Chimia osmiului. Metal prețios - osmiu

Majoritatea oamenilor cred că nu există nimic mai prețios decât aurul, argintul și platina în lume. Dar, de fapt, există mai multe substanțe al căror preț pe gram îl depășește pe cel al celor trei metale enumerate mai sus. Pe unul dintre ele îl vom analiza astăzi. Acesta este osmiul, prețul pentru 1 gram în ruble, din care va impresiona orice persoană.

În 1803, chimistul englez Smithson Tennant a descoperit Os, descoperindu-l într-un sediment care a apărut după ce omul de știință a dizolvat platina în acva regia. În paralel, au fost efectuate experimente în Franța, unde chimiștii Vauquelin și Antoine De Fourcroix au identificat și un element necunoscut în sedimentul rămas din dizolvarea minereului de platină. La început, noul element a fost numit „pten” (tradus din greacă ca „înaripat”). Dar cercetările ulterioare au făcut posibil să se stabilească că acesta nu este un element, ci un amestec de două - iridiu și osmiu.

Noile substanțe au fost documentate oficial în scrisoarea lui Tenant către Clubul Regal din Londra în iunie 1804.

Proprietăți fizice

Substanța are o culoare gri-albăstruie. Metalul este foarte fragil, dar are o greutate specifică mare. fiind expus temperaturi critice, isi pastreaza intotdeauna culoarea si stralucirea naturala.

Deoarece metalul este dur, are un punct de topire ridicat (3033 grade Celsius), este dificil de prelucrat.

Proprietăți chimice

Substanța în sub formă de pulbere, atunci când este încălzit, reacționează bine cu oxigenul, elementele sulfuroase, seleniul, fosforul. Incet incet intra intr-o relatie cu acva regia.

Un metal este una dintre mai multe substanțe care formează compuși de grup.

Unde este minat

Osmium iridium este extras în Siberia și Urali în Rusia; în Alaska și California în SUA; Australia (și insula Tasmania); stat sud-african. Ultima țară de pe listă se mândrește cu cele mai mari zăcăminte de metale de pe planetă.

Mai frecvent în combinație cu arsen și sulf. În minereuri, cantitatea de substanță este neglijabilă.

Costul osmiului

Costul unui gram din această substanță este de 15-200 de mii de dolari. Prețul de piață al metalului este mult mai mic. Un cost atât de ridicat se datorează nivelului scăzut de producție de Os. Pur și simplu nu este folosit pe scară largă, datorită densității sale enorme. Dacă facem o comparație: o sticlă de jumătate de litru cu substanța în cauză va fi mai grea decât 12 litri de apă. Osmiul este unul dintre cele mai multe metale scumpe pace. Doar California este mai scumpă, a cărei producție este mai mică de un gram pe an.

Metalul în cauză este foarte greu de extras, iar procesul durează mai mult de 9 luni. Substanța este un izotop, are forma unei pulberi negre, formată din cristale mici. Deși osmiul este cea mai densă substanță de pe planeta noastră, este foarte fragilă. După miros, metalul seamănă imediat cu înălbitorul și usturoiul. De aceea a primit un astfel de nume (spre „miros”).

Metalul este de neînlocuit în domeniul științific, medical și activitati de cercetare, deoarece este un catalizator chimic, și este utilizat la fabricarea instrumentelor de măsură care oferă date de cea mai mare acuratețe.

Singurul stat care vinde osmiu este Kazahstan.

Alte fapte

Metalul se topește la temperaturi de peste 3000 de grade Celsius. Punctul de fierbere ajunge la aproape 6000 de grade.

A fost deschis destul de neobișnuit. Mai multe substanțe au fost diluate în acva regia și s-a constatat că s-a format un precipitat care avea un miros nu prea plăcut.

Os nu este folosit pentru a face bijuterii, deoarece nu are maleabilitate și ductilitate - proprietăți pentru care metalele prețioase sunt atât de apreciate de către bijutieri.

Substanța se găsește în zăcămintele de minereu. Poate fi găsit și în meteoriții care au căzut pe Pământ. Unele industrii au mare nevoie de metal pentru fabricarea produselor lor. Le merge deja ca materie primă secundară, dar tot costă mult.

Metalul este folosit doar datorită rezistenței sale incredibile. Aliajele la care se adaugă osmiu devin incredibil de rezistente la uzură. Este nevoie de doze minime de substanță pentru a adăuga aliajului, astfel încât acesta să devină foarte puternic.

Unde este folosit

Izotopul osmiului este folosit pentru a face containere pentru depozitarea deșeurilor nucleare. De asemenea, substanța este folosită în industria spațială. Și accelerează, de asemenea, sinteza amoniacului, a substanțelor organice. Apropo, filamentele de tungsten conțin metalul descris.

Deoarece substanța este renumită pentru puterea sa, este folosită la fabricarea armelor. Dar în În ultima vreme industria încearcă să renunțe la utilizarea metalului, datorită costului ridicat și procesării dificile.

Metalul este folosit doar în cazul în care succesul este garantat 100%.

Oxidul de osmiu este folosit în scopuri medicale, în biologie. Multe implanturi și stimulatoare cardiace nu sunt realizate fără ajutorul substanței în cauză. Acestea din urmă sunt fabricate din platină, care conține 10% osmiu.

Deseori sunt produse stilouri, în care vârfurile sunt realizate din metalul în cauză. Astfel de produse sunt mai durabile decât mostrele cu capete aurii.

Interesant! Dacă faci un aliaj de osmiu cu aluminiu, acesta va fi incredibil de ductil. Poate fi tras de mai multe ori fără nicio rupere a substanței.

Când presiunea este peste 770 GPa, electronii aflați în orbitele interioare vor interacționa în osmiu, dar structura metalului nu se va schimba deloc.

Metode de obținere a unei substanțe

Osmiul este cel mai frecvent stocat sub formă de pulbere. Sub această formă, metalul reacționează ușor, iar tratamentul termic are loc fără dificultate. Os nu se topește și nu poate fi marcat dacă metalul este în interior formă pură.

Cu ajutorul fasciculelor de electroni (uneori cu arc), lingourile sunt obținute din metal. Cristalele simple sunt create folosind topirea zonei. Dar această metodă de fabricație este foarte scumpă și, prin urmare, prețul produselor create este mare. Dar există unele unice care pot crea cristale din pulbere. Acesta este un proces lung și complex care necesită multă energie, dar rezultatele sunt încă acolo.

Mai devreme se spunea că osmiul are miros urât. Substanța tetroxid este utilizată pe scară largă în medicină. El este numit în glumă „frumos și mirositor”. Cristalele de tetraoxid pot fi făcute acasă, dar trebuie avut grijă deoarece substanța este toxică.

De exemplu, pentru a ucide un șoarece cu tetroxid, este nevoie de 40 de ori mai puțin din această substanță decât acidul cianhidric (este considerat o otravă recunoscută împotriva rozătoarelor). Un astfel de efect dăunător se explică prin faptul că, intrând în interiorul corpului, substanța capătă instantaneu un aspect metalic. Acest lucru duce la deteriorarea tractului respirator și a vederii. Dar, în ciuda acestui fapt, OsO4 este utilizat pe scară largă ca colorant în industria chimică.

Cum afectează Os organismul ființelor vii

Elementul este foarte dăunător și toxic pentru ființele biologice. Când osmiul este inhalat, plămânii eșuează (apare edemul lor), iar la o ființă vie se dezvoltă anemie.

Atunci când chiar și o cantitate mică de substanță este în aer, individul dezvoltă lacrimi, dureri în ochi și se poate dezvolta conjunctivită.

Devine greu de respirat, apar spasme în bronhii și gust metalic în gură. Dacă o persoană nu este îndepărtată la timp din zona afectată, este amenințată cu orbire, afectarea funcției renale, sistem nervos, organe ale tractului gastrointestinal. Moarte posibilă.

Metalul afectează și integritatea pielii. Ea devine neagră sau verde. Pe ea apar ulcere, vezicule. Țesutul începe să moară.

Te poti intoxica cu osmiu la locul de munca, in cazul unui usor exces al cantitatii de aceasta substanta in aer. Pe multe producții moderne osmiul este prezent în aer, deși, conform experților, concentrația sa în aer nu ar trebui să fie deloc.

Tabelul 1 - prețul osmiului (1 gr.) în comparație cu alte metale prețioase (piață).

Concluzie

Deși osmiul este considerat unul dintre cele mai scumpe metale de pe planetă, prețul său de piață nu este atât de mare. De exemplu, 1 gram de aur poate fi cumpărat pentru 2000-2500 de ruble. În timp ce osmiul costă aproximativ 1800 de ruble per gram.

Costul osmiului este diferit peste tot, dar numai Kazahstanul îl vinde la cel mai ieftin preț non-piață. Cert este că nu numai osmiul este comercializat pe piața mondială, ci și izotopul său (osmiu 187). Doar cel de-al doilea are un cost fabulos, din cauza dificultății de prelucrare, a separării de alți izotopi și a utilizării nu pe scară largă.

Acum este clar cât costă osmiul 187 și OS obișnuit la prețul pieței. Os obișnuit este un amestec de izotopi.

Halterele și halterele folosite de culturisti pentru a-și pompa mușchii sunt fabricate din oțel. Fabricat din plumb - sau mai bine din - scoici ar pierde semnificativ în volum. Dar este și mai precis să folosiți osmiul pentru producerea de greutăți: un kilogram de osmiu este o minge mică care se potrivește cu ușurință într-un pumn strâns. O sticlă de jumătate de litru cu osmiu pulbere (în această formă metalul nobil părăsește pereții plantei de îmbogățire) cântărește mult mai mult decât o găleată cu apă.

Asta înseamnă doar turnare din greutăți de osmiu, curajoșii nu pot fi găsiti: este dureros de refractar. Și costul metalului este de așa natură încât un club de atletism ar trebui să lucreze timp de trei sute de ani pentru a cumpăra o ganteră cu osmiu...

Osmiul nu este suficient!

În natură, osmiul apare în principal sub forma unei combinații cu iridiu, care face parte fie din minereul nativ de platină, fie din minereu de platină-paladiu. Mineralele considerate materii prime pentru extracția osmiului conțin, în medie, o miime dintr-o sută din „ruda” grea a platinei. În tot timpul explorării, nu a fost extrasă nici măcar o pepiță de osmiu - chiar și cea mai mică dimensiune.

Cantitatea mică și dificultatea obținerii osmiului determină înălțimea prețului acestuia. În urmă cu o jumătate de secol, osmiul era evaluat la șapte până la opt ori prețul aurului. Speculație anii recenti a dus la oferte absolut nebunești: un gram de osmiu a fost vândut atât cu 10 mii, cât și cu 200 mii de dolari. Vândut - dar nu vândut: osmiul nu își găsește utilizare activă, deși este folosit în unele locuri.

Descoperirea osmiului

W. Wollaston, care a experimentat cu minereurile de platină, a fost aproape de descoperirea osmiului. Francezii Antoine de Fourcroix și Louis-Nicolas Vauquelin, inspirați de succesul său, și-au luat propriile cercetări și și-au asumat corect existența unui nou element, care s-a evaporat sub formă de fum negru în timpul experimentelor.

Fourcroix și Vauquelin au dat substanței numele de „pten” – care înseamnă „volatil”, și s-au calmat în așteptarea recunoașterii. Cu toate acestea, chimistul englez Smithson Tennant a împărțit „ptenul” în două metale înrudite, dintre care unul, pentru varietatea de culori ale compușilor săi, numit iridiu, iar al doilea - din cauza mirosului iritant - osmiu.

Aceste evenimente importanteîn anul 1803, generos cu descoperiri.

Proprietățile osmiului

Punctele de topire și de fierbere până de curând au fost considerate condiționat egale cu 3000° și 5000°C: nu existau mijloace pentru verificarea la scară completă a calculelor. Cu doar câțiva ani în urmă a fost posibil să se clarifice parametrii fizici ai metalului. S-a dovedit că este mai bine să gătiți aliaje de osmiu pe suprafața Soarelui ...

interesant aspect osmiu. Solidificându-se din topire, osmiul formează cristale dure și fragile, a căror strălucire argintie este umbrită de o nuanță gri-albastru (și chiar albastru). Avantajele externe ale osmiului ar putea atrage bijutieri, cu toate acestea, activitatea chimică ridicată a metalului și toxicitatea compușilor acestuia exclud posibilitatea utilizării acestui platinoid în bijuterii.

Aplicarea osmiului

Catalizatorii de osmiu sunt utilizați în hidrogenarea compușilor organici, în producția de medicamente și în sinteza amoniacului. Adevărat, costul ridicat al metalului îi face pe industriași să caute înlocuitori la prețuri accesibile, iar astăzi osmiul este din ce în ce mai puțin comun în industria chimică.

Din osmiu solid și nemagnetic, sunt realizate axe, suporturi și mufe de susținere instrumente de masura precizie ridicata. Și deși suporturile de rubin sunt mai dure și mai ieftine decât cele cu osmiu, rezistența metalului este uneori preferată pentru instrumentare.

Osmiul este periculos și necesită prudență

Este aproape imposibil de evitat oxidarea osmiului dacă metalul intră în contact cu oxigenul atmosferic. Prin urmare, despre orice utilizare a osmiului în

Element ordinal cu numărul atomului 76 în sistemul chimic D.I. Mendeleev numit osmiu. În formă solidă, metalul are o culoare alb-argintie strălucitoare, cu nuanțe albăstrui. Contează metal greu, densitatea osmiului este de 22,6 g/cm3. Dar, în același timp, este fragil și poate fi transformat într-o pulbere. În această stare metalul a fost descoperit de chimistul englez S. Tennant. Metal de tranziție, parte a grupului platinei. În stare fină, poate fi oxidat la temperatura camerei.

Proprietățile osmiului

Un metal prețios cel mai dens (22,61 g/cm3) și refractar. Proprietăți fizice osmiul sunt după cum urmează:

1. Se topește la 3047°C, fierbe la 5025°C, nu este reciclabil mecanic, nu poate fi dizolvată în acid și „vodcă regală”.

2. Are un miros neplăcut, care amintește de un amestec de usturoi și înălbitor, adăugat pentru a conferi duritate și elasticitate aliajului de platină.

3. Masă atomică osmiul este de 190,23 g/mol.

4. Izotopul 187 este rezultatul descompunerii izotopului reniului. Datorită inerției sale chimice, aliajul de osmiu este utilizat într-un mediu acid agresiv.

5. Metalul este bine măcinat, sub formă de pulbere Violet se dizolvă lent în acizi, reacționează cu compuși precum sulful, seleniul, telurul și fosforul.

6. În stare friabilă, reacţionează cu mercurul, rezultând amalgam de osmiu.

7. Atunci când interacționează cu alte substanțe, emite un miros urât.

8. În exterior, cristalele arată frumos. După expunerea la temperaturi ridicate, se topește, formând cristale dure și casante. Culoarea metalului este gri-albastru cu o strălucire argintie.

Bijutierii ar putea aprecia datele sale externe, dar din cauza toxicității și a interacțiunii chimice cu alte elemente, nu este folosit pentru producția de bijuterii.

Scoarța terestră este 0,5% din acest metal, în principal în centrul pământului - nucleul. O bucată de metal, ca un ou, cântărește un kilogram. Dacă o pulbere din această substanță este turnată într-un recipient de 0,5 litri, greutatea acesteia va fi de 16 kg.

Proprietățile chimice ale metalului nobil sunt următoarele:

• în stare solidă se oxidează la o temperatură mai mare de 400 C, în pulbere reacţionează deja la temperatura camerei (OsO4);
• atunci când este încălzit, interacționează cu sulful, clorul, fluorul, sulful și alte elemente chimice;
• nu se dizolvă în acid clorhidric clocotit, dar sub formă fin divizată se combină cu moleculele de acid azotic și oxidează: Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2;
• dioxidul de osmiu negru OsO2 este izolat prin deshidratare în atmosferă de azot;
• Osmiul (IV) hidroxilOs(OH)4 (OsO2 2H2O) se obține prin reducerea sărurilor de metal(VI).

Există șase izotopi în natură, unul dintre cei 186 de izotopi se descompune în compuși ai grupului alfa. Osmiul are cea mai lungă existență - 194 cu un timp de înjumătățire de doi ani. Osmiul nu iese prea mult în evidență față de colegii săi platinoizi (ruteniu, paladiu, osmiu, iridiu, platină), dar depășește alte metale datorită densității și capacității sale de a fierbe la o temperatură foarte ridicată.

Apare în natură sub formă nativă ca o soluție solidă cu iridiu (minerale nevyanskite și sysertskite).

Aplicație

Adăugarea de osmiu la diferite aliaje le face mai stabile, durabile, nu sunt supuse mecanizării și coroziunii.

1. Industria electrochimică: utilizată în compușii de wolfram, nichel și cobalt. Toate produsele sunt durabile.
2. Introducerea unui metal din grupa platinei în hardware le mărește puterea. Este nevoie de foarte puțină substanță pentru a crea lame ascuțite, produse medicale și produse tehnice.
3. Pixurile cu vârfuri nu se uzează mult timp.
4. În cardiologie: metalul și-a găsit scopul în implanturi (pacemaker) și în înlocuirea valvelor din trunchiul pulmonar.
5. În combinație cu wolfram, este folosit pentru a produce filamente pentru lămpi electrice.
6. Nu are o atracție magnetică, datorită căreia și-a găsit aplicația în fabricarea pieselor de ceas.
7. Catalizatorii din acesta sunt utilizați în producție medicamente sintetizează amoniac. Cel mai mare oxid al acestui metal este utilizat în producția de medicamente artificiale și în laborator - ele colorează țesuturile la microscop.
8. Metalul solid este utilizat la fabricarea suporturilor și a osiilor pentru instrumente de măsură de înaltă precizie. Datorită durității sale, metalul este folosit la fabricarea instrumentelor.
9. Osmiul 187 și alți izotopi sunt utilizați în industria grea: rachete, avioane, echipamente militare. Datorită durabilității sale, ajută să reziste la condiții extreme.

Istoria descoperirilor

Osmiul este un metal nobil. Dar acest lucru contrazice statutul său: în greacă, „osme” înseamnă miros, adică activ chimic. Iar noblețea implică inerția acestei substanțe.

Osmiul a fost descoperit în 1803. Chimistul englez S. Tennant, în colaborare cu William H. Wollaston, a experimentat dizolvarea osmiului în acva regia, dar nu a rezultat nimic. Teste similare au fost efectuate de chimiștii francezi Collet-Descoti, Antoine de Fourcroix și Vauquelin. Ei au găsit în acest element un precipitat insolubil de minereu de platină. Elementului chimic i s-a dat numele Pten, din cuvântul grecesc care înseamnă zbor. Prin această experiență au dovedit prezența a doi substanțe chimice- osmiu și iridiu.

Unde se află în natură și cum se obține

În natură, metalul nobil nu există în pepite. Este extras din următoarele roci - sysertskite, nevyanskite, osmiiride și sarsite. Face parte din minereurile de cupru, molibden și nichel. Potrivit unor rapoarte, se găsește în compușii de arsen și sulf.

Proporția de materie de pe planetă este de 0,000005% din masa totala toate stânci. În natură, osmiul se combină cu iridiul, al cărui procent variază de la 10 la 50. Există rezerve ale acestui metal în Africa, Tasmania, Australia, Statele Unite ale Americii, Canada, Columbia și Rusia. Cea mai bogată țară din punct de vedere al conținutului de osmiu este Africa de Sud (depozitul complexului Bushveld). Metalul nobil poate fi găsit în aliajele de platină nativă, dar mai des în aliajele de osmiu și iridiu.

Starea sfărâmicioasă este cea mai acceptabilă formă de existență. În această formă, intră mai bine în reacții chimice și suferă un tratament termic. Metalul din grupa platinei poate fi obținut în următoarele moduri:

• utilizarea unui fascicul de electroni;
• încălzire cu arc;
• aplicarea de topire a zonei fără creuzet.

Cristalele obținute prin această din urmă metodă sunt foarte scumpe. Cineva a reușit să crească cristale din pulbere, dar metoda este dificilă și necesită timp.

Preț

Există destul de mult metal în natură, iar extragerea osmiului este un proiect costisitor, așa că prețul său pe piață se datorează acestui lucru. În anii 60-70 ai secolului XX, metalul prețios era de câteva ori mai scump decât aurul. S-au vândut ieftin, dar a fost evaluat scump, din această cauză, ofertele de pe piață erau uluitoare: un gram de metal a fost estimat la 10 mii și la 200 de mii de dolari. Aurul nu este apreciat la fel de mult ca grupul său de platină.

De ce este osmiul periculos?

Compusul chimic cu osmiu dăunează organelor umane. Inhalarea vaporilor este fatală. La animalele cu intoxicație s-a observat anemie, iar funcția pulmonară a fost afectată.

Știați că tetraoxidul de osmiu OsO4 este un compus destul de agresiv, iar dacă este otrăvit, pe piele apar bule verzi sau negre. Nu este ușor pentru o persoană, deoarece va dura mult timp să fie tratat.

Pentru cei care lucrează pentru industriile periculoase, ar trebui să te tratezi cu grijă. Pentru a face acest lucru, întreprinderile eliberează costume de protecție și respiratoare.