Iridium (Ir) - दैनंदिन वापर

इरिडियमची ओळख

इरिडियम (Ir), अणुक्रमांक ७७, एक अत्यंत घन, गंज-प्रतिरोधक आणि ठिसूळ संक्रमण धातू आहे. ते प्लॅटिनम गट धातूंच्या (PGMs) श्रेणीत येते आणि ऑस्मियमनंतर दुसरे सर्वात घन मूलद्रव्य म्हणून ओळखले जाते. उच्च तापमानातही गंज रोखण्याची त्याची प्रचंड क्षमता टिकाऊपणा आणि निष्क्रियता आवश्यक असलेल्या विशेष अनुप्रयोगांमध्ये त्याला अनमोल बनवते.

नैसर्गिक आढळ आणि निष्कर्षण

जागतिक स्रोत

इरिडियम पृथ्वीच्या कवचातील सर्वात दुर्मिळ मूलद्रव्यांपैकी एक आहे, ज्याची सरासरी विपुलता फक्त ०.००१ भाग प्रति दशलक्ष आहे. उल्कापिंडात ते लक्षणीयरीत्या अधिक प्रमाणात आढळते आणि क्रेटासियस-पॅलेओजीन (K–Pg) सीमा स्तरावर जागतिक स्तरावर आढळलेली इरिडियमची विसंगती डायनासोरच्या विनाशास कारणीभूत ठरलेल्या लघुग्रहांच्या धडकेचा एक मजबूत पुरावा देते.

पृथ्वीवर, इरिडियम सामान्यतः निसर्गात नैसर्गिक धातू म्हणून किंवा ऑस्मियम (ऑस्मिरिडियम) आणि प्लॅटिनमच्या नैसर्गिक मिश्रधातूंच्या स्वरूपात आढळते. महत्त्वपूर्ण साठे अल्ट्रामाफिक आग्नेय खडकांमध्ये केंद्रित आहेत. इरिडियमचे जगातील प्राथमिक स्रोत येथे आहेत:

• दक्षिण आफ्रिका: बुशवेल्ड आग्नेय संकुल (Bushveld Igneous Complex) हे पृथ्वीवरील सर्वात मोठे ज्ञात स्तरित अंतर्भेदन असून प्लॅटिनम गट धातूंचे, ज्यात इरिडियमचा समावेश आहे, एक प्रमुख स्रोत आहे.
• रशिया: सायबेरियातील नोरिल्स्क-टाल्नाख (Norilsk-Talnakh) प्रदेश निकेल-कॉपर सल्फाइड खनिजांशी संबंधित असलेला आणखी एक महत्त्वाचा उत्पादक आहे.
• कॅनडा: ओंटारियोमधील सडबरी बेसिन (Sudbury Basin), उल्कापिंडाच्या धडकेमुळे तयार झालेला, निकेल आणि कॉपर खाणकामाच्या उप-उत्पादनांमध्ये PGM देखील देते.
• युनायटेड स्टेट्स: मॉन्टानामधील स्टीलवॉटर कॉम्प्लेक्समध्ये (Stillwater Complex) अल्प प्रमाणात आढळते.

निष्कर्षण प्रक्रिया

इरिडियम जवळजवळ केवळ इतर धातूंच्या, प्रामुख्याने निकेल आणि तांबे, तसेच प्लॅटिनम आणि पॅलॅडियम यांसारख्या इतर प्लॅटिनम गट धातूंच्या खाणकाम आणि शुद्धीकरणादरम्यान उप-उत्पादन म्हणून प्राप्त केले जाते. निष्कर्षण प्रक्रिया गुंतागुंतीची असून त्यात अनेक टप्पे समाविष्ट आहेत:

1. केंद्रितकरण (Concentration): प्रारंभिक क्रशिंग आणि प्लवन प्रक्रिया PGM-युक्त खनिजांना मुख्य अयस्कातून वेगळे करतात.
2. गाळणे आणि शुद्धीकरण (Smelting and Refining): केंद्रित सामग्री गाळणे आणि त्यानंतर इलेक्ट्रोलाइटिक शुद्धीकरण प्रक्रियेतून शुद्ध निकेल आणि तांबे तयार करते, ज्यामध्ये PGMs ने समृद्ध ॲनोड गाळ (anode sludge) मागे राहतो.
3. रासायनिक विलगीकरण (Chemical Separation): PGM-समृद्ध गाळावर नंतर जटिल रासायनिक प्रक्रियांची मालिका केली जाते, ज्यात ॲक्वा रेजियामध्ये (नायट्रिक आणि हायड्रोक्लोरिक ॲसिडचे मिश्रण) विरघळवणे, द्रावक निष्कर्षण (solvent extraction) आणि अवक्षेपण प्रतिक्रिया (precipitation reactions) यांचा समावेश होतो. या प्रक्रिया त्यांच्या भिन्न रासायनिक गुणधर्मांवर आधारित वैयक्तिक PGMs काळजीपूर्वक वेगळे करतात. इरिडियम, ॲक्वा रेजियाला अत्यंत प्रतिरोधक असल्याने, अनेकदा अविद्राव्य अवशेष म्हणून मागे राहते आणि नंतर सोडियम पेरोक्साईड किंवा इतर मजबूत ऑक्सिडायझर्ससह संलयन करून ते द्रावणात आणले जाते जेणेकरून पुढील शुद्धीकरण करता येईल.

भारतीय संदर्भ

भारतात मोठ्या प्रमाणावर खाणकामासाठी आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य असे महत्त्वपूर्ण प्राथमिक इरिडियम किंवा प्लॅटिनम गट धातूंचे साठे नाहीत. ओडिशामधील सुकिंदा व्हॅली (Sukinda Valley) सारख्या ठिकाणी, क्रोमाईट साठ्यांशी संबंधित PGM चे किरकोळ प्रमाण आढळल्याचे नोंदवले गेले आहे आणि कर्नाटकातील काही भागांमध्येही ते आढळतात. तथापि, हे इरिडियम निष्कर्षणसाठी व्यावसायिक स्रोत नाहीत. परिणामी, भारत आपल्या औद्योगिक गरजा पूर्ण करण्यासाठी इरिडियम आणि इतर PGM च्या आयातीवर पूर्णपणे अवलंबून आहे. हे आयात केलेले साहित्य नंतर देशातील विविध उत्पादन क्षेत्रांमध्ये वापरले जाते.

इरिडियमचे दैनंदिन अनुप्रयोग

इरिडियमचे अद्वितीय गुणधर्म, विशेषतः त्याची प्रचंड कठीणता, उच्च वितळण बिंदू आणि गंज व झीज यांना असाधारण प्रतिकारशक्ती, यामुळे ते दैनंदिन जीवनावर परिणाम करणाऱ्या अनेक महत्त्वपूर्ण अनुप्रयोगांमध्ये अपरिहार्य ठरते, जरी ते अनेकदा अदृश्य घटक म्हणून वापरले जाते.

ऑटोमोटिव्ह स्पार्क प्लग्स

इरिडियम-टोकाचे स्पार्क प्लग्स भारतातील कार, मोटरसायकल आणि इतर वाहनांमध्ये आढळणाऱ्या आधुनिक अंतर्गत ज्वलन इंजिनांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. इरिडियमच्या वापरामुळे पारंपरिक तांब्याच्या किंवा प्लॅटिनमच्या प्लगच्या तुलनेत खूप बारीक इलेक्ट्रोड वापरणे शक्य होते. या लहान इलेक्ट्रोडचा आकार विद्युत क्षेत्राला केंद्रित करतो, ज्यामुळे अधिक कार्यक्षम आणि शक्तिशाली ठिणगी निर्माण होते, ज्यामुळे इग्निशनची (प्रज्वलन) विश्वसनीयता सुधारते. इरिडियमचा उच्च वितळण बिंदू आणि झीजेला प्रतिकारशक्ती या स्पार्क प्लग्सचे आयुष्य लक्षणीयरीत्या वाढवते, देखभाल वारंवारता कमी करते आणि इंधन कार्यक्षमता वाढवते.

फाउंटन पेन निब (Pen Nibs)

उच्च-गुणवत्तेच्या फाउंटन पेनच्या निबमध्ये, ऐतिहासिकदृष्ट्या आणि आजच्या काही लक्झरी पेन्समध्ये, अगदी टोकावर इरिडियम मिश्रधातूपासून बनवलेले एक लहान गोळी किंवा टिपिंग साहित्य असते. ही मिश्रधातू कागदाच्या घर्षण क्रियेविरुद्ध अपवादात्मक झीज-प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करते, ज्यामुळे अनेक वर्षे गुळगुळीत लेखन सुनिश्चित होते. जरी हे शुद्ध इरिडियम नसले तरी, त्यांच्या कठीणपणा आणि टिकाऊपणातील इरिडियमच्या योगदानामुळे या मिश्रधातूंचा उल्लेख अनेकदा “इरिडियम टिप्स” असा केला जातो.

विद्युत संपर्क (Electrical Contacts)

इरिडियम मिश्रधातू विशेष विद्युत संपर्कांमध्ये वापरल्या जातात, विशेषतः रिले आणि स्विचमध्ये जिथे उच्च विश्वसनीयता, आर्किंगला प्रतिकारशक्ती आणि दीर्घकाळ टिकणारे कार्यप्रदर्शन महत्त्वाचे असते. हे संपर्क विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, दूरसंचार उपकरणे आणि औद्योगिक नियंत्रण प्रणालींमध्ये आढळतात. इरिडियम मिश्रधातूंची मजबुती सुनिश्चित करते की लाखो स्विचिंग सायकल नंतरही विद्युत कनेक्शन स्थिर आणि कार्यक्षम राहतील, ज्यामुळे अनेक ग्राहक आणि औद्योगिक उत्पादनांच्या टिकाऊपणास हातभार लागतो.

वैद्यकीय उपकरणे (Medical Devices)

इरिडियमचा एक किरणोत्सर्गी समस्थानिक इरिडियम-१९२ (Iridium-192) चा ब्रेकीथेरपीमध्ये (brachytherapy) मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, जो काही विशिष्ट प्रकारच्या कर्करोगावर उपचार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या किरणोत्सर्गी उपचार पद्धतीचा एक प्रकार आहे. इरिडियम-१९२ चे लहान, वेष्ठित स्रोत (encapsulated sources) ट्यूमरच्या आत किंवा जवळ अचूकपणे ठेवले जातात जेणेकरून कर्करोगाच्या पेशींना थेट उच्च डोसमध्ये किरणोत्सर्ग पोहोचवता येईल, त्याचबरोबर आसपासच्या निरोगी ऊतींना होणारे नुकसान कमी करता येईल. रेडिओलॉजी व्यतिरिक्त, इरिडियमची जैव-अनुकूलता (biocompatibility) आणि गंज-प्रतिरोधक क्षमता यामुळे त्याच्या मिश्रधातू पेसमेकर आणि इतर प्रत्यारोपण करण्यायोग्य वैद्यकीय उपकरणांमध्ये इलेक्ट्रोडसाठी योग्य ठरतात, ज्यामुळे मानवी शरीरात त्यांचे विश्वसनीय कार्य सुनिश्चित होते.

उच्च-तापमान क्रुसिबल्स (High-Temperature Crucibles)

इरिडियमचा अत्यंत उच्च वितळण बिंदू (2466°C) आणि रासायनिक हल्ल्याला प्रतिकारशक्ती यामुळे, विशेषतः इलेक्ट्रॉनिक्स आणि ऑप्टिक्स उद्योगांमध्ये वापरले जाणारे सिंगल क्रिस्टल्स वाढवण्यासाठी क्रुसिबल्स (crucibles) तयार करण्यासाठी इरिडियमचा वापर केला जातो. उदाहरणार्थ, एलईडी (LEDs), लेझर प्रणाली (laser systems) आणि काही उच्च-श्रेणीतील घड्याळांच्या काचांसारख्या घटकांसाठी आवश्यक असलेले सिंथेटिक नीलमणी आणि गार्नेट क्रिस्टल्स अनेकदा इरिडियम क्रुसिबल्समध्ये वाढवले जातात. हे क्रुसिबल्स क्रिस्टल वाढीसाठी आवश्यक असलेल्या अत्यंत उच्च तापमान आणि संक्षारक वातावरणाचा सामना करतात, त्यामुळे अनेक आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक आणि ऑप्टिकल उपकरणांच्या उत्पादनात ते मूलभूत भूमिका बजावतात.