Chemia osmu. Metal szlachetny - osm

Większość ludzi wierzy, że na świecie nie ma nic cenniejszego niż złoto, srebro i platyna. Ale w rzeczywistości istnieje kilka substancji, których cena za gram przekracza cenę trzech wymienionych powyżej metali. Jeden z nich przeanalizujemy dzisiaj. To jest osm, którego cena za 1 gram w rublach zrobi wrażenie na każdej osobie.

W 1803 roku angielski chemik Smithson Tennant odkrył Os po odkryciu go w osadzie, który pojawił się po tym, jak naukowiec rozpuścił platynę w wodzie królewskiej. Równolegle przeprowadzono eksperymenty we Francji, gdzie chemicy Vauquelin i Antoine De Fourcroix również zidentyfikowali nieznany pierwiastek w osadzie pozostałym po rozpuszczeniu rudy platyny. Początkowo nowy element nazywał się „pten” (przetłumaczony z greckiego jako „skrzydlaty”). Jednak dalsze badania pozwoliły ustalić, że nie jest to jeden pierwiastek, ale mieszanina dwóch - irydu i osmu.

Nowe substancje zostały oficjalnie udokumentowane w liście Tenanta do Royal Club of London w czerwcu 1804 roku.

Właściwości fizyczne

Substancja ma szaro-niebieskawy kolor. Metal jest bardzo kruchy, ale ma wysoki ciężar właściwy. być narażonym krytyczne temperatury, zawsze zachowuje swój naturalny kolor i połysk.

Ponieważ metal jest twardy, ma wysoką temperaturę topnienia (3033 stopni Celsjusza), trudno go obrabiać.

Właściwości chemiczne

Substancja w forma proszku po podgrzaniu dobrze reaguje z tlenem, pierwiastkami siarki, selenem, fosforem. Powoli wchodzi w relację z wodą królewską.

Metal jest jedną z kilku substancji, które tworzą związki klastrowe.

Gdzie jest wydobywany

Osmium iridium jest wydobywany na Syberii i Uralu w Rosji; na Alasce i Kalifornii w USA; Australia (i wyspa Tasmania); Państwo południowoafrykańskie. Ostatni kraj na liście może pochwalić się największymi złożami metali na świecie.

Częściej występuje w połączeniu z arsenem i siarką. W rudach ilość substancji jest znikoma.

Koszt osmu

Koszt jednego grama tej substancji to 15-200 tysięcy dolarów. Cena rynkowa metalu jest znacznie niższa. Tak wysoki koszt wynika z niskiego poziomu produkcji Os. Po prostu nie jest używany na dużą skalę ze względu na ogromną gęstość. Jeśli zrobimy porównanie: półlitrowa butelka z omawianą substancją będzie cięższa niż 12 litrów wody. Osm jest jednym z trzech najbardziej drogie metale pokój. Droższa jest tylko Kalifornia, której produkcja to mniej niż gram rocznie.

Wydobywanie tego metalu jest bardzo trudne, a proces ten trwa ponad 9 miesięcy. Substancja jest izotopem, ma postać czarnego proszku, składającego się z małych kryształków. Chociaż osm jest najgęstszą substancją na naszej planecie, jest bardzo delikatna. Po zapachu metal natychmiast przypomina wybielacz i czosnek. Dlatego otrzymał taką nazwę (oznacza „zapach”).

Metal jest niezastąpiony w nauce, medycynie i działalność badawcza, ponieważ jest katalizatorem chemicznym i jest używany do produkcji przyrządów pomiarowych, które dostarczają dane o najwyższej dokładności.

Jedynym państwem, które sprzedaje osm, jest Kazachstan.

Inne fakty

Metal topi się w temperaturach powyżej 3000 stopni Celsjusza. Temperatura wrzenia sięga prawie 6000 stopni.

Został otwarty dość nietypowo. Kilka substancji rozcieńczono w wodzie królewskiej i stwierdzono, że utworzył się osad o niezbyt przyjemnym zapachu.

Os nie służy do wyrobu biżuterii, ponieważ nie ma ciągliwości i ciągliwości - właściwości, które jubilerzy tak bardzo cenią metale szlachetne.

Substancja znajduje się w złożach rudy. Można go również znaleźć w meteorytach, które spadły na Ziemię. Niektóre branże pilnie potrzebują metalu do wytwarzania swoich produktów. Trafia do nich już jako surowiec wtórny, ale nadal dużo kosztuje.

Metal jest używany tylko ze względu na jego niesamowitą wytrzymałość. Stopy, do których dodaje się osm, stają się niezwykle odporne na zużycie. Dodanie do stopu wymaga minimalnych dawek substancji, dzięki czemu staje się on bardzo mocny.

Gdzie jest używany

Izotop osmu służy do wytwarzania pojemników do przechowywania odpadów radioaktywnych. Substancja wykorzystywana jest również w przemyśle kosmicznym. A także przyspiesza syntezę amoniaku, substancji organicznych. Nawiasem mówiąc, włókna wolframowe zawierają opisany metal.

Ponieważ substancja słynie ze swojej siły, jest używana do produkcji broni. Ale w ostatnie czasy przemysł stara się zrezygnować z używania metalu ze względu na jego wysoki koszt i trudną obróbkę.

Metal jest używany tylko w przypadku, gdy sukces jest gwarantowany w 100%.

Tlenek osmu jest używany do celów medycznych, w biologii. Wiele implantów i rozruszników serca nie jest wytwarzanych bez pomocy danej substancji. Te ostatnie wykonane są z platyny, która zawiera 10% osmu.

Często produkuje się pióra wieczne, w których końcówki są wykonane z przedmiotowego metalu. Takie produkty są trwalsze niż próbki ze złotymi końcówkami.

Ciekawe! Jeśli zrobisz stop osmu z aluminium, będzie on niesamowicie plastyczny. Można go kilkakrotnie ciągnąć bez uszkodzenia substancji.

Gdy ciśnienie przekroczy 770 GPa, elektrony znajdujące się na wewnętrznych orbitach będą oddziaływać w osmie, ale struktura metalu w ogóle się nie zmieni.

Metody otrzymywania substancji

Osm jest najczęściej przechowywany w postaci proszku. W tej postaci metal łatwo reaguje, a obróbka cieplna przebiega bez trudności. Os nie topi się i nie może być oznakowany, jeśli metal jest w czysta forma.

Za pomocą wiązek elektronów (czasem łukowych) uzyskuje się wlewki z metalu. Monokryształy powstają za pomocą topienia strefowego. Ale ta metoda produkcji jest bardzo droga, a zatem cena tworzonych produktów jest wysoka. Ale są tacy wyjątkowi, którzy potrafią tworzyć kryształy z proszku. To długi i złożony proces, który wymaga dużej ilości energii, ale wyniki nadal istnieją.

Wcześniej mówiono, że osm ma nieprzyjemny zapach. Substancja tetratlenek jest szeroko stosowana w medycynie. Jest żartobliwie nazywany „pięknym i pachnącym”. Kryształy tetratlenku można wytwarzać w domu, ale należy zachować ostrożność, ponieważ substancja jest toksyczna.

Na przykład, aby zabić mysz tetratlenkiem, potrzeba 40 razy mniej tej substancji niż kwasu cyjanowodorowego (jest uważany za uznaną truciznę na gryzonie). Taki szkodliwy efekt tłumaczy się tym, że dostając się do wnętrza ciała, substancja natychmiast nabiera metalicznego wyglądu. Powoduje to uszkodzenie dróg oddechowych i wzroku. Mimo to OsO4 jest szeroko stosowany jako barwnik w przemyśle chemicznym.

Jak Os wpływa na organizm istot żywych?

Pierwiastek jest bardzo szkodliwy i toksyczny dla istot biologicznych. Wdychanie osmu powoduje uszkodzenie płuc (występuje ich obrzęk) i u żywej istoty rozwija się anemia.

Gdy nawet niewielka ilość substancji znajduje się w powietrzu, u osobnika może pojawić się łzawienie, ból oczu i zapalenie spojówek.

Trudno oddychać, pojawiają się skurcze oskrzeli i metaliczny posmak w ustach. Jeśli dana osoba nie zostanie na czas zabrana z dotkniętego obszaru, grozi mu ślepota, upośledzenie funkcji nerek, system nerwowy, narządy przewodu pokarmowego. Możliwa śmierć.

Metal wpływa również na integralność skóry. Zmienia kolor na czarny lub zielony. Pojawiają się na nim wrzody, pęcherze. Tkanka zaczyna obumierać.

Możesz zatruć się osmem w pracy, w przypadku niewielkiego nadmiaru tej substancji w powietrzu. Na wielu nowoczesne produkcje osm jest obecny w powietrzu, choć zdaniem ekspertów jego stężenie w powietrzu nie powinno być w ogóle.

Tabela 1 - cena osmu (1 gr.) w porównaniu z innymi metalami szlachetnymi (rynek).

Wniosek

Chociaż osm jest uważany za jeden z najdroższych metali na świecie, jego cena rynkowa nie jest tak wysoka. Na przykład 1 gram złota można kupić za 2000-2500 rubli. Natomiast osm kosztuje około 1800 rubli za gram.

Koszt osmu jest wszędzie inny, ale tylko Kazachstan sprzedaje go po najtańszej cenie nierynkowej. Faktem jest, że na światowym rynku handluje się nie tylko osmem, ale także jego izotopem (osm 187). Tylko ten drugi ma bajeczny koszt, ze względu na trudność przetwarzania, oddzielenie od innych izotopów i niezbyt szerokie zastosowanie.

Teraz jest jasne, ile kosztuje osm 187 i zwykły Os po cenie rynkowej. Zwykłe Os to mieszanina izotopów.

Hantle i sztangi używane przez kulturystów do pompowania mięśni są wykonane ze stali. Wykonane z ołowiu - lub lepiej z - muszle znacznie straciłyby na objętości. Ale jeszcze dokładniejsze jest użycie osmu do produkcji odważników: kilogram osmu to mała kulka, która z łatwością mieści się w zaciśniętej pięści. Półlitrowa butelka ze sproszkowanym osmem (w takiej postaci metal szlachetny opuszcza ściany zakładu wzbogacania) waży znacznie więcej niż wiadro wody.

To po prostu wylewanie z odważników osmowych, których odważnych nie można znaleźć: jest boleśnie oporny. A koszt metalu jest taki, że klub sportowy musiałby pracować przez trzysta lat, aby kupić jedną hantle osmowe ...

Osm to za mało!

W naturze osm występuje głównie w postaci połączenia z irydem, który jest częścią rodzimej rudy platyny lub platynowo-palladowej. Minerały uważane za surowce do ekstrakcji osmu zawierają średnio jedną tysięczną procenta ciężkiego „krewnego” platyny. Przez cały czas poszukiwań nie wydobyto ani jednej bryłki osmu - nawet najmniejszej wielkości.

Mała ilość i trudność pozyskania osmu determinuje wysokość jego ceny. Pół wieku temu osm był wyceniany od siedmiu do ośmiu razy więcej niż złoto. Spekulacja ostatnie lata doprowadziło do absolutnie szalonych ofert: gram osmu sprzedano zarówno za 10 tysięcy, jak i 200 tysięcy dolarów. Sprzedany - ale nie sprzedany: osm nie znajduje aktywnego zastosowania, chociaż jest używany w niektórych miejscach.

Odkrycie osmu

W. Wollaston, który eksperymentował z rudami platyny, był bliski odkrycia osmu. Francuzi Antoine de Fourcroix i Louis-Nicolas Vauquelin, zainspirowani jego sukcesami, podjęli własne badania i słusznie założyli istnienie nowego pierwiastka, który podczas eksperymentów wyparował w postaci czarnego dymu.

Fourcroix i Vauquelin nadali substancji nazwę "pten" - co oznacza "lotny" i uspokoili się w oczekiwaniu na uznanie. Jednak angielski chemik Smithson Tennant podzielił „pten” na dwa spokrewnione metale, z których jeden ze względu na różnorodność barw jego związków nazywał się irydem, a drugi – ze względu na drażniący smród – osm.

Te ważne wydarzenia w roku 1803 hojny w odkrycia.

Właściwości osmu

Temperatury topnienia i wrzenia do niedawna uważano za warunkowo równe 3000 ° i 5000 ° C: nie było możliwości weryfikacji obliczeń w pełnej skali. Dopiero kilka lat temu udało się wyjaśnić fizyczne parametry metalu. Okazało się, że stopy osmu lepiej gotować na powierzchni Słońca…

ciekawe wygląd zewnętrzny osm. Zestalając się ze stopu, osm tworzy twarde i kruche kryształy, których srebrzysty połysk jest cieniowany przez szaroniebieski (a nawet niebieski) odcień. Zewnętrzne zalety osmu mogą przyciągnąć jubilerów, jednak wysoka aktywność chemiczna metalu i toksyczność jego związków wykluczają możliwość zastosowania tego platynoidu w biżuterii.

Zastosowanie osmu

Katalizatory osmowe znajdują zastosowanie w uwodornianiu związków organicznych, produkcji leków oraz syntezie amoniaku. To prawda, że ​​wysoki koszt metalu sprawia, że ​​przemysłowcy szukają niedrogich zamienników, a dziś osm jest coraz mniej powszechny w przemyśle chemicznym.

Z solidnego i niemagnetycznego osmu wykonane są osie, wsporniki i gniazda wsporcze urządzenia pomiarowe wysoka precyzja. I chociaż podpory rubinowe są twardsze i tańsze niż te osmowe, to czasem do oprzyrządowania preferowana jest odporność metalu.

Osm jest niebezpieczny i wymaga ostrożności

Prawie niemożliwe jest uniknięcie utleniania osmu jeśli metal wejdzie w kontakt z tlenem atmosferycznym. Dlatego o jakimkolwiek zastosowaniu osmu w

Pierwiastek porządkowy o numerze 76 w układzie chemicznym D.I. Mendelejew nazwał osm. W postaci stałej metal ma lśniący srebrno-biały kolor z niebieskawymi odcieniami. Liczy się metal ciężki, gęstość osmu wynosi 22,6 g/cm3. Ale jednocześnie jest kruchy i można go sproszkować. Właśnie w tym stanie metal został odkryty przez angielskiego chemika S. Tennanta. Metal przejściowy, należący do grupy platynowców. W dobrym stanie może być utleniony w temperaturze pokojowej.

Właściwości osmu

Metal szlachetny najbardziej gęsty (22,61 g/cm3) i ogniotrwały. Właściwości fizyczne osm są następujące:

1. Topi się w temperaturze 3047°C, wrze w temperaturze 5025°C, nie nadaje się do recyklingu mechanicznie, nie rozpuszcza się w kwasie i „królewskiej wódce”.

2. Ma nieprzyjemny zapach, przypominający mieszankę czosnku i wybielacza, dodany w celu nadania stopowi platyny twardości i elastyczności.

3. Masa atomowa osm wynosi 190,23 g/mol.

4. Izotop 187 jest wynikiem rozpadu izotopu renu. Ze względu na swoją obojętność chemiczną, stop osmu stosowany jest w agresywnym środowisku kwaśnym.

5. Metal jest dobrze zmielony, w postaci proszku fioletowy powoli rozpuszcza się w kwasach, reaguje ze związkami takimi jak siarka, selen, tellur i fosfor.

6. W stanie kruchym reaguje z rtęcią, tworząc amalgamat osmu.

7. Podczas interakcji z innymi substancjami wydziela nieprzyjemny zapach.

8. Zewnętrznie kryształy wyglądają pięknie. Pod wpływem wysokich temperatur topi się tworząc twarde i kruche kryształy. Kolor metalu jest szaro-niebieski ze srebrzystym połyskiem.

Jubilerzy mogliby docenić jego dane zewnętrzne, ale ze względu na jego toksyczność i interakcje chemiczne z innymi pierwiastkami nie jest on używany do produkcji biżuterii.

Skorupa ziemska to 0,5% tego metalu, głównie w centrum ziemi - jądrze. Kawałek metalu, jak jajko, waży jeden kilogram. Jeśli proszek tej substancji zostanie wlany do pojemnika o pojemności 0,5 litra, jego waga wyniesie 16 kg.

Właściwości chemiczne metalu szlachetnego są następujące:

• w stanie stałym utlenia się w temperaturze powyżej 400 C, w proszku reaguje już w temperaturze pokojowej (OsO4);
• po podgrzaniu wchodzi w interakcje z siarką, chlorem, fluorem, siarką i innymi pierwiastkami chemicznymi;
• nie rozpuszcza się we wrzącym kwasie solnym, ale w postaci drobno rozdrobnionej łączy się z cząsteczkami kwasu azotowego i utlenia się: Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2;
• czarny dwutlenek osmu OsO2 wyodrębnia się przez odwodnienie w atmosferze azotu;
• HydroksylOs(OH)4 (OsO2 2H2O) osmu (IV) otrzymuje się w wyniku redukcji soli metali(VI).

W przyrodzie występuje sześć izotopów, jeden z 186 izotopów rozpada się na związki z grupy alfa. Osm ma najdłuższy okres istnienia - 194 z okresem półtrwania wynoszącym dwa lata. Osm niewiele różni się od swoich odpowiedników z grupy platynoidów (ruten, pallad, osm, iryd, platyna), ale przewyższa inne metale ze względu na swoją gęstość i zdolność do wrzenia w bardzo wysokiej temperaturze.

W naturze występuje w postaci natywnej jako roztwór stały z irydem (minerały nevyanskite i sysertskite).

Podanie

Dodatek osmu do różnych stopów sprawia, że ​​są one bardziej stabilne, trwałe, nie podlegają mechanizacji i korozji.

1. Przemysł elektrochemiczny: stosowany w związkach wolframu, niklu i kobaltu. Wszystkie produkty są trwałe.
2. Wprowadzenie metalu z grupy platynowców do sprzęt komputerowy zwiększa ich siłę. Do tworzenia ostrych ostrzy, produktów medycznych i produktów technicznych potrzeba bardzo mało substancji.
3. Pióra wieczne z końcówkami długo się nie zużywają.
4. W kardiologii: metal znalazł swoje zastosowanie w implantach (stymulatorach serca) oraz w wymianie zastawek w pniu płucnym.
5. W połączeniu z wolframem służy do produkcji żarników do lamp elektrycznych.
6. Nie posiada przyciągania magnetycznego, dzięki czemu znalazł zastosowanie w produkcji części zegarków.
7. Katalizatory z niego wykorzystywane są do produkcji leki syntetyzować amoniak. Najwyższy tlenek tego metalu jest używany do produkcji sztucznych leków oraz w laboratorium - barwią tkanki pod mikroskopem.
8. Do produkcji podpór i osi do precyzyjnych przyrządów pomiarowych stosuje się metal lity. Ze względu na swoją twardość metal jest używany do wyrobu instrumentów.
9. Osm 187 i inne izotopy znajdują zastosowanie w przemyśle ciężkim: rakietowym, samolotach, sprzęcie wojskowym. Dzięki swojej trwałości pomaga wytrzymać ekstremalne warunki.

Historia odkryć

Osm to metal szlachetny. Ale to jest sprzeczne z jego statusem: po grecku „osme” oznacza zapach, czyli chemicznie aktywny. A szlachetność implikuje bezwładność tej substancji.

Osm odkryto w 1803 roku. Angielski chemik S. Tennant we współpracy z Williamem H. Wollastonem eksperymentował z rozpuszczaniem osmu w wodzie królewskiej, ale nic z tego nie wyszło. Podobne testy przeprowadzili francuscy chemicy Collet-Descoti, Antoine de Fourcroix i Vauquelin. Znaleźli w tym pierwiastku nierozpuszczalny osad rudy platyny. Pierwiastek chemiczny otrzymał nazwę Pten, od greckiego słowa oznaczającego latanie. Tym doświadczeniem udowodnili obecność dwojga substancje chemiczne- osm i iryd.

Gdzie jest w naturze i jak jest pozyskiwany

W naturze metal szlachetny nie występuje w bryłkach. Wydobywany jest z następujących skał - sysertskite, nevyanskite, osmiiride i sarsite. Wchodzi w skład rud miedzi, molibdenu i niklu. Według niektórych doniesień występuje w związkach arsenu i siarki.

Udział materii na planecie wynosi 0,000005% waga całkowita wszystko skały. W naturze osm łączy się z irydem, którego zawartość procentowa waha się od 10 do 50. Zasoby tego metalu znajdują się w Afryce, Tasmanii, Australii, Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Kolumbii i Rosji. Najbogatszym krajem pod względem zawartości osmu jest RPA (złoże kompleksu Bushveld). Metal szlachetny można znaleźć w stopach rodzimej platyny, ale częściej w stopach osmu i irydu.

Rozdrobniony stan jest najbardziej akceptowalną formą istnienia. W tej postaci lepiej wchodzi w reakcje chemiczne i podlega obróbce cieplnej. Metal z grupy platyny można uzyskać w następujący sposób:

• użycie wiązki elektronów;
• ogrzewanie łukowe;
• zastosowanie beztyglowego topienia strefy.

Kryształy otrzymane tą drugą metodą są bardzo drogie. Komuś udało się wyhodować kryształy z proszku, ale metoda jest trudna i czasochłonna.

Cena £

W przyrodzie jest sporo metalu, a wydobycie osmu jest kosztownym projektem, dlatego też wynika z tego jego cena na rynku. W latach 60-70 XX wieku metal szlachetny był kilkakrotnie droższy od złota. Sprzedali go tanio, ale drogo go wyceniono, przez co oferty na rynku były oszałamiające: gram metalu wyceniono na 10 tysięcy, a na 200 tysięcy dolarów. Złoto nie jest tak cenione jak jego koleżanka z grupy platynowców.

Dlaczego osm jest niebezpieczny?

Związek chemiczny z osmem uszkadza narządy ludzkie. Wdychanie oparów jest śmiertelne. U zwierząt z zatruciem obserwowano anemię i upośledzenie czynności płuc.

Czy wiesz, że tetratlenek osmu OsO4 jest związkiem dość agresywnym, a jeśli jest zatruty, na skórze pojawiają się zielone lub czarne bąbelki. Nie jest to łatwe dla osoby, ponieważ leczenie zajmie dużo czasu.

Dla tych, którzy pracują dla niebezpieczne branże, powinieneś traktować siebie z ostrożnością. W tym celu przedsiębiorstwa wydają kombinezony ochronne i maski oddechowe.