存在，其矿资源主要集中在铜镍型矿床中。全球主要的铱矿资源分布在南非、俄罗斯、美国和加拿大等国家。例如，俄罗斯的干谷铂金矿床、加拿大的镍-锌型铂族元素矿床等都是重要的铱矿源。在中国，甘肃、四川、新疆及东北地区也拥有丰富的铱资源，其中攀西—滇中地区的杨柳坪铂矿是较为著名的一个。根据美国地质调查局（USGS）2018年公布的数据，当年全球铱金属的产量为7200千克。

铱作为一种稀有金属，在多个领域有着重要应用，特别是在催化剂方面的应用尤为突出。

铱基材料因其在催化领域的卓越性能，尤其是在氧化还原反应中的表现而备受关注。氢化铱作为一种高效的催化剂，能够直接将醛转化为羧酸，并且产率较高。此外，铱络合物还广泛应用于不对称氢化反应，包括碳-碳双键、碳-氧双键以及碳-氮双键的不对称氢化。例如，使用氮杂环卡宾噁唑型配体合成的铱催化剂可以高效地催化烯烃的不对称加氢反应。除了单独作为催化剂外，铱还能与其他材料结合形成复合催化剂，以拓展其应用范围。例如，当与碳纳米管结合时，这种复合材料可以有效地将乙酰丙酸（LA）转化为γ-戊内酯（GVL）。

在电学领域，铱基材料同样展现出潜在的应用价值。

铱合金与铱化合物因其卓越的耐腐蚀性、耐氧化和耐磨性，在电学应用中占据重要地位。例如，它们可被制作为各种类型的电极，包括用于pH测量的铱基氧化物薄膜电极和神经模拟电极；而铂铱合金则广泛应用于电磁流量计中，作为电极材料以测量腐蚀性液体、酸碱溶液及泥浆等传统方法难以测量的流体流量。此外，由于其高熔点特性，铱合金作为一种新兴的高温结构材料，在制造需要耐高温环境的电子设备方面展现出巨大潜力。具体而言，铂铱合金被用于制造航空发动机中的高灵敏继电器、飞机导弹系统中的电位器与导电环、精密仪器内的游丝元件以及国际千克原器等关键部件。除了上述用途外，铱合金还广泛地应用于电阻器制造、电阻温度计、热电偶以及微电子器件等领域，体现了其在现代工业技术中的核心价值。

铱

由于铱金属具备卓越的耐高温性能、低氧渗透性、良好的化学稳定性，以及在高温环境下有效阻隔氧和碳的能力，它被广泛应用于制备高性能的耐高温抗氧化涂层。这些涂层不仅延长了材料的使用寿命，还提高了耐高温性能，特别是在火箭发动机喷管等关键部件上的应用，铱涂层展现了其无需额外冷却介质即可高效工作的优势。此外，铱涂层在碳碳复合材料保护方面也显示出显著效果，它与碳材料的良好相容性及其在氧化环境中减轻质量损失的能力，进一步证明了其作为防护层的价值。

在医学领域，¹⁹²Ir作为一种人工放射性同位素，通过轰击天然稳定的¹⁹¹Ir获得，并发射γ射线。这种同位素作为高剂量率放射源，在肿瘤放射治疗中发挥着重要作用。它能够在较短时间内完成照射，有效杀死癌细胞，适用于治疗包括宫颈癌、子宫内膜癌、阴道癌、口腔癌、食管癌和直肠癌在内的多种癌症。研究表明，使用¹⁹²Ir进行放射治疗时，能够有效保护周围正常组织和器官功能，减少放射并发症的发生。

在光学应用方面，铱的独特性质使其成为研究和开发新型光学材料和技术的潜在选择。

铱基材料因其独特的光学特性在多个领域得到广泛应用。具体来说，铱氧化物薄膜展现出电致变色现象，即其颜色随电压的变化而变化：在还原态下呈现透明，而在氧化态下则为黑色。这一特性使其成为智能窗口、阴极射线管和液晶显示器等设备的理想材料。此外，铱配合物在提升红色有机电致发光材料的发光效率和色纯度方面也显示出显著效果。例如，铱配合物(bzq)₂Ir(dipig)（其中bzq为7,8-苯并喹啉；dipig为N,N’-二异丙基-胍基）具有卓越的电子传输能力，不仅能够增强电致发光效率，还能提高器件的稳定性。历史上，铂铱合金因其卓越的光学性质，自19世纪末以来就被用作国际米原器，这是当时全球最权威的长度基准标准。