Izotop 187 osmu. Metal szlachetny - osm

Większość społeczeństwa ma świadomość, że najwięcej złota i platyny drogie metale. Cena osmu za 1 gram, który należy do grupy platynowców, ma niższą wartość niż złoto.

Dlaczego osm jest taki drogi?

Co roku na świecie wydobywa się około 2600 ton złota i pewną ilość platyny. Ponadto, według statystyk, co roku wolumen produkcji metali szlachetnych wzrasta o 1,5%. Tymczasem wydobywa się zaledwie 600 kg osmu, wynika to z faktu, że bardzo trudno go znaleźć w przyrodzie. I nie występuje w czystej postaci. Wydobywa się je metodą przebijania metali z grupy platynowców. Dlatego w 2019 roku jeden gram kosztuje około 12-15 dolarów, czyli 800-900 rubli. Wydobycie osmu wiąże się z wieloma trudnościami. Po pierwsze, jego zawartość w skorupa ziemska nieistotne, a wszystko inne jest rozproszone po ziemi. Złożoność ekstrakcji i związany z nią wysoki koszt ograniczają wykorzystanie osmu w przemyśle i dlatego stosuje się go tam, gdzie efekt ekonomiczny wykorzystania przewyższa koszty poniesione na wydobycie i przeróbkę.

Osm występuje we fragmentach meteorytów, które są różne czasy przybył na naszą planetę. Ale najczęściej wydobywa się go w kopalniach. Często w pobliżu można znaleźć materiał taki jak iryd. Ilość produkowanego osmu jest naprawdę znikoma, a na potrzeby różnych gałęzi przemysłu konieczne jest wykorzystanie metalu wtórnego.

Jednym z głównych eksporterów tego metalu jest Republika Kazachstanu. Według niepotwierdzonych informacji cena jednego grama wydobywanego w tym kraju wynosi około 10 000 dolarów amerykańskich. Ale to tylko plotki, ponieważ cena metalu za uncję jest tajemnicą handlową. Wielkość kosztu metalu skłania do refleksji nad możliwością jego masowego wykorzystania w przemyśle, medycynie i biologii.

Miejsce w układzie okresowym i podstawowe właściwości

Metal oznaczony jako Os znajduje się w komórce nr 76. Najbliższymi sąsiadami są ren i iryd. W normalne warunki substancja ma srebrzystobiałą barwę.

Osm ma wiele unikalnych właściwości. Na przykład gęstość wynosi 22,6 grama na centymetr sześcienny. Pod tym względem przekroczył iryd. Metal występujący w przyrodzie składa się z kilku izotopów, których praktycznie nie da się rozdzielić. Najczęściej stosowanym izotopem jest indeks 187.

Temperatura, w której osm zmienia stan skupienia i przechodzi w stan ciekły, wynosi 3027°C. Materiał zaczyna wrzeć, gdy osiągnie temperaturę 5500°C. Wysoka gęstość sprawiała, że ​​metal był bardzo kruchy.

Funkcje ekstrakcji i zastosowania

Pomimo wysokich kosztów osm nie jest używany do produkcji biżuterii. Powodem tego jest słaba obrabialność. Obróbka tego jest prawie niemożliwa. Ponadto musimy pamiętać o ogniotrwałości i kruchości.

Wśród izotopów dość rzadkiego metalu znajduje się liczba 187. To właśnie ona jest wykorzystywana w budownictwie technologia kosmiczna. Co więcej, bez niego nie byłoby to możliwe broń nuklearna. Służy do tworzenia sprzętu elektronicznego używanego do kontrolowania broni rakietowej. Nawiasem mówiąc, wykorzystuje się je również przy budowie obiektów do składowania odpadów nuklearnych.

Zastosowanie osmu w różnych gałęziach przemysłu

Jak wspomniano powyżej, jest to jeden z niewielu materiałów, który ma wysoka gęstość na przykład wiadro wody będzie lżejsze niż półlitrowa butelka wypełniona tym metalem. Tymczasem ta właściwość - twardość - praktycznie nie jest pożądana, w przeciwieństwie do innej właściwości - twardości.

Osm jest stosowany jako dodatek do produkcji wielu stopów. Nawet niewielki dodatek metalu nadaje stopom niesamowitą odporność na zużycie. Stop z dodatkiem tego materiału może wytrzymać znacznie dłużej niż inne. Ponadto wzrosła liczba stopów z dodatkiem osmu wytrzymałość mechaniczna i wysoką odporność na korozję. W konsekwencji tej właściwości osm i stopy są stosowane w celu zmniejszenia tarcia w różnych elementach. Stop osmu i irydu wykorzystywany jest do produkcji stopów supertwardych dla różnych gałęzi przemysłu.

Ze względu na wskazane właściwości osm wykorzystywany jest do produkcji sprzętu pomiarowego przeznaczonego do wykonywania pomiarów z dużą dokładnością.

Nawiasem mówiąc, osm wykorzystuje się do produkcji automatycznych długopisów. Dzięki temu długopisy mogą pisać latami, nie zużywając się.

Inną właściwością rzadkiego metalu jest to, że nie jest on magnetyczny. I to był powód jego zastosowania w mechanizmach zegarków i mechanicznych urządzeniach nawigacyjnych (kompasach).

Metal stosowany jest jako katalizator w produkcji amoniaku i związków organicznych. Poza tym bez niego nie da się obejść produkcji katalizatorów z ogniwami paliwowymi metanolowymi.

Nie tak dawno temu do produkcji żarników do lamp żarowych stosowano stop wolframu z osmem. Stop ten nazywa się Osram.

Mikroskopia również nie jest pozbawiona rzadkiego metalu. Służy do obsługi mikroskopów elektronowych.

W medycynie osm i jego tlenki stosuje się w implantach chirurgicznych i stymulatorach serca oraz do wymiany zastawek w płucach. Jednakże czterotlenek osmu jest silną toksyną i praktycznie nie jest stosowany w żadnej branży.

W rzeczywistości osm w czystej postaci jest rzadko stosowany w praktyce. Znacznie częściej stosuje się jego związki, np. tlenki.

Funkcje przechowywania

Gotowy osm przechowywany jest w postaci proszku. Ponieważ w postaci kryształków nie topi się i nie można go w żaden sposób przetworzyć, nie można go nawet oznakować. Do produkcji wlewków metalowych stosuje się ogrzewanie radiacyjne. Istnieją jednak metody wytwarzania kryształów z materiału proszkowego, na przykład ogrzewanie tygla.

Trochę historii

Osm jako pierwiastek został odkryty na początku XX wieku przez angielskich naukowców. Przeprowadzili eksperymenty z rozpuszczaniem platyny w wodzie królewskiej. Jest to mieszanina kwasu solnego i azotowego, która jest w stanie rozpuszczać metale bez pozostałości.

W trakcie doświadczeń pojawił się osad, który został dokładnie zbadany. W rezultacie znaleziono mieszaninę osmu i irydu. Nawiasem mówiąc, podobne prace przeprowadzono we Francji.

Hantle i sztangi używane przez kulturystów do pompowania mięśni są wykonane ze stali. Pociski wykonane z ołowiu – lub jeszcze lepiej – straciłyby znaczną objętość. Ale jeszcze lepiej jest użyć osmu do produkcji odważników: Kilogram osmu to niewielka kulka, która z łatwością zmieści się w zaciśniętej pięści. Półlitrowa butelka sproszkowanego osmu (w takiej postaci metal szlachetny opuszcza ściany zakładu wzbogacania) waży zauważalnie więcej niż wiadro wody.

Ale nie można znaleźć nikogo na tyle odważnego, by rzucić ciężarki z osmu: jest on zbyt ogniotrwały. A koszt metalu jest taki, że klub sportowy musiałby pracować trzysta lat, żeby kupić jeden hantle osmowy...

Za mało osmu!

W naturze osm występuje głównie w postaci związku z irydem, który wchodzi w skład rudy platyny rodzimej lub rudy platynowo-palladowej. Minerały uważane za surowce do wydobycia osmu zawierają średnio jedną tysięczną procenta ciężkiej „względnej” platyny. Przez cały okres badań nie wydobyto ani jednej bryłki osmu, nawet najmniejszej.

Niewielka ilość i trudność uzyskania osmu decyduje o wysokości jego ceny. Pół wieku temu osm był wyceniany na siedem do ośmiu razy droższy od złota. Spekulacja ostatnie lata doprowadziło do pojawienia się całkowicie szalonych ofert: gram osmu sprzedawano zarówno za 10 tysięcy, jak i 200 tysięcy dolarów. Został sprzedany, ale nie został sprzedany: osm nie jest aktywnie wykorzystywany, chociaż jest używany w niektórych miejscach.

Odkrycie osmu

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

Fourcroix i Vauquelin nadali substancji nazwę „pten”, co oznacza „lotny”, i uspokoili się, czekając na rozpoznanie. Jednak angielski chemik Smithson Tennant podzielił „pten” na dwa pokrewne metale, z których jeden nazwano irydem ze względu na różnorodność kolorów jego związków, a drugi ze względu na drażniący smród nazwano osmem.

Takie rzeczy się zdarzają ważne wydarzenia w roku 1803, hojny w odkryciach.

Właściwości osmu

Do niedawna uważano, że temperatury topnienia i wrzenia są warunkowo równe 3000° i 5000°C: nie było możliwości sprawdzenia obliczeń w pełnej skali. Dopiero kilka lat temu udało się wyjaśnić parametry fizyczne metalu. Podobno okazuje się, że lepiej gotować stopy osmu na powierzchni Słońca...

Ciekawy wygląd osmia Zestalający się ze stopu osm tworzy twarde i kruche kryształy, których srebrzysty połysk jest cieniowany przez szarawo-niebieski (a nawet niebieski) odcień. Zewnętrzne zalety osmu mogą przyciągnąć jubilerów, ale wysoka aktywność chemiczna metalu i toksyczność jego związków wykluczają możliwość stosowania tej platyny w biżuterii.

Zastosowanie osmu

Katalizatory osmowe stosuje się do uwodornienia związków organicznych, do produkcji leków i do syntezy amoniaku. To prawda, że ​​wysoki koszt metalu zmusza przemysłowców do poszukiwania niedrogich zamienników, a dziś osm staje się coraz mniej powszechny w przemyśle chemicznym.

Osie, podpory i tuleje podporowe wykonane są z litego i niemagnetycznego osmu. przyrządy pomiarowe wysoka precyzja. I chociaż podpory rubinowe są twardsze i tańsze niż osmowe, trwałość metalu jest czasami preferowana w przypadku produkcji instrumentów.

Osm jest niebezpieczny i wymaga ostrożności

Uniknięcie utleniania osmu jest prawie niemożliwe, jeśli metal wejdzie w kontakt z tlenem atmosferycznym. Dlatego nie należy stosować osmu w

Osm jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 76 w układzie okresowym. pierwiastki chemiczne D.I. Mendelejew, oznaczony symbolem Os (łac. Osm).

Liczba atomowa - 76

Masa atomowa - 190,23

Gęstość, kg/m3 - 22500

Temperatura topnienia, °C - 3000

Pojemność cieplna, kJ/(kg °C) - 0,13

Elektroujemność - 2.2

Promień kowalencyjny, Å - 1,26

Pierwsza jonizacja potencjał, eV - 8,70

Historia odkrycia osmu

W 1804 roku słynny angielski uczony William Wollaston, niezwykle zaintrygowany światem naukowym (więcej na ten temat opisano w eseju o palladzie „The English Chemist's Joke”), doniósł na posiedzeniu Towarzystwa Królewskiego, że podczas analizy surowców (naturalnych ) platynę, odkrył w niej nieznane wcześniej metale, które nazwał palladem i rodem. Obydwa znaleziono w tej części platyny, która rozpuszczała się w wodzie królewskiej, ale w wyniku tej reakcji pozostała również nierozpuszczalna pozostałość. Niczym magnes przyciągał wielu chemików, którzy słusznie wierzyli, że może kryć się w nim jakiś nieznany dotąd pierwiastek.

Blisko sukcesu byli francuscy Collet-Descotilles, Fourcroix i Vauquelin. Niejednokrotnie zauważyli, że po rozpuszczeniu surowej platyny w wodzie królewskiej wydzielał się czarny dym, a gdy nierozpuszczalną pozostałość stopiono z żrącym potasem, powstały związki, które „nie sprzeciwiały się” rozpuszczaniu.

Fourcroix i Vauquelin sugerowali, że pożądany pierwiastek częściowo odparowuje w postaci dymu, a ta jego część, która nie udaje się w ten sposób „ewakuować”, stawia agresorowi wszelki możliwy opór, nie chcąc się w nim nawet rozpuścić. Naukowcy pośpieszyli z nadaniem nowemu pierwiastkowi nazwy „pten”, co po grecku oznacza „skrzydlaty, latający”.

Ale to imię zatrzepotało jak motyl i odeszło w zapomnienie, ponieważ Tennantowi wkrótce udało się rozdzielić „pisklę”: w rzeczywistości było to naturalne połączenie dwóch różne metale. Naukowiec nazwał jeden z nich irydem – ze względu na różnorodność kolorów soli, a drugi – osm, ponieważ jego czterotlenek powstał w wyniku rozpuszczenia produktu fuzji osmirydu (jak później zaczęto nazywać dawny „pten”) z zasadą w kwasie lub wodzie, miał nieprzyjemny, drażniący zapach, podobny jednocześnie do zapachu chloru i zgniłych rzodkiewek. Później okazało się, że sam metal jest w stanie wydzielać podobny „zapach”, choć słabszy: drobno zmielony osm stopniowo utlenia się na powietrzu, zamieniając się w czterotlenek.

Najwyraźniej Tennantowi nie spodobał się ten zapach i w głębi serca postanowił uwiecznić swój najbardziej ulubiony pierwiastek w imię odkrytego przez siebie pierwiastka. mocne wrażenie od mojej pierwszej randki z nim.

Poznają cię po ubraniu, wyróżniają się inteligencją. A jeśli zapach i kolor - cynobiały z szarawo-niebieskim odcieniem - można uznać za „odzież” osmu, to jego właściwości jako pierwiastka chemicznego i metalu, zgodnie z tym przysłowiem, należy przypisać „umysłowi” ”.

Czym więc może pochwalić się nasz bohater? Przede wszystkim, jak już wspomniano, swoim szlachetnym pochodzeniem. Spójrz na układ okresowy elementy: po prawej stronie wyróżnia się rodzina platynowych, składająca się z dwóch triad. Górna triada obejmuje lekkie metale platynowe - ruten, rod, pallad (wszystko na świecie jest względne: każdy przedstawiciel tej trójcy jest ponad półtora raza cięższy od żelaza). Druga triada zgromadziła prawdziwych bohaterów wagi ciężkiej – osm, iryd i platynę.

Co ciekawe, przez długi czas naukowcy trzymali się tej kolejności zwiększania się mas atomowych tych pierwiastków: platyna – iryd – osm. Ale kiedy D.I. Mendelejew stworzył swój układ okresowy, musiał dokładnie sprawdzić, wyjaśnić, a czasem skorygować masy atomowe wielu pierwiastków. Nie było łatwo wykonać całą tę pracę samodzielnie, więc Mendelejew zaangażował do pracy innych chemików. Kiedy więc polecono mu Yu.V. Lermontow, który był nie tylko krewnym wielkiego poety, ale także wysoko wykwalifikowanym chemikiem, naukowiec poprosił ją o wyjaśnienie mas atomowych platyny, irydu i osmu, ponieważ wzbudziły one u niego wielkie wątpliwości.

Jego zdaniem najmniejszy masa atomowa powinien być w osmie, a największy w platynie. Seria precyzyjnych eksperymentów przeprowadzonych przez Lermontovą potwierdziła, że ​​twórca miał rację. prawo okresowe. W ten sposób ustalono aktualny układ elementów tej triady – wszystko się ułożyło.

Nie znaleziono osmu w postaci natywnej. Występuje w rudach polimetalicznych, które zawierają również platynę i pallad (rudy miedzi i niklu oraz rudy miedzi i molibdenu). Głównymi minerałami osmu są naturalne stopy osmu i irydu (nevyanskit i sysertskit) należące do klasy roztworów stałych. Czasami minerały te występują niezależnie, ale częściej iryd osmiczny jest częścią rodzimej platyny. Główne złoża irydu osmicznego skoncentrowane są w Rosji (Syberia, Ural), USA (Alaska, Kalifornia), Kolumbii, Kanadzie, krajach Republika Południowej Afryki. Osm występuje także w postaci związków z siarką i arsenem (erlichmanit, lauryt osmu, osarsyt). Zawartość osmu w rudach zwykle nie przekracza 1,10−3%.

Razem z innymi metalami szlachetnymi występuje w meteorytach żelaznych.

W naturze osm występuje w siedmiu izotopach, z czego 6 jest stabilnych: 184 Os, 187 Os, 188 Os, 189 Os, 190 Os i 192 Os. Najcięższy izotop (osm-192) stanowi 41%, najlżejszy izotop (osm-184) tylko 0,018% ogółu „rezerw”. Osm-186 ulega rozpadowi alfa, ale biorąc pod uwagę jego wyjątkowo długi okres półtrwania wynoszący (2,0±1,1)×10·15 lat, można go uznać za praktycznie stabilny. Według obliczeń inne naturalne izotopy również są zdolne do rozpadu alfa, ale z jeszcze dłuższym okresem półtrwania, dlatego ich rozpadu alfa nie zaobserwowano doświadczalnie. Teoretycznie możliwy jest podwójny rozpad beta dla 184 Os i 192 Os, czego również nie zaobserwowano w obserwacjach.

Izotop osmu-187 powstaje w wyniku rozpadu izotopu renu (187 Re, okres półtrwania 4,56×10 10 lat). Jest aktywnie wykorzystywany w randkach skały i meteoryty (metoda renowo-osmowa). Najbardziej znanym zastosowaniem osmu w metodach datowania jest metoda irydowo-osmowa, którą zastosowano do analizy kwarcu z warstwy granicznej oddzielającej okres kredy i trzeciorzędu.

Rozdzielenie izotopów osmu jest zadaniem dość złożonym. Dlatego niektóre izotopy są dość drogie. Pierwszym i jedynym eksporterem czystego osmu-187 jest Kazachstan, który od stycznia 2004 roku oficjalnie oferuje tę substancję po cenach 10 000 dolarów za 1 gram.

Szeroki praktyczne zastosowanie nie zawiera osmu-187. Według niektórych doniesień celem operacji z tym izotopem było pranie nielegalnego kapitału.

• w skorupie ziemskiej - 0,007 g/t
• w perydotytach - 0,15 g/t
• w eklogitach - 0,16 g/t
• w utworach dunitowo-perydotytowych - 0,013 g/t
• w utworach piroksenitowych - 0,007 g/t

Rodzimy osm nie został znaleziony w przyrodzie. W minerałach zawsze kojarzony jest z innym metalem z grupy platynowców – irydem. Istnieje cała grupa minerałów z zakresu osmku irydu. Najpopularniejszym z nich jest newiańskit, naturalny stop tych dwóch metali. Zawiera więcej irydu, dlatego newiańskit często nazywany jest po prostu irydem osmicznym. Ale inny minerał - sysertskit - nazywa się irydek osmu - zawiera więcej osmu... Obydwa te minerały są ciężkie, mają metaliczny połysk i nie jest to zaskakujące - taki jest ich skład. I jest rzeczą oczywistą, że wszystkie minerały z grupy osmicznego irydu są bardzo rzadkie.

Czasami minerały te występują niezależnie, ale częściej iryd osmiczny jest częścią rodzimej surowej platyny. Główne zasoby tych minerałów skupiają się w ZSRR (Syberia, Ural), USA (Alaska, Kalifornia), Kolumbii, Kanadzie i krajach Republiki Południowej Afryki.

Naturalnie osm wydobywa się razem z platyną, jednak rafinacja osmu różni się znacznie od metod izolowania innych metali platynowych. Wszystkie, z wyjątkiem rutenu, wytrąca się z roztworów, natomiast osm otrzymuje się przez oddestylowanie go z lotnego czterotlenku.

Jednak przed oddestylowaniem OsO 4 należy oddzielić osmek irydu od platyny, a następnie oddzielić iryd i osm.

Po rozpuszczeniu platyny w wodzie królewskiej minerały z grupy osmku irydu pozostają w osadzie: nawet ten ze wszystkich rozpuszczalników nie jest w stanie pokonać tych najbardziej stabilnych naturalnych stopów. Aby przekształcić je w roztwór, osad stapia się z ośmiokrotną ilością cynku – stop ten stosunkowo łatwo zamienia się w proszek. Proszek spieka się nadtlenkiem baru BaO 3, a następnie powstałą masę traktuje się bezpośrednio w mieszaninie kwasu azotowego i solnego aparat do destylacji– do destylacji OsO 4.

Wychwytuje się go roztworem alkalicznym i otrzymuje się sól o składzie Na 2 OsO 4. Roztwór tej soli traktuje się podsiarczynem, po czym osm wytrąca się chlorkiem amonu w postaci soli Fremy'ego Cl2. Osad przemywa się, filtruje, a następnie kalcynuje w płomieniu redukującym. Dlatego gąbczasty osm nie jest jeszcze wystarczająco czysty.

Następnie oczyszcza się go kwasami (HF i HCl), a następnie redukuje w piecu elektrycznym w strumieniu wodoru. Po ochłodzeniu otrzymuje się metal o czystości do 99,9% O3.

To jest klasyczny schemat pozyskiwanie osmu - metalu, który jest nadal używany w niezwykle ograniczonym zakresie, metalu bardzo drogiego, ale całkiem przydatnego.

Wysoka twardość i wyjątkowa ogniotrwałość umożliwiają zastosowanie osmu do powlekania zespołów ciernych.

Osm jest pierwszy pod względem gęstości prosta substancja. Jego gęstość wynosi 22,61 g/cm3.

Osm jest metalem o barwie cyny i szaroniebieskim odcieniu. Jest najcięższym ze wszystkich metali i jednym z najtwardszych. Jednak gąbkę osmową można zmielić na proszek, ponieważ jest delikatna.

Sieć krystaliczna sześciokątna typu Mg, a = 0,27353 nm, c = 0,43191 nm, z = 2, odstępy. grupa P63/mmc;

Osm topi się w temperaturze około 3000°C, a jego temperatura wrzenia nie została jeszcze dokładnie określona. Uważa się, że wynosi ona około 5500°C.

Gęstość metalu 22,61 g/cm 3 ; temperatura topnienia 31,8 kJ/mol, temperatura parowania 747,4 kJ/mol; ciśnienie pary 2,59 Pa (3000°C), 133 Pa (3240°C); 1,33 kPa (3640°C), 13,3 kPa (4110°C); współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej 5,10 -6 K -1 (298 K); przewodność cieplna 0,61 W/(cm·K); przewodność 9,5 μΩ cm (20°C), współczynnik temperaturowy. Przewodność 4,2·10 -3 K -1; paramagnetyczny, magnetyczny podatność + 9,9·10 -6; temperatura przejścia w stan nadprzewodzący 0,66 K; Twardość Vickersa 3-4 GPa, Mohsa 7; normalny moduł sprężystości 56,7 GPa; moduł ścinania 22 GPa.

Podobnie jak inne metale platynowe, osm wykazuje kilka wartościowości: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ i 8+. Najczęściej można spotkać związki tetra- i sześciowartościowego osmu. Ale podczas interakcji z tlenem wykazuje wartościowość 8+.

Po podgrzaniu proszek osmu reaguje z tlenem, halogenami, parami siarki, selenem, tellurem, fosforem, kwasami azotowymi i siarkowymi. Kompaktowy osm nie reaguje ani z kwasami, ani z zasadami, ale tworzy rozpuszczalne w wodzie osmaty ze stopionymi zasadami. Reaguje powoli z kwasem azotowym i wodą królewską, reaguje ze stopionymi zasadami w obecności środków utleniających (azotan lub chloran potasu) oraz ze stopionym nadtlenkiem sodu. W związkach wykazuje stopnie utlenienia +4, +6, +8, rzadziej od +1 do +7.

W stanie zwartym osm jest odporny na utlenianie do 400°C. Kompaktowy osm nie rozpuszcza się w gorącym kwasie solnym i wrzącej wodzie królewskiej. Drobno zdyspergowany osm jest utleniany przez HNO 3 i wrzący H 2 SO 4 do OsO 4, po podgrzaniu reaguje z F 2, Cl 2, P, Se, Te itp. Metaliczny Os może. przechodzi do roztworu przez stopienie z zasadami w obecności utleniaczy, tworząc sole kwasu osmowego H2OsO4-osmian(VI), który jest niestabilny w stanie wolnym. Gdy OsO 4 reaguje z KOH w obecności etanolu lub przez napromieniowanie KNO 2, otrzymuje się również osmat(VI) K 2 lub K 2 OsO 4 2H 2 O. Osmian(VI) redukuje się etanolem do wodorotlenku Os(OH ) 4 (czarny), który w atmosferze N2 odwadnia się do dwutlenku OsO2. Znane są perosmaty M 2, gdzie X = OH, F, powstałe w wyniku oddziaływania roztworu OsO 4 ze stężonym roztworem alkalicznym.

Godną uwagi cechą czterotlenku osmu jest to, że jego rozpuszczalność w cieczach organicznych jest znacznie wyższa niż w wodzie. Tak, kiedy normalne warunki Tylko 14 gramów tej substancji rozpuszcza się w szklance wody, a ponad 700 gramów rozpuszcza się w szklance czterochlorku węgla.

W atmosferze oparów siarki proszek osmu płonie jak zapałka, tworząc siarczek. Wszystkożerny fluor w temperaturze pokojowej nie powoduje żadnej „szkody” osmu, ale po podgrzaniu do 250–300 ° C powstaje pewna liczba fluorków. Ponieważ dwa lotne fluorki osmu zostały po raz pierwszy przygotowane w 1913 r., uważano, że ich formuły to OsF6 i OsF8. Jednak w 1958 roku okazało się, że fluorek OsF8, który „żył” w literaturze chemicznej od prawie pół wieku, tak naprawdę nigdy nie istniał, a wskazane związki odpowiadały wzorom OsF5 i OsF6. Stosunkowo niedawno naukowcom udało się uzyskać kolejny fluorek, OsF7, który po podgrzaniu powyżej 100°C rozkłada się na OsF6 i fluor elementarny.

Jedną z głównych zalet osmu jest jego bardzo wysoka twardość; Pod tym względem niewiele metali może z nim konkurować. Dlatego tworząc stopy o najwyższej odporności na zużycie, do ich składu wprowadza się osm. Pióra wieczne ze złotą stalówką nie są rzadkością. Ale złoto wystarczy miękkiego metalu i Peru dla przez wiele lat praca, na życzenie właściciela, trzeba chodzić długimi kilometrami na papierze. Oczywiście papier nie jest pilnikiem ani szmerglem, ale tylko kilka metali może wytrzymać taki test. A jednak czubki piór radzą sobie z tą trudną rolą. Jak? Sekret jest prosty: zwykle wykonuje się je ze stopów osmu z innymi platynoidami, najczęściej z osmirydu, który już znasz. Bez przesady można powiedzieć, że pióra „opancerzonego” w osm nie da się zburzyć.

Wyjątkowa twardość, dobra odporność na korozję, wysoka odporność na zużycie, nie właściwości magnetyczne sprawiają, że osmiryd jest doskonałym materiałem na czubek igły kompasu, siekiery i podpory najprecyzyjniejszych przyrządów pomiarowych i mechanizmów zegarowych. Z niego wykonane są krawędzie tnące narzędzia chirurgiczne, frezy do artystycznej obróbki kości słoniowej.

Fakt, że osm i iryd często „działają w duecie” - w postaci naturalnego stopu, tłumaczy się nie tylko cennymi właściwościami osmirydu. ale także z woli losu, który chciał, aby w skorupie ziemskiej elementy te połączyły niezwykle silne więzi. Ani jeden, ani drugi metal nie został znaleziony w przyrodzie w postaci bryłek, ale osmid irydu i osm iryd są dobrze znanymi minerałami (nazywa się je odpowiednio nevyanskitem i sysertskitem): w pierwszym dominuje iryd, w drugim osm.

Czasami minerały te występują niezależnie, ale częściej są częścią rodzimej platyny. Jego rozdzielenie na składniki (tzw. rafinacja) to proces wieloetapowy, na jednym z nich wytrąca się osmiryd. Być może najtrudniejszą i najdroższą rzeczą w tej całej „historii” jest oddzielenie osmu i irydu. Ale często nie jest to konieczne: jak już wiesz, stop jest szeroko stosowany w technologii i kosztuje znacznie mniej niż na przykład czysty osm. Przecież żeby wyizolować ten metal ze stopu trzeba przeprowadzić tak wiele operacji chemicznych, że samo ich wyliczenie zajęłoby dużo miejsca. Produktem końcowym długiego łańcucha technologicznego jest osm metaliczny o czystości 99,9%.

Oprócz twardości znana jest jeszcze jedna zaleta osmu - ogniotrwałość.

Pod względem temperatury topnienia (około 3000 C) przewyższał nie tylko swoich szlachetnych braci – platynoidy, ale także zdecydowaną większość innych metali. Dzięki swojej ogniotrwałości osm na stałe zagościł w biografii żarówki elektrycznej: już w czasach, gdy elektryczność udowadniała swoją wyższość nad innym źródłem światła – gazem, niemiecki naukowiec K. Auer von Welsbach zaproponował wymianę włókna węglowego w żarówka z osmową. Lampy zaczęły zużywać trzy razy mniej energii i zapewniały przyjemne, równomierne światło. Ale osm nie przetrwał długo na tej ważnej pozycji: początkowo został zastąpiony mniej rzadkim tantalem, ale wkrótce został zmuszony do ustąpienia miejsca najbardziej ogniotrwałemu z materiałów ogniotrwałych - wolframowi, który do dziś utrzymuje swój ognisty zegarek.

Coś podobnego stało się z osmem w innym obszarze jego zastosowania – w produkcji amoniaku. Nowoczesna metoda syntezy tego związku została zaproponowana już w 1908 roku przez sławnego Niemiecki chemik Fritz Haber jest nie do pomyślenia bez udziału katalizatorów. Pierwsze katalizatory stosowane w tym celu wykazywały swoje właściwości dopiero w wysokich temperaturach (powyżej 700 C), a poza tym nie były zbyt skuteczne.

Próby znalezienia dla nich zamiennika przez długi czas nie przynosiły żadnych rezultatów. Naukowcy z laboratorium Wyższej Szkoły Technicznej w Karlsruhe wnieśli nowe słowo do usprawnienia tego procesu: zaproponowali zastosowanie drobno zdyspergowanego osmu jako katalizatora. (Nawiasem mówiąc, osm, będąc bardzo twardym, jest jednocześnie bardzo delikatny, więc gąbkę z tego metalu można bez większego wysiłku zmiażdżyć i zamienić na proszek.) Eksperymenty przemysłowe wykazały, że gra jest warta świeczki: temperatura procesu został skrócony o ponad 100 stopni, tak i wyjście gotowe produkty wzrosła zauważalnie.

Pomimo tego, że osm musiał tu później zniknąć (obecnie do syntezy amoniaku stosuje się np. niedrogie, ale skuteczne katalizatory żelazowe), można uznać, że to właśnie on przeniósł się ważny problem z martwego punktu. Osm kontynuuje dziś swoją aktywność katalityczną: wykorzystuje go w reakcjach uwodornienia materia organiczna daje doskonałe wyniki. Wynika to przede wszystkim z dużego zapotrzebowania na osm ze strony chemików: prawie połowa jego światowej produkcji przeznaczona jest na potrzeby chemiczne.

Element 76 jest również przedmiotem dużego zainteresowania jako obiekt badania naukowe. Naturalny osm składa się z siedmiu stabilnych izotopów o liczbach masowych 184, 186-190 i 192. Ciekawe, że im niższa liczba masowa izotopu tego pierwiastka, tym rzadziej występuje: jeśli najcięższy izotop (osm-192) stanowi dla 41% najlżejszy z siedmiu „braci” (osm-184) ma tylko 0,018% całkowitych „rezerw”. Ponieważ izotopy różnią się między sobą jedynie masą atomów, a swoimi fizykochemicznymi „nachyleniami” są do siebie bardzo podobne, bardzo trudno jest je rozdzielić. Dlatego nawet „okruszki” izotopów niektórych pierwiastków są niewiarygodnie drogie: na przykład kilogram osmu-187 wycenia się na rynku światowym na 14 milionów dolarów. To prawda, w ostatnio Naukowcy nauczyli się „rozdzielać” izotopy za pomocą wiązek laserowych i można mieć nadzieję, że wkrótce ceny tych „towarów niekonsumpcyjnych” ulegną zauważalnym obniżkom.

Spośród związków osmu największe znaczenie praktyczne ma jego czterotlenek (tak, ten sam, któremu pierwiastek zawdzięcza swoją nazwę). Działa jako katalizator w syntezie niektórych leków. W medycynie i biologii stosowany jest jako środek barwiący do badań mikroskopowych tkanek zwierzęcych i roślinnych. Należy pamiętać, że pozornie nieszkodliwe, bladożółte kryształki czterotlenku osmu są silną trucizną, która podrażnia skórę i błony śluzowe oraz jest szkodliwa dla oczu.

Tlenek osmu stosowany jest jako czarny barwnik do malowania porcelany: sole tego pierwiastka stosowane są w mineralogii jako silne środki trawiące. Większość związków osmu, w tym różne kompleksy (osm wykazuje zdolność do tworzenia, charakterystyczną dla wszystkich metali platynowych). złożone związki), a także jego stopy (z wyjątkiem znanego już osmiridium i niektórych stopów z innymi platynoidami, wolframem i kobaltem), wciąż „marnieją” w oczekiwaniu na odpowiednią pracę.

Osm jest pierwiastkiem chemicznym z odpowiedniego układu pierwiastków chemicznych. W stanie normalnym jest metalem przejściowym z grupy platynowców w postaci błyszczącego białego metalu o srebrzystej barwie z niebieskim odcieniem. Ten typ materiały mają największą gęstość m.in. wraz z irydem, jednak ten ostatni trochę traci.

Ten rodzaj materiału wyodrębnia się z surowców wzbogaconej platyną poprzez przekłuwanie w temperaturze od 800 do 900 stopni Celsjusza w powietrzu.

Tabela ciężaru właściwego osmu

Ponieważ osm jest złożony materiał, oblicz jego ciężar właściwy w warunki terenowe nie da się tego zrobić samodzielnie. Obliczenia te przeprowadzane są w specjalnych laboratoriach chemicznych. Znany jest jednak średni ciężar właściwy osmu, który wynosi 22,61 g/cm3.

Aby uprościć obliczenia, poniżej przedstawiono tabelę z wartościami środek ciężkości osm, a także jego waga w zależności od jednostek obliczeniowych.

Właściwości osmu

Materiał ten jest delikatny, ale jednocześnie bardzo twardego metalu o wysokim ciężarze właściwym. Obróbka Trudno się poddać ze względu na kruchość, twardość i wysoka temperatura topienie, a także niskie ciśnienie para Temperatura topnienia osmu wynosi 3033 stopni Celsjusza, a temperatura wrzenia 5012 stopni Celsjusza. Ten rodzaj materiału należy do grupy materiałów paramagnetycznych.

Osm w postaci proszku dobrze reaguje po podgrzaniu z halogenami, selenem, fosforem, tlenem, parami siarki, kwasem siarkowym i azotowym. Nie wchodzi w interakcję w postaci zwartej z zasadami i kwasami. Ma niską szybkość reakcji z wodą królewską i kwasem azotowym.

Ten rodzaj materiału jest jednym z niewielu metali tworzących klastry lub związki wielopierścieniowe.

Nie ma wpływu na biologiczną rolę organizmów żywych i jest wyjątkowo toksyczny.

Uzyskanie osmu

Nie występuje naturalnie w przyrodzie. Materiał ten jest zawsze kojarzony z innym rodzajem metalu z grupy platynowców, irydem. Osm jest wydobywany razem z platyną. Podczas przetwarzania uwalnia się iryd osmiczny, który dzieli się na osobne składniki - iryd i osm. Następnie osm jest oczyszczany, traktowany kwasami i redukowany wodorem w piecu elektrycznym, w wyniku czego otrzymuje się czysty metal o stężeniu do 99,9%.

Zastosowanie osmu

Jest powszechnie stosowany jako katalizator reakcji oraz składnik stopów z irydem. Należy podkreślić główne kierunki: