Kur izmanto osmiju? Viens no dārgākajiem metāliem pasaulē ir osmijs un tā cena par gramu

Osmijs ir ķīmiskais elements no atbilstošās ķīmisko elementu sistēmas. Parastā stāvoklī tas ir platīna grupas pārejas metāls spīdīga balta metāla formā ar sudrabainu nokrāsu ar zilu nokrāsu. Šis tips materiāliem ir lielākais blīvums starp citiem kopā ar irīdiju, tomēr pēdējais nedaudz zaudē.

Šāda veida materiāls tiek izolēts no bagātinātām platīna metāla izejvielām, caurdurot 800 līdz 900 grādu temperatūrā gaisā.

Osmija īpatnējā svara tabula

Tā kā osmijs ir sarežģīts materiāls, aprēķiniet tā īpatnējo svaru lauka apstākļi to nav iespējams izdarīt saviem spēkiem. Šie aprēķini tiek veikti īpašās ķīmiskās laboratorijās. Tomēr osmija vidējais īpatnējais svars ir zināms un ir vienāds ar 22,61 g/cm3.

Lai vienkāršotu aprēķinus, zemāk ir parādīta tabula ar vērtībām īpaša gravitāte osmijs, kā arī tā svars atkarībā no aprēķina vienībām.

Osmija īpašības

Šis materiāls ir trausls, bet tajā pašā laikā ļoti ciets metāls ar augstu īpatnējo svaru. Mehāniskā apstrāde ir grūti piekāpties trausluma, cietības un augstās kušanas temperatūras dēļ, kā arī zems spiediens tvaiki Osmija kušanas temperatūra ir 3033 grādi pēc Celsija un viršanas temperatūra ir 5012 grādi pēc Celsija. Šis materiālu veids pieder pie paramagnētisko materiālu grupas.

Osmijs pulvera veidā labi reaģē ar halogēniem, selēnu, fosforu, skābekli, sēra tvaikiem, sērskābi un slāpekļskābi karsējot. Kompaktā formā nesadarbojas ar sārmiem un skābēm. Tam ir zems reakcijas ātrums ar ūdeni un slāpekļskābi.

Šāda veida materiāls ir viens no nedaudzajiem metāliem, kas veido kopu vai daudzkodolu savienojumus.

Tas neietekmē dzīvo organismu bioloģisko lomu un ir ārkārtīgi toksisks.

Osmija iegūšana

Dabā dabā nav sastopams. Šis materiāls vienmēr ir saistīts ar cita veida platīna grupas metālu, irīdiju. Osmijs tiek iegūts kopā ar platīnu. Apstrādājot, izdalās osmiskais irīdijs, kas tiek sadalīts atsevišķos komponentos - irīdijā un osmijā. Pēc tam osmiju attīra, apstrādā ar skābēm un reducē ar ūdeņradi elektriskajā krāsnī, iegūstot tīru metālu ar koncentrāciju līdz 99,9 procentiem.

Osmija pielietojumi

To plaši izmanto kā katalizatoru reakcijām un sakausējumu ar irīdiju sastāvdaļu. Jāizceļ galvenie virzieni:

Osmijs ir ķīmiskais elements ar atomskaitli 76 D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskajā tabulā, kas apzīmēts ar simbolu Os (lat. Osmijs).

Atomskaitlis - 76

Atomu masa - 190,23

Blīvums, kg/m³ - 22500

Kušanas temperatūra, °C - 3000

Siltuma jauda, ​​kJ/(kg °C) - 0,13

Elektronegativitāte - 2.2

Kovalentais rādiuss, Å - 1,26

1. jonizācija potenciāls, eV - 8,70

Osmija atklāšanas vēsture

1804. gadā slavenais angļu zinātnieks Viljams Volstons, ļoti ieintriģēdams zinātnisko pasauli (vairāk par to ir aprakstīts esejā par pallādiju “Angļu ķīmiķa joks”), Karaliskās biedrības sanāksmē ziņoja, ka, analizējot neapstrādātu (dabisku). ) platīnu, viņš tajā atklāja iepriekš nezināmus metālus, kurus nosauca par pallādiju un rodiju. Abi tika atrasti tajā platīna daļā, kas izšķīda regijas ūdenī, taču šī reakcija atstāja arī nešķīstošu atlikumu. Kā magnēts tas piesaistīja daudzus ķīmiķus, kuri pamatoti uzskatīja, ka tajā var slēpties kāds līdz šim nezināms elements.

Tuvu panākumam bija francūži Collet-Descotilles, Furcroix un Vauquelin. Viņi vairāk nekā vienu reizi pamanīja, ka, izšķīdinot neapstrādātu platīnu ūdens regijā, izdalījās melni dūmi, un, kad nešķīstošais atlikums tika sakausēts ar kaustisko kāliju, veidojās savienojumi, kas “neiebilda” pret izšķīšanu.

Furruā un Vokelins ierosināja, ka vēlamais elements daļēji iztvaiko dūmu veidā, un tā daļa, kas šādā veidā nepaspēj “evakuēties”, piedāvā visu iespējamo pretestību agresoram, pat nevēloties tajā izšķīst. Zinātnieki steidzās jaunajam elementam dot nosaukumu - "pten", kas grieķu valodā nozīmē "spārnotais, lidojošs".

Bet šis vārds plīvoja kā tauriņš un nogrima aizmirstībā, jo Tenantam drīz izdevās atdalīt “cāli”: patiesībā tas bija dabisks divu saplūšana. dažādi metāli. Zinātnieks vienu no tiem nosauca par irīdiju - sāļu krāsu daudzveidības dēļ, bet otru - par osmiju, jo tā tetroksīds, kas izdalījās, izšķīdinot osmirīdija (kā vēlāk kļuva zināms agrākais "pten") saplūšanas produktu ar sārmu. skābē vai ūdenī, bija nepatīkama, kairinoša smaka, kas vienlaikus līdzīga hlora un sapuvušu redīsu smaržai. Vēlāk izrādījās, ka pats metāls spēj izdalīt līdzīgu “aromātu”, kaut arī vājāku: smalki samalts osmijs gaisā pakāpeniski oksidējas, pārvēršoties tetroksīdā.

Acīmredzot Tenantam šī smarža nepatika, un viņš savā sirdī nolēma iemūžināt tā elementa vārdā, ko atklāja visvairāk. spēcīgs iespaids no mana pirmā randiņa ar viņu.

Viņi jūs satiek pēc drēbēm, viņi tos atbaida pēc viņu prāta. Un, ja smaržu un krāsu - alvas baltu ar pelēcīgi zilu nokrāsu - var uzskatīt par osmija "apģērbu", tad tā kā ķīmiskā elementa un kā metāla īpašības saskaņā ar šo sakāmvārdu ir jāpiešķir "prātam". ”.

Tātad, ar ko mūsu varonis var lepoties? Pirmkārt, kā jau minēts, pēc tās cēlās izcelsmes. Apskatiet elementu periodisko tabulu: labajā pusē ir nošķirta platīna grupa, kas sastāv no divām triādēm. Augšējā triādē ietilpst vieglie platīna metāli - rutēnijs, rodijs, pallādijs (viss pasaulē ir relatīvs: jebkurš šīs trīsvienības pārstāvis ir vairāk nekā pusotru reizi smagāks par dzelzi). Otrā triāde pulcēja īstus smagsvara varoņus – osmiju, irīdiju un platīnu.

Interesanti, ka zinātnieki ilgu laiku ievēroja šo elementu atomu svara palielināšanas kārtību: platīns - irīdijs - osmijs. Bet, kad D. I. Mendeļejevs izveidoja savu periodisko sistēmu, viņam bija rūpīgi jāpārbauda, ​​jāprecizē un dažreiz jālabo daudzu elementu atomu svars. Visu šo darbu nebija viegli paveikt vienam, tāpēc Mendeļejevs iesaistīja darbā citus ķīmiķus. Tātad, kad viņam tika ieteikts Yu.V. Ļermontovs, kurš bija ne tikai lielā dzejnieka radinieks, bet arī augsti kvalificēts ķīmiķis, zinātnieks lūdza viņai noskaidrot platīna, irīdija un osmija atomu svaru, jo tie viņam radīja lielas šaubas.

Viņaprāt, mazākais atomu svars vajadzēja būt osmijā, bet lielākajam platīnā. Precīzu eksperimentu sērija, ko veica Lermontova, apstiprināja, ka radītājam bija taisnība. periodiskais likums. Tādējādi tika noteikts pašreizējais elementu izvietojums šajā triādē - viss nostājās savās vietās.

Osmijs nav atrasts vietējā formā. Tas ir atrodams polimetāla rūdās, kas satur arī platīnu un pallādiju (vara-niķeļa sulfīda un vara-molibdēna rūdas). Galvenie osmija minerāli ir dabiskie osmija un irīdija sakausējumi (nevjanskīts un sisertskīts), kas pieder cieto šķīdumu klasei. Dažreiz šie minerāli rodas neatkarīgi, bet biežāk osmiskais irīdijs ir daļa no vietējā platīna. Galvenās osmiskā irīdija atradnes ir koncentrētas Krievijā (Sibīrijā, Urālos), ASV (Aļaskā, Kalifornijā), Kolumbijā, Kanādā, valstīs Dienvidāfrika. Osmijs ir atrodams arī savienojumu veidā ar sēru un arsēnu (erlihmanīts, osmija laurīts, osarsīts). Osmija saturs rūdās parasti nepārsniedz 1,10–3%.

Kopā ar citiem cēlmetāliem tas ir atrodams dzelzs meteorītos.

Dabā osmijs sastopams septiņos izotopos, no kuriem 6 ir stabili: 184 Os, 187 Os, 188 Os, 189 Os, 190 Os un 192 Os. Smagākais izotops (osmijs-192) veido 41%, vieglākais izotops (osmijs-184) tikai 0,018% no kopējām “rezervēm”. Osmijs-186 ir pakļauts alfa sabrukšanai, taču, ņemot vērā tā ārkārtīgi garo pussabrukšanas periodu (2,0±1,1) × 10 15 gadi, to var uzskatīt par praktiski stabilu. Pēc aprēķiniem, arī citi dabiskie izotopi ir spējīgi alfa sabrukt, taču ar vēl garāku pussabrukšanas periodu, tāpēc to alfa sabrukšana netika novērota eksperimentāli. Teorētiski 184 Os un 192 Os iespējama dubultā beta sabrukšana, kas arī nav novērota ar novērojumiem.

Izotops osmijs-187 ir rēnija izotopa (187 Re, pussabrukšanas periods 4,56×10 10 gadi) sabrukšanas rezultāts. To aktīvi izmanto randiņos klintis un meteorīti (rēnija-osmija metode). Vispazīstamākais osmija lietojums datēšanas metodēs ir irīdija-osmija metode, kas tika izmantota, lai analizētu kvarcu no robežslāņa, kas atdala krīta un terciāro periodu.

Osmija izotopu atdalīšana ir diezgan sarežģīts uzdevums. Tāpēc daži izotopi ir diezgan dārgi. Pirmā un vienīgā tīra osmija-187 eksportētāja ir Kazahstāna, kas kopš 2004. gada janvāra oficiāli piedāvā šo vielu par 10 000 USD par 1 gramu.

Plašs praktisks pielietojums nesatur osmija-187. Saskaņā ar dažiem ziņojumiem operāciju ar šo izotopu mērķis bija nelegālā kapitāla atmazgāšana.

• V zemes garoza- 0,007 g/t
• peridotītos - 0,15 g/t
• eklogītos - 0,16 g/t
• dunīta-peridotīta veidojumos - 0,013 g/t
• piroksenīta veidojumos - 0,007 g/t

Dabā vietējais osmijs nav atrasts. Tas vienmēr minerālos ir saistīts ar citu platīna grupas metālu - irīdiju. Ir vesela grupa irīdija osmīda minerālu. Visizplatītākais no tiem ir nevjanskīts, dabisks šo divu metālu sakausējums. Tas satur vairāk irīdija, tāpēc nevjanskītu bieži sauc vienkārši par osmisko irīdiju. Bet citu minerālu - sisterskītu - sauc par osmija iridīdu - tajā ir vairāk osmija... Abi šie minerāli ir smagi, ar metālisku spīdumu, un tas nav pārsteidzoši - tāds ir to sastāvs. Un pats par sevi saprotams, ka visi osmiskā irīdija grupas minerāli ir ļoti reti sastopami.

Dažreiz šie minerāli rodas neatkarīgi, bet biežāk osmiskais irīdijs ir daļa no vietējā neapstrādātā platīna. Galvenās šo derīgo izrakteņu rezerves ir koncentrētas PSRS (Sibīrijā, Urālos), ASV (Aļaskā, Kalifornijā), Kolumbijā, Kanādā un Dienvidāfrikas valstīs.

Dabiski, ka osmiju iegūst kopā ar platīnu, taču osmija attīrīšana būtiski atšķiras no citu platīna metālu izolācijas metodēm. Tie visi, izņemot rutēniju, tiek izgulsnēti no šķīdumiem, savukārt osmiju iegūst, destilējot to no gaistošā tetroksīda.

Bet pirms OsO 4 destilācijas ir nepieciešams atdalīt irīdija osmīdu no platīna un pēc tam atdalīt irīdiju un osmiju.

Kad platīns tiek izšķīdināts ūdens regijā, irīdija osmīda grupas minerāli paliek nogulumos: pat tas no visiem šķīdinātājiem nevar pārvarēt šos stabilākos dabiskos sakausējumus. Lai tās pārvērstu šķīdumā, nogulsnes sakausē ar astoņas reizes lielāku cinka daudzumu – šo sakausējumu ir salīdzinoši viegli pārvērst pulverī. Pulveris tiek saķepināts ar bārija peroksīdu BaO 3, un pēc tam iegūto masu tieši apstrādā ar slāpekļskābes un sālsskābes maisījumu. destilācijas aparāts– OsO 4 destilācijai.

To uztver ar sārma šķīdumu un iegūst sāli ar sastāvu Na 2 OsO 4. Šī sāls šķīdumu apstrādā ar hiposulfītu, pēc tam osmiju izgulsnē ar amonija hlorīdu Fremy sāls Cl 2 formā. Nogulsnes mazgā, filtrē un pēc tam kalcinē reducējošā liesmā. Tādā veidā porains osmijs vēl nav pietiekami tīrs.

Pēc tam to attīra, apstrādājot ar skābēm (HF un HCl), un tālāk reducē elektriskā krāsnī ūdeņraža plūsmā. Pēc atdzesēšanas tiek iegūts metāls ar tīrību līdz 99,9% O 3.

Tas ir klasiskā shēma iegūstot osmiju - metālu, ko joprojām izmanto ārkārtīgi ierobežoti, metālu, kas ir ļoti dārgs, bet diezgan noderīgs.

Augsta cietība un izcila ugunsizturība ļauj izmantot osmiju berzes vienību pārklāšanai.

Osmijs ir pirmais pēc blīvuma vienkārša viela. Tās blīvums ir 22,61 g/cm³.

Osmijs ir alvas balts metāls ar pelēcīgi zilu nokrāsu. Tas ir smagākais no visiem metāliem un viens no cietākajiem. Tomēr osmija sūkli var samalt pulverī, jo tas ir trausls.

Mg tipa sešstūra kristāla režģis, a = 0,27353 nm, c = 0,43191 nm, z = 2, atstarpes. grupa P6 3 /mmc;

Osmijs kūst aptuveni 3000°C temperatūrā, un tā viršanas temperatūra vēl nav precīzi noteikta. Tiek uzskatīts, ka tas atrodas kaut kur ap 5500 ° C.

Metāla blīvums 22,61 g/cm 3 ; kušanas temperatūra 31,8 kJ/mol, iztvaikošanas temperatūra 747,4 kJ/mol; tvaika spiediens 2,59 Pa (3000 °C), 133 Pa (3240 °C); 1,33 kPa (3640 °C), 13,3 kPa (4110 °C); lineārās izplešanās temperatūras koeficients 5·10 -6 K -1 (298 K); siltumvadītspēja 0,61 W/(cm K); vadītspēja 9,5 μΩ cm (20°C), temperatūras koeficients. Vadītspēja 4,2·10 -3 K -1; paramagnētisks, magnētisks uzņēmība + 9,9·10 -6; pārejas temperatūra supravadītāja stāvoklī 0,66 K; Vikersa cietība 3-4 GPa, Mosa cietība 7; normālais elastības modulis 56,7 GPa; bīdes modulis 22 GPa.

Tāpat kā citiem platīna metāliem, osmijam ir vairākas valences: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ un 8+. Visbiežāk jūs varat atrast tetra- un sešvērtīgā osmija savienojumus. Bet, mijiedarbojoties ar skābekli, tā valence ir 8+.

Sildot, osmija pulveris reaģē ar skābekli, halogēniem, sēra tvaikiem, selēnu, telūru, fosforu, slāpekļskābi un sērskābi. Kompaktais osmijs nereaģē ne ar skābēm, ne sārmiem, bet ar izkausētiem sārmiem veido ūdenī šķīstošos osmātus. Lēni reaģē ar slāpekļskābi un ūdeņiem, reaģē ar izkausētiem sārmiem oksidētāju (kālija nitrāta vai hlorāta) klātbūtnē un ar izkausētu nātrija peroksīdu. Savienojumos tas uzrāda oksidācijas pakāpi +4, +6, +8, retāk citi no +1 līdz +7.

Kompaktā stāvoklī osmijs ir izturīgs pret oksidēšanu līdz 400 °C. Kompaktais osmijs nešķīst karstā sālsskābē un verdošā ūdens regijā. Smalki izkliedētu osmiju HNO 3 un vārot H 2 SO 4 oksidē līdz OsO 4, karsējot tas reaģē ar F 2, Cl 2, P, Se, Te u.c. Metālisks Os var. tiek pārnests šķīdumā, sakausējot ar sārmiem oksidētāju klātbūtnē, veido osmīnskābes H 2 OsO 4 -osmāta (VI) sāļus, kas brīvā stāvoklī ir nestabils. Kad OsO 4 reaģē ar KOH etanola klātbūtnē vai izstarojot ar KNO 2, iegūst arī osmātu(VI) K 2 vai K 2 OsO 4 2H 2 O. Osmāts(VI) tiek reducēts ar etanolu līdz hidroksīdam Os(OH). ) 4 (melns) , kas N 2 atmosfērā tiek dehidrēts līdz dioksīdam OsO 2. Ir zināmi perosmāti M 2, kur X = OH, F, kas veidojas OsO 4 šķīduma mijiedarbībā ar koncentrētu sārma šķīdumu.

Ievērojama osmija tetroksīda iezīme ir tā, ka tā šķīdība organiskajos šķidrumos ir daudz augstāka nekā ūdenī. Jā, kad normāli apstākļi Tikai 14 gramus šīs vielas izšķīdina glāzē ūdens, un vairāk nekā 700 gramus izšķīdina glāzē tetrahlorīda.

Sēra tvaiku atmosfērā osmija pulveris uzliesmo kā sērkociņš, veidojot sulfīdu. Visēdājs fluors istabas temperatūrā osmijam nekādu “kaitējumu” nenodara, bet, uzkarsējot līdz 250-300 C, veidojas virkne fluorīdu. Tā kā abi gaistošie osmija fluorīdi pirmo reizi tika sagatavoti 1913. gadā, tika uzskatīts, ka to formulas ir OsF6 un OsF8. Bet 1958. gadā izrādījās, ka OsF8 fluorīds, kas ķīmiskajā literatūrā bija “dzīvojis” gandrīz pusgadsimtu, faktiski nekad nav pastāvējis, un norādītie savienojumi atbilda formulām OsF5 un OsF6. Salīdzinoši nesen zinātniekiem izdevās iegūt citu fluorīdu OsF7, kas, karsējot virs 100 C, sadalās OsF6 un elementārajā fluorā.

Viena no galvenajām osmija priekšrocībām ir tā ļoti augstā cietība; Šajā ziņā daži metāli var ar to konkurēt. Tāpēc, veidojot sakausējumus ar visaugstāko nodilumizturību, to sastāvā tiek ievadīts osmijs. Tintes pildspalvas ar zelta galu nav nekas neparasts. Bet zeltam pietiek mīksts metāls, un Peru par ilgi gadi darbs, pēc saimnieka gribas, jāmēro gari kilometri uz papīra. Protams, papīrs nav vīle vai smirģelis, taču tikai daži metāli var izturēt šādu pārbaudi. Un tomēr spalvu gali tiek galā ar šo grūto lomu. Kā? Noslēpums ir vienkāršs: tos parasti izgatavo no osmija sakausējumiem ar citiem platinoīdiem, visbiežāk no osmirīdija, ko jūs jau zināt. Bez pārspīlējuma varam teikt, ka ar osmiju “bruņotu” pildspalvu nevar nojaukt.

Izcila cietība, laba izturība pret koroziju, augsta nodilumizturība, Nr magnētiskās īpašības padariet osmirīdiju par lielisku materiālu kompasa adatas smailei, asīm un visprecīzākajiem balstiem mērinstrumenti un pulksteņu mehānismi. No tā tiek izgatavotas griešanas malas ķirurģiskie instrumenti, griezēji ziloņkaula mākslinieciskai apstrādei.

Fakts, ka osmijs un irīdijs bieži “darbojas kā duets” - dabīgā sakausējuma veidā, izskaidrojams ne tikai ar osmirīdija vērtīgajām īpašībām. bet arī likteņa griba, kas vēlējās, lai zemes garozā šie elementi būtu savienoti ar neparasti spēcīgām saitēm. Neviens metāls tīrradņu veidā dabā nav atrasts, bet irīdija osmīds un osmija irīdijs ir labi zināmi minerāli (tos sauc attiecīgi par nevjanskītu un sisterskītu): pirmajā dominē irīdijs, otrajā – osmijs.

Dažreiz šie minerāli rodas neatkarīgi, bet biežāk tie ir daļa no vietējā platīna. Tā sadalīšana komponentos (tā sauktā attīrīšana) ir process, kas ietver vairākus posmus, no kuriem vienā nogulsnējas osmirīdijs. Un, iespējams, visgrūtākais un dārgākais visā šajā “stāstā” ir osmija un iridija atdalīšana. Bet bieži tas nav nepieciešams: kā jūs jau zināt, sakausējums tiek plaši izmantots tehnoloģijā, un tas maksā daudz mazāk nekā, piemēram, tīrs osmijs. Galu galā, lai izolētu šo metālu no sakausējuma, ir jāveic tik daudz ķīmisku darbību, ka tikai to uzskaitīšana aizņemtu daudz vietas. Garas procesa ķēdes galaprodukts ir metālisks osmijs ar tīrību 99,9%.

Līdzās cietībai ir zināma vēl viena osmija priekšrocība – ugunsizturība.

Kušanas temperatūras ziņā (apmēram 3000 C) tas pārspēja ne tikai savus dižciltīgos brāļus - platinoīdus, bet arī lielāko daļu citu metālu. Pateicoties tā ugunsizturībai, osmijs nokļuva elektriskās spuldzes biogrāfijā: laikos, kad elektrība pierādīja savu pārākumu pār citu gaismas avotu - gāzi, vācu zinātnieks K. Auers fon Velsbahs ierosināja aizstāt oglekļa šķiedru kvēlspuldze ar osmija spuldzi. Lampas sāka patērēt trīs reizes mazāk enerģijas un nodrošināja patīkamu, vienmērīgu gaismu. Bet osmijs šajā svarīgajā amatā neizturēja ilgi: sākumā tas tika aizstāts ar mazāk trūcīgu tantalu, bet drīz tas bija spiests piekāpties ugunsizturīgākajam no ugunsizturīgajiem materiāliem - volframam, kas līdz pat mūsdienām saglabā savu ugunīgo pulksteni.

Kaut kas līdzīgs notika ar osmiju citā tā pielietojuma jomā - amonjaka ražošanā. Mūsdienīga šī savienojuma sintēzes metode, ko 1908. gadā ierosināja slavenais Vācu ķīmiķis Frics Hābers nav iedomājams bez katalizatoru līdzdalības. Pirmie katalizatori, kas tika izmantoti šim nolūkam, parādīja savas spējas tikai augstā temperatūrā (virs 700 C), turklāt tie nebija īpaši efektīvi.

Mēģinājumi atrast viņiem aizstājēju ilgu laiku nedeva neko. Zinātnieki no Karlsrūes Augstākās tehniskās skolas laboratorijas teica jaunu vārdu šī procesa uzlabošanā: viņi ierosināja izmantot smalki izkliedētu osmiju kā katalizatoru. (Starp citu, osmijs, būdams ļoti ciets, tajā pašā laikā ir ļoti trausls, tāpēc šī metāla sūkli bez lielas piepūles var sasmalcināt un pārvērst pulverī.) Rūpnieciskie eksperimenti ir parādījuši, ka spēle ir sveces vērta: temperatūra no procesa tika samazināts par vairāk nekā 100 grādiem, jā un iziet gatavie izstrādājumi ir manāmi palielinājies.

Neskatoties uz to, ka osmijam vēlāk nācās pamest notikuma vietu šeit (tagad, piemēram, amonjaka sintezē tiek izmantoti lēti, bet efektīvi dzelzs katalizatori), var uzskatīt, ka tieši tas nobīdījās svarīga problēma no mirušā punkta. Osmijs turpina savu katalītisko darbību šodien: to izmanto hidrogenēšanas reakcijās organisko vielu dod izcilus rezultātus. Tas galvenokārt ir saistīts ar lielo ķīmiķu pieprasījumu pēc osmija: gandrīz puse no tā globālās ražošanas tiek tērēta ķīmiskajām vajadzībām.

76. elements arī rada ievērojamu interesi kā objekts zinātniskie pētījumi. Dabiskais osmijs sastāv no septiņiem stabiliem izotopiem ar masas skaitļiem 184, 186-190 un 192. Interesanti, ka jo mazāks ir šī elementa izotopa masas skaitlis, jo retāk tas ir: ja ir smagākais izotops (osmijs-192). par 41%, tad vieglākajam no septiņiem "brāļiem" (osmijs-184) ir tikai 0,018% no kopējām "rezervēm". Tā kā izotopi atšķiras viens no otra tikai pēc atomu masas, un to fizikāli ķīmiskajā "slīpumā" tie ir ļoti līdzīgi viens otram, tos ir ļoti grūti atdalīt. Tāpēc pat dažu elementu izotopu “drupatas” ir neticami dārgas: piemēram, kilograms osmija-187 pasaules tirgū tiek lēsts 14 miljonu dolāru vērtībā. Tiesa, iekšā Nesen Zinātnieki ir iemācījušies “atdalīt” izotopus, izmantojot lāzera starus, un ir cerība, ka drīzumā šīm “patēriņa precēm” cenas manāmi samazināsies.

No osmija savienojumiem vislielākā praktiskā nozīme ir tā tetroksīdam (jā, tam pašam, kam šis elements ir parādā savu nosaukumu). Tas darbojas kā katalizators noteiktu zāļu sintēzē. Medicīnā un bioloģijā to izmanto kā krāsošanas līdzekli dzīvnieku un augu audu mikroskopiskai izmeklēšanai. Jāatceras, ka šķietami nekaitīgie bāli dzeltenie osmija tetroksīda kristāli ir spēcīga inde, kas kairina ādu un gļotādas un ir kaitīga acīm.

Osmija oksīdu izmanto kā melnu krāsvielu porcelāna apgleznošanai: šī elementa sāļus mineraloģijā izmanto kā spēcīgus kodinātājus. Lielākā daļa osmija savienojumu, tostarp dažādi kompleksi (osmijam piemīt spēja veidoties, kas raksturīga visiem platīna metāliem). sarežģīti savienojumi), kā arī tā sakausējumi (izņemot jau zināmo osmirīdiju un dažus sakausējumus ar citiem platīna grupas metāliem, volframu un kobaltu), joprojām “nīkuļo” un gaida piemērotu darbu.

Dārgākie metāli no D.I.Mendeļejeva tabulas ir nevis zelts vai platīns, bet gan osmijs. Šis ir rets un dārgs sudrabaini balts metāls ar pelēku zilu nokrāsu. Ķīmiķi šo metālu uzskata par cēlu, piederošu platīna grupai.

Sastāv no vairākiem izotopiem. Tos ir ļoti grūti atdalīt, kas atspoguļojas izmaksās. Populārākais izotops ir Osmium-187.

Tiek pieņemts, ka 0,5% no zemes garozas masas sastāv no osmija, un tas atrodas kodolā. Pārsteidzoša ir proporcija starp izmēru un svaru. Kilograms maisījuma ir salīdzināms ar vidējo izmēru vistas olu. 0,5 litru trauks, kas pildīts ar osmija pulveri, sver vairāk nekā 15 kg. Taču vēlme liet hanteles no izmēra/svara attiecības ziņā tik ērta materiāla uzreiz pazūd ne tikai pulvera cenas dēļ, dažiem tā nav problēma, bet gan tā galējā retuma un nepieejamības dēļ.

Jūs nevarēsiet atrast lietņus mežos, kalnos vai ūdenskrātuvēs. Līdz šim nav atrasts neviens tīrradnis. To iegūst rūdas atradnēs ar irīdija, platīna, platīna-palādija rūdas, vara un niķeļa rūdām. Bet osmija saturs tajā ir 0,001%. Un tas ir atrodams arī meteorītos. Tiesa, izotopi no tiem atdalās pēc vairāk nekā 9 mēnešiem. Tāpēc rūpnieciskajā ražošanā, izmantojot osmiju, tiek izmantotas otrreizējās izejvielas, kas nav daudz lētākas.

Kopējā smagākā metāla produkcija gadā visā pasaulē ir vairāki desmiti kilogramu. Bet platīna ieguve, kur atrodas osmijs un tiek vienlaikus ekstrahēts, palielinās. Rādītāji jau ir 200 kg gadā. Tātad, uzdevums rodas ne tik daudz meklēt osmiju, bet gan atrast vairāk lēts veids atdalot to no “kaimiņiem”.

Noriļskas kalnrūpniecības un metalurģijas kombināts ir guvis zināmus panākumus šajā uzdevumā. Mēs ieguvām tīru metālu no vara-niķeļa rūdām. Tās daudzums uz planētas ir 0,000005% no kopējās iežu masas. Bet Krievijā ir. Un Kazahstānā. Un galvenās rezerves atrodas Tasmānijā, Amerikā un Austrālijā. Lielākie ir koncentrēti Dienvidāfrikā. Viņa diktē cenas.

Atklājumu vēsture un dabas īpašības

1803.-1804. gadā Anglijā, veicot eksperimentus uz platīna ar ūdens regiju (slāpekļskābes un sālsskābes maisījumu), iegūtajās nezināmajās nogulsnēs pēc platīna izšķīdināšanas radās asa, slikta smaka, atgādina hloru. Pateicoties šai smaržai, jaunatklātais metāls ieguva savu nosaukumu. Tiesa, grieķu valodā. No grieķu valodas "osmium" tiek tulkots kā "smarža".

Formāli tas ir tāpēc, ka tas ir iekļauts platīna grupā. Šeit beidzas patiesā muižniecība. Šī metāla īpašības, gan ķīmiskās, gan fizikālās, vēl nav pilnībā izpētītas. fiziskās īpašības vairāk vai mazāk noskaidrots pirms vairākiem gadiem.

Osmijs

Cena

Augstās izmaksas ir saistītas ar ierobežoto daudzumu. Tā kā dabā to ir maz un ražošana ir dārga, tirgus attiecīgi reaģē. Ja mēs to salīdzinām ar zeltu, tas būs tūkstošiem tonnu zelta pret vairākiem desmitiem kilogramu produkcijas. Līdz ar to cena – tā sākas no 15 tūkstošiem un sasniedz 200 tūkstošus dolāru par gramu. Pasaules tirgū zelts ir 7,5 reizes lētāks.

Šādi skaitļi norāda uz materiāla nepopularitāti plašai lietošanai. Izturībai ir liela nozīme šī smagā metāla izmantošanā sakausējumos. Produkti kļūst neticami nodilumizturīgi, jo sastāvam tiek pievienotas ļoti mazas metāla porcijas.

Pieteikums

Plaši rūpnieciskā ražošana Osmiju reti izmanto tā augsto izmaksu dēļ. Bet, ja efekts var pārsniegt materiālās izmaksas, tas, protams, tiek izmantots. Izejviela visbiežāk ir pulvera veidā. Pats metāls ir trausls un viegli drūp. Pulvera iegūšana nav grūta.

Vairāk lietošanas gadījumu:

Ne visi osmija savienojumi ir piemēroti lietošanai. Bet zinātnieki pie tā strādā.

Bīstamība un drošība

Tāpat kā citiem smagajiem metāliem, osmijam nav vislabvēlīgākās ietekmes uz dzīviem organismiem, tostarp cilvēkiem. Jebkuri savienojumi ar osmiju ir kaitīgi iekšējie orgāni, izraisīt redzes zudumu. Saindēšanās ar elementa tvaikiem var izraisīt arī nāvi. Novērojot dzīvniekus, tika novērota strauja anēmijas attīstība, un plaušas pārstāja funkcionēt. Tiek uzskatīts, ka tā ir strauji attīstās tūska.

Kas ir osmija tetroksīds OsO4? Un šī ir pati viela, kuras dēļ elements nes savu nosaukumu. Ārkārtīgi agresīvs. Tās smaržu nevar ignorēt. Dabā vairs nav briesmīgas un pretīgas smakas. Saindēšanās gadījumā tiek ietekmēta arī āda. Derma kļūst zaļa, kļūst melna un var pat kļūt mirusi. Var parādīties blisteri un čūlas. Viss atveseļojas ļoti ilgi.

Saindēšanās draudi galvenokārt skar darbiniekus ražošanas telpas pie mazākās tvaiku koncentrācijas gaisā. Nav pieņemamiem standartiem Zinātnieki vairs nestostās. Tāpēc nepieciešamais speciālais apģērbs un respiratori ir izplatīta parādība osmija oksīda izmantošanas nozarēs. Viss ir aizzīmogots, konteineri ir noslēgti un uzglabāti saskaņā ar jau pārbaudītiem noteikumiem.

Ja kāda neiedomājama iemesla dēļ osmija savienojums nokļūst acīs, tās jāskalo ilgi, apmēram 20 minūtes. Tīru tekošu ūdeni. Un nekavējoties dodieties pie ārsta. Kad osmija tvaiki nokļūst organismā caur elpceļiem, tos neitralizē nātrija bikarbonāts. Tas ir pieejams aerosola iepakojumā. Iekšā daudz piena. Un izskalojiet vēderu.

Smagākā metāla neapšaubāmās priekšrocības

Pēc angļu zinātnieku domām, šis smagais metāls bloķē vēža šūnu attīstību. Metodes vēža ārstēšanai, izmantojot osmiju, kaut arī ļoti lēni, jau tiek izstrādātas.

Medicīnā sirds stimulācijā to izmanto implantos, kuru izgatavošanai nepieciešami cēlmetāli, lai novērstu alerģiju attīstību. Implanta sastāvā, kas aizstāj sirds elementus, ir 10% osmija un 90% platīna. Protams, šādām ierīcēm ir atbilstoša cena. Tāda pati proporcija tiek izmantota plaušu vārstuļu izgatavošanai.

Osmija savienojumu izmantošana medicīniskām vajadzībām ir pamanāma īpaši izturīgu, ilgmūžīgu instrumentu, piemēram, skalpeļu un visu veidu metālkeramikas priekšzobu ražošanā. Un šim nolūkam jums ir nepieciešams ļoti maz izejvielu, taču efekts ir pārsteidzošs.

Mikroskopiski osmija pievienošana griešanas kvalitātes tēraudam ļauj izveidot īpaši asus asmeņus.

Izstrādājumi, kuru izmantošana ietver smagākā metāla izmantošanu, izrādās nepārspējami nodilumizturībā.

Komerciālās intereses

Metāla osmija dažādās pārsteidzošās īpašības izraisa neapšaubāmu interesi un neviltotu pārsteigumu. Taču šie paši īpašumi iznīcina komerciālās intereses. Un, neskatoties uz visu, cena tirgū nekrītas.

Kārtības elements ar atoma numuru 76 ķīmiskajā sistēmā D.I. Mendeļejeva vārds ir osmijs. Cietā formā metālam ir spīdīga sudraba balta krāsa ar zilganu nokrāsu. Uzskatot par smago metālu, osmija blīvums ir 22,6 g/cm3. Bet tajā pašā laikā tas ir trausls un to var izmantot pulvera pagatavošanai. Tieši šādā stāvoklī metālu atklāja angļu ķīmiķis S. Tenants. Pārejas metāls, daļa no platīna grupas. Nelielā stāvoklī tas ir jutīgs pret oksidēšanos istabas temperatūrā.

Osmija īpašības

Dārgmetāls ir visblīvākais (22,61 g/cm3) un ugunsizturīgākais. Osmija fizikālās īpašības ir šādas:

1. Kūst 3047 °C temperatūrā, vārās 5025 °C, nevar apstrādāt mehāniski, nevar izšķīdināt skābē un Aqua Regia.

2. Tam ir nepatīkama smaka, kas atgādina ķiploku un balinātāja maisījumu, ko pievieno, lai piešķirtu platīna sakausējumam cietību un elastību.

3. Osmija atomu masa ir 190,23 g/mol.

4. Izotops 187 ir rēnija izotopa sabrukšanas rezultāts. Ķīmiskās inerces dēļ osmija sakausējumu izmanto agresīvā skābā vidē.

5. Metāls ir viegli sasmalcināts, pulvera veidā violets lēni šķīst skābēs, reaģē uz tādiem savienojumiem kā sērs, selēns, telūrs un fosfors.

6. Drupinātā stāvoklī tas reaģē ar dzīvsudrabu, veidojot osmija amalgamu.

7. Mijiedarbojoties ar citām vielām, tas izdala sliktu smaku.

8. Ārēji kristāli izskatās skaisti. Augstas temperatūras ietekmē tas kūst, veidojot cietus un trauslus kristālus. Metāla krāsa ir pelēkzila ar sudrabainu spīdumu.

Tās ārējās īpašības varēja novērtēt juvelieri, taču toksiskuma un ķīmiskās mijiedarbības ar citiem elementiem dēļ to neizmanto rotaslietu ražošanā.

Zemes garoza sastāv no 0,5% šī metāla, galvenokārt zemes centrā – kodolā. Metāla gabals, tāpat kā ola, sver vienu kilogramu. Ja pulveri no šīs vielas ielej 0,5 litru traukā, tā svars būs 16 kg.

Cēlmetāla ķīmiskās īpašības ir šādas:

• cietā stāvoklī tas oksidējas temperatūrā virs 400 C, pulverī jau reaģē istabas temperatūrā (OsO4);
• karsējot, mijiedarbojas ar sēru, hloru, fluoru, sēru un citiem ķīmiskiem elementiem;
• tas nešķīst verdošā sālsskābē, bet smalki saberztā veidā savienojas ar slāpekļskābes molekulām un oksidējas: Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2;
• melnais osmija dioksīds OsO2 izdalās dehidratācijas laikā slāpekļa atmosfērā;
• Hidroksilosmiju (IV)Os(OH)4 (OsO2 2H2O) iegūst, reducējot metālu(VI) sāļus.

Dabā ir seši izotopi, viens no 186 izotopiem sadalās alfa grupas savienojumos. Osmijs pastāv visilgāk - 194 ar pussabrukšanas periodu divus gadus. Osmijs maz atšķiras no citiem platīna grupas metāliem (rutēnijs, pallādijs, osmijs, irīdijs, platīns), bet ir pārāks par citiem metāliem, pateicoties tā blīvumam un spējai vārīties ļoti augstā temperatūrā.

Dabā tas ir sastopams kā ciets šķīdums ar irīdiju (minerāliem nevjanskīts un sisertskīts).

Pieteikums

Osmija pievienošana dažādiem sakausējumiem padara tos stabilākus, izturīgākus un nav pakļauti mehanizācijai un korozijai.

1. Elektroķīmiskā rūpniecība: izmanto volframa, niķeļa un kobalta savienojumos. Visi produkti ir nodilumizturīgi.
2. Platīna grupas metāla ieviešana aparatūra palielina to spēku. Lai izveidotu asus asmeņus, medicīnas preces un tehniskos izstrādājumus, nepieciešams ļoti maz vielas.
3. Tintes pildspalvas ar uzgaļiem ilgi nenolietojas.
4. Kardioloģijā: metāls ir atradis savu paredzēto pielietojumu implantos (elektrokardiostimulatoros) un plaušu vārstuļu nomaiņā.
5. Apvienojumā ar volframu to izmanto kvēldiegu ražošanai elektriskajām lampām.
6. Tam nav magnētiskās pievilkšanās, tāpēc tas ir atradis savu pielietojumu pulksteņu detaļu ražošanā.
7. Katalizatori no tā tiek izmantoti zāļu ražošanā un tiek sintezēts amonjaks. Šī metāla augstākais oksīds tiek izmantots mākslīgo medikamentu ražošanā un laboratorijā - ar to mikroskopā iekrāso audus.
8. Cietais metāls tiek izmantots augstas precizitātes mērinstrumentu balstu un asu ražošanā. Pateicoties tā cietībai, metāls tiek izmantots instrumentu ražošanā.
9. Osmium 187 un citus izotopus izmanto smagajā rūpniecībā: raķešu rūpniecībā, lidmašīnās, militārais aprīkojums. Pateicoties tā nodilumizturībai, tas palīdz izturēt ekstremālos apstākļus.

Atklājumu vēsture

Osmijs ir cēlmetāls. Bet tas ir pretrunā tā statusam: tulkojumā no grieķu valodas “osme” nozīmē smarža, tas ir, ķīmiski aktīvs. Un muižniecība nozīmē šīs vielas inerci.

Osmijs tika atklāts 1803. gadā. Angļu ķīmiķis S. Tenants sadarbībā ar Viljamu H. Volstonu eksperimentēja ar osmija šķīdināšanu ūdens regijā, taču nekas nesanāca. Līdzīgus testus veica franču ķīmiķi Collet-Descoti, Antoine de Fourcroix un Vauquelin. Viņi šajā elementā atklāja nešķīstošas ​​platīna rūdas nogulsnes. Ķīmiskais elements tika dots nosaukums pten, no grieķu vārda, kas nozīmē lidošana. Ar šo eksperimentu viņi pierādīja divu klātbūtni ķīmiskās vielas- osmijs un irīdijs.

Kur tas atrodas dabā un kā to iegūst?

Dabā cēlmetāls tīrradņos neeksistē. To iegūst no šādiem akmeņiem: sisertskīts, nevjanskīts, osmiirīds un sarsīts. Tā ir daļa no vara, molibdēna un niķeļa rūdām. Saskaņā ar dažiem datiem tas satur arsēna un sēra savienojumus.

Matērijas daļa uz planētas ir 0,000005% no kopējā masa visi akmeņi. Dabā osmijs savienojas ar irīdiju, kura procentuālais daudzums svārstās no 10 līdz 50. Šī metāla rezerves ir Āfrikā, Tasmānijā, Austrālijā, ASV, Kanādā, Kolumbijā un Krievijā. Osmija satura ziņā bagātākā valsts ir Dienvidāfrika (Bušvelda kompleksa atradne). Cēlmetālu var atrast vietējā platīna sakausējumos, bet biežāk osmija un irīdija sakausējumos.

Drupinātais stāvoklis ir vispieņemamākā eksistences forma. Šajā formā viņš ienāk labāk ķīmiskās reakcijas un pakļauti termiskā apstrāde. Platīna grupas metālu var iegūt šādos veidos:

• elektronu stara izmantošana;
• loka apkure;
• beztīģeļu zonas kausēšanas izmantošana.

Kristāli, kas iegūti, izmantojot pēdējo metodi, ir ļoti dārgi. Kādam izdevās izaudzēt kristālus no pulvera, taču metode ir sarežģīta un laikietilpīga.

Cena

Metāla dabā ir diezgan maz, un osmija ieguve ir dārgs projekts, tāpēc tas nosaka tā cenu tirgū. 20. gadsimta 60.–70. gados dārgmetāls bija vairākas reizes dārgāks par zeltu. Viņi to pārdeva lēti, bet tika novērtēti par augstu cenu, tāpēc piedāvājumi tirgū bija satriecoši: grams metāla tika lēsts 10 tūkstošu apmērā un par 200 tūkstošiem dolāru. Zelts nav tik vērtīgs kā tā platīna grupas līdzinieks.

Kāpēc osmijs ir bīstams?

Ķīmiskais savienojums osmijs bojā cilvēka orgānus. Tvaiku ieelpošana ir letāla. Kad dzīvnieki bija apreibināti, tika novērota anēmija un plaušu funkcija.

Vai jūs zināt, ka tetraosmija oksīds OsO4 ir diezgan agresīvs savienojums, un, ja tas ir saindēts, uz ādas parādās zaļi vai melni burbuļi. Cilvēkam tas nav viegli, jo ārstēšana prasīs ilgu laiku.

Tiem, kas strādā bīstamās nozares, jums jāizturas piesardzīgi. Šim nolūkam uzņēmumi izdod aizsargtērpus un respiratorus.

Osmijs (lat. Osmium) ir ķīmiskais elements ar atomskaitli 76. Periodiskā tabula D.I.Mendeļejeva ķīmiskie elementi, kas apzīmēti ar simbolu Os. Standarta apstākļos tas ir spīdīgs sudrabaini balts metāls ar zilganu nokrāsu.

Osmijs ir smagākais no visiem metāliem (tā blīvums ir 22,6 g/cm3) un viens no cietākajiem, taču tas ir arī trausls un viegli pārvēršams pulverī. Tas ir pārejas metāls un pieder platīna grupai.

Osmiju 1804. gadā atklāja angļu ķīmiķis S. Tenants melnajā pulverī, kas palika pēc platīna izšķīdināšanas ūdens regijā. To raksturo OsO 4 tetroksīda veidošanās ar asu smaku. Līdz ar to elementa nosaukums, kas cēlies no grieķu “osme” - smarža.

Ārēji osmijs maz atšķiras no citiem platīna grupas metāliem, taču tam ir visaugstākā kušanas un viršanas temperatūra starp visiem šīs grupas metāliem, un tas ir vissmagākais. To var uzskatīt arī par vismazāk “cēlāko” no platinoīdiem, jo ​​smalki sasmalcinātā stāvoklī tas tiek oksidēts ar atmosfēras skābekli jau istabas temperatūrā.

OSMIJA FIZIKĀLĀS ĪPAŠĪBAS

Osmijs ir blīvākais dārgmetāls. Tas ir nedaudz blīvāks par platīna elementu - irīdiju. Visticamāko blīvumu šiem metāliem var aprēķināt pēc to kristāla režģu parametriem: irīdijam 22,562 ± 0,009 g/cm3 un osmijam 22,587 ± 0,009 g/cm3. Saskaņā ar jaunāko informāciju osmija blīvums ir 22,61 g/cm3.

Cietības, trausluma, zemā tvaika spiediena (zemākais no visiem platīna metāliem) un arī ļoti paaugstināta temperatūra kūst, osmiju ir grūti apstrādāt.

Termodinamiskās īpašības:
- kušanas temperatūra 3327 K (3054 °C);
- viršanas temperatūra 5300 K (5027 °C);
- saplūšanas siltums 31,7 kJ/mol;
- iztvaikošanas siltums 738 kJ/mol;
- siltumvadītspēja (300 K) (87,6) W/(m K);
- pārejas temperatūra supravadītājā stāvoklī - 0,66 K;
- molārā siltumietilpība 24,7 J/(K mol).
Molārais tilpums 8,43 cm3/mol.
Režģa struktūra ir sešstūraina.
Vikersa cietība 3–4 GPa, Mosa cietība 7.
Parastais elastības modulis ir 56,7 GPa.
Bīdes modulis - 22 GPa.
Osmijs ir paramagnētisks (magnētiskā jutība 9,9·10-6).

Dabā osmijs sastopams septiņu izotopu veidā, no kuriem 6 ir stabili: 184Os (0,018%), 187Os (1,64%), 188Os (13,3%), 189Os (16,1%), 190Os (26,4%). 192Os (41,1%). Osmijs-186 (saturs zemes garozā ir 1,59%) ir pakļauts alfa sabrukšanai, taču, ņemot vērā tā īpaši garo pussabrukšanas periodu - (2,0 ± 1,1) 1015 gadus, to var uzskatīt par praktiski stabilu. Mākslīgi iegūti radioaktīvie osmija izotopi ar masas skaitļiem no 162 līdz 197, kā arī vairāki kodolizomēri. Visilgāk dzīvo osmijs-194, kura pussabrukšanas periods ir aptuveni 700 dienas.

OSMIJA ĶĪMISKĀS ĪPAŠĪBAS

Sildot, osmija pulveris reaģē ar skābekli, halogēniem, sēra tvaikiem, selēnu, telūru, fosforu, slāpekļskābi un sērskābi. Kompaktais osmijs nereaģē ne ar skābēm, ne sārmiem, bet ar izkausētiem sārmiem veido ūdenī šķīstošos osmātus. Lēni reaģē ar slāpekļskābi un ūdeņiem, reaģē ar izkausētiem sārmiem oksidētāju (kālija nitrāta vai hlorāta) klātbūtnē un ar izkausētu nātrija peroksīdu. Savienojumos tas uzrāda oksidācijas pakāpi no -2 līdz +8, no kuriem visizplatītākie ir +2, +3, +4 un +8. Metāliskais osmijs un visi tā savienojumi ir viegli elektroķīmiski oksidēti līdz OsO4.

Osmijam, atšķirībā no vairuma VIII grupas elementu, ir raksturīga valence 8+, un tas ar skābekli veido stabilu tetroksīdu OsO4. Šis savdabīgais savienojums neapšaubāmi ir vissvarīgākais.

Ārēji tīrs osmija tetroksīds izskatās diezgan izplatīts - gaiši dzelteni kristāli, šķīst ūdenī un tetrahloroglekli. Apmēram 40°C temperatūrā (ir divas OsO4 modifikācijas ar līdzīgām kušanas temperatūrām) tie kūst, un 130°C temperatūrā osmija tetroksīds vārās.

Tāpat kā elementāram osmijam, arī OsO4 piemīt katalītiskas īpašības; OsO4 tiek izmantots svarīgāko mūsdienu sintēzē zāles- kortizons.

Osmija oksīds ir ļoti gaistošs, tā tvaiki OsO4 ir indīgi un korodē gļotādas. Tam piemīt skābas īpašības un tas veido K2OsO4 tipa savienojumus.

Vēl viens osmija oksīds OsO2 ir melns pulveris, kas nešķīst ūdenī un tam nav praktiskas nozīmes. Arī citi tā zināmie savienojumi vēl nav atraduši praktisku pielietojumu - hlorīdi un fluorīdi, jodīdi un oksihlorīdi, OsS2 sulfīds un OsTe2 telurīds - melnas vielas ar pirīta struktūru, kā arī neskaitāmi kompleksi un lielākā daļa osmija sakausējumu.

Tagad divi karbonili ir pazīstami kā osmijs. Pentakarbonil Os(CO)5 ir bezkrāsains šķidrums normālos apstākļos (kušanas temperatūra – 15°C). To iegūst pie 300°C un 300 atm. no osmija tetroksīda un oglekļa monoksīds. Normālā temperatūrā un spiedienā Os(CO)5 pakāpeniski pārvēršas par citu kompozīcijas Os3(CO)12 karbonilgrupu, dzeltenu kristālisku vielu, kas kūst 224°C temperatūrā.

Atrodoties dabā

Dabā osmijs galvenokārt sastopams savienojuma veidā ar irīdiju, kas ir daļa no vietējās platīna vai platīna-palādija rūdas. Minerāli, kas tiek uzskatīti par osmija ieguves izejvielām, satur vidēji vienu tūkstošdaļu no smagā “relatīvā” platīna. Visā pētījuma laikā netika iegūts neviens osmija tīrradnis, pat vismazākā izmēra.

Galvenie osmija minerāli, kas pieder cieto šķīdumu klasei, ir dabiskie osmija un irīdija sakausējumi (nevjanskīts un sisertskīts). Visizplatītākais no tiem ir nevjanskīts, dabisks šo divu metālu sakausējums. Tas satur vairāk irīdija, tāpēc nevjanskītu bieži sauc vienkārši par osmisko irīdiju. Bet citu minerālu - sisterskītu - sauc par osmija iridīdu - tajā ir vairāk osmija. Abi šie minerāli ir smagi, tiem ir metālisks spīdums, un tie ir ļoti reti sastopami.

Galvenās osmiskā irīdija atradnes ir koncentrētas Krievijā (Sibīrijā, Urālos), ASV (Aļaskā, Kalifornijā), Kolumbijā, Kanādā, Dienvidāfrikas valstīs, Tasmānijā un Austrālijā.

Neskatoties uz to, ka osmija atradnes atrodas visā pasaulē, vienīgais 187 izotopa ražotājs ir Kazahstāna. Šī valsts ir vērtīgā osmija-187 rezervju līdere, būdama vienīgā izotopa eksportētāja.

Osmija iegūšana

Lai atdalītu osmisko irīdiju no platīna, tas tiek izšķīdināts ūdens regijā, osmiskā irīdija grupas minerāli paliek nogulumos. Tālāk iegūtās nogulsnes tiek sakausētas ar astoņas reizes lielāku cinka daudzumu – šo sakausējumu ir salīdzinoši viegli pārvērst pulverī, ko saķepina ar bārija peroksīdu BaO3. Pēc tam iegūto masu apstrādā ar slāpekļskābes un sālsskābes maisījumu tieši destilācijas aparātā, lai atdalītu OsO4.

Osmija tetroksīds tiek ieslodzīts sārmainā šķīdumā un tiek iegūts Na2OsO4 sastāva sāls. Šā sāls šķīdumu apstrādā ar hiposulfītu, pēc tam osmiju izgulsnē ar amonija hlorīdu Fremy sāls Cl2 formā. Nogulsnes mazgā, filtrē un pēc tam kalcinē reducējošā liesmā. Tādā veidā porains osmijs vēl nav pietiekami tīrs.

Pēc tam to attīra, apstrādājot ar skābēm (HF un HCl), un tālāk reducē elektriskā krāsnī ūdeņraža plūsmā. Pēc atdzesēšanas tiek iegūts metāls ar tīrību līdz 99,9% Os.

Šī ir klasiskā osmija iegūšanas shēma - metāls, kas joprojām tiek izmantots ārkārtīgi ierobežoti, metāls, kas ir ļoti dārgs, bet diezgan noderīgs. Pasaulē osmija ražošana ir tikai aptuveni 600 kg gadā.

Visas valstis, kas iegūst osmiju, to neeksportē. Viss, izņemot Kazahstānu. Šī ir vienīgā valsts, kas pārdeva iegūto osmiju laboratorijās par cenu 100 000 USD par gramu. Tomēr tagad tirdzniecība ir pārtraukta. Osmiju var iegādāties tikai melnajā tirgū, kur jau daudzus gadus cena par 1 gramu ir fiksēta 200 000 dolāru apmērā.

Pieteikums

Osmiju izmanto daudzos sakausējumos, padarot tos ļoti nodilumizturīgus. Ja pievienojat osmiju jebkuram sakausējumam, tas nekavējoties iegūst neticamu nodilumizturību, kļūst izturīgs un palielina izturību pret mehānisko spriegumu un koroziju.

Sakausējumu sakausēšana ir viens no galvenajiem uzdevumiem, kura risināšana dažkārt tiek uzticēta osmijam. Kombinācijā ar volframu, niķeli un kobaltu osmijs kļūst par elektroķīmiskās rūpniecības “darbinieku”. No osmija sakausējumiem izgatavotie kontakti, uzgaļi un serdeņi ir slaveni ar minimālu nodilumu.

Cietā un smagā platīna ievadīšana materiālā ievērojami palielina berzes pāru nodilumizturību. Nepieciešams tikai nedaudz osmija, lai piešķirtu metālkeramikas griezējam īpašu izturību. Mikroskopiski pievienoti osmija griešanas kvalitātes tēraudam ļauj izveidot asākos asmeņus tehniskajiem, medicīniskajiem un rūpnieciskajiem nažiem.

Platīna (90%) un osmija (10%) sakausējums tiek izmantots ķirurģiskos implantos, piemēram, elektrokardiostimulatoros un plaušu vārstuļu nomaiņā.

Osrama sakausējums (osmijs ar volframu) tika izmantots kvēlspuldžu kvēldiegu izgatavošanai.

Tā kā osmijam nepiemīt magnētiskas īpašības, to aktīvi izmanto pulksteņu mehānismu un kompasu izveidē.

Osmija katalizatorus izmanto organisko savienojumu hidrogenēšanai, zāļu ražošanā un amonjaka sintēzē. Osmija tetroksīds (augstāks oksīds, OsO4) tiek izmantots kā katalizators dažu sintētisko narkotiku ražošanā, kā arī laboratorijas pētījumos - tas ir ērti lietojams audu krāsošanai mikroskopā.

Asis, balsti un balstu ligzdas augstas precizitātes mērinstrumentiem ir izgatavotas no cieta un nemagnētiska osmija. Un, lai gan rubīna balsti ir cietāki un lētāki nekā osmija balsti, metāla izturība dažreiz ir vēlama instrumentu izgatavošanai.

Bioloģiskā loma un fizioloģiskā ietekme

Mūsdienu zinātnieki par to ir pārliecināti bioloģiskā lomašis metāls nespēlē. Tomēr šis elements ir klasificēts kā ārkārtīgi kodīgs kopā ar tādiem metāliem kā dzīvsudrabs, berilijs un bismuts.

Pat neliels osmija daudzums gaisā izraisa acu bojājumus cilvēkiem – sāpes, asarošanu un konjunktivītu; mutē parādās metāla garša, un bronhos parādās spazmas; elpošana kļūst apgrūtināta, un tas var turpināties vairākas stundas pēc saindēšanās avota likvidēšanas. Ja osmijs ietekmē cilvēku ilgāk, tas var izraisīt aklumu, plaušu slimības un nervu sistēma, gremošanas un nieru problēmas – iespējama pat nāve.

Turklāt no šī mikroelementa cieš cilvēka āda. Tie var kļūt zaļi vai melni, un āda var kļūt iekaisusi, sāpīga vai tulznas. Cilvēka āda var kļūt desensibilizēta un atmirusi. Čūlas ar šādu saindēšanos ilgst ļoti ilgu laiku.

Īpaši bīstams ir gaistošais osmija tetroksīds. Tas veidojas izdalīšanās procesā šī elementa no platīna izejvielām. Šī ir pati viela, kuras dēļ elements saņēma savu ne pārāk apskaužamo nosaukumu. Kairina cilvēka elpceļus un gļotādas, to uztver kā iztvaikošanu no trūdošiem redīsiem, kas sajaukti ar saspiestu ķiploku un pārklāti ar balinātāju.

Osmija toksicitāte var rasties dažādās nozarēs. Zinātnieki uzskata, ka šī viela telpās nedrīkst atrasties pat ļoti mazās devās.