Izotops 187 osmijs. Dārgmetāls - osmijs

Lielākā daļa iedzīvotāju zina, ka visvairāk ir zelta un platīna dārgi metāli. Platīna grupai piederošā osmija cena par 1 gramu ir zemāka par zelta vērtību.

Kāpēc osmijs ir tik dārgs?

Katru gadu pasaulē tiek iegūtas aptuveni 2600 tonnas zelta un zināms daudzums platīna. Turklāt, saskaņā ar statistiku, katru gadu dārgmetālu ražošanas apjoms pieaug par 1,5%. Tikmēr tiek iegūti tikai 600 kg osmija, tas ir saistīts ar to, ka dabā to ir ļoti grūti atrast. Un tas nav atrodams tīrā veidā. Un tos iegūst ar pīrsingu no platīna grupas metāliem. Tāpēc viens grams 2019. gadā maksā apmēram 12-15 USD jeb 800-900 rubļus. Osmija ieguve ir saistīta ar daudzām grūtībām. Pirmkārt, tā saturs zemes garoza nenozīmīgs un, visam pāri, ir izkaisīts pa zemi. Ieguves sarežģītība un ar to saistītās augstās izmaksas ierobežo osmija izmantošanu rūpniecībā, tāpēc to izmanto tur, kur izmantošanas ekonomiskais efekts pārsniedz ieguves un pārstrādes izmaksas.

Osmijs ir atrodams meteorītu fragmentos, kas ir dažādi laiki ieradās uz mūsu planētas. Bet visbiežāk tas tiek iegūts raktuvēs. Bieži vien tuvumā var atrast tādu materiālu kā irīdijs. Saražotais osmija daudzums ir patiešām niecīgs un dažādu nozaru vajadzību apmierināšanai nepieciešams izmantot otrreizējo metālu.

Viena no lielākajām šī metāla eksportētājām ir Kazahstānas Republika. Pēc neapstiprinātas informācijas, viena šajā valstī iegūtā grama cena ir aptuveni 10 000 ASV dolāru. Bet tās ir tikai baumas, jo metāla cena par unci ir komercnoslēpums. Metāla izmaksu lielums liek domāt par tā masveida izmantošanas iespējamību rūpniecībā, medicīnā un bioloģijā.

Vieta periodiskajā tabulā un pamatīpašības

Metāls, apzīmēts ar Os, atrodas šūnā ar numuru 76. Tuvākie kaimiņi ir rēnijs un irīdijs. IN normāli apstākļi vielai ir sudrabaini balta krāsa.

Osmijam ir vairākas unikālas īpašības. Piemēram, blīvums ir 22,6 grami uz kubikcentimetrs. Šajā ziņā tas ir pārspējis irīdiju. Dabā sastopams metāls sastāv no vairākiem izotopiem, kurus praktiski nav iespējams atdalīt. Visbiežāk izmantotais izotops ir indekss 187.

Temperatūra, kurā osmijs maina savu agregācijas stāvokli un pārvēršas šķidrā stāvoklī, ir 3027 ºC. Materiāls sāk vārīties, kad tas sasniedz 5500 ºC. Augstais blīvums padarīja metālu ļoti trauslu.

Ieguves un pielietošanas iezīmes

Neskatoties uz augstām izmaksām, osmiju neizmanto rotaslietu izgatavošanai. Iemesls tam ir slikta apstrādājamība. To ir gandrīz neiespējami apstrādāt. Turklāt mums jāatceras par ugunsizturību un trauslumu.

Starp diezgan reta metāla izotopiem ir 187. Tas ir tas, ko izmanto būvniecībā kosmosa tehnoloģija. Turklāt bez viņa tas nebūtu varējis notikt kodolieroči. Izmanto, lai izveidotu elektronisku aprīkojumu, kas ir iesaistīts raķešu ieroču kontrolē. Starp citu, tos izmanto arī kodolatkritumu glabātavu celtniecībā.

Osmija pielietojums dažādās nozarēs

Kā minēts iepriekš, šis ir viens no nedaudzajiem materiāliem augsts blīvums, piemēram, ūdens spainis svērs vieglāk nekā puslitra pudele, kas pildīta ar šo metālu. Tikmēr šī īpašība – cietība – atšķirībā no citas tās īpašības – cietības – praktiski nav pieprasīta.

Osmiju izmanto kā piedevu daudzu sakausējumu ražošanai. Pat neliela metāla piedeva sakausējumiem nodrošina neticamu nodilumizturību. Sakausējums ar šī materiāla pievienošanu var kalpot daudz ilgāk nekā citi. Turklāt ir palielinājušies sakausējumi ar osmija piedevu mehāniskā izturība un augsta izturība pret koroziju. Šīs īpašības rezultātā osmijs un sakausējumi tiek izmantoti, lai samazinātu berzi dažādos komponentos. Osmija un irīdija sakausējumu izmanto supercieto sakausējumu ražošanā dažādām nozarēm.

Norādīto īpašību dēļ osmiju izmanto mērīšanas iekārtu ražošanā, kas paredzētas mērījumu veikšanai ar augstu precizitāti.

Starp citu, osmiju izmanto automātisko pildspalvu ražošanā. Tāpēc pildspalvas var rakstīt gadiem ilgi, nenolietojoties.

Vēl viena reta metāla īpašība ir tā, ka tas nav magnētisks. Un tas bija iemesls tā izmantošanai pulksteņu mehānismos un mehāniskās navigācijas ierīcēs (kompasos).

Metālu izmanto kā katalizatoru amonjaka un organisko savienojumu ražošanā. Turklāt metanola kurināmā elementu katalizatoru ražošana ir neaizstājama bez tā.

Ne tik sen kvēlspuldžu kvēldiegu ražošanai tika izmantots volframa sakausējums ar osmiju. Šo sakausējumu sauc par Osram.

Arī mikroskopija nav bez reta metāla. To izmanto elektronu mikroskopu darbināšanai.

Medicīnā osmiju un tā oksīdus izmanto ķirurģiskos implantos un sirds stimulatoros, kā arī plaušu vārstuļu aizstāšanai. Tomēr osmija tetroksīds ir spēcīgs toksīns, un to praktiski neizmanto nevienā nozarē.

Faktiski osmiju tīrā veidā praksē izmanto reti. Tā savienojumus, piemēram, oksīdus, izmanto daudz biežāk.

Uzglabāšanas funkcijas

Gatavs osmijs tiek uzglabāts pulvera veidā. Tā kā kristālu veidā tas nekūst un nekādā veidā nav apstrādājams, to pat nevar apzīmēt. Radiācijas apkure tiek izmantota metāla lietņu ražošanai. Bet ir metodes kristālu iegūšanai no pulverveida materiāla, piemēram, tīģeļa karsēšana.

Nedaudz vēstures

Osmiju kā elementu divdesmitā gadsimta sākumā atklāja angļu zinātnieki. Viņi veica eksperimentus, lai izšķīdinātu platīnu ūdens regijā. Tas ir sālsskābes un slāpekļskābes maisījums, kas spēj izšķīdināt metālus bez atlikumiem.

Eksperimentu laikā parādījās nogulsnes, kuras tika rūpīgi pārbaudītas. Rezultātā tika atrasts osmija un irīdija maisījums. Starp citu, līdzīgs darbs tika veikts Francijā.

Hanteles un stieņi, ko kultūristi izmanto, lai uzpumpētu muskuļus, ir izgatavoti no tērauda. Šāviņi, kas izgatavoti no svina – vai vēl labāk – zaudētu ievērojamu apjomu. Bet vēl labāk ir izmantot osmiju, lai ražotu svarus: Kilograms osmija ir maza bumbiņa, kas var viegli ievietoties sažņaugtā dūrē. Puslitra pudele pulverveida osmija (šajā formā cēlmetāls iziet no bagātināšanas rūpnīcas sienām) sver ievērojami vairāk nekā spainis ūdens.

Bet jūs nevarat atrast nevienu, kas būtu pietiekami drosmīgs, lai mestu svarus no osmija: tas ir pārāk ugunsizturīgs. Un metāla izmaksas ir tādas, ka sporta klubam būtu jāstrādā trīs simti gadu, lai nopirktu vienu osmija hanteli...

Nepietiek osmija!

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.

Nelielais daudzums un osmija iegūšanas grūtības nosaka tā cenas augstumu. Pirms pusgadsimta osmijs tika novērtēts septiņas līdz astoņas reizes dārgāk nekā zelts. Spekulācijas pēdējos gados noveda pie pavisam vājprātīgu piedāvājumu rašanās: grams osmija tika pārdots gan par 10 tūkstošiem, gan par 200 tūkstošiem dolāru. To pārdeva, bet nepārdeva: osmijs netiek aktīvi izmantots, lai gan dažviet tiek izmantots.

Osmija atklāšana

Volstons, kurš eksperimentēja ar platīna rūdām, bija tuvu osmija atklāšanai. Viņa panākumu mudināti, franči Antuāns de Furruā un Luiss Nikolass Vokelins sāka paši savus pētījumus un pareizi pieņēma jauna elementa esamību, kas eksperimentu laikā iztvaikoja melnu dūmu veidā.

Fourcroix un Vauquelin deva vielai nosaukumu “pten”, kas nozīmē “gaistošs”, un nomierinājās, gaidot atzīšanu. Tomēr angļu ķīmiķis Smitsons Tenants sadalīja “pten” divos radniecīgos metālos, no kuriem vienu sauca par irīdiju tā savienojumu krāsu daudzveidības dēļ, bet otru tā kairinošās smakas dēļ sauca par osmiju.

Šīs lietas notiek svarīgiem notikumiem 1803. gadā, dāsns ar atklājumiem.

Osmija īpašības

Vēl nesen kušanas un viršanas temperatūras tika uzskatītas par nosacīti vienādām ar 3000° un 5000°C: nebija līdzekļu pilna mēroga aprēķinu pārbaudei. Tikai pirms dažiem gadiem izdevās noskaidrot metāla fiziskos parametrus. Acīmredzot izrādās, ka osmija sakausējumus labāk gatavot uz Saules virsmas...

Interesanti izskats osmia Sacietējot no kausējuma, osmijs veido cietus un trauslus kristālus, kuru sudrabaino spīdumu aizēno pelēcīgi zila (un pat zila) nokrāsa. Osmija ārējās priekšrocības varētu piesaistīt juvelierus, taču metāla augstā ķīmiskā aktivitāte un tā savienojumu toksicitāte izslēdz iespēju izmantot šo platīnu juvelierizstrādājumos.

Osmija pielietojums

Osmija katalizatorus izmanto organisko savienojumu hidrogenēšanai, zāļu ražošanā un amonjaka sintēzē. Tiesa, metāla augstās izmaksas liek rūpniekiem meklēt izdevīgus aizstājējus, un mūsdienās osmijs ķīmiskajā rūpniecībā kļūst arvien retāk sastopams.

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

Osmijs ir bīstams un prasa piesardzību

Ir gandrīz neiespējami izvairīties no osmija oksidēšanās, ja metāls nonāk saskarē ar atmosfēras skābekli. Tāpēc osmiju neizmanto

Osmijs ir ķīmisks elements ar atomu numuru 76 periodiskajā tabulā. ķīmiskie elementi D.I. Mendeļejevs, apzīmēts ar simbolu Os (lat. Osmijs).

Atomskaitlis - 76

Atommasa - 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, Fourcroix 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 savās sirdīs nolēma iemūžināt savu vismīļāko elementu paša atklātā elementa vārdā. 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. Paskaties uz periodiskā tabula elementi: tā labajā pusē izceļas platīna saime, 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.

• zemes garozā - 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 nogulsnēs: 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. Šā 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; Vickers cietība 3-4 GPa, Moss 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, veidojot osmīnskābes H2OsO4-osmāta(VI) sāļus, kas brīvā stāvoklī ir nestabils. Kad OsO 4 reaģē ar KOH etanola klātbūtnē vai apstarojot 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.

Ievērības cienīga 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 daudzus gadus darbs, pēc saimnieka gribas, jāmēro gari kilometri uz papīra. Protams, papīrs nav vīle vai smilšpapīrs, taču šādu pārbaudi var izturēt tikai daži metāli. 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 padara osmirīdiju par lielisku materiālu kompasa adatas smailei, asīm un precīzāko mērinstrumentu un pulksteņu mehānismu balstiem. 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. Ne viens, ne otrs metāls dabā nav atrasts tīrradņu veidā, taču 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 99,9% tīrību.

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 iekļuva 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 to nomainīja mazāk trūcīgs tantals, bet drīz pat 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 arī 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 novērtēts 14 miljonu dolāru vērtībā. Tiesa, iekšā pēdējā laikā 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 platinoīdiem, volframu un kobaltu), joprojām “nīkuļo” un gaida piemērotu darbu.

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 īpatnējais svars osmijs, kā arī tā svars atkarībā no aprēķina vienībām.

Osmija īpašības

Šis materiāls ir trausls, bet tajā pašā laikā ļoti cietais metāls ar augstu īpatnējo svaru. Mehāniskā apstrāde grūti piekāpties trausluma, cietības un augsta temperatūra kušana, 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.

Šis materiāla veids 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 elektriskā krāsnī, kā rezultātā iegūst tīru metālu ar koncentrāciju līdz 99,9 procentiem.

Osmija pielietojums

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