Chémia osmia. Drahý kov - osmium

Väčšina ľudí verí, že na svete nie je nič drahšie ako zlato, striebro a platina. Ale v skutočnosti existuje niekoľko látok, ktorých cena za gram prevyšuje cenu troch kovov uvedených vyššie. Na jeden z nich sa dnes pozrieme. Toto je osmium, cena za 1 gram v rubľoch zapôsobí na každú osobu.

V roku 1803 anglický chemik Smithson Tennant objavil Os a našiel ho v zrazenine, ktorá sa objavila po tom, čo vedec rozpustil platinu v aqua regia. V rovnakom čase sa uskutočnili experimenty vo Francúzsku, kde chemici Vauquelin a Antoine DeFourcroy tiež identifikovali neznámy prvok v sedimente, ktorý zostal po rozpúšťaní platinovej rudy. Najprv sa nový prvok nazýval „pten“ (v preklade z gréčtiny „okrídlený“). Ďalší výskum však umožnil určiť, že nejde o jeden prvok, ale o zmes dvoch - irídium a osmium.

Nové látky boli oficiálne zdokumentované v správe nájomcu Kráľovskému klubu v Londýne v júni 1804.

Fyzikálne vlastnosti

Látka má šedo-modrastú farbu. Kov je veľmi krehký, ale má vysokú špecifickú hmotnosť. Byť vystavený kritické teploty, vždy si zachová svoju prirodzenú farbu a lesk.

Keďže kov je tvrdý, má vysoká teplota tavenie (3033 stupňov Celzia), je ťažko opracovateľné.

Chemické vlastnosti

Látka v prášková forma, pri zahrievaní dobre reaguje s kyslíkom, sírovými prvkami, selénom, fosforom. Pomaly interaguje s aqua regia.

Kov je jednou z niekoľkých látok, ktoré tvoria klastrové zlúčeniny.

Kde sa ťaží?

Iridium osmid sa ťaží na Sibíri a na Urale v Rusku; na Aljaške a v Kalifornii v USA; Austrália (a ostrov Tasmánia); Juhoafrický štát. Posledná krajina na zozname sa môže pochváliť najväčšími ložiskami kovov na planéte.

Častejšie sa vyskytuje v kombinácii s arzénom a sírou. Množstvo látky v rudách je zanedbateľné.

Náklady na Osmium

Náklady na jeden gram tejto látky sú 15-200 tisíc dolárov. Trhová cena kovu je niekoľkonásobne nižšia. Tieto vysoké náklady sú spôsobené nízkou úrovňou výroby Os. Jednoducho sa vo veľkom nepoužíva kvôli obrovskej hustote. Ak urobíme porovnanie: pollitrová fľaša s predmetnou látkou bude ťažšia ako 12 litrov vody. Osmium je jedným z troch najviac drahé kovy mier. Drahší je len kalifornský, jeho produkcia je menej ako gram ročne.

Daný kov sa ťaží veľmi ťažko a proces trvá viac ako 9 mesiacov. Látka je izotop a má vzhľad čierneho prášku pozostávajúceho z malých kryštálov. Hoci je osmium najhustejšou látkou na našej planéte, je veľmi krehké. Vôňa kovu okamžite pripomína bielidlo a cesnak. Preto dostal také meno (skratka pre „vôňu“).

Kov je nepostrádateľný vo vedeckých, lekárskych a výskumné činnosti, keďže ide o chemický katalyzátor a používa sa pri výrobe meracích prístrojov, ktoré produkujú údaje s najvyššou presnosťou.

Jediným štátom, ktorý predáva osmium, je Kazachstan.

Iné fakty

Kov sa topí pri teplotách nad 3000 stupňov Celzia. Bod varu dosahuje takmer 6000 stupňov.

Bol otvorený dosť nezvyčajným spôsobom. V aqua regia sa zriedilo viacero látok a zistilo sa, že sa vytvorila zrazenina, ktorá mala nie príliš príjemnú vôňu.

Os sa nepoužívajú na výrobu šperky, keďže nemá kujnosť a ťažnosť – tie vlastnosti, pre ktoré si klenotníci drahé kovy tak cenia.

Látka sa nachádza v rudných ložiskách. Možno ho nájsť aj v meteoritoch, ktoré spadli na Zem. Niektoré priemyselné odvetvia súrne potrebujú kov na výrobu svojich produktov. Ide do nich ako druhotná surovina, no aj tak to nie je lacné.

Kov sa používa len kvôli jeho neuveriteľnej sile. Zliatiny, do ktorých sa pridáva osmium, sa stávajú neuveriteľne odolnými voči opotrebovaniu. Na pridanie do zliatiny sú potrebné len minimálne dávky látky, aby bola veľmi pevná.

Kde sa používa?

Izotop Osmium sa používa na výrobu kontajnerov na skladovanie jadrového odpadu. Látka sa používa aj vo vesmírnom priemysle. Urýchľuje tiež syntézu amoniaku a organických látok. Mimochodom, volfrámové vlákna obsahujú opísaný kov.

Keďže látka je známa svojou silou, používa sa pri výrobe zbraní. Ale v V poslednej dobe priemysel sa snaží opustiť používanie kovu kvôli jeho vysokým nákladom a náročnému spracovaniu.

Kov sa používa iba v prípadoch, keď je úspech 100% zaručený.

Oxid osmium sa používa na lekárske účely a v biológii. Mnoho implantátov a kardiostimulátorov sa vyrába s pomocou príslušnej látky. Tie sú vyrobené z platiny, ktorá obsahuje 10% osmia.

Plniace perá sa často vyrábajú s hrotmi vyrobenými z príslušného kovu. Takéto výrobky sú odolnejšie ako vzorky so zlatými koncami.

Zaujímavé! Ak vyrobíte zliatinu osmia s hliníkom, bude neuveriteľne ťažná. Dá sa niekoľkokrát vytiahnuť bez toho, aby sa hmota roztrhla.

Keď je tlak nad 770 GPa, elektróny umiestnené vo vnútorných orbitáloch budú interagovať v osmie, ale štruktúra kovu sa vôbec nezmení.

Spôsoby získania látky

Osmium sa najčastejšie skladuje vo forme prášku. V tejto forme kov ľahko reaguje a dá sa bez problémov tepelne spracovať. Os sa neroztopí a nemôže byť označený, ak je kov vo svojej čistej forme.

Pomocou elektrónových (niekedy oblúkových) lúčov sa kov vyrába do ingotov. Monokryštály sa vytvárajú pomocou zónového tavenia. Tento spôsob výroby je však veľmi drahý, a preto je cena vytvorených produktov vysoká. Existujú však jedineční ľudia, ktorí vedia, ako vytvoriť kryštály z prášku. Ide o dlhý a zložitý proces, ktorý si vyžaduje veľa energie, no stále existujú výsledky.

Predtým sa hovorilo, že osmium má zlý zápach. Látka tetoxid je široko používaná v medicíne. Vtipne sa tomu hovorí „krásne a voňavé“. Tetroxidové kryštály je možné vyrobiť doma, ale buďte opatrní, pretože látka je toxická.

Napríklad na zabitie myši tetoxidom je potrebné 40-krát menej tejto látky ako kyseliny kyanovodíkovej (považovanej za uznávaný jed proti hlodavcom). Tento škodlivý účinok sa vysvetľuje skutočnosťou, že po vstupe do tela sa látka okamžite stane kovovou. To spôsobuje poškodenie dýchacieho traktu a zraku. Ale napriek tomu je OsO4 široko používaný ako farbivo v chemickom priemysle.

Ako Os ovplyvňuje telo živých bytostí?

Prvok je veľmi škodlivý a toxický pre biologické bytosti. Pri vdýchnutí osmia dochádza k zlyhaniu pľúc (dochádza k opuchu) a u živého tvora sa rozvinie anémia.

Keď je čo i len malé množstvo látky vo vzduchu, jedinec pociťuje slzenie, bolesť v očiach a môže sa vyvinúť zápal spojiviek.

Je ťažké dýchať, objavujú sa kŕče v prieduškách a kovová chuť v ústach. Ak človeka z postihnutého miesta neodstránia včas, hrozí mu slepota, zhoršená funkcia obličiek, nervový systém, gastrointestinálne orgány. Možná smrť.

Kov tiež ovplyvňuje celistvosť pokožky. Sfarbí sa do čiernej alebo zelenej. Objavujú sa na ňom vredy a pľuzgiere. Tkanivo začína odumierať.

Pri práci sa môžete otráviť osmiom, ak je množstvo tejto látky vo vzduchu mierne prekročené. Na mnohých moderná výroba Osmium je prítomné vo vzduchu, aj keď podľa odborníkov by jeho koncentrácia v ovzduší nemala byť vôbec.

Tabuľka 1 - cena osmia (1 g) v porovnaní s inými drahými kovmi (trh).

Záver

Hoci je osmium považované za jeden z najdrahších kovov na planéte, jeho trhová cena nie je až taká vysoká. Napríklad 1 gram zlata sa dá kúpiť za 2000-2500 rubľov. Kým osmium stojí asi 1800 rubľov za gram.

Cena osmia sa všade líši, ale iba Kazachstan ho predáva za najlacnejšiu netrhovú cenu. Faktom je, že nielen osmium, ale aj jeho izotop (osmium 187) sa obchoduje na svetovom trhu. Je to druhý z nich, ktorý má báječné náklady v dôsledku obtiažnosti spracovania, oddelenia od iných izotopov a obmedzeného použitia.

Teraz je jasné, koľko stojí osmium 187 a bežné Os za trhovú cenu. Obyčajný Os je zmesou izotopov.

Činky a činky, ktoré kulturisti používajú na napumpovanie svalov, sú vyrobené z ocele. Projektily vyrobené z olova – alebo ešte lepšie – by výrazne stratili objem. Ale ešte lepšie je použiť osmium na výrobu závaží: Kilogram osmia je malá gulička, ktorá sa ľahko zmestí do zovretej päste. Pollitrová fľaša práškového osmia (toto je forma, v ktorej ušľachtilý kov opúšťa steny obohacovacieho zariadenia) váži výrazne viac ako vedro vody.

Ale nenájdete nikoho, kto by bol dostatočne odvážny na to, aby odlieval závažia z osmia: je príliš žiaruvzdorné. A cena kovu je taká, že atletický klub by musel pracovať tristo rokov, aby si kúpil jednu osmiovú činku...

Nestačí osmium!

V prírode sa osmium vyskytuje hlavne vo forme zlúčeniny s irídiom, ktoré je súčasťou buď natívnej platiny alebo platino-paládiovej rudy. Minerály považované za suroviny na ťažbu osmia obsahujú v priemere jednu tisícinu percenta ťažkej „relatívnej“ platiny. Počas celého obdobia výskumu nebol vyťažený ani jeden nuget osmia, a to ani najmenšej veľkosti.

Malé množstvo a náročnosť získania osmia určuje výšku jeho ceny. Pred polstoročím bolo osmium ocenené na sedem až osemkrát drahšie ako zlato. Špekulácie v posledných rokoch viedlo k vzniku úplne šialených ponúk: gram osmia sa predával za 10 tisíc aj 200 tisíc dolárov. Bolo predané, ale nepredalo sa: osmium sa aktívne nepoužíva, hoci sa na niektorých miestach používa.

Objav osmia

Wollaston, ktorý experimentoval s platinovými rudami, bol blízko k objavu osmia. Francúzi Antoine de Fourcroy a Louis-Nicolas Vauquelin povzbudení jeho úspechmi začali s vlastným výskumom a správne predpokladali existenciu nového prvku, ktorý sa pri pokusoch vyparil vo forme čierneho dymu.

Fourcroix a Vauquelin dali látke meno "ptene" - čo znamená "prchavá" a upokojili sa a čakali na uznanie. Anglický chemik Smithson Tennant však rozdelil „pten“ na dva príbuzné kovy, z ktorých jeden sa nazýval irídium pre rozmanitosť farieb jeho zlúčenín a druhý sa pre svoj dráždivý zápach nazýval osmium.

Tieto veci sa stávajú dôležité udalosti v roku 1803, štedrý na objavy.

Vlastnosti osmia

Až donedávna sa body topenia a varu považovali za podmienečne rovné 3 000 ° a 5 000 ° C: neexistovali žiadne prostriedky na overenie výpočtov v plnom rozsahu. Len pred niekoľkými rokmi bolo možné objasniť fyzikálne parametre kovu. Zrejme sa ukazuje, že zliatiny osmia je lepšie variť na povrchu Slnka...

zaujímavé vzhľad Osmia. Osum tuhne z taveniny a vytvára tvrdé a krehké kryštály, ktorých striebristý lesk je zatienený šedomodrým (a dokonca modrým) odtieňom. Vonkajšie výhody osmia by mohli prilákať klenotníkov, ale vysoká chemická aktivita kovu a toxicita jeho zlúčenín vylučujú možnosť použitia tejto platiny v šperkoch.

Aplikácia osmia

Osmiové katalyzátory sa používajú pri hydrogenácii organických zlúčenín, pri výrobe liečiv a pri syntéze amoniaku. Je pravda, že vysoké náklady na kov nútia priemyselníkov hľadať cenovo dostupné náhrady a osmium sa dnes v chemickom priemysle stáva čoraz menej bežným.

Nápravy, podpery a podperné objímky sú vyrobené z pevného a nemagnetického osmia. meracie prístroje vysoká presnosť. A hoci rubínové podpery sú tvrdšie a lacnejšie ako osmiové, trvanlivosť kovu je niekedy vhodnejšia na výrobu nástrojov.

Osmium je nebezpečné a vyžaduje opatrnosť

Je takmer nemožné vyhnúť sa oxidácii osmia, ak sa kov dostane do kontaktu so vzdušným kyslíkom. Preto sa osmium nepoužíva

Radový prvok s atómovým číslom 76 palcov chemický systém DI. Mendelejev sa volá osmium. V pevnej forme má kov lesklú strieborno-bielu farbu s modrastými odtieňmi. počíta Heavy metal hustota osmia je 22,6 g/cm3. No zároveň je krehký a dá sa z neho vyrobiť púder. Práve v tomto stave objavil kov anglický chemik S. Tennant. Prechodný kov, súčasť skupiny platiny. V malom stave je náchylný na oxidáciu pri izbovej teplote.

Vlastnosti osmia

Vzácny kov najhustejšia (22,61 g/cm3) a žiaruvzdorná. Fyzikálne vlastnosti osmia sú nasledovné:

1. Topí sa pri teplote 3047 °C, vrie pri 5025 °C, nedá sa spracovať mechanicky, nemožno rozpustiť v kyseline a aqua regia.

2. Má nepríjemný zápach, ktorý pripomína zmes cesnaku a bielidla, ktoré sa pridáva, aby platinovej zliatine dodalo tvrdosť a pružnosť.

3. Atómová hmotnosť osmium je 190,23 g/mol.

4. Izotop 187 je výsledkom rozpadu izotopu rénia. Vďaka svojej chemickej inertnosti sa zliatina osmia používa v agresívnom kyslom prostredí.

5. Kov sa ľahko rozdrví, vo forme prášku Fialová pomaly sa rozpúšťa v kyselinách, reaguje na zlúčeniny ako síra, selén, telúr a fosfor.

6. V drobivom stave reaguje s ortuťou za vzniku amalgámu osmia.

7. Pri interakcii s inými látkami vydáva nepríjemný zápach.

8. Vonkajšie kryštály vyzerajú krásne. Pri vystavení vysokým teplotám sa topí a vytvára tvrdé a krehké kryštály. Farba kovu je šedo-modrá so strieborným leskom.

Jeho vonkajšie vlastnosti by mohli oceniť klenotníci, ale pre jeho toxicitu a chemickú interakciu s inými prvkami sa na výrobu šperkov nepoužíva.

Zemská kôra pozostáva z 0,5% tohto kovu, hlavne v strede zeme – jadra. Kus kovu, ako vajce, váži jeden kilogram. Ak sa prášok z tejto látky naleje do nádoby s objemom 0,5 litra, jej hmotnosť bude 16 kg.

Chemické vlastnosti ušľachtilého kovu sú nasledovné:

• v pevnom stave oxiduje pri teplotách nad 400 C, v prášku reaguje už pri izbovej teplote (OsO4);
• pri zahrievaní interaguje so sírou, chlórom, fluórom, sírou a inými chemickými prvkami;
• nerozpúšťa sa vo vriacej kyseline chlorovodíkovej, ale v jemne drvenej forme sa spája s molekulami kyseliny dusičnej a oxiduje sa: Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2;
• čierny oxid osmičelý OsO2 sa uvoľňuje pri dehydratácii v dusíkovej atmosfére;
• Hydroxy osmium (IV)Os(OH)4 (OsO2 2H2O) sa získava redukciou kovových (VI) solí.

V prírode existuje šesť izotopov, jeden zo 186 izotopov sa rozpadá na zlúčeniny alfa skupiny. Osmium existuje najdlhšie - 194 s polčasom rozpadu dva roky. Osmium sa len málo líši od ostatných kovov zo skupiny platiny (ruténium, paládium, osmium, irídium, platina), ale je lepšie ako ostatné kovy vďaka svojej hustote a schopnosti varu pri veľmi vysokých teplotách.

V prírode sa vyskytuje v natívnej forme ako tuhý roztok s irídiom (minerály nevyanskit a sysertskit).

Aplikácia

Pridanie osmia do rôznych zliatin ich robí stabilnejšími, odolnejšími a nepodliehajú mechanizácii a korózii.

1. Elektrochemický priemysel: používa sa v zlúčeninách volfrámu, niklu a kobaltu. Všetky výrobky sú odolné voči opotrebovaniu.
2. Zavedenie kovu skupiny platiny do hardvér zvyšuje ich silu. Na vytvorenie ostrých čepelí, medicínskych produktov a technických produktov je potrebné veľmi málo látky.
3. Plniace perá s hrotmi sa dlho neopotrebujú.
4. V kardiológii: kov našiel svoje zamýšľané použitie v implantátoch (kardiostimulátoroch) a pri náhrade pľúcnych chlopní.
5. V kombinácii s volfrámom sa používa na výrobu vlákien do elektrických lámp.
6. Nemá magnetickú príťažlivosť, a preto našiel svoje uplatnenie pri výrobe častí hodiniek.
7. Pri výrobe sa používajú katalyzátory z neho vyrobené lieky syntetizovať amoniak. Vyšší oxid tohto kovu sa používa pri výrobe umelých liečiv a v laboratóriu – používa sa na farbenie tkaniva pod mikroskopom.
8. Tvrdý kov sa používa pri výrobe podpier a osí pre vysoko presné meracie prístroje. Pre svoju tvrdosť sa kov používa pri výrobe nástrojov.
9. Osmium 187 a ďalšie izotopy sa používajú v ťažkom priemysle: raketová technika, dopravné lietadlá, vojenskej techniky. Vďaka odolnosti proti opotrebeniu pomáha odolávať extrémnym podmienkam.

História objavovania

Osmium je ušľachtilý kov. To je však v rozpore s jeho stavom: v preklade z gréčtiny znamená „osme“ vôňu, to znamená chemicky aktívny. A ušľachtilosť znamená inertnosť tejto látky.

Osmium bolo objavené v roku 1803. Anglický chemik S. Tennant v spolupráci s Williamom H. Wollastonom experimentoval s rozpúšťaním osmia v aqua regia, no nič z toho nebolo. Podobné testy vykonali francúzski chemici Collet-Descoti, Antoine de Fourcroix a Vauquelin. V tomto prvku objavili nerozpustnú zrazeninu platinovej rudy. Chemický prvok pridelil meno Pten, z gréckeho slova znamenajúceho lietanie. Týmto experimentom dokázali prítomnosť dvoch chemických látok- osmium a irídium.

Kde je v prírode a ako sa získava?

V prírode ušľachtilý kov v nugetoch neexistuje. Ťaží sa z týchto hornín: sysertskit, nevyanskit, osmiirid a sarsit. Je súčasťou medených, molybdénových a niklových rúd. Podľa niektorých údajov obsahuje zlúčeniny arzénu a síry.

Podiel hmoty na planéte je 0,000005 %. celková hmotnosť každý skaly. V prírode sa osmium spája s irídiom, ktorého percento sa pohybuje od 10 do 50. Zásoby tohto kovu sú v Afrike, Tasmánii, Austrálii, USA, Kanade, Kolumbii a Rusku. Najbohatšou krajinou na obsah osmia je Južná Afrika (ložisko komplexu Bushveld). Ušľachtilý kov možno nájsť v zliatinách natívnej platiny, ale častejšie v zliatinách osmia a irídia.

Drobivý stav je najprijateľnejšia forma existencie. V tejto podobe sa lepšie zadáva chemické reakcie a je podrobený tepelnému spracovaniu. Kov zo skupiny platiny je možné získať nasledujúcimi spôsobmi:

• použitie elektrónového lúča;
• oblúkové vykurovanie;
• použitie bezkelímkového zónového tavenia.

Kryštály získané pomocou poslednej metódy sú veľmi drahé. Niekomu sa podarilo vypestovať kryštály z prášku, no metóda je náročná a časovo náročná.

cena

Kov je v prírode dosť vzácny a ťažba osmia je nákladný projekt, takže to určuje jeho cenu na trhu. V 60. – 70. rokoch 20. storočia bol drahý kov niekoľkonásobne drahší ako zlato. Predali to lacno, ale bolo to ocenené na vysokú cenu, preto boli ponuky na trhu ohromujúce: gram kovu sa odhadoval na 10 tisíc a za 200 tisíc dolárov. Zlato nie je tak cenené ako jeho náprotivok zo skupiny platiny.

Prečo je osmium nebezpečné?

Chemická zlúčenina osmium poškodzuje ľudské orgány. Vdýchnutie výparov je smrteľné. Keď boli zvieratá intoxikované, pozorovala sa anémia a bola narušená funkcia pľúc.

Viete, že tetraosmium oxid OsO4 je pomerne agresívna zlúčenina a ak sa otrávi, na koži sa objavia zelené alebo čierne bubliny. Pre človeka to nie je ľahké, pretože liečba bude trvať dlho.

Tým, ktorí pracujú pre nebezpečných priemyselných odvetví, mali by ste sa k sebe správať opatrne. Na tento účel podniky vydávajú ochranné obleky a respirátory.