Waar wordt osmium gebruikt? Een van de duurste metalen ter wereld is osmium en de kosten ervan per gram

Osmium is een chemisch element uit het overeenkomstige systeem van chemische elementen. In zijn normale toestand is het een overgangsmetaal van de platinagroep in de vorm van een glanzend wit metaal met een zilverachtige tint met een blauwe tint. Dit soort materialen heeft onder andere samen met iridium de hoogste dichtheid, maar deze laatste verliest een beetje.

Dit type materiaal wordt geïsoleerd uit verrijkte platinametaalgrondstoffen door het in lucht te prikken bij een temperatuur van 800 tot 900 graden Celsius.

Osmium soortelijke zwaartekrachttabel

Omdat osmium dat is complexe materie, bereken het soortelijk gewicht in veldomstandigheden het is niet mogelijk om het zelf te doen. Deze berekeningen worden uitgevoerd in speciale chemische laboratoria. Het gemiddelde soortelijk gewicht van osmium is echter bekend en bedraagt ​​22,61 g/cm3.

Om de berekeningen te vereenvoudigen, wordt hieronder een tabel met waarden weergegeven soortelijk gewicht osmium, evenals het gewicht ervan, afhankelijk van de rekeneenheden.

Eigenschappen van osmium

Dit materiaal is bros, maar tegelijkertijd een zeer hard metaal met een hoog soortelijk gewicht. Bewerking is moeilijk toe te geven vanwege de kwetsbaarheid, hardheid en het hoge smeltpunt lage druk damp Het smeltpunt van osmium is 3033 graden Celsius en het kookpunt is 5012 graden Celsius. Dit type materiaal behoort tot de groep paramagnetische materialen.

Osmium in poedervorm reageert bij verhitting goed met halogenen, selenium, fosfor, zuurstof, zwaveldamp, zwavelzuur en salpeterzuur. Heeft in compacte vorm geen interactie met alkaliën en zuren. Het heeft een lage reactiesnelheid met koningswater en salpeterzuur.

Dit type materiaal is een van de weinige metalen die cluster- of polynucleaire verbindingen vormen.

Het heeft geen effect op de biologische rol van levende organismen en is uiterst giftig.

Osmium verkrijgen

Komt van nature niet voor in de natuur. Dit materiaal wordt altijd geassocieerd met een ander type metaal uit de platinagroep, iridium. Osmium wordt samen met platina gewonnen. Bij verwerking komt osmisch iridium vrij, dat is verdeeld in afzonderlijke componenten: iridium en osmium. Vervolgens wordt het osmium gezuiverd, behandeld met zuren en gereduceerd met waterstof in een elektrische oven, wat resulteert in puur metaal met een concentratie tot 99,9 procent.

Toepassingen van osmium

Het wordt veel gebruikt als katalysator voor reacties en als onderdeel van legeringen met iridium. De hoofdrichtingen moeten worden benadrukt:

Osmium is een chemisch element met atoomnummer 76 in het Periodiek Systeem van Chemische Elementen van D.I. Osmium).

Atoomnummer - 76

Atoom massa - 190,23

Dichtheid, kg/m³ - 22500

Smeltpunt, °C - 3000

Warmtecapaciteit, kJ/(kg °C) - 0,13

Elektronegativiteit - 2.2

Covalente straal, Å - 1,26

1e ionisatie potentieel, eV - 8,70

Geschiedenis van de ontdekking van osmium

In 1804 rapporteerde de beroemde Engelse wetenschapper William Wollaston, die de wetenschappelijke wereld enorm had geïntrigeerd (meer hierover wordt beschreven in het essay over palladium "The English Chemist's Joke"), tijdens een bijeenkomst van de Royal Society dat, terwijl hij ruwe (natuurlijke ) platina ontdekte hij daarin voorheen onbekende metalen, die hij palladium en rhodium noemde. Beide werden gevonden in dat deel van het platina dat oploste in koningswater, maar deze reactie liet ook een onoplosbaar residu achter. Net als een magneet trok het veel scheikundigen aan, die terecht geloofden dat er een tot nu toe onbekend element in verborgen kon zitten.

De Franse Collet-Descotilles, Fourcroix en Vauquelin waren dicht bij succes. Ze merkten meer dan eens dat wanneer ruw platina werd opgelost in koningswater, er zwarte rook vrijkwam, en wanneer het onoplosbare residu werd versmolten met bijtend kalium, er verbindingen werden gevormd die “geen bezwaar hadden” tegen oplossing.

Fourcroix en Vauquelin suggereerden dat het gewenste element gedeeltelijk verdampt in de vorm van rook, en dat het deel ervan dat er niet in slaagt om op deze manier te ‘evacueren’ alle mogelijke weerstand biedt aan de agressor, en er zelfs niet in wil oplossen. Wetenschappers haastten zich om het nieuwe element een naam te geven: "pten", wat in het Grieks "gevleugeld, vliegend" betekent.

Maar deze naam fladderde als een vlinder en raakte in de vergetelheid, aangezien Tennant er al snel in slaagde het 'kuiken' te scheiden: in feite was het een natuurlijke samensmelting van twee verschillende metalen. De wetenschapper noemde een van hen iridium - vanwege de verscheidenheid aan kleuren van de zouten, en de andere - osmium, omdat het tetroxide vrijkomt wanneer het product van de fusie van osmiridium (zoals het voormalige 'pten' later bekend werd) met alkali werd opgelost. in zuur of water, had een onaangename, irriterende geur , vergelijkbaar met de geur van chloor en rotte radijs. Later bleek dat het metaal zelf een soortgelijk 'aroma' kan afgeven, zij het zwakker: fijngemalen osmium oxideert geleidelijk in de lucht en verandert in tetroxide.

Blijkbaar hield Tennant niet van deze geur, en in zijn hart besloot hij deze geur voort te zetten in naam van het element dat hij zijn meest ontdekte. sterke indruk vanaf mijn eerste date met hem.

Ze ontmoeten je aan hun kleding, ze onderscheiden ze door hun intelligentie. En als de geur en kleur - tinwit met een grijsachtig blauwe tint - kan worden beschouwd als de 'kleding' van osmium, dan moeten de eigenschappen ervan als chemisch element en als metaal, volgens dit spreekwoord, worden toegeschreven aan 'geest'. ”.

Dus waar kan onze held op bogen? In de eerste plaats, zoals reeds vermeld, door zijn nobele oorsprong. Kijk eens naar het periodiek systeem der elementen: aan de rechterkant staat de platinagroep, bestaande uit twee drieklanken, apart. De bovenste triade omvat lichte platinametalen - ruthenium, rhodium, palladium (alles in de wereld is relatief: elke vertegenwoordiger van deze drie-eenheid is meer dan anderhalf keer zwaarder dan ijzer). De tweede triade bracht echte zwaargewichthelden samen: osmium, iridium en platina.

Het is interessant dat wetenschappers zich lange tijd aan deze volgorde van toenemende atoomgewichten van deze elementen hielden: platina - iridium - osmium. Maar toen D.I. Mendelejev zijn periodieke systeem creëerde, moest hij de atoomgewichten van veel elementen zorgvuldig controleren, verduidelijken en soms corrigeren. Het was niet gemakkelijk om al dit werk alleen te doen, dus betrok Mendelejev andere scheikundigen bij het werk. Dus toen Yu.V. Lermontov, die niet alleen een familielid was van de grote dichter, maar ook een hooggekwalificeerd scheikundige, vroeg de wetenschapper haar om de atoomgewichten van platina, iridium en osmium te verduidelijken, omdat ze hem grote twijfel bezorgden.

Naar zijn mening de kleinste atoomgewicht had van osmium moeten zijn, en de grootste van platina. Een reeks nauwkeurige experimenten uitgevoerd door Lermontova bevestigde dat de maker gelijk had. periodieke wet. Zo werd de huidige rangschikking van elementen in deze triade bepaald - alles viel op zijn plaats.

Osmium is niet in inheemse vorm gevonden. Het wordt aangetroffen in polymetaalertsen die ook platina en palladium bevatten (koper-nikkelsulfide en koper-molybdeenertsen). De belangrijkste mineralen van osmium zijn natuurlijke legeringen van osmium en iridium (nevyanskiet en sysertskiet) die tot de klasse van vaste oplossingen behoren. Soms komen deze mineralen onafhankelijk voor, maar vaker is osmisch iridium onderdeel van natuurlijk platina. De belangrijkste afzettingen van osmisch iridium zijn geconcentreerd in Rusland (Siberië, de Oeral), de VS (Alaska, Californië), Colombia, Canada, landen Zuid-Afrika. Osmium wordt ook aangetroffen in de vorm van verbindingen met zwavel en arseen (erlichmaniet, osmiumlauriet, osarsiet). Het osmiumgehalte in ertsen bedraagt ​​doorgaans niet meer dan 1,10−3%.

Samen met andere edelmetalen wordt het aangetroffen in ijzermeteorieten.

In de natuur komt osmium voor in zeven isotopen, waarvan er 6 stabiel zijn: 184 Os, 187 Os, 188 Os, 189 Os, 190 Os en 192 Os. De zwaarste isotoop (osmium-192) is goed voor 41%, de lichtste isotoop (osmium-184) slechts 0,018% van de totale “reserves”. Osmium-186 is onderhevig aan alfaverval, maar gezien zijn uitzonderlijk lange halfwaardetijd van (2,0 ± 1,1) x 10 15 jaar, kan het als praktisch stabiel worden beschouwd. Volgens berekeningen zijn andere natuurlijke isotopen ook in staat tot alfa-verval, maar met een nog langere halfwaardetijd, dus hun alfa-verval werd niet experimenteel waargenomen. Theoretisch is dubbel bèta-verval mogelijk voor 184 Os en 192 Os, wat ook niet door waarnemingen is waargenomen.

De isotoop osmium-187 is het resultaat van het verval van de isotoop rhenium (187 Re, halfwaardetijd 4,56×10 10 jaar). Het wordt actief gebruikt bij daten rotsen en meteorieten (rhenium-osmium-methode). Het bekendste gebruik van osmium bij dateringsmethoden is de iridium-osmium-methode, die werd gebruikt om kwarts te analyseren uit de grenslaag die het Krijt en het Tertiair scheidde.

De scheiding van osmiumisotopen is een vrij complexe taak. Daarom zijn sommige isotopen behoorlijk duur. De eerste en enige exporteur van puur osmium-187 is Kazachstan, dat deze stof sinds januari 2004 officieel aanbiedt tegen prijzen van $10.000 per gram.

Breed praktische toepassing heeft geen osmium-187. Volgens sommige rapporten was het doel van de operaties met deze isotoop het witwassen van illegaal kapitaal.

• V aardkorst- 0,007 g/ton
• in peridotieten - 0,15 g/t
• in eclogieten - 0,16 g/t
• in duniet-peridotietformaties - 0,013 g/t
• in pyroxenietformaties - 0,007 g/t

Inheems osmium is in de natuur niet aangetroffen. Het wordt in mineralen altijd geassocieerd met een ander metaal uit de platinagroep: iridium. Er is een hele groep iridiumosmide-mineralen. De meest voorkomende hiervan is nevyanskiet, een natuurlijke legering van deze twee metalen. Het bevat meer iridium, daarom wordt nevyanskiet vaak eenvoudigweg osmisch iridium genoemd. Maar een ander mineraal - sysertskiet - wordt osmiumiriridide genoemd - het bevat meer osmium... Beide mineralen zijn zwaar, met een metaalachtige glans, en dit is niet verrassend - zo is hun samenstelling. En het spreekt voor zich dat alle mineralen van de osmische iridiumgroep zeer zeldzaam zijn.

Soms komen deze mineralen onafhankelijk voor, maar vaker is osmisch iridium onderdeel van natuurlijk ruw platina. De belangrijkste reserves van deze mineralen zijn geconcentreerd in de USSR (Siberië, de Oeral), de VS (Alaska, Californië), Colombia, Canada en de landen van Zuid-Afrika.

Uiteraard wordt osmium samen met platina gewonnen, maar de raffinage van osmium verschilt aanzienlijk van de methoden voor het isoleren van andere platinametalen. Ze worden allemaal, behalve ruthenium, neergeslagen uit oplossingen, terwijl osmium wordt verkregen door het af te destilleren uit vluchtig tetroxide.

Maar voordat OsO 4 wordt afgedestilleerd, is het noodzakelijk om iridiumosmide van platina te scheiden en vervolgens iridium en osmium te scheiden.

Wanneer platina wordt opgelost in koningswater, blijven de mineralen van de iridiumosmidegroep in het neerslag achter: zelfs dit van alle oplosmiddelen kan deze meest stabiele natuurlijke legeringen niet overwinnen. Om ze in oplossing om te zetten, wordt het neerslag versmolten met acht keer de hoeveelheid zink - deze legering is relatief eenvoudig in poeder te veranderen. Het poeder wordt gesinterd met bariumperoxide BaO 3 en vervolgens wordt de resulterende massa rechtstreeks in het mengsel behandeld met een mengsel van salpeter- en zoutzuur. destillatie apparaat– voor het afdestilleren van OsO 4.

Het wordt opgevangen met een alkalische oplossing en er wordt een zout met de samenstelling Na 2 OsO 4 verkregen. Een oplossing van dit zout wordt behandeld met hyposulfiet, waarna osmium wordt neergeslagen met ammoniumchloride in de vorm van Fremy's zout Cl2. Het neerslag wordt gewassen, gefiltreerd en vervolgens gecalcineerd in een reducerende vlam. Zo is sponsachtig osmium nog niet zuiver genoeg.

Vervolgens wordt het gezuiverd door behandeling met zuren (HF en HCl) en verder gereduceerd in een elektrische oven in een stroom waterstof. Na afkoelen wordt metaal verkregen met een zuiverheid tot 99,9% O 3.

Dit is klassiek schema het verkrijgen van osmium - een metaal dat nog steeds uiterst beperkt wordt gebruikt, een metaal dat erg duur is, maar behoorlijk nuttig.

Hoge hardheid en uitzonderlijke vuurvastheid maken het mogelijk om osmium te gebruiken voor het coaten van wrijvingseenheden.

Osmium is de eerste in dichtheid eenvoudige substantie. De dichtheid bedraagt ​​22,61 g/cm³.

Osmium is een tinwit metaal met een grijsblauwe tint. Het is het zwaarste van alle metalen en een van de moeilijkste. Osmiumspons kan echter tot poeder worden vermalen omdat het kwetsbaar is.

Zeshoekig kristalrooster van het Mg-type, a = 0,27353 nm, c = 0,43191 nm, z = 2, spaties. groep P63/mmc;

Osmium smelt bij een temperatuur van ongeveer 3000°C en het kookpunt ervan is nog niet precies bepaald. Er wordt aangenomen dat het ergens rond de 5500°C ligt.

Metaaldichtheid 22,61 g/cm3; smeltpunt 31,8 kJ/mol, verdampingstemperatuur 747,4 kJ/mol; stoomdruk 2,59 Pa (3000 °C), 133 Pa (3240 °C); 1,33 kPa (3640°C), 13,3 kPa (4110°C); temperatuurcoëfficiënt van lineaire uitzetting 5,10 -6 K -1 (298 K); thermische geleidbaarheid 0,61 W/(cm·K); geleidbaarheid 9,5 μΩ cm (20°C), temperatuurcoëfficiënt. Geleidbaarheid 4,2·10 -3 K -1; paramagnetisch, magnetisch gevoeligheid + 9,9·10 -6; overgangstemperatuur naar de supergeleidende toestand 0,66 K; Vickers-hardheid 3-4 GPa, Mohs 7; normale elastische modulus 56,7 GPa; afschuifmodulus 22 GPa.

Net als andere platinametalen vertoont osmium verschillende valenties: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ en 8+. Meestal kun je verbindingen van tetra- en zeswaardig osmium vinden. Maar bij interactie met zuurstof vertoont het een valentie van 8+.

Bij verhitting reageert osmiumpoeder met zuurstof, halogenen, zwaveldamp, selenium, tellurium, fosfor, salpeterzuur en zwavelzuur. Compact osmium reageert niet met zuren of alkaliën, maar vormt in water oplosbare osmaten met gesmolten alkaliën. Reageert langzaam met salpeterzuur en koningswater, reageert met gesmolten alkaliën in aanwezigheid van oxidatiemiddelen (kaliumnitraat of chloraat) en met gesmolten natriumperoxide. In verbindingen vertoont het oxidatietoestanden +4, +6, +8, en minder vaak andere van +1 tot +7.

In compacte vorm is osmium bestand tegen oxidatie tot 400 °C. Compact osmium lost niet op in heet zoutzuur en kokend koningswater. Fijn gedispergeerd osmium wordt geoxideerd door HNO 3 en kokend H 2 SO 4 tot OsO 4, het reageert bij verhitting met F 2, Cl 2, P, Se, Te, enz. Metallisch Os kan. overgebracht in oplossing door fusie met alkaliën in aanwezigheid van oxidatiemiddelen, die zouten vormen van osmisch zuur H2OsO4-osmaat (VI), dat in de vrije toestand onstabiel is. Wanneer OsO 4 reageert met KOH in aanwezigheid van ethanol of door bestraling met KNO 2, wordt ook osmaat(VI) K 2 of K 2 OsO 4 2H 2 O verkregen door ethanol ) 4 (zwart), dat in een atmosfeer van N 2 wordt gedehydrateerd tot dioxyde OsO 2. Er zijn perosmaten M 2 bekend, waarbij X = OH, F, gevormd door de interactie van een oplossing van OsO 4 met een geconcentreerde alkalische oplossing.

Een opmerkelijk kenmerk van osmiumtetroxide is dat de oplosbaarheid ervan in organische vloeistoffen veel hoger is dan in water. Ja, wanneer normale omstandigheden Slechts 14 gram van deze stof wordt opgelost in een glas water en meer dan 700 gram wordt opgelost in een glas tetrachloorkoolstof.

In een atmosfeer van zwaveldamp laait osmiumpoeder op als een lucifer en vormt sulfide. Omnivore fluor veroorzaakt bij kamertemperatuur geen enkele "schade" aan osmium, maar bij verhitting tot 250-300 C wordt een aantal fluoriden gevormd. Sinds de twee vluchtige osmiumfluoriden voor het eerst werden bereid in 1913, werd aangenomen dat hun formules OsF6 en OsF8 waren. Maar in 1958 bleek dat OsF8-fluoride, dat al bijna een halve eeuw in de chemische literatuur 'leefde', nooit echt bestond, en deze verbindingen kwamen overeen met de formules OsF5 en OsF6. Relatief recent zijn wetenschappers erin geslaagd een ander fluoride te verkrijgen, OsF7, dat bij verhitting boven 100 C uiteenvalt in OsF6 en elementair fluor.

Een van de belangrijkste voordelen van osmium is de zeer hoge hardheid; Hierin kunnen weinig metalen ermee concurreren. Dat is de reden waarom bij het maken van legeringen met de hoogste slijtvastheid osmium in hun samenstelling wordt geïntroduceerd. Vulpennen met een gouden penpunt zijn niet ongewoon. Maar goud is genoeg zacht metaal, en Peru voor voor vele jaren werk, op verzoek van de eigenaar moet men op papier lange kilometers lopen. Natuurlijk is papier geen vijl of schuurpapier, maar slechts een paar metalen kunnen zo'n test doorstaan. En toch kunnen de toppen van de veren deze moeilijke rol aan. Hoe? Het geheim is simpel: ze zijn meestal gemaakt van legeringen van osmium met andere platinoïden, meestal van osmiridium, wat je al kent. Zonder overdrijving kunnen we zeggen dat een met osmium “gepantserde” pen niet kan worden gesloopt.

Uitzonderlijke hardheid, goede corrosieweerstand, hoge slijtvastheid, nee magnetische eigenschappen maken osmiridium een ​​uitstekend materiaal voor de punt van een kompasnaald, bijlen en zeer nauwkeurige steunen meetinstrumenten en klokmechanismen. Er zijn snijkanten van gemaakt chirurgische instrumenten, cutters voor artistieke verwerking van ivoor.

Het feit dat osmium en iridium vaak "als een duet fungeren" - in de vorm van een natuurlijke legering, wordt niet alleen verklaard door de waardevolle eigenschappen van osmiridium. maar ook door de wil van het lot, dat wenste dat deze elementen in de aardkorst met elkaar verbonden waren door ongewoon sterke banden. Geen van beide metalen is in de natuur in de vorm van klompjes gevonden, maar iridiumosmide en osmium-iridium zijn bekende mineralen (ze worden respectievelijk nevyanskiet en sysertskiet genoemd): iridium overheerst in de eerste, osmium in de tweede.

Soms komen deze mineralen zelfstandig voor, maar vaker maken ze deel uit van natuurlijk platina. De scheiding in componenten (het zogenaamde raffineren) is een proces dat vele fasen omvat, waarbij osmiridium in één fase neerslaat. En misschien wel het moeilijkste en duurste in dit hele ‘verhaal’ is het scheiden van osmium en iridium. Maar vaak is dit niet nodig: zoals je al weet, wordt de legering veel gebruikt in de technologie en kost deze veel minder dan bijvoorbeeld puur osmium. Om dit metaal van een legering te isoleren, zijn er immers zoveel chemische bewerkingen nodig dat het opsommen ervan veel ruimte in beslag zou nemen. Het eindproduct van een lange procesketen is metallisch osmium met een zuiverheid van 99,9%.

Naast de hardheid is er nog een ander voordeel van osmium bekend: vuurvastheid.

In termen van smeltpunt (ongeveer 3000 C) overtrof het niet alleen zijn nobele broers - platinoïden, maar ook de overgrote meerderheid van andere metalen. Dankzij zijn vuurvastheid vond osmium zijn weg naar de biografie van de elektrische gloeilamp: in de tijd dat elektriciteit zijn superioriteit bewees ten opzichte van een andere lichtbron - gas, stelde de Duitse wetenschapper K. Auer von Welsbach voor om de koolstofvezel te vervangen in een gloeilamp met een osmiumlamp. De lampen begonnen drie keer minder energie te verbruiken en zorgden voor een aangenaam, gelijkmatig licht. Maar osmium duurde niet lang in deze belangrijke positie: aanvankelijk werd het vervangen door het minder schaarse tantaal, maar al snel werd het gedwongen plaats te maken voor het meest vuurvaste vuurvaste materiaal: wolfraam, dat tot op de dag van vandaag zijn vurige wacht houdt.

Iets soortgelijks gebeurde met osmium in een ander toepassingsgebied: bij de productie van ammoniak. Een moderne methode voor de synthese van deze verbinding, voorgesteld in 1908 door de beroemde Duitse chemicus Fritz Haber is ondenkbaar zonder de deelname van katalysatoren. De eerste katalysatoren die voor dit doel werden gebruikt, toonden hun capaciteiten alleen bij hoge temperaturen (boven 700 C), en bovendien waren ze niet erg effectief.

Pogingen om een ​​vervanger voor hen te vinden, hebben lange tijd niets opgeleverd. Wetenschappers van het laboratorium van de Hogere Technische School in Karlsruhe hebben een nieuw woord gebruikt om dit proces te verbeteren: ze stelden voor om fijnverdeeld osmium als katalysator te gebruiken. (Osmium is trouwens erg hard en tegelijkertijd erg kwetsbaar, dus een spons van dit metaal kan zonder veel moeite worden vermalen en in poeder worden omgezet.) Industriële experimenten hebben aangetoond dat het spel de kaars waard is: de temperatuur van het proces werd met meer dan 100 graden verminderd, ja en exit afgewerkte producten is merkbaar toegenomen.

Ondanks het feit dat osmium later ook hier het toneel moest verlaten (nu worden bijvoorbeeld goedkope maar effectieve ijzerkatalysatoren gebruikt om ammoniak te synthetiseren), kan worden aangenomen dat het de verschuiving was belangrijk probleem vanuit een dood punt. Osmium zet zijn katalytische activiteit vandaag de dag voort: het gebruik ervan in hydrogeneringsreacties organische stof geeft uitstekende resultaten. Dit komt vooral door de grote vraag naar osmium van de kant van scheikundigen: bijna de helft van de mondiale productie wordt besteed aan chemische behoeften.

Element 76 is ook als object van aanzienlijk belang wetenschappelijk onderzoek. Natuurlijk osmium bestaat uit zeven stabiele isotopen met de massagetallen 184, 186-190 en 192. Het is merkwaardig dat hoe lager het massagetal van de isotoop van dit element is, hoe minder vaak het voorkomt: als de zwaarste isotoop (osmium-192) verantwoordelijk is voor 41%, dan heeft de lichtste van de zeven “broers” (osmium-184) slechts 0,018% van de totale “reserves”. Omdat isotopen alleen qua massa van atomen van elkaar verschillen, en qua fysisch-chemische "neigingen" sterk op elkaar lijken, is het erg moeilijk om ze te scheiden. Dat is de reden waarom zelfs ‘kruimels’ van isotopen van sommige elementen ongelooflijk duur zijn: een kilogram osmium-187 wordt bijvoorbeeld op de wereldmarkt geschat op 14 miljoen dollar. Klopt, binnen de laatste tijd Wetenschappers hebben geleerd isotopen te ‘scheiden’ met behulp van laserstralen, en er is hoop dat binnenkort de prijzen voor deze ‘niet-consumptiegoederen’ merkbaar zullen dalen.

Van de osmiumverbindingen is het tetroxide van het grootste praktische belang (ja, dezelfde waaraan het element zijn naam dankt). Het fungeert als katalysator bij de synthese van bepaalde medicijnen. In de geneeskunde en biologie wordt het gebruikt als kleurmiddel voor microscopisch onderzoek van dierlijke en plantaardige weefsels. Houd er rekening mee dat de ogenschijnlijk onschuldige lichtgele kristallen van osmiumtetroxide een sterk gif zijn dat de huid en slijmvliezen irriteert en schadelijk is voor de ogen.

Osmiumoxide wordt gebruikt als zwarte kleurstof voor het schilderen op porselein: zouten van dit element worden in de mineralogie gebruikt als sterke etsmiddelen. De meeste osmiumverbindingen, waaronder verschillende complexen (osmium vertoont het vermogen om zich te vormen, inherent aan alle platinametalen). complexe verbindingen), evenals zijn legeringen (behalve het reeds bekende osmiridium en enkele legeringen met andere platinoïden, wolfraam en kobalt), wachten nog steeds op geschikt werk.

Het zijn niet goud of platina de duurste metalen uit de tabel van Mendelejev, maar osmiummetaal. Dit is een zeldzaam en duur metaal van zilverwitte kleur met een grijze tint van blauwe tint. Chemici beschouwen dit metaal als edel en behorend tot de platinagroep.

Bestaat uit verschillende isotopen. Ze zijn erg moeilijk te scheiden, wat tot uiting komt in de kosten. De meest populaire isotoop is Osmium-187.

Er wordt aangenomen dat 0,5% van de massa van de aardkorst uit osmium bestaat en dat dit zich in de kern bevindt. De verhouding tussen grootte en gewicht is verrassend. Een kilogram verbinding is qua grootte vergelijkbaar met de gemiddelde grootte kippen ei. Een blikje van 0,5 liter gevuld met osmiumpoeder weegt ruim 15 kg. Maar de wens om halters uit zo'n handig materiaal te gieten in termen van maat/gewichtsverhouding verdwijnt onmiddellijk, niet alleen vanwege de prijs van het poeder, voor sommigen is dit geen probleem, maar vanwege de extreme zeldzaamheid en ontoegankelijkheid ervan.

Je zult geen blokken kunnen vinden in bossen, bergen of reservoirs. Tot nu toe is er nog geen enkele goudklomp gevonden. Het wordt gewonnen in ertsafzettingen in een samenstelling met iridium-, platina-, platina-palladium-erts, koper- en nikkelertsen. Maar het osmiumgehalte daarin is 0,001%. En het wordt ook aangetroffen in meteorieten. Het is waar dat isotopen na meer dan 9 maanden van hen scheiden. Daarom maakt de industriële productie met osmium gebruik van secundaire grondstoffen, wat niet veel goedkoper is.

De totale productie van het zwaarste metaal per jaar over de hele wereld bedraagt ​​enkele tientallen kilogrammen. Maar de winning van platina, waarbij osmium aanwezig is en tegelijkertijd wordt gewonnen, neemt toe. De cijfers bedragen al 200 kg per jaar. De taak ontstaat dus niet zozeer om naar osmium te zoeken, maar om meer te vinden goedkope manier waardoor het wordt gescheiden van zijn ‘buren’.

De Norilsk Mining and Metallurgical Combine heeft enig succes geboekt bij deze taak. We verkregen puur metaal uit koper-nikkelertsen. De hoeveelheid ervan op de planeet is 0,000005% van de totale massa van rotsen. Maar in Rusland bestaat dat wel. En in Kazachstan. En de belangrijkste reservaten bevinden zich in Tasmanië, Amerika en Australië. De grootste zijn geconcentreerd in Zuid-Afrika. Zij dicteert de prijzen.

Geschiedenis van ontdekking en natuurlijke eigenschappen

In 1803-1804 werd in Engeland, bij het uitvoeren van experimenten met platina met aqua regia (een mengsel van salpeterzuur en zoutzuur), in het resulterende onbekende neerslag, na het oplossen van platina, een scherp, slechte geur, die doet denken aan chloor. Dankzij deze geur kreeg het nieuw ontdekte metaal zijn naam. Klopt, in het Grieks. Uit het Grieks wordt “osmium” vertaald als “geur”.

Formeel komt dit omdat het is opgenomen in de platinagroep. Dit is waar echte adel eindigt. De eigenschappen van dit metaal, zowel chemisch als fysisch, zijn nog niet volledig bestudeerd. Fysieke kenmerken enkele jaren geleden min of meer opgehelderd.

Osmium

Prijs

De hoge kosten zijn te wijten aan de beperkte hoeveelheid. Omdat het schaars van aard is en de productie duur is, reageert de markt dienovereenkomstig. Als we het met goud vergelijken, zal het duizenden tonnen goud zijn versus enkele tientallen kilo's productie. Vandaar de prijs - deze begint vanaf 15 duizend en bereikt 200 duizend dollar per gram. Op de wereldmarkt is goud 7,5 keer goedkoper.

Dergelijke cijfers duiden op de impopulariteit van het materiaal voor wijdverbreid gebruik. Bij het gebruik van dit zware metaal in legeringen speelt sterkte een grote rol. Producten worden ongelooflijk slijtvast door de toevoeging van zeer kleine hoeveelheden metaal aan de samenstelling.

Sollicitatie

Wijd industriële productie Osmium wordt zelden gebruikt vanwege de hoge kosten. Maar waar het effect de materiaalkosten kan overstijgen, wordt het uiteraard wel toegepast. De grondstof is meestal in poedervorm. Het metaal zelf is kwetsbaar en brokkelt gemakkelijk af. Het verkrijgen van het poeder is niet moeilijk.

Meer gebruiksscenario's:

Niet alle osmiumverbindingen zijn geschikt voor gebruik. Maar wetenschappers werken eraan.

Gevaar en veiligheid

Net als andere zware metalen heeft osmium niet het meest gunstige effect op levende organismen, inclusief de mens. Alle verbindingen met osmium zijn schadelijk interne organen, verlies van gezichtsvermogen veroorzaken. Vergiftiging door dampen van het element kan ook tot de dood leiden. Bij het observeren van de dieren werd een scherpe ontwikkeling van bloedarmoede waargenomen en stopten de longen met functioneren. Er wordt aangenomen dat dit een zich snel ontwikkelend oedeem is.

Wat is osmiumtetroxide OsO4? En dit is precies de substantie waaraan het element zijn naam dankt. Extreem agressief. De geur ervan kan niet worden genegeerd. Er is geen vreselijkere en walgelijkere geur in de natuur. Bij vergiftiging wordt ook de huid aangetast. De dermis wordt groen, zwart en kan zelfs dood worden. Er kunnen blaren en zweren verschijnen. Alles duurt erg lang om te genezen.

Het vergiftigingsgevaar treft vooral werknemers productie lokalen bij de geringste concentratie dampen in de lucht. Geen aanvaardbare normen Wetenschappers stotteren niet langer. Daarom komen de vereiste speciale kleding en ademhalingstoestellen vaak voor in industrieën die osmiumoxide gebruiken. Alles is verzegeld, de containers worden verzegeld en opgeslagen volgens reeds bewezen regels.

Als om de een of andere ondenkbare reden een osmiumverbinding in uw ogen terechtkomt, moet u ze langdurig, ongeveer 20 minuten, uitspoelen. Schoon stromend water. En ga onmiddellijk naar een dokter. Wanneer osmiumdamp via de luchtwegen het lichaam binnendringt, wordt het geneutraliseerd door natriumbicarbonaat. Het is verkrijgbaar in spuitbusverpakking. Veel melk erin. En spoel je maag.

De onbetwiste voordelen van het zwaarste metaal

Volgens Engelse wetenschappers blokkeert dit zware metaal de ontwikkeling van kankercellen. Methoden voor de behandeling van kanker met behulp van osmium zijn, hoewel zeer langzaam, al in ontwikkeling.

In de geneeskunde wordt het bij hartstimulatie gebruikt in implantaten, waarvan de vervaardiging edele metalen vereist om de ontwikkeling van allergieën te voorkomen. De samenstelling van het implantaat dat hartelementen vervangt, omvat 10% osmium en 90% platina. Dergelijke apparaten zijn uiteraard dienovereenkomstig geprijsd. Dezelfde verhouding wordt gebruikt om longkleppen te maken.

Het gebruik van osmiumverbindingen voor medische doeleinden is merkbaar bij de productie van bijzonder duurzame instrumenten met een lange levensduur, zoals scalpels en allerlei soorten metaal-keramische snijtanden. En je hebt hiervoor heel weinig grondstof nodig, maar het effect is verbluffend.

Microscopische toevoegingen van osmium aan snijstaal maken het mogelijk extreem scherpe messen te maken.

Producten waarbij het gebruik van het zwaarste metaal gepaard gaat, blijken onovertroffen in slijtvastheid.

Commercieel belang

De verschillende verbazingwekkende eigenschappen van het metaal osmium wekken ongetwijfeld interesse en echte verrassing. Maar deze zelfde eigendommen doden de commerciële interesse regelrecht. En ondanks alles daalt de prijs op de markt niet.

Een ordinaal element met atoomnummer 76 in het chemische systeem D.I. Mendelejevs naam is osmium. In vaste vorm heeft het metaal een glanzende zilverwitte kleur met blauwachtige tinten. Beschouwd als een zwaar metaal, is de dichtheid van osmium 22,6 g/cm3. Maar tegelijkertijd is het kwetsbaar en kan het worden gebruikt om poeder te maken. In deze staat werd het metaal ontdekt door de Engelse chemicus S. Tennant. Overgangsmetaal, onderdeel van de platinagroep. In kleine toestand is het gevoelig voor oxidatie bij kamertemperatuur.

Eigenschappen van osmium

Edelmetaal is het dichtst (22,61 g/cm3) en vuurvast. De fysische eigenschappen van osmium zijn als volgt:

1. Smelt bij een temperatuur van 3047 °C, kookt bij 5025 °C, kan niet worden verwerkt mechanisch, kan niet worden opgelost in zuur en koningswater.

2. Het heeft een onaangename geur, die doet denken aan een mengsel van knoflook en bleekmiddel, dat wordt toegevoegd om de platinalegering hardheid en elasticiteit te geven.

3. De atoommassa van osmium is 190,23 g/mol.

4. Isotoop 187 is het resultaat van het verval van de reniumisotoop. Vanwege zijn chemische inertie wordt osmiumlegering gebruikt in agressieve zure omgevingen.

5. Het metaal is gemakkelijk te vermalen, in poedervorm paars lost langzaam op in zuren, reageert met verbindingen zoals zwavel, selenium, tellurium en fosfor.

6. In kruimelige toestand reageert het met kwik en vormt een osmium-amalgaam.

7. Bij interactie met andere stoffen verspreidt het een slechte geur.

8. Uiterlijk zien de kristallen er prachtig uit. Bij blootstelling aan hoge temperaturen smelt het en vormt harde en broze kristallen. De kleur van het metaal is grijsblauw met een zilverachtige glans.

De uiterlijke kenmerken kunnen door juweliers worden gewaardeerd, maar vanwege de toxiciteit en chemische interactie met andere elementen wordt het niet gebruikt voor de productie van sieraden.

De aardkorst bestaat voor 0,5% uit dit metaal, voornamelijk in het centrum van de aarde – de kern. Een stuk metaal weegt, zoals een ei, één kilogram. Als poeder van deze stof in een container van 0,5 liter wordt gegoten, is het gewicht 16 kg.

De chemische eigenschappen van het edelmetaal zijn als volgt:

• in vaste toestand oxideert het bij temperaturen boven 400 C, in poeder reageert het al bij kamertemperatuur (OsO4);
• bij verhitting interageert het met zwavel, chloor, fluor, zwavel en andere chemische elementen;
• het lost niet op in kokend zoutzuur, maar wordt in fijngemalen vorm gecombineerd met salpeterzuurmoleculen en wordt geoxideerd: Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2;
• zwart osmiumdioxide OsO2 komt vrij tijdens dehydratatie in een stikstofatmosfeer;
• Hydroxylosmium (IV)Os(OH)4 (OsO2 · 2H2O) wordt verkregen door reductie van metaal(VI)-zouten.

Er zijn zes isotopen in de natuur, één van de 186 isotopen vervalt in alfagroepverbindingen. Osmium bestaat het langst: 194 met een halfwaardetijd van twee jaar. Osmium verschilt weinig van zijn collega-metalen uit de platinagroep (ruthenium, palladium, osmium, iridium, platina), maar is superieur aan andere metalen vanwege zijn dichtheid en het vermogen om bij zeer hoge temperaturen te koken.

Het wordt in de natuur in natuurlijke vorm aangetroffen als een vaste oplossing met iridium (mineralen nevyanskiet en sysertskiet).

Sollicitatie

De toevoeging van osmium aan verschillende legeringen maakt ze stabieler, duurzamer en niet onderhevig aan mechanisatie en corrosie.

1. Elektrochemische industrie: gebruikt in wolfraam-, nikkel- en kobaltverbindingen. Alle producten zijn slijtvast.
2. Introductie van metaal uit de platinagroep in hardware vergroot hun kracht. Er is heel weinig van de stof nodig om scherpe messen, medische producten en technische producten te maken.
3. Vulpennen met penpunten slijten niet lang.
4. In de cardiologie: het metaal heeft zijn beoogde toepassing gevonden in implantaten (pacemakers) en bij de vervanging van longkleppen.
5. Gecombineerd met wolfraam wordt het gebruikt om gloeidraden voor elektrische lampen te produceren.
6. Het heeft geen magnetische aantrekkingskracht en daarom heeft het zijn toepassing gevonden bij de vervaardiging van horlogeonderdelen.
7. Katalysatoren daaruit worden gebruikt bij de productie van medicijnen en ammoniak wordt gesynthetiseerd. Het hogere oxide van dit metaal wordt gebruikt bij de productie van kunstmatige medicijnen en in het laboratorium - het wordt gebruikt om weefsel onder een microscoop te kleuren.
8. Hardmetaal wordt gebruikt bij de vervaardiging van steunen en assen voor uiterst nauwkeurige meetinstrumenten. Vanwege zijn hardheid wordt het metaal gebruikt bij het maken van instrumenten.
9. Osmium 187 en andere isotopen worden gebruikt in de zware industrie: raketten, vliegtuigen, militaire uitrusting. Dankzij de slijtvastheid helpt het om extreme omstandigheden te weerstaan.

Geschiedenis van ontdekking

Osmium is een edelmetaal. Maar dit is in tegenspraak met de status ervan: vertaald uit het Grieks betekent "osme" geur, dat wil zeggen chemisch actief. En adel impliceert de inertie van deze substantie.

Osmium werd ontdekt in 1803. De Engelse chemicus S. Tennant experimenteerde, in samenwerking met William H. Wollaston, met het oplossen van osmium in koningswater, maar daar kwam niets van terecht. Soortgelijke tests werden uitgevoerd door de Franse chemici Collet-Descoti, Antoine de Fourcroix en Vauquelin. Ze ontdekten in dit element een onoplosbaar neerslag van platina-erts. Het chemische element kreeg de naam pten, van het Griekse woord dat vliegen betekent. Met dit experiment bewezen ze de aanwezigheid van twee chemicaliën- osmium en iridium.

Waar bevindt het zich in de natuur en hoe wordt het verkregen?

In de natuur komt edelmetaal niet voor in klompjes. Het wordt gewonnen uit de volgende gesteenten: sysertskiet, nevyanskiet, osmiiride en sarsiet. Het maakt deel uit van koper-, molybdeen- en nikkelertsen. Volgens sommige gegevens bevat het verbindingen van arseen en zwavel.

Het aandeel materie op de planeet bedraagt ​​0,000005% totale massa alle rotsen. In de natuur combineert osmium met iridium, waarvan het percentage varieert van 10 tot 50. Er zijn voorraden van dit metaal in Afrika, Tasmanië, Australië, de Verenigde Staten, Canada, Colombia en Rusland. Het rijkste land qua osmiumgehalte is Zuid-Afrika (afzetting van het Bushveld-complex). Het edelmetaal kan worden aangetroffen in legeringen van natuurlijk platina, maar vaker in legeringen van osmium en iridium.

De brokkelige staat is de meest aanvaardbare bestaansvorm. In deze vorm komt hij beter binnen chemische reacties en blootgesteld warmte behandeling. Metaal uit de platinagroep kan op de volgende manieren worden verkregen:

• gebruik van elektronenbundel;
• boogverwarming;
• gebruik van smeltkroesloos zone-smelten.

Kristallen die met deze laatste methode worden verkregen, zijn erg duur. Iemand is erin geslaagd kristallen uit poeder te laten groeien, maar de methode is moeilijk en tijdrovend.

Prijs

Het metaal is vrij schaars van aard en de winning van osmium is een kostbaar project, dus dit bepaalt de prijs op de markt. In de jaren 60-70 van de 20e eeuw was het edelmetaal meerdere malen duurder dan goud. Ze verkochten het goedkoop, maar het werd duur gewaardeerd; hierdoor waren de aanbiedingen op de markt verbluffend: een gram metaal werd geschat op 10.000, en voor 200.000 dollar. Goud is niet zo waardevol als zijn tegenhanger uit de platinagroep.

Waarom is osmium gevaarlijk?

De chemische verbinding osmium beschadigt menselijke organen. Het inademen van dampen is dodelijk. Wanneer dieren dronken waren, werd bloedarmoede waargenomen en was de longfunctie verminderd.

Weet je dat tetraosmiumoxide OsO4 een nogal agressieve verbinding is, en als het vergiftigd is, verschijnen er groene of zwarte belletjes op de huid. Het is niet gemakkelijk voor een persoon, omdat de behandeling lang zal duren.

Voor degenen die voor werken gevaarlijke industrieën, moet u voorzichtig zijn. Voor dit doel geven bedrijven beschermende pakken en ademhalingstoestellen uit.

Osmium (lat. Osmium) is een chemisch element met atoomnummer 76. Periodiek systeem chemische elementen van D.I. Onder standaardomstandigheden is het een glanzend zilverwit metaal met een blauwachtige tint.

Osmium is het zwaarste van alle metalen (de dichtheid is 22,6 g/cm3) en een van de hardste, maar het is ook bros en kan gemakkelijk in poeder worden omgezet. Het is een overgangsmetaal en behoort tot de platinagroep.

Osmium werd in 1804 ontdekt door de Engelse chemicus S. Tennant in het zwarte poeder dat overblijft na het oplossen van platina in koningswater. Het wordt gekenmerkt door de vorming van OsO 4-tetroxide met een scherpe geur. Vandaar de naam van het element, dat afkomstig is van het Griekse “osme” - geur.

Uiterlijk verschilt osmium weinig van andere metalen uit de platinagroep, maar het heeft de hoogste smelt- en kookpunten van alle metalen in deze groep, en het is de zwaarste. Het kan ook als de minst “nobele” van de platinoïden worden beschouwd, omdat het in fijngemalen toestand al bij kamertemperatuur wordt geoxideerd door zuurstof uit de lucht.

FYSISCHE EIGENSCHAPPEN VAN OSMIUM

Osmium is het dichtste edelmetaal. Het is iets dichter dan het platina-element - iridium. De meest betrouwbare dichtheden voor deze metalen kunnen worden berekend op basis van de parameters van hun kristalroosters: 22,562 ± 0,009 g/cm3 voor iridium en 22,587 ± 0,009 g/cm3 voor osmium. Volgens de laatste informatie is de dichtheid van osmium 22,61 g/cm3.

Vanwege de hardheid, brosheid, lage dampdruk (de laagste van alle platinametalen), en ook erg hoge temperatuur smelten, osmium is moeilijk te bewerken.

Thermodynamische eigenschappen:
- smeltpunt 3327 K (3054 °C);
- kookpunt 5300 K (5027 °C);
- smeltwarmte 31,7 kJ/mol;
- verdampingswarmte 738 kJ/mol;
- thermische geleidbaarheid (300 K) (87,6) W/(m·K);
- overgangstemperatuur naar de supergeleidende toestand - 0,66 K;
- molaire warmtecapaciteit 24,7 J/(K mol).
Molair volume 8,43 cm3/mol.
De roosterstructuur is zeshoekig.
Vickers-hardheid 3 - 4 GPa, Mohs-hardheid 7.
De normale elastische modulus is 56,7 GPa.
Afschuifmodulus - 22 GPa.
Osmium is paramagnetisch (magnetische gevoeligheid 9,9·10-6).

In de natuur komt osmium voor in de vorm van zeven isotopen, waarvan er zes stabiel zijn: 184Os (0,018%), 187Os (1,64%), 188Os (13,3%), 189Os (16,1%), 190Os (26,4%) 192Os (41,1%). Osmium-186 (gehalte in de aardkorst is 1,59%) is onderhevig aan alfaverval, maar gezien zijn uitzonderlijk lange halfwaardetijd (2,0 ± 1,1) 1015 jaar, kan het als praktisch stabiel worden beschouwd. Radioactieve isotopen van osmium met massagetallen van 162 tot 197, evenals verschillende nucleaire isomeren, zijn kunstmatig verkregen. De langstlevende is osmium-194 met een halfwaardetijd van ongeveer 700 dagen.

CHEMISCHE EIGENSCHAPPEN VAN OSMIUM

Bij verhitting reageert osmiumpoeder met zuurstof, halogenen, zwaveldamp, selenium, tellurium, fosfor, salpeterzuur en zwavelzuur. Compact osmium reageert niet met zuren of alkaliën, maar vormt in water oplosbare osmaten met gesmolten alkaliën. Reageert langzaam met salpeterzuur en koningswater, reageert met gesmolten alkaliën in aanwezigheid van oxidatiemiddelen (kaliumnitraat of chloraat) en met gesmolten natriumperoxide. In verbindingen vertoont het oxidatietoestanden van -2 tot +8, waarvan de meest voorkomende +2, +3, +4 en +8 zijn. Metallisch osmium en al zijn verbindingen worden gemakkelijk elektrochemisch geoxideerd tot OsO4.

Osmium wordt, in tegenstelling tot de meeste elementen van groep VIII, gekenmerkt door een valentie van 8+ en vormt met zuurstof het stabiele tetroxide OsO4. Deze bijzondere verbinding is ongetwijfeld de belangrijkste ervan.

Uiterlijk ziet zuiver osmiumtetroxide er vrij gewoon uit: lichtgele kristallen, oplosbaar in water en tetrachloorkoolstof. Bij een temperatuur van ongeveer 40°C (er zijn twee modificaties van OsO4 met vergelijkbare smeltpunten) smelten ze, en bij 130°C kookt osmiumtetroxide.

Net als elementair osmium heeft OsO4 katalytische eigenschappen; OsO4 wordt gebruikt bij de synthese van de belangrijkste moderne geneesmiddel– cortisone.

Osmiumoxide is zeer vluchtig, de damp ervan, OsO4, is giftig en tast de slijmvliezen aan. Het heeft zure eigenschappen en vormt verbindingen van het K2OsO4-type.

Een ander osmiumoxide, OsO2, is een zwart poeder dat onoplosbaar is in water en geen praktische betekenis heeft. Ook hebben de andere bekende verbindingen nog geen praktische toepassing gevonden - chloriden en fluoriden, jodiden en oxychloriden, OsS2-sulfide en OsTe2-telluride - zwarte stoffen met een pyrietstructuur, evenals talrijke complexen en de meeste osmiumlegeringen.

Er zijn nu twee carbonylen bekend voor osmium. Pentacarbonyl Os(CO)5 is onder normale omstandigheden een kleurloze vloeistof (smeltpunt – 15°C). Het wordt verkregen bij 300°C en 300 atm. van osmiumtetroxide en koolmonoxide. Bij normale temperaturen en drukken verandert Os(CO)5 geleidelijk in een andere carbonyl met de samenstelling Os3(CO)12, een gele kristallijne substantie die smelt bij 224°C.

In de natuur zijn

In de natuur komt osmium voornamelijk voor in de vorm van een verbinding met iridium, dat deel uitmaakt van natuurlijk platina- of platina-palladium-erts. De mineralen die als grondstoffen voor de mijnbouw van osmium worden beschouwd, bevatten gemiddeld een duizendste procent van het zware ‘relatieve’ platina. Gedurende de gehele onderzoeksperiode werd geen enkele osmiumklompje gedolven, zelfs niet van de kleinste omvang.

De belangrijkste osmiummineralen, behorend tot de klasse van vaste oplossingen, zijn natuurlijke legeringen van osmium en iridium (nevyanskiet en sysertskiet). De meest voorkomende hiervan is nevyanskiet, een natuurlijke legering van deze twee metalen. Het bevat meer iridium, daarom wordt nevyanskiet vaak eenvoudigweg osmisch iridium genoemd. Maar een ander mineraal – sysertskiet – heet osmium iridide – het bevat meer osmium. Beide mineralen zijn zwaar, hebben een metaalachtige glans en zijn zeer zeldzaam.

De belangrijkste afzettingen van osmisch iridium zijn geconcentreerd in Rusland (Siberië, de Oeral), de VS (Alaska, Californië), Colombia, Canada, de landen van Zuid-Afrika, Tasmanië en Australië.

Ondanks het feit dat osmiumvoorraden zich over de hele wereld bevinden, is Kazachstan de enige producent van de 187-isotoop. Dit land is leider in de reserves van waardevol osmium-187 en is de enige exporteur van de isotoop.

Osmium verkrijgen

Om osmisch iridium van platina te scheiden, wordt het opgelost in aqua regia; mineralen van de osmische iridiumgroep blijven in het sediment achter. Vervolgens wordt het resulterende neerslag versmolten met acht keer de hoeveelheid zink - deze legering is relatief eenvoudig in poeder te veranderen, dat wordt gesinterd met bariumperoxide BaO3. Vervolgens wordt de resulterende massa rechtstreeks in een destillatieapparaat behandeld met een mengsel van salpeter- en zoutzuur om OsO4 te verwijderen.

Osmiumtetroxide wordt opgevangen in een alkalische oplossing en er wordt een zout met de samenstelling Na2OsO4 verkregen. Een oplossing van dit zout wordt behandeld met hyposulfiet, waarna osmium wordt neergeslagen met ammoniumchloride in de vorm van Fremy-zout Cl2. Het neerslag wordt gewassen, gefiltreerd en vervolgens gecalcineerd in een reducerende vlam. Zo is sponsachtig osmium nog niet zuiver genoeg.

Vervolgens wordt het gezuiverd door behandeling met zuren (HF en HCl) en verder gereduceerd in een elektrische oven in een stroom waterstof. Na afkoelen wordt metaal verkregen met een zuiverheid tot 99,9% Os.

Dit is het klassieke schema om osmium te verkrijgen - een metaal dat nog steeds uiterst beperkt wordt gebruikt, een metaal dat erg duur is, maar behoorlijk nuttig. De mondiale productie van osmium bedraagt ​​slechts ongeveer 600 kg per jaar.

Alle landen die osmium winnen, exporteren het niet. Alles behalve Kazachstan. Dit is het enige land dat het resulterende osmium in laboratoria verkocht tegen een prijs van $100.000 per gram. De verkoop is nu echter stopgezet. Osmium kan alleen op de zwarte markt worden gekocht, waar de prijs voor 1 gram jarenlang op $ 200.000 is vastgesteld.

Sollicitatie

Osmium wordt in veel legeringen gebruikt, waardoor ze zeer slijtvast zijn. Als je osmium aan een legering toevoegt, krijgt het onmiddellijk een ongelooflijke slijtvastheid, wordt het duurzaam en verhoogt het de weerstand tegen mechanische belasting en corrosie.

Het legeren van legeringen is een van de hoofdtaken, waarvan de oplossing soms wordt toegewezen aan osmium. In combinatie met wolfraam, nikkel en kobalt wordt osmium een ​​‘arbeider’ van de elektrochemische industrie. Contacten, punten en kernen gemaakt van osmiumlegeringen staan ​​bekend om hun minimale slijtage.

De introductie van hard en zwaar platina in het materiaal verhoogt dramatisch de slijtvastheid van wrijvingsparen. Er is slechts een beetje osmium nodig om een ​​metaal-keramische snijder bijzondere sterkte te geven. Microscopische toevoegingen van osmium aan snijstaal maken het mogelijk de scherpste lemmeten voor technische, medische en industriële messen te maken.

Een legering van platina (90%) en osmium (10%) wordt gebruikt in chirurgische implantaten zoals pacemakers en bij vervanging van longkleppen.

Osram-legering (osmium met wolfraam) werd gebruikt om gloeidraden van gloeilampen te maken.

Omdat osmium geen magnetische eigenschappen heeft, wordt het actief gebruikt bij het maken van horlogemechanismen en kompassen.

Osmiumkatalysatoren worden gebruikt bij de hydrogenering van organische verbindingen, bij de productie van medicijnen en bij de synthese van ammoniak. Osmiumtetroxide (hoger oxide, OsO4) wordt gebruikt als katalysator bij de productie van sommige synthetische medicijnen, maar ook bij laboratoriumonderzoek - het is handig om te gebruiken voor het kleuren van weefsel onder een microscoop.

Assen, steunen en steunbussen voor uiterst nauwkeurige meetinstrumenten zijn gemaakt van massief en niet-magnetisch osmium. En hoewel robijnrode steunen harder en goedkoper zijn dan osmium-steunen, verdient de duurzaamheid van het metaal soms de voorkeur bij het maken van instrumenten.

Biologische rol en fysiologisch effect

Moderne wetenschappers zijn daar zeker van biologische rol dit metaal speelt niet. Dit element wordt echter geclassificeerd als extreem corrosief, samen met metalen zoals kwik, beryllium en bismut.

Zelfs kleine hoeveelheden osmium in de lucht veroorzaken bij mensen oogschade: pijn, tranenvloed en conjunctivitis; er verschijnt een metaalachtige smaak in de mond en er verschijnen spasmen in de bronchiën; ademhalen wordt moeilijk, en dit kan enkele uren aanhouden nadat de vergiftigingsbron is geëlimineerd. Als osmium een ​​persoon langer beïnvloedt, kan het blindheid, longziekten en longziekten veroorzaken zenuwstelsel, spijsverterings- en nierproblemen - zelfs de dood is mogelijk.

Bovendien heeft de menselijke huid last van dit micro-element. Ze kunnen groen of zwart worden en de huid kan ontstoken, pijnlijk of blaren worden. De huid van een persoon kan ongevoelig en dood worden. Zweren met een dergelijke vergiftiging duren heel lang.

Vooral vluchtig osmiumtetroxide is gevaarlijk. Het wordt gevormd tijdens het uitscheidingsproces van dit element uit platinagrondstoffen. Dit is precies de substantie waardoor het element zijn niet erg benijdenswaardige naam kreeg. Het irriteert de luchtwegen en de slijmvliezen van mensen en wordt gezien als de verdamping van rottende radijsjes vermengd met geplette knoflook en bedekt met bleekmiddel.

Osmiumtoxiciteit kan in verschillende industrieën voorkomen. Wetenschappers zijn van mening dat deze stof zelfs in zeer kleine doses niet binnenshuis aanwezig mag zijn.