銥

銥，（符號Ir，原子序數77）是第六周期VIII族的d區過渡金屬，同時也是鉑系金屬的成員。這種銀白色固體在常溫常壓下具有高熔點2446°C、沸點4428°C及密度22.56 g/cm3，并表現出順磁性。其顯著的硬度、脆性和對可見光的高反射率使其在物理特性上獨樹一幟。銥以其卓越的化學穩定性著稱，對多種腐蝕性溶劑如水、硝酸、硫酸、鹽酸及王水展現出良好的抵抗力，僅在特定條件下（如120°C下的高氯酸鈉溶液中）可溶。

從同位素構成來看，銥擁有43種同位素，其中天然存在的穩定同位素為1?1Ir和1?3Ir，而人工合成的放射性同位素1?2Ir則在醫學領域展現出潛在價值，尤其在癌癥治療方面。

銥金屬及其化合物由于其穩定的化學性質，被廣泛應用于多個領域，包括航空、電子和催化等。這些應用涵蓋了熱電偶、電極、高溫耐氧化涂層材料以及電致發光材料的制作。銥金屬的獲取方式主要有兩種途徑：一是通過冶煉礦石，二是提取銥廢料。此外，銥薄膜的制備可以通過磁控濺射法和化學氣相沉積法等先進技術來實現。

在鉑系金屬中，銥的含量極為微量，其在地殼巖石中的平均質量分數甚至低于0.001 ppm。盡管如此，地殼中仍存在一層非常薄的銥沉積物，這使得地球上銥的總濃度被認為遠超過地殼巖石中的實際觀測值。

20世紀70年代，科學家在白堊系-第三系界線粘土層中發現銥元素含量異常高，最高可達0.0091 ppm。這一異常現象與白堊紀-古近紀（K-Pg）生物大規模滅絕事件的時間相吻合，當時約70%的植物和動物物種滅絕。因此，有科學家推測兩者之間可能存在因果關系。美國物理學家路易斯·阿爾瓦雷斯（Luis W. Alvarez）提出了撞擊滅絕理論，認為地殼中薄薄的一層銥沉積物可能是由太陽系小行星撞擊地球引起的。

銥在自然界中主要以未結合的元素或天然合金形式存在，其礦資源主要集中在銅鎳型礦床中。全球主要的銥礦資源分布在南非、俄羅斯、美國和加拿大等國家。例如，俄羅斯的干谷鉑金礦床、加拿大的鎳-鋅型鉑族元素礦床等都是重要的銥礦源。在中國，甘肅、四川、新疆及東北地區也擁有豐富的銥資源，其中攀西—滇中地區的楊柳坪鉑礦是較為著名的一個。根據美國地質調查局（USGS）2018年公布的數據，當年全球銥金屬的產量為7200千克。

銥作為一種稀有金屬，在多個領域有著重要應用，特別是在催化劑方面的應用尤為突出。

銥基材料因其在催化領域的卓越性能，尤其是在氧化還原反應中的表現而備受關注。氫化銥作為一種高效的催化劑，能夠直接將醛轉化為羧酸，并且產率較高。此外，銥絡合物還廣泛應用于不對稱氫化反應，包括碳-碳雙鍵、碳-氧雙鍵以及碳-氮雙鍵的不對稱氫化。例如，使用氮雜環卡賓噁唑型配體合成的銥催化劑可以高效地催化烯烴的不對稱加氫反應。除了單獨作為催化劑外，銥還能與其他材料結合形成復合催化劑，以拓展其應用范圍。例如，當與碳納米管結合時，這種復合材料可以有效地將乙酰丙酸（LA）轉化為γ-戊內酯（GVL）。

在電學領域，銥基材料同樣展現出潛在的應用價值。

銥合金與銥化合物因其卓越的耐腐蝕性、耐氧化和耐磨性，在電學應用中占據重要地位。例如，它們可被制作為各種類型的電極，包括用于pH測量的銥基氧化物薄膜電極和神經模擬電極；而鉑銥合金則廣泛應用于電磁流量計中，作為電極材料以測量腐蝕性液體、酸堿溶液及泥漿等傳統方法難以測量的流體流量。此外，由于其高熔點特性，銥合金作為一種新興的高溫結構材料，在制造需要耐高溫環境的電子設備方面展現出巨大潛力。具體而言，鉑銥合金被用于制造航空發動機中的高靈敏繼電器、飛機導彈系統中的電位器與導電環、精密儀器內的游絲元件以及國際千克原器等關鍵部件。除了上述用途外，銥合金還廣泛地應用于電阻器制造、電阻溫度計、熱電偶以及微電子器件等領域，體現了其在現代工業技術中的核心價值。

銥

由于銥金屬具備卓越的耐高溫性能、低氧滲透性、良好的化學穩定性，以及在高溫環境下有效阻隔氧和碳的能力，它被廣泛應用于制備高性能的耐高溫抗氧化涂層。這些涂層不僅延長了材料的使用壽命，還提高了耐高溫性能，特別是在火箭發動機噴管等關鍵部件上的應用，銥涂層展現了其無需額外冷卻介質即可高效工作的優勢。此外，銥涂層在碳碳復合材料保護方面也顯示出顯著效果，它與碳材料的良好相容性及其在氧化環境中減輕質量損失的能力，進一步證明了其作為防護層的價值。

在醫學領域，1?2Ir作為一種人工放射性同位素，通過轟擊天然穩定的1?1Ir獲得，并發射γ射線。這種同位素作為高劑量率放射源，在腫瘤放射治療中發揮著重要作用。它能夠在較短時間內完成照射，有效殺死癌細胞，適用于治療包括宮頸癌、子宮內膜癌、陰道癌、口腔癌、食管癌和直腸癌在內的多種癌癥。研究表明，使用1?2Ir進行放射治療時，能夠有效保護周圍正常組織和器官功能，減少放射并發癥的發生。

在光學應用方面，銥的獨特性質使其成為研究和開發新型光學材料和技術的潛在選擇。

銥基材料因其獨特的光學特性在多個領域得到廣泛應用。具體來說，銥氧化物薄膜展現出電致變色現象，即其顏色隨電壓的變化而變化：在還原態下呈現透明，而在氧化態下則為黑色。這一特性使其成為智能窗口、陰極射線管和液晶顯示器等設備的理想材料。此外，銥配合物在提升紅色有機電致發光材料的發光效率和色純度方面也顯示出顯著效果。例如，銥配合物(bzq)?Ir(dipig)（其中bzq為7,8-苯并喹啉；dipig為N,N’-二異丙基-胍基）具有卓越的電子傳輸能力，不僅能夠增強電致發光效率，還能提高器件的穩定性。歷史上，鉑銥合金因其卓越的光學性質，自19世紀末以來就被用作國際米原器，這是當時全球最權威的長度基準標準。