Wszystko o osmie

Osm - rzadki metal, należący do grupy platynowców. Odkryto go w Anglii w wyniku eksperymentów nad reakcją platyny. Nazwa osm podana jest w języku greckim iw tłumaczeniu oznacza „zapach”. Jaki jest ten szlachetny metal? Jakie są jego cechy i jakie jest jego zastosowanie?

Odkrycie tego pierwiastka nastąpiło przypadkowo w 1803 roku przez angielskich chemików Smithsona Tennanta i Williama H. ​​Wollastana. W wyniku eksperymentów nad reakcją platyny z mieszaniną kwasów (siarkowego i azotowego) powstały osad wytworzył nieprzyjemny zapach, przypominający odór chloru i zgniłej rzodkwi. Podobne eksperymenty przeprowadzili Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy i Vauquelin we Francji. W wyniku swoich badań odkryli także nieznaną substancję w nierozpuszczalnym osadzie platyny.

Odkrycie tych pierwiastków chemicznych zostało przedstawione Royal Society w Londynie w pisemnym komunikacie Tennanta z dnia 21 czerwca 1804 r. W układzie okresowym pierwiastków chemicznych Mendelejewa metal znajduje się pod liczbą porządkową 76. Metal nie występuje w czystej postaci przez samorodki, dlatego jego wzór chemiczny jest przedstawiony w postaci rozpuszczonej.

Pierwiastek jest pozyskiwany z surowców wtórnych w wyniku jego oddzielenia od rud irydu, platyny, platynowo-palladowej lub miedzi i niklu. Roczna produkcja całego pierwiastka na świecie nie przekracza wielkości 1 tony.

Na uwagę zasługują największe złoża na świecie, takie jak: Ural oraz Syberia w Rosji, stan północny Alaska i stan zachodni Kalifornia w Ameryce, Kanada w Północnej Ameryce, Kolumbia w Ameryce Południowej i niektórych Kraje RPA, Australia, Wyspa Tasmania... Obecnie rozważane są znaczne złoża osmu Kompleks Bushwell w RPA, większość substancji jest tam wydobywana. Biorąc pod uwagę, że największe złoża tego metalu znajdują się w Afryce Południowej, światowe ceny tego metalu ziem rzadkich są dość wysokie. Kazachstan jest uważany za jedynego głównego eksportera osmu-187 na świecie. Chociaż Chiny mają rezerwy rudy platyny, nie mają znacznych ilości osmu.

Substancja przechowywana jest w postaci proszku, a ponieważ nie topi się w postaci kryształków, nie można na niej nałożyć pieczęci ze względu na jej właściwości fizyczne. Do produkcji wlewków z tego metalu stosuje się ogrzewanie wiązką elektronów lub łuku z proszku, stosuje się również ogrzewanie w tyglu.

Osm wygląda jak srebrzysto-niebieskawy metal. Jest to jeden z najgęstszych pierwiastków, jego gęstość wynosi 22 600 kilogramów na metr sześcienny, ale jednocześnie substancja jest dość krucha, łatwo pęka i kruszy się. Ma wysoki ciężar właściwy i jest w stanie błyszczeć nawet pod wpływem dość wysokiej temperatury. Ze względu na swoje parametry i znaczną temperaturę topnienia trudno go obrabiać. W naturze występuje w postaci siedmiu izotopów, z których sześć uważa się za stabilne, są to osm-184, osm-187, osm-188, osm-189, osm-190 i osm-192. W laboratorium uzyskano izotopy metali promieniotwórczych o liczbach masowych od 162 do 197, a niektóre izomery jądrowe uzyskano również sztucznie.

Prawie wszystkie związki z tym metalem powodują uszkodzenia narządów wewnętrznych, zaburzenia widzenia i słuchu. W przypadku zatrucia oparami osmu mogą wystąpić nieodwracalne zaburzenia w organizmie i śmierć. Naukowcy przeprowadzili eksperymenty na zwierzętach, których wynikiem był szybki rozwój anemii, brak normalnej czynności płuc. Stwierdzono, że jest to szybko rozwijający się obrzęk. Stosowany w medycynie tetratlenek osmu jest substancją bardzo żrącą. Ma najgorszy zapach na świecie. W przypadku zatrucia skóra cierpi, zmienia kolor na zielony lub czarny, czemu często towarzyszą owrzodzenia i pęknięcia, które goją się bardzo długo.

Pracownicy zakładów produkcyjnych są narażeni na największe ryzyko, zgodnie z wszelkimi normami bezpieczeństwa, pracują wyłącznie w maskach oddechowych i specjalnej odzieży. Wszystkie pojemniki zawierające tlenek osmu są zaplombowane i przechowywane zgodnie z przepisami. Aby uzyskać minerały nevyanskitu, platyna jest przekształcana w roztwór za pomocą wody królewskiej. Następnie powstały osad jest poddawany działaniu cynku w 8-krotnej ilości – taki stop stosunkowo łatwo przekształca się w stan sproszkowany, który następnie stapia się z nadtlenkiem baru. Kolejnym etapem jest obróbka powstałej masy wodą królewską, destylacja przez aparat do oddzielania tetratlenku osmu.

Działając na substancję roztworem alkalicznym, otrzymuje się sól. Wpływ na roztwór soli podsiarczyn, w wyniku czego za pomocą chlorku amonu metal wytrąca się już w postaci soli Fremy'ego. Osad przemywa się, filtruje i kalcynuje. Rezultatem wszystkich tych działań jest gąbczasty osm. Następnie jest czyszczony kwasami, redukowany w piecu elektrycznym pod strumieniem wodoru i chłodzony. Więc pobierz próbki osmu do 99,9%.

Właściwości tego pierwiastka z punktu widzenia chemii są niesamowite. Najbardziej podstawowe z nich są następujące.

1. Osm w ogóle nie reaguje z zasadami i kwasami. W reakcji z alkalicznymi stopami tworzy rozpuszczalne w wodzie osmaty. Oddziaływanie z mieszaniną kwasu azotowego i chlorowodorowego powoduje niezwykle powolną reakcję.
2. Bardzo toksyczny, nawet w mikroskopijnych dawkach. Szczególnie toksyczny jest tlenek osmu, który jest uwalniany z platyny.
3. Nie można określić temperatury wrzenia metalu, ponieważ jest on szczególnie ogniotrwały.
4. Metal w proszku łatwo wchodzi w reakcję ogrzewania z takimi substancjami: czystym tlenem, halogenami, kwasem siarkowym czy azotowym.
5. W różnych związkach uzyskuje się liczby tlenkowe od -2 do +8. Najczęstsze to +2, +3, +4 i +8.
6. Potrafi tworzyć związki klastrowe.
7. Główne minerały związane są z roztworami stałymi i są reprezentowane przez stopy irydu z osmem - są to sysertskit i nevyanskit. Ponadto syserskite ma inną nazwę - iridious osmium, a nevyanskite - osmous iridium.

Gęstość osm to około 22,61 gramów na centymetr sześcienny. Kryształy mają piękny srebrzysty połysk, w różnych odcieniach od szarego do niebieskiego. W sztabkach pojawia się ciemnoniebieski kolor, w proszku jest fioletowy. Cały metal ma srebrzysty połysk. Toksyczność pierwiastka uniemożliwia jego zastosowanie w przemyśle jubilerskim. Główne właściwości fizyczne są następujące.

1. Temperatura topnienia tego pierwiastka jest dość wysoka, topnienie możliwe jest w temperaturach powyżej 3000 stopni Celsjusza.
2. Metal nie ma właściwości magnetycznych.
3. Niesamowita jędrność. Stopy z dodatkiem tego metalu uzyskują zwiększoną odporność na zużycie, trwałość, odporność na korozję i naprężenia mechaniczne.
4. Temperatura wrzenia wynosi 5012 ºC.
5. Twardość Mohsa wynosi 7.
6. Twardość Vickersa wynosi 3-4 GPa.

Ze względu na znaczny koszt samego elementu metal ten jest rzadko stosowany w masowej produkcji przemysłowej. Osm wykorzystywany jest głównie w przemyśle chemicznym, gdzie jest wykorzystywany jako katalizator. W niektórych lekach stosuje się tetratlenek osmu. W analizach laboratoryjnych służy do barwienia żywych tkanek, zapewnia zachowanie struktury komórkowej.

W przemyśle lotniczym stosuje się osm w sprzęcie elektronicznym sprzętu dla techniki lotniczej i rakietowej, jak również w produkcji bronie nuklearne. Ze względu na brak właściwości magnetycznych, metal jest używany do produkcji markowych zegarków, takich jak Rolex. Stop osmu z platyną jest używany, gdy tworzenie implantów chirurgicznych Czy rozruszniki serca lub zastawki płucne.

1. Pod ciśnieniem około 770 GPa w osmie elektrony oddziałują na orbitale wewnętrzne, struktura substancji pozostaje niezmieniona.
2. Osm w skałach zawiera pół procenta całkowitej masy złóż rudy.
3. Ze względu na wysoką gęstość wygląd i rzeczywista waga metalu jest bardzo zróżnicowana. Tak więc 0,5 litrowa plastikowa butelka wypełniona tym metalowym proszkiem będzie cięższa niż 10 litrowe wiadro wypełnione wodą.
4. Ten metal jest w piątce najbardziej kosztowny.
5. Koszt potrójnej uncji osmu to tajemnica handlowa, w otwartych źródłach można znaleźć orientacyjną cenę za 1 gram substancji.
6. Ze względu na ogniotrwałość osmu odnotowany w historii lampy elektrycznej. Naukowiec K. Auer von Welsbach z Niemiec wystąpił z propozycją zastąpienia żarnika węglowego w żarówce żarnikiem osmowym. Żarówki okazały się 3 razy mniej energochłonne, a oświetlenie znacznie się poprawiło. To prawda, że ​​wkrótce został zastąpiony bardziej powszechnym tantalem, który z kolei został zastąpiony przez wolfram.
7. Podobna sytuacja miała miejsce z rzadkim metalem w produkcji amoniaku. Stosowana obecnie metoda syntezy amoniaku, opracowana w 1908 roku przez chemika Fritza Habera z Niemiec, jest niemożliwa bez użycia katalizatorów.Stosowane wówczas katalizatory początkowo wykazywały swoje właściwości tylko w obecności znacznych warunków temperaturowych i nie miały wysokiej wydajności, dlatego poszukiwanie zamiennika było bardzo pilne. Naukowcy z laboratorium Wyższej Szkoły Technicznej w Karlsruhe złożyli propozycję zastosowania drobno zatomizowanego osmu jako pierwiastka katalitycznego. Wyniki testów potwierdziły, że pomysł ten jest wart zachodu, temperatura katalizatora spadła o ponad 100 ºC, a wydzielanie amoniaku znacznie się zwiększyło. Co prawda w przyszłości odmówili osmu, ale pomógł w rozwiązaniu tak ważnego problemu.

Grają osm i inne rzadkie i unikalne metale znacząca rola w różnych branżach... Nawet przy całej swojej toksyczności ratuje życie i zdrowie ludzi.

Więcej informacji na temat osmu można znaleźć w poniższym filmie.