Totul despre osmiu

Osmiu - un metal rar, aparține grupului platinei. A fost descoperit în Anglia ca urmare a experimentelor privind reacția platinei. Numele de osmiu este dat în greacă și în traducere înseamnă „miros”. Cum este acest metal nobil? Care sunt caracteristicile sale și la ce folosește?

Descoperirea acestui element sa întâmplat întâmplător în 1803 de către chimiștii englezi Smithson Tennant și William H. Wollastan. Ca urmare a experimentelor privind reacția platinei la un amestec de acizi (sulfuric și nitric), precipitatul rezultat a dezvoltat o aromă neplăcută, care amintește de duhoarea de clor și ridiche putrezită. Experimente similare au fost efectuate de Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy și Vauquelin în Franța. În urma cercetărilor lor, au găsit și o substanță necunoscută în sedimentul insolubil din platină.

Descoperirea acestor elemente chimice a fost prezentată Societății Regale din Londra prin comunicarea scrisă a lui Tennant din 21 iunie 1804. În tabelul periodic al elementelor chimice al lui Mendeleev, metalul este situat sub numărul ordinal 76. Metalul nu se găsește în forma sa pură prin pepite, prin urmare formula sa chimică este prezentată sub formă dizolvată.

Elementul este extras din materii prime secundare ca urmare a separării sale de minereurile de iridiu, platină, platină-paladiu sau minereurile de cupru și nichel. Producția anuală a întregului element din lume nu depășește dimensiunea de 1 tonă.

Cele mai mari zăcăminte din lume merită remarcate astfel de zone precum Munții Urali și Siberia în Rusia, stat de nord Alaska si stat de vest California în America, Canada în America de Nord, Columbia în America de Sud și unii Țările din Africa de Sud, Australia, Insula Tasmania... În prezent, se are în vedere un depozit semnificativ de osmiu Complexul Bushwell din Africa de Sud, cea mai mare parte a substanței este extrasă acolo. Ținând cont de faptul că cele mai mari zăcăminte de metal se află în Africa de Sud, prețurile mondiale pentru acest metal de pământ rar sunt destul de mari. Kazahstan este considerat singurul exportator major de osmiu-187 din lume. Deși China are rezerve de minereu de platină, nu are cantități semnificative de osmiu.

Substanța este depozitată sub formă de pulbere și, deoarece nu se topește sub formă de cristale, nu este posibil să se pună o ștampilă pe ea din cauza proprietăților sale fizice. Pentru fabricarea lingourilor din acest metal, se utilizează încălzirea cu fascicul de electroni sau arcul dintr-o pulbere; se folosește și încălzirea într-un creuzet.

Osmiul arată ca un metal argintiu albăstrui. Este unul dintre cele mai dense elemente, densitatea sa este de 22.600 de kilograme pe metru cub, dar, în același timp, substanța este destul de fragilă, se rupe și se sfărâmă ușor. Are o greutate specifică mare și este capabil să strălucească chiar și la influențe de temperatură destul de ridicate. Datorită parametrilor săi și a temperaturii semnificative de topire, este dificil de prelucrat. În natură, există sub formă de șapte izotopi, dintre care șase sunt considerați stabili, aceștia sunt osmiu-184, osmiu-187, osmiu-188, osmiu-189, osmiu-190 și osmiu-192. În laborator au fost obținuți izotopi de metal radioactiv cu numere de masă de la 162 la 197, iar unii izomeri nucleari au fost obținuți și artificial.

Aproape toți compușii cu acest metal provoacă leziuni ale organelor interne, tulburări vizuale și auditive. În caz de otrăvire cu vapori de osmiu, pot apărea tulburări ireversibile ale organismului și moartea. Oamenii de știință au efectuat experimente pe animale, ale căror rezultate au fost dezvoltarea rapidă a anemiei, lipsa funcției pulmonare normale. S-a ajuns la concluzia că acesta este un edem cu dezvoltare rapidă. Tetroxidul de osmiu, care este folosit în medicină, este o substanță foarte corozivă. Are cel mai urât miros din lume. În caz de otrăvire, pielea are de suferit, își schimbă culoarea în verde sau negru, adesea însoțită de ulcere și crăpături, care se vor vindeca foarte mult.

Angajații unităților de producție sunt expuși celui mai mare risc; conform tuturor standardelor de siguranță, lucrează numai în mașini de protecție și îmbrăcăminte specială. Toate recipientele care conțin oxid de osmiu sunt sigilate și depozitate în conformitate cu regulile. Pentru a obține mineralele de nevyanskite, platina este transformată într-o soluție prin intermediul acva regia. Apoi, precipitatul rezultat este expus la zinc într-o cantitate de 8 ori - un astfel de aliaj este relativ ușor transformat într-o stare pulverulentă, care este apoi topită cu peroxid de bariu. Următoarea etapă este prelucrarea masei rezultate cu aqua regia, distilare prin aparatul de separare a tetroxidului de osmiu.

Acționând asupra substanței cu o soluție alcalină se obține sare. Soluția salină este afectată hiposulfit, în urma căreia, cu ajutorul clorurii de amoniu, metalul precipită deja sub formă de sare Fremy. Precipitatul se spală, se filtrează și se calcinează. Rezultatul tuturor acestor acțiuni este osmiul spongios. Ulterior, se curăță cu acizi, se reduce într-un cuptor electric sub un curent de hidrogen și se răcește. Asa de obțineți mostre de osmiu de până la 99,9%.

Proprietățile acestui element, din punct de vedere al chimiei, sunt uimitoare. Cele mai elementare dintre ele sunt următoarele.

1. Osmiul nu reacționează deloc cu alcalii și acizii. Formează osmați solubili în apă în reacție cu topituri alcaline. Interacțiunea cu un amestec de acizi azotic și clorhidric dă o reacție extrem de lentă.
2. Foarte toxic, chiar și în doze microscopice. Mai ales toxic este oxidul de osmiu, care este eliberat din platină.
3. Este imposibil să se determine punctul de fierbere al metalului, deoarece este deosebit de refractar.
4. Metalul din pulbere intră cu ușurință într-o reacție de încălzire cu astfel de substanțe: oxigen pur, halogeni, acizi sulfuric sau azotic.
5. În diverși compuși, se obțin numere de oxizi de la -2 la +8. Cele mai frecvente sunt +2, +3, +4 și +8.
6. Capabil să formeze compuși cluster.
7. Principalele minerale sunt legate de soluțiile solide și sunt reprezentate de aliaje de iridiu cu osmiu - sunt sysertskite și nevyanskite. Mai mult decât atât, syserskite are un alt nume - osmiu iridios, iar nevyanskite - iridiu osmos.

Densitate osmiul este de aproximativ 22,61 grame pe centimetru cub. Cristalele au o strălucire argintie frumoasă, cu diferite nuanțe de la gri la albastru. În lingouri apare o culoare albastru închis, în pulbere este violet. Toate metalele au o strălucire argintie. Toxicitatea elementului împiedică utilizarea lui în industria de bijuterii. Principalele proprietăți fizice sunt următoarele.

1. Punctul de topire al acestui element este destul de ridicat, topirea este posibilă la temperaturi de peste 3000 de grade Celsius.
2. Metalul nu are proprietăți magnetice.
3. O fermitate uimitoare. Aliajele cu adăugarea acestui metal dobândesc rezistență crescută la uzură, durabilitate, rezistență la coroziune și rezistență la stres mecanic.
4. Punctul de fierbere este de 5012 ºC.
5. Duritatea Mohs este 7.
6. Duritatea Vickers este de 3-4 GPa.

Datorită costului semnificativ al elementului în sine, acest metal este rar utilizat în producția industrială de masă. Osmiul este folosit în principal în industria chimică, unde este folosit ca catalizator. Tetroxidul de osmiu este utilizat în unele medicamente. În analizele de laborator, este utilizat pentru colorarea țesuturilor vii, asigură păstrarea structurii celulare.

În industria aerospațială se folosește osmiul în echipamentul electronic al echipamentelor pentru aviație și tehnologia rachetelor, cât şi în fabricaţie arme nucleare. Din cauza lipsei proprietăților magnetice, metalul este folosit la fabricarea ceasurilor de marcă precum Rolex. Aliajul de osmiu cu platină este folosit când realizarea de implanturi chirurgicale Sunt stimulatoare cardiace sau valve pulmonare.

1. Sub o presiune de aproximativ 770 GPa în osmiu, electronii interacționează în orbitalii interni, structura substanței rămâne neschimbată.
2. Osmiu în roci conţine jumătate la sută din masa totală a zăcămintelor de minereu.
3. Datorită densității mari aspectul și greutatea reală a metalului variază foarte mult. Deci, o sticlă de plastic de 0,5 litri umplută cu această pulbere metalică va fi mai grea decât o găleată de 10 litri plină cu apă.
4. Acest metal este în cele mai multe cinci costisitoare.
5. Costul unei uncie triple de osmiu este un secret comercial, in surse deschise gasesti un pret aproximativ pentru 1 gram de substanta.
6. Din cauza refractarității osmiului notat în istoria lămpii electrice. Omul de știință K. Auer von Welsbach din Germania a făcut o propunere de a înlocui filamentul de carbon dintr-un bec cu un filament de osmiu. Becurile s-au dovedit a fi de 3 ori mai puțin consumatoare de energie, iar iluminarea s-a îmbunătățit considerabil. Adevărat, a fost înlocuit curând cu tantalul mai comun, care, la rândul său, a fost înlocuit cu wolfram.
7. O situație similară s-a întâmplat cu metalul rar din producția de amoniac. Metoda utilizată în prezent de sinteză a amoniacului, dezvoltată în 1908 de chimistul Fritz Haber din Germania, este imposibilă fără utilizarea catalizatorilor.Inițial, catalizatorii utilizați în acel moment și-au arătat proprietățile doar în prezența unor condiții semnificative de temperatură și nu aveau eficiență ridicată, așa că căutarea unui înlocuitor era foarte urgentă. Oamenii de știință de la laboratorul Școlii Tehnice Superioare din Karlsruhe au făcut o propunere de a folosi osmiul fin atomizat ca element catalitic. Rezultatele testelor au confirmat că această idee este utilă, temperatura catalitică a scăzut cu mai mult de 100 ºC, iar eliberarea de amoniac a crescut semnificativ. Adevărat, în viitor au refuzat osmiul, dar el a ajutat la rezolvarea unei probleme atât de importante.

Osmiul și alte metale rare și unice joacă rol important în diverse industrii... Chiar și cu toată toxicitatea sa, salvează vieți și sănătatea oamenilor.

Pentru mai multe informații despre osmiu, vedeți următorul videoclip.