ઇરીડીયમ (Ir): ગુણધર્મો, પ્રતિક્રિયાઓ અને ઉપયોગો

ઇરીડીયમ (Ir) નો પરિચય

ઇરીડીયમ એક અદ્ભુત રાસાયણિક તત્વ છે, જે સૌથી ગીચ અને સૌથી વધુ કાટ-પ્રતિરોધક ધાતુઓમાંની એક તરીકે પ્રખ્યાત છે. તેના અસાધારણ ગુણધર્મો તેને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન એપ્લિકેશનોમાં અનિવાર્ય બનાવે છે જ્યાં ટકાઉપણું અને રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા સર્વોચ્ચ હોય છે. ઉલ્કાપિંડમાં વારંવાર જોવા મળતું હોવાથી, પૃથ્વીના પોપડામાં તેની સાપેક્ષ વિપુલતા ઓછી છે, જે કેટલાક પાર્થિવ ભંડારો માટે બાહ્ય અવકાશના ઉદ્ભવનું સૂચન કરે છે, જે K-Pg વિલુપ્તિકરણ ઘટના સાથે જાણીતી રીતે સંકળાયેલું છે.

CBSE/JEE ઝડપી પુનરાવર્તન નોંધો

પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 77
પરમાણુ દળ: 192.22 u
પ્રતીક: Ir
સમૂહ: 9
આવર્ત: 6
બ્લોક: d-બ્લોક (સંક્રાંતિ ધાતુ)
સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ: +3, +4 (સૌથી સામાન્ય); +1, +2, +5, +6 (પણ જોવા મળે છે)
ઘનતા: આશરે 22.56 g/cm³ (ઓસ્મિયમ પછી બીજું સૌથી ગીચ તત્વ)
ગલનબિંદુ: 2466 °C
ઉત્કલનબિંદુ: 4428 °C
STP પર ભૌતિક સ્થિતિ: ઘન
પ્રકૃતિ: અત્યંત સખત, બરડ, ચાંદી-સફેદ સંક્રાંતિ ધાતુ. રાસાયણિક હુમલા સામે અત્યંત પ્રતિરોધક.

ઇલેક્ટ્રોન રચના અને બંધન વર્તન

ઇલેક્ટ્રોન રચના

ઇરીડીયમની ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોન રચના [Xe] 4f¹⁴ 5d⁷ 6s² છે. આંશિક રીતે ભરેલા d-ઓર્બિટલ્સ સાથેની આ રચના સંક્રાંતિ ધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે, જે તેને બહુવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવવા અને વિવિધ સંકલન સંયોજનો બનાવવામાં સક્ષમ બનાવે છે.

બંધન વર્તન

ઇરીડીયમ તેના મૂળભૂત સ્વરૂપમાં મુખ્યત્વે ધાતુના બંધ બનાવે છે. સંયોજનોમાં, તે સહસંયોજક લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે, ખાસ કરીને ઓક્સિજન અને હેલોજન જેવા વિદ્યુતઋણી તત્વો સાથે. તેના d-ઓર્બિટલ્સ બંધનમાં વ્યાપકપણે ભાગ લે છે, જેના પરિણામે અસંખ્ય સ્થિર સંકલન સંકુલ બને છે, જે ત્રીજી-રોની સંક્રાંતિ ધાતુ માટે લાક્ષણિક છે. સૌથી સ્થિર ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ +3 અને +4 છે, પરંતુ +6 સુધીની ઉચ્ચ અવસ્થાઓ (દા.ત., IrF₆ માં) પણ જાણીતી છે.

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

ઇરીડીયમ તેની ઉચ્ચ સ્થિરતા અને ઇલેક્ટ્રોન રચનાને કારણે અપવાદરૂપે બિનપ્રતિક્રિયાત્મક છે. તે સૌથી વધુ કાટ-પ્રતિરોધક ધાતુ તરીકે ઓળખાય છે.

ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા

ઇરીડીયમ આસપાસના તાપમાને ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી. તે ફક્ત ખૂબ ઊંચા તાપમાને (1100 °C થી ઉપર) ઇરીડીયમ ડાયોક્સાઇડ (IrO₂) બનાવે છે.

2 Ir(s) + 2 O₂(g) \rightarrow 2 IrO₂(s) (>1100 °C પર)

હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા

ઇરીડીયમ ઊંચા તાપમાને હેલોજન, ખાસ કરીને ફ્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને વિવિધ હેલાઇડ્સ બનાવે છે.

ફ્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા:

2 Ir(s) + 3 F₂(g) \rightarrow 2 IrF₃(s) (નીચા તાપમાને, અથવા મર્યાદિત F₂ સાથે) Ir(s) + 3 F₂(g) \rightarrow IrF₆(g) (~300 °C પર, વધારાના F₂ સાથે)

ક્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા:

2 Ir(s) + 3 Cl₂(g) \rightarrow 2 IrCl₃(s) (~340 °C પર)

એસિડ અને બેઝ સાથે પ્રતિક્રિયા

ઇરીડીયમ તમામ સામાન્ય એસિડ્સ, જેમાં કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક એસિડ, સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડનો સમાવેશ થાય છે, તેના હુમલા સામે નોંધપાત્ર રીતે પ્રતિરોધક છે. તે એક્વા રીજિયા (કેન્દ્રિત નાઈટ્રિક અને હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડનું મિશ્રણ) દ્વારા પણ પ્રભાવિત થતું નથી, જે ગુણધર્મ તેને સોના અને પ્લેટિનમથી અલગ પાડે છે. તે પીગળેલા આલ્કલી મેટલ હાઈડ્રોક્સાઇડ્સ અથવા અન્ય બેઝ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી.

સંકુલ આયનોની રચના

ઇરીડીયમ સ્થિર સંકુલ આયનોની વિશાળ શ્રેણી બનાવે છે. એક સામાન્ય ઉદાહરણ હેક્સક્લોરોઇરીડેટ(III) આયન છે:

IrCl₃(s) + 3 Cl^\{-\}(aq) \rightarrow [IrCl₆]^\{3-\}(aq)

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક મહત્વ

મિશ્રધાતુઓ: ઇરીડીયમનો મુખ્યત્વે પ્લેટિનમ મિશ્રધાતુઓ માટે સખત કરનાર એજન્ટ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. આ મિશ્રધાતુઓનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-તાપમાનના ઇલેક્ટ્રિકલ સંપર્કો, સ્પાર્ક પ્લગ ઇલેક્ટ્રોડ્સ, સિંગલ ક્રિસ્ટલ ઉગાડવા માટેના ક્રુસિબલ્સ અને વિશિષ્ટ વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણોમાં થાય છે.
ઉત્પ્રેરક: ઇરીડીયમ સંયોજનો ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક તરીકે સેવા આપે છે, ખાસ કરીને એસિટિક એસિડના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટેની કૅટિવા પ્રક્રિયામાં. તેનો ઉપયોગ કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં વિવિધ હાઈડ્રોજનીકરણ પ્રતિક્રિયાઓમાં પણ થાય છે.
વૈજ્ઞાનિક ધોરણો: 1889 માં સ્થાપિત આંતરરાષ્ટ્રીય પ્રોટોટાઇપ મીટર બાર અને કિલોગ્રામ દળ, તેની અપવાદરૂપ કઠિનતા, કાટ પ્રતિકાર અને સ્થિરતાને કારણે 90% પ્લેટિનમ અને 10% ઇરીડીયમની મિશ્રધાતુમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા.
તબીબી ઉપયોગો: રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ ઇરીડીયમ-192 (¹⁹²Ir) નો ઉપયોગ કેન્સરની સારવાર માટે બ્રેકીથેરાપીમાં અને ઔદ્યોગિક રેડિયોગ્રાફીમાં થાય છે.
અન્ય ઉપયોગો: ઇરીડીયમનો ઉપયોગ પેન ટીપ્સ, કંપાસ બેરિંગ્સ અને વિશિષ્ટ પ્રયોગશાળા ઉપકરણો માટે થાય છે.

જૈવિક મહત્વ

ઇરીડીયમ તેની પ્રતિક્રિયાત્મકતાના અત્યંત અભાવને કારણે સામાન્ય રીતે તેના મૂળભૂત સ્વરૂપમાં જૈવિક રીતે નિષ્ક્રિય અને બિન-ઝેરી ગણાય છે. જ્યારે કેટલાક ઇરીડીયમ સંયોજનો ઝેરી હોઈ શકે છે, ત્યારે તેની ઓછી જૈવઉપલબ્ધતા જૈવિક પ્રણાલીઓ સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને મર્યાદિત કરે છે. કેટલાક ઇરીડીયમ સંકુલના સંભવિત ઉપયોગ પર સંશોધન ચાલી રહ્યું છે, જે એન્ટિકેન્સર એજન્ટ તરીકે DNA સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાની અથવા ઉત્સેચકોને અવરોધિત કરવાની તેમની ક્ષમતાનો લાભ લે છે, જોકે આ સામાન્ય રીતે કૃત્રિમ સંયોજનો છે જે જૈવિક પ્રણાલીઓમાં કુદરતી રીતે જોવા મળતા નથી.