Iridium
L’iridium est un élément chimique de symbole Ir et de numéro atomique 77. Métal de transition du groupe du platine, très dur, cassant et blanc argenté, il est généralement considéré comme l’un des éléments les plus denses. Selon les valeurs expérimentales retenues, sa densité est très proche de celle de l’osmium, et les valeurs théoriques peuvent conduire à un classement différent. L’iridium est extrêmement résistant à la corrosion, même à haute température. Toutefois, sa poudre finement divisée est plus réactive et peut être inflammable.
Identité
- Masse atomique
- 192.217 u
- Catégorie
- Métaux de transition
- Groupe
- 9
- Période
- 6
- Bloc
- d
- États d'oxydation
- +1, +3, +4, +6
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- blanc argenté
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d7
- Configuration abrégée
- [Xe] 4f14 5d7 6s2
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 32, 15, 2
- Électronégativité (Pauling)
- 2.20
- Affinité électronique
- 151 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 880 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 880 · 1600 kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 2445.8 °C (2719 K)
- Point d'ébullition
- 4129.9 °C (4403 K)
- Densité
- 22.56 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- 25.1 J/(mol·K)
Comportement chimique de l'iridium
L’iridium possède la configuration électronique [Xe] 4f¹⁴ 5d⁷ 6s². C’est le deuxième élément connu le plus dense (22,56 g/cm³), presque à égalité avec l’osmium, et le métal le plus résistant à la corrosion chimique de tout le tableau périodique. Il n’est attaqué par aucun acide pur ni par l’eau régale à température ambiante ou modérée, et résiste même aux métaux fondus et aux sels acides. Ses états d’oxydation habituels sont +3 et +4, bien qu’en chimie organométallique, ils s’étendent de −3 à +9. C’est un métal dur et cassant, à l’éclat blanc jaunâtre, dont le point de fusion dépasse 2 440 °C.
Réactivité
Ir + fused alkali salts → soluble iridates
Il est inerte vis-à-vis de tous les acides liquides, mais peut être dissous par fusion oxydante avec de l’hydroxyde de sodium et du peroxyde de sodium, ou du chlorate de potassium, à plus de 600 °C.
Ir + O₂ (heat) → IrO₂
À des températures supérieures à 600 °C, il s’oxyde lentement en surface au contact de l’air, formant une couche sombre de dioxyde d’iridium. Au-delà de 1 100 °C, cet oxyde se décompose et redonne de l’iridium métallique.
[Ir(CO)Cl(PPh₃)₂] + H₂ ⇌ [Ir(CO)Cl(H)₂(PPh₃)₂]
Le complexe de Vaska subit une addition oxydante réversible avec l’hydrogène moléculaire à température ambiante, constituant un modèle fondamental en catalyse homogène.
Ir + 3 F₂ → IrF₆
Il réagit avec le fluor gazeux à 250 °C pour produire de l’hexafluorure d’iridium, un composé jaune volatil.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Dioxyde d’iridium | IrO₂ | Électrode électrocatalytique très durable pour l’électrolyse de l’eau et la production d’hydrogène vert. |
| Complexe de Vaska | IrCl(CO)[P(C₆H₅)₃]₂ | Composé organométallique historique ayant contribué à établir le concept d’addition oxydante réversible de molécules gazeuses en catalyse chimique. |
| Chlorure d’iridium(III) | IrCl₃ | Précurseur essentiel pour la synthèse de complexes phosphorescents destinés aux diodes OLED et de catalyseurs du procédé Cativa. |
| Catalyseur de Crabtree | [C₈H₁₂IrP(C₆H₁₁)₃(C₅H₅N)]PF₆ | Catalyseur d’hydrogénation extrêmement actif pour les alcènes présentant un fort encombrement stérique. |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
L’iridium naturel est constitué de deux isotopes stables : l’iridium-191 (¹⁹¹Ir, avec 114 neutrons et une abondance de 37,3 %) et l’iridium-193 (¹⁹³Ir, avec 116 neutrons et une abondance de 62,7 %). Parmi ses radioisotopes, l’iridium-192 (¹⁹²Ir, période radioactive de 73,8 jours) se distingue : c’est un puissant émetteur gamma produit dans les réacteurs nucléaires, qui constitue l’une des sources de rayonnement les plus utilisées au monde pour la radiographie industrielle non destructive des soudures et la curiethérapie à haut débit de dose contre les tumeurs.
Occurrence et production
L’iridium est l’un des éléments les plus rares de la croûte terrestre, avec une concentration d’à peine 0,001 partie par million, soit environ 30 à 40 fois moins que l’or. En tant qu’élément fortement sidérophile, la majeure partie de l’iridium de la planète a migré vers le noyau métallique lors de la formation de la Terre. Les astéroïdes chondritiques conservent toutefois des concentrations des milliers de fois supérieures. Dans la croûte terrestre, l’iridium est récupéré comme sous-produit de l’exploitation des minerais sulfurés de nickel et de platine à Sudbury (Canada), à Norilsk (Russie) et dans le complexe du Bushveld (Afrique du Sud).
Histoire et origine du nom
L’iridium a été découvert en 1803 par le chimiste britannique Smithson Tennant dans le même résidu insoluble de platine dans l’eau régale qui a également permis de découvrir l’osmium. En neutralisant et en dissolvant les précipités avec des alcalis et des acides, Tennant a observé une extraordinaire variété de couleurs intenses dans les solutions, selon l’état d’oxydation du nouvel élément : rouge foncé, vert vif, bleu et jaune. Fasciné par cette polychromie, il l’a baptisé « iridium », en référence à Iris, la déesse messagère de l’arc-en-ciel dans la mythologie grecque.
Applications et importance de l'iridium
Utilisations de l'élément
Grâce à son inertie chimique et à son excellente stabilité physique, l’alliage composé de 90 % de platine et de 10 % d’iridium a été choisi en 1889 pour fabriquer le Prototype international du kilogramme et le mètre étalon conservés à Paris. L’iridium est utilisé dans des creusets monocristallins pour fondre des oxydes réfractaires et faire croître des cristaux de grenat utilisés dans les lasers (YAG), dans les électrodes de bougies d’allumage aéronautiques à longue durée de vie et dans les pointes d’électrodes destinées à la stimulation cérébrale profonde.
Utilisations de ses composés
Le dioxyde d’iridium est l’un des catalyseurs anodiques les plus efficaces et les plus durables pour les électrolyseurs PEM produisant de l’hydrogène vert. Les complexes d’iridium cyclométallés assurent l’émission phosphorescente rouge et verte, à rendement quantique très élevé, des écrans OLED des smartphones.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
Aucun rôle biologique de l’iridium dans les organismes vivants n’est connu. Le métal massif est biocompatible et insoluble, ce qui permet de l’implanter en toute sécurité dans des électrodes médicales cérébrales et des stimulateurs cardiaques sans provoquer d’inflammation des tissus.
Sécurité
Sous forme métallique, l’iridium est pratiquement inoffensif. Les fines poussières d’iridium sont inflammables et ses sels d’halogénures solubles peuvent être irritants. Le risque le plus important provient des sources radioactives d’iridium-192 abandonnées dans l’industrie : leur intense rayonnement gamma peut provoquer des lésions radiologiques aiguës mortelles si elles ne sont pas confinées derrière un blindage en plomb.
Environnement
Son impact écologique direct est négligeable en raison de son extrême rareté et du recyclage généralisé qu’impose sa valeur économique exceptionnellement élevée dans l’ensemble des chaînes d’approvisionnement technologiques.
Questions fréquentes sur l' Iridium
Comment l’iridium a-t-il contribué à démontrer qu’une météorite avait provoqué l’extinction des dinosaures ?
L’iridium est un métal extrêmement rare à la surface de la Terre, car la majeure partie a migré vers le noyau lors de la formation de la planète. Les astéroïdes, en revanche, en contiennent des quantités beaucoup plus importantes. En 1980, des géologues ont découvert dans le monde entier une fine couche d’argile datant de 66 millions d’années et enrichie en iridium, ce qui a révélé l’impact colossal d’un corps céleste qui a bouleversé le climat terrestre.
Pourquoi l’iridium est-il utilisé dans certains équipements de production d’hydrogène ?
Certains électrolyseurs décomposent l’eau en hydrogène et en oxygène. Du côté où se forme l’oxygène, le milieu est très corrosif et de nombreux matériaux se dégradent rapidement. Le dioxyde d’iridium résiste à ces conditions et contribue à accélérer la réaction, ce qui explique son utilisation dans certains équipements. Son principal inconvénient est la rareté et le coût de l’iridium, qui incitent à rechercher des solutions de remplacement.
En quoi consiste la radiographie industrielle utilisant des sources radioactives d’iridium-192 ?
L’iridium-192 est produit en bombardant des pastilles d’iridium-191 avec des neutrons dans des réacteurs nucléaires. Il émet des rayons gamma pénétrants et possède une période radioactive d’environ 74 jours. Placé dans une capsule portable en tungstène, il est utilisé sur des pipelines éloignés, dans les chantiers navals et les raffineries pour radiographier les soudures de tuyaux en acier épais et détecter des fissures ou des bulles internes invisibles à l’œil nu, sans nécessiter de raccordement électrique ni de générateur de rayons X.
Qu’est-ce que l’effet Mössbauer et à quoi sert-il ?
L’effet Mössbauer permet à certains noyaux d’émettre et d’absorber des rayons gamma sans perdre une quantité appréciable d’énergie par recul. Il devient ainsi possible de mesurer de très faibles variations de l’énergie du rayonnement et d’obtenir des informations sur l’environnement chimique du noyau. Ce phénomène a été découvert en 1957 et est utilisé en physique et en science des matériaux ; certains isotopes de l’iridium peuvent servir dans ce type d’étude.
Pourquoi les étalons officiels du mètre et du kilogramme étaient-ils fabriqués avec de l’iridium ?
Au XIXe siècle, les scientifiques avaient besoin de barres et de cylindres de référence mesurant exactement un mètre et pesant exactement un kilogramme, sans subir de modifications au fil des siècles. Ils ont choisi un alliage de platine contenant 10 % d’iridium, car cet ajout confère une dureté exceptionnelle, limite fortement la dilatation thermique et empêche l’oxydation à l’air.
Comment les complexes phosphorescents d’iridium font-ils briller les écrans OLED des smartphones ?
Dans les diodes électroluminescentes organiques (OLED), la recombinaison électrique génère des excitons singulets (25 %) et triplets (75 %). Les émetteurs fluorescents conventionnels ne captent que les singulets, tandis que le reste de l’énergie est perdu sous forme de chaleur. Grâce à leur noyau lourd, les complexes organométalliques d’iridium présentent un fort couplage spin-orbite, qui permet d’exploiter les états triplets par phosphorescence rapide et d’atteindre un rendement quantique interne de 100 % dans les pixels rouges et verts à haute luminosité.
Pourquoi les creusets en iridium sont-ils indispensables à la croissance de cristaux pour les lasers et les télécommunications ?
Pour faire croître par la méthode de Czochralski des monocristaux d’oxydes réfractaires, comme le grenat d’aluminium et d’yttrium (YAG) ou le tantalate de lithium, le matériau doit être fondu à plus de 2 000 °C dans une atmosphère contenant de l’oxygène. L’iridium fait partie des rares métaux capables de résister à ces températures extrêmes sans fondre ni se dissoudre dans l’oxyde fondu. Il résiste à l’oxydation superficielle sans compromettre la pureté cristalline des matériaux optiques utilisés dans les télécommunications.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.