Découvrez les propriétés et les applications de l’iridium

La croûte terrestre regorge de métaux, mais certains d’entre eux sont présents en infimes quantités, ces métaux sont devenus précieux les plus connus étant l’or et l’argent. Mais d’autres métaux précieux moins connus, c’est notamment le cas de l’iridium un métal faisant partie des métaux du groupe platine.

Dans cet article vous allez en apprendre plus sur ce métal méconnu, vous découvrirez ses propriétés physiques ainsi que ses applications industrielles.

I. Présentation

1) Découverte de l’iridium

Depuis le XVIIIème siècle les chimistes se sont rendus compte qu’une faible partie du platine n’était pas attaquée par l’acide nitrique et chlorhydrique, il fallut attendre le siècle suivant pour que ces résidus soient étudiés.

En 1804, la découverte de l’iridium est attribuée au britannique Smithson Tennant lorsqu’il étudiait du minerai de platine. Dans ce même minerai, il découvrit un autre métal, l’osmium. Il était allié à l’iridium.

Sa découverte eut lieu lorsqu’il utilisa des acides pour dissoudre le minerai, il se rendit compte qu’il restait des résidus qui n’avaient pas étés dissous par la solution acide. Après examen, il identifia les deux nouveaux métaux.

Le nom de l’iridium provient du latin « iris » qui désigne l’arc-en-ciel. Ce nom a été choisi en raison des sels d’iridium qui ont des couleurs très colorées et vives lorsqu’ils sont sous forme de solution. Néanmoins il faudra attendre 1805 pour que ce nom soit utilisé pour désigner le métal.

Il faudra attendre 1842 soit près de 40 ans après sa découverte pour que le premier échantillon d’iridium de bonne pureté puisse être obtenu pour la première fois.

2) Premières utilisations industrielles 

John Isaac Hawkins est le premier à développer une utilisation commerciale de l’iridium. En 1834 il utilise de l’iridium dans les pointes de ses stylos plume en or. Il cherchait un matériau dur pour diminuer l’usure et la casse après un usage répété du stylo.

Dans la seconde moitié du XIXème siècle, l’entreprise Johnson-Matthey commença à commercialiser les alliages iridium platine. Ces alliages furent notamment utilisés dans les canons américains durant la guerre civile. L’alliage permettait de fabriquer des pièces qui duraient plus longtemps et qui n’étaient pas déformées par la chaleur des canons.

3) Caractéristiques

L’iridium fait partie de la famille des platinoïdes, ces métaux ont de nombreuses caractéristiques proches par exemple le fait d’avoir un point de fusion élevé et une bonne résistance mécanique à haute température. Concernant l’iridium son point de fusion est à 2400°C, soit plus que celui du platine.

Une des particularités uniques de ce métal est qu’il possède la plus grande résistance à la corrosion, il résiste aux oxydes et aux acides, seuls le chlorure de sodium et le cyanure de sodium peuvent l’attaquer. Cette résistance s’explique par la très faible réactivité chimique du métal lorsque des réactions chimiques ont lieu.

Une autre de ses particularités est que c’est le deuxième métal le plus dense, juste derrière l’osmium un autre platinoïde. Longtemps le débat a eu lieu pour connaître lequel des deux entre l’iridium et l’osmium était l’élément le plus dense. Des récentes études ont démontré que l’osmium dépasse de peu l’iridium.

L’iridium est un métal brillant argenté, seul l’argent possède une réflectance lumineuse plus élevée. L’iridium déposé en couche mince sert pour améliorer la réflectance d’autres métaux ou surfaces.

Dans la croûte terrestre l’iridium est un élément très rare, en moyenne sa concentration est de 0,001 gramme par tonne. Néanmoins de fortes concentrations peuvent être observées dans les météorites métalliques.

Comme la plupart des platinoïdes, l’iridium est souvent naturellement allié avec les autres métaux du groupe platine, notamment le platine et l’osmium. Sa production est liée à celle du nickel car c’est un sous-produit de celle-ci. De petites quantités peuvent être produites dans certains gisements d’or.

L’iridium est l’un des platinoïdes les plus durs, quatre fois plus que le platine. Il est extrêmement inélastique, cette rigidité le rend difficile à travailler à l’état pur. Cette caractéristique fait qu’il est utilisé comme additif dans les alliages afin de les renforcer, par exemple l’alliage platine-iridium à 50% permet de le rendre 10 fois plus dur que du platine pur.

C’est un métal compatible biologiquement, les alliages à base d’iridium peuvent entrer dans la composition des stimulateurs cardiaques afin de garantir une durée de vie plus longue au produit.

II. Utilisations industrielles

L’iridium est un métal précieux qui peu de temps après sa découverte a eu ses premières applications industrielles.

En 2018, la consommation mondiale était de 6,8 tonnes. Elle se répartissait entre trois secteurs principaux :

Electrochimie : 26,5%

Électronique et électrique : 23,5%

Chimie : 8,8%

Autres : 41,2%

1) Electrochimie 

L’électrochimie est la première application la plus consommatrice d’iridium. Il est associé au ruthénium dans le revêtement des électrodes qui servent à produire par électrolyse le chlore et la soude caustique.

Le revêtement en iridium et ruthénium remplace progressivement les anciennes électrodes au mercure qui étaient auparavant utilisées.

2) Electronique et électrique

Dans l’industrie électrique et électronique l’iridium est principalement utilisé dans les creusets qui servent à produire des galettes cristallines de saphir. Ces galettes entrent dans la fabrication des LED. Les creusets servent également à l’élaboration de monocristaux grenat de gadolinium et de gallium, ces monocristaux sont destinés aux mémoires à bulle en électronique. Les creusets peuvent aussi contenir la fabrication de monocristaux d’yttrium, d’alumine et de grenat servant dans les barreaux lasers.

L’iridium est utilisé comme agent durcissant dans les alliages de platine. Ces alliages sont utilisés dans des applications qui doivent supporter de hautes températures comme dans les contacts électriques.

Les bougies d’allumage doivent résister à des températures très élevées, dans le cas des bougies d’allumage dans l’aviation elles doivent résister à des températures supérieures à 2000°C. Les électrodes des bougies des moteurs d’avions sont en iridium.

3) Chimie

L’industrie chimique fabrique de nombreux produits grâce aux réactions chimiques. Naturellement ces réactions peuvent être plus ou moins rapides, il est possible d’accélérer les réactions en utilisant des catalyseurs qui ne viennent pas contaminer la réaction.

En chimie l’iridium est utilisé comme catalyseur dans les réactions d’hydrogénation, de décomposition du Monergol et dans les réactions de carbonylation. Le procédé Andrussow utilise un catalyseur qui est composé de trois platinoïdes, le platine, le rhodium et l’iridium.

4) Autre

L’iridium est utilisé pour concevoir des creusets. La première utilisation de ce métal pour construire des creusets date de 1908, Sir William Crookes constate que les creusets en iridium étaient plus efficaces que ceux en platine pur. Un creuset est un récipient utilisé pour les réactions chimiques à haute température. Les propriétés de l’iridium le rendent parfait pour des applications dans les instruments de laboratoire ou médicaux, comme les spatules d’analyse chimique, les équipements devant supporter de hautes températures et les seringues hypodermiques.

En 1879, le mètre et le kilogramme étalon sont fabriqués avec un alliage 90% platine – 10% iridium. Ses étalons sont conservés à Sèvres au Bureau International des Poids et Mesures.

Dans notre vie courante on peut avoir accès à l’iridium, certaines lunettes de ski ou casques de moto possèdent un effet miroir qui est rendu possible par un traitement de surface à l’iridium. Des alliages d’osmium-iridium sont notamment utilisés dans les pointes des stylos haut de gamme et dans les balances de haute précision.

Les alliages à base d’iridium sont également présents dans l’industrie aérospatiale pour produire certaines pièces de moteur et des conduites d’eau résistantes à la corrosion.

5) Recyclage

L’iridium est un métal précieux qui est rarement produit en faibles quantités chaque année. Malheureusement l’iridium étant utilisé en faibles quantités sa récupération dans les produits en fin de vie est complexe et peu développée. Néanmoins les chutes de production et les catalyseurs sont recyclables, vous pouvez consulter l’entreprise Valorema pour recycler vos alliages et vos déchets contenant de l’iridium. Valorema est une entreprise spécialisée dans le recyclage des métaux précieux, notamment tous les platinoïdes, et les métaux spéciaux.