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Acesso em 21/06/2024 às 19h34.

Elementos Químicos – Irídio

Elementos Químicos – Irídio

 

Resitente à corrosão, ele é um metal mais caro que o ouro

 

 

Erupção do vulcão Piton de la Fournaise, um dos mais ativos do mundo: irídio é abundante no centro da terra. Foto: Alexandre Dijoux via Wikimedia Commons.

 

O irídio é o metal mais resistente à corrosão que se conhece e carrega no currículo o fato de ter ajudado os cientistas a decifrar o enigma da extinção dos dinossauros na Terra. Não bastasse isso, também é um dos metais da liga que definiu os padrões mundiais de peso e de medida por mais de cem anos, o quilograma (Kg) e o metro (m).

Brilhante, duro, muito raro e, por isso mesmo, extremamente caro, o irídio tem muitas utilidades no dia a dia.

 

Precioso e muito, muito caro

Irídio é o elemento mais resistente à corrosão que se conhece. Foto: Hi-Res Images ofChemical Elements via Wikimedia Commons.

 

O irídio é um metal de transição denso, muito duro, quebradiço, prateado claro, do grupo da platina,  com símbolo Ir e número atômico 77. Ele é um metal notável por ser o elemento mais resistente à corrosão que se conhece, por isso é usado em ligas de elevada resistência, que suportam altas temperaturas. [1]

Tem densidade muito alta, bem como elevado ponto de fusão. O metal resiste aos ácidos e à água régia, mas é atacado por sais fundidos, como cloreto de sódio (NaCl) e cianeto de sódio (NaCN). O irídio se parece muito com a platina, mas possui uma leve coloração amarelada. Como é um metal muito duro e quebradiço, é difícil moldar ou dar forma a ele. [2,3,1]

Um dos elementos mais raros na Terra, o irídio constitui apenas 0,001 partes por milhão da crosta terrestre. Todos os metais do grupo da platina são geralmente associados uns aos outros, e o irídio, portanto, ocorre onde os outros metais do grupo são encontrados. As fontes mais importantes de irídio são os minérios de sulfeto de níquel-cobre encontrados na África do Sul e em Sudbury, no Canadá. O irídio também é obtido em ligas com o ósmio encontradas na natureza, principalmente no Alaska e na África do Sul. [4]

Estima-se que produção anual de irídio seja de apenas 3 toneladas em todo o mundo. Por ser tão raro chegou a custar três vezes mais que o ouro em 2021, algo em torno de 196 mil dólares por quilo. [5,6]

 

Deusa do arco-íris inspirou nome

Representação de Íris, deusa grega do arco-íris, que deu nome ao irídio. Kunsthistorisches Museum, Viena

 

O irídio foi descoberto junto com o ósmio em 1803 pelo Químico inglês Smithson Tennant. Quando a platina pura era dissolvida em água regia, mistura de ácidos  clorídrico e nítrico concentrados na proporção 3:1, deixava um resíduo preto, que pensava-se ser grafite. Mas Tennant decidiu investigar e, tratando aquele resíduo com álcalis e ácidos, conseguiu separá-lo nos dois novos elementos. Ele anunciou a descoberta na Royal Institution, em Londres, e deu o nome da deusa grega Íris, cujo símbolo é o arco-íris, a um daqueles metais que descobriu devido à variedade de cores dos sais de irídio. [2,1]

Apesar de sua aparente intratabilidade, um grupo de cientistas, incluindo Humphry Davy, demonstrou em 1813 que o irídio pode ser derretido como os outros metais. Para conseguir isto, eles expuseram amostras de irídio a correntes elétricas altas geradas por um grande número de baterias. [2]

 

Vídeo sobre as características do irídio e sua descoberta. Feito pela Universidade de Nottingham com legendas do prof. Luís Brudna. https://www.youtube.com/watch?v=cuovE4OQi2g&t=158s

 

Aplicações

 

Ilustração feita por computador mostra o Observatório de raios-X Chandra, da Nasa: o telescópio mais sofisticado já construído usa o irídio em seus espelhos para observar resquícios de estrelas que explodiram e raios-x de regiões de alta energia do universo. images-assets.nasa.gov/image/9903924/9903924~orig.jpg

 

Os principais usos do irídio tiram proveito de sua dureza e resistência à corrosão: ele é usado em ligas com o ósmio em rolamentos, penas de canetas tinteiro e em suportes de compassos. [5]

Ele também é utilizado para a produção de cadinhos e utensílios capazes de serem submetidos a  altíssimas temperaturas. Contatos elétricos, como velas de ignição de automóveis, são outras de suas aplicações. O irídio também é usado como fonte de radioatividade (Ir-192) para tratamento do câncer, utilizado ainda como catalisador para a carbonilação do metanol na produção de ácido acético. [1]

O irídio está presente em equipamentos espaciais de alta tecnologia revestindo os espelhos de telescópios, tais como o Observatório de raios-X Chandra, mantido pela Agência Espacial Norte Americana (NASA), e nos depósitos de combustível de plutônio nos geradores de eletricidade movidos por energia nuclear, existentes em sondas de longo alcance. [5,2,7]

O irídio não tem importância biológica conhecida, mas seus sais são relativamente tóxicos quando ingeridos. [5]

 

Dinossauros

Estátua de bronze A Essência de Rex no Museu Geológico de Casper College, EUA: o irídio pode explicar a causa da extinção dos dinossauros. Foto: Gates Frontiers Fund Wyoming Collection within the Carol M. Highsmith Archive, Library of Congress, Prints and Photographs Division

 

A crosta terrestre possui muito pouco irídio, enquanto meteoros e asteroides contêm níveis bem maiores do metal. Mas há aproximadamente 40 anos foi descoberta uma camada extremamente fina de irídio no planeta, com concentração do metal 30 vezes maior que a normalmente encontrada na Terra. Esta camada de irídio surgiu há 65 milhões de anos quando a Terra foi atingida por um enorme meteoro ou um asteroide. O impacto daquele corpo celeste levantou uma nuvem de poeira tão grande que espalhou o irídio pelo planeta inteiro, e pode ter causado a extinção dos dinossauros. [2]

Esta teoria para a extinção dos dinossauros foi lançada em 1980 por um grupo de cientistas norte-americanos liderado por Luis Alvarez. Estudando as rochas de calcário em Gubbio, na Itália, eles descobriram entre as rochas uma fina camada de argila sedimentar rica em irídio, e levantaram a hipótese de que sua origem seja extraterrestre. A data de 65 milhões de anos é uma época de interesse especial, porque marcou a transição entre os períodos Cretáceo e Terciário na escala geológica. [2,9,1]

Em 1990 a teoria sobre a extinção dos dinossauros ganhou força quando imagens obtidas por satélite localizaram a cratera onde o grande meteoro ou asteroide citado por Luis Alvarez caiu: a península de Yucatán, no Golfo do México. Outros pesquisadores, no entanto, acreditam que a camada de irídio da terra pode ter origem vulcânica. Eles argumentam que o centro da terra possui irídio em abundância, e que vulcões como o Piton de la Fournaise, na ilha de Reunião, no oceano Índico, um dos mais ativos do mundo, continuam expelindo irídio.  [10,9]

 

Padrão de peso e de medida

Protótipo internacional do quilograma guardado na França, e a barra padrão do metro número 27 enviada aos Estados Unidos: ligas de irídio e platina se tornaram padrões mundiais de peso e de medida.CC BY-SA 3.0 IGO via Wikimedia Commons /NIST

 

Uma particularidade importante do irídio é que durante décadas ele foi um dos protagonistas dos padrões internacionais do quilograma (kg) e do metro (m).

Um tratado internacional assinado em 1875 criou o Bureau Internacional de Pesos e Medidas, com sede em Sévres, na França. Um cilindro obtido de uma liga contendo 90% de platina e 10% de irídio foi criado pelo Bureau em 1889 e denominado IPK, sigla em inglês para Protótipo Internacional do Quilograma. O cilindro tem 39 milímetros de diâmetro e 39 milímetros de altura. [11,12,13]

Cópias do cilindro original foram enviadas aos países signatários do acordo, entre eles o Brasil. A partir de sua criação, a medida de peso em todo o mundo foi uniformizada. O padrão universal de peso só foi alterado em 2019, quando a 26ª Conferência Geral de Pesos e Medidas substituiu o padrão com base no cilindro metálico, sujeito a alterações de massa, pela constante de Planck, que é imutável, já que baseada em sete constantes da natureza. [11,13]

O cilindro de platina e irídio continua no Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres. Ele é guardado sob três redomas de vidro em uma sala trancada por três chaves guardadas por três pessoas. [11,13]

O Bureau Internacional de Pesos e Medidas também estabeleceu a medida do metro. Ela equivalia inicialmente à décima milionésima parte da distância do Polo Norte ao Equador, em uma grande linha curva que passava por Paris. Como esta não era uma medida fácil de usar na prática, criou-se um padrão para o metro, inicialmente só de platina, e a partir de 1889 com a mesma liga do quilograma, contendo 90% de platina e 10% de irídio. [8,2]

O padrão do metro é uma barra em formato de X desenvolvida por Henri Tresca. Ele criou 31 protótipos dessas barras e uma delas foi selecionada pelo Bureau para se tornar o padrão internacional de medida. A barra foi mantida como padrão até 1960, quando o Bureau redefiniu a forma de calcular o metro usando o comprimento de onda da luz vermelho-laranja emitida pelos átomos de criptônio – 86Kr. [8,3]

 

Referências

1-Iridium. Disponível em https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Iridium.html . Acesso em 08/03/2023.

2-Iridium. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/77/iridium. Acesso em 08/03/2023.

3-Periodic table of elements: LANL. Disponível em https://periodic.lanl.gov/77.shtml. Acesso em 08/03/2023.

4-N.N. Greenwood, A. E. (1997). Chemistry of the Elements. Butterworth-Heinemann.

5-Mark Weller, T. O. (2017). Química Inorgânica. Porto Alegre: Bookman.

6-The Most Expensive Metals to Trade in 2023. Disponível em https://fxssi.com/top-most-expensive-metals-in-the-world. Acesso em 08/03/2023.

7-Chandra X-Ray Observatory (Chandra XRO). Disponível em  https://www.nasa.gov/directorates/heo/scan/services/missions/universe/ChandraXRO.html. Acesso em 23/03/2023.

8-Meter bar 27. Disponível em https://www.nist.gov/image/meter27jpg. Acesso em 15/03/2023.

9-Dinossauros. Disponível em http://www.cprm.gov.br/publique/SGB-Divulga/Canal-Escola/Dinossauros-1096.html. Acesso em 08/03/2023.

10-The Element Iridium. Dhttps://education.jlab.org/itselemental/ele077.html. Acesso em 08/03/2023.

11-International Prototype of the Kilogram (IPK) . disponível em https://www.bipm.org/en/mass-metrology/ipk. Acesso em 14/03/2023.

12-The Kilogram – the Unit of Mass. Disponível em  https://www.ptb.de/cms/en/ptb/fachabteilungen/abt1/fb-11/ag-111/national-prototype-of-the-kilogram.html#:~:text=The%20international%20prototype%20of%20the%20kilogram%20is%20a%20cylinder%2039,BIPM)%20in%20S%C3%A8vres%20near%20Paris

13-How France created the metric system. Disponível em https://www.bbc.com/travel/article/20180923-how-france-created-the-metric-system. Acesso em 17/03/2023.

 

Texto produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV/SP, sob a orientação técnica de Márcia Guekezian, 
coordenadora do curso de Engenharia Química da Faculdade de São Bernardo do Campo.
Publicado em 18/12/2023

 

 

 

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