كل شيء عن Osmium

الأوزميوم - معدن نادر ينتمي إلى مجموعة البلاتين. تم اكتشافه في إنجلترا نتيجة تجارب على تفاعل البلاتين. اسم الأوزميوم باللغة اليونانية ويعني "رائحة" في الترجمة. ما هذا المعدن النبيل؟ ما هي ميزاته وما هو استخدامه؟

تم اكتشاف هذا العنصر عن طريق الصدفة في عام 1803 من قبل الكيميائيين البريطانيين سميثسون تينانت ووليام هـ. نتيجة للتجارب على تفاعل البلاتين على خليط من الأحماض (الكبريتيك والنتريك) ، أظهر الراسب الناتج رائحة كريهة تذكرنا برائحة الكلور والفجل الفاسد. تم تنفيذ تجارب مماثلة من قبل Colle Descotti و Antoine de Fourcoy و Vauclins في فرنسا. نتيجة لأبحاثهم ، وجدوا أيضًا مادة غير معروفة في راسب غير قابل للذوبان من البلاتين.

تم تقديم اكتشاف هذه العناصر الكيميائية إلى الجمعية الملكية في لندن برسالة مكتوبة من تينانت بتاريخ 21 يونيو 1804. في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية ، يقع المعدن تحت الرقم الترتيبي 76. لا يتم العثور على المعدن في شكله النقي عن طريق شذرات ، لذلك يتم تقديم صيغته الكيميائية في شكل ذائب.

يتم استخراج العناصر من مواد معاد تدويرها. نتيجة لفصلها عن خام الايريديوم والبلاتين والبلاتين والبلاديوم أو خامات النحاس والنيكل. لا يتجاوز الإنتاج السنوي للعنصر بأكمله في العالم حجم 1 طن.

أكبر الودائع في العالم جدير بالذكر مجالات مثل جبال الأورال و سيبيريا في روسيا ، الولاية الشمالية ألاسكا والدولة الغربية كاليفورنيا في أمريكا كندا في أمريكا الشمالية كولومبيا في أمريكا الجنوبية وبعضها دول جنوب أفريقيا, أسترالياالجزيرة تسمانيا. حاليا ، يعتبر ودائع كبيرة من الأوزميوم مجمع بوشل في جنوب أفريقيا، يحصلون على معظم الأشياء هناك. بالنظر إلى أن أكبر رواسب معدنية في جنوب أفريقيا ، فإن الأسعار العالمية لهذا المعدن النادر مرتفعة للغاية. كازاخستان يعتبر المصدر الرئيسي الوحيد للأوزميوم 187 في العالم. على الرغم من أن الصين لديها احتياطيات من خام البلاتين ، إلا أنها لا تحتوي على كمية كبيرة من الأوزميوم.

يتم تخزين المادة في شكل مسحوق ولأنها لا تذوب في شكل بلورات ، فلا يمكن وضع علامة عليها بسبب خصائصها الفيزيائية. لتصنيع سبائك هذا المعدن ، يتم استخدام تسخين الشعاع الإلكتروني أو القوس من المسحوق ؛ كما يتم استخدام التسخين في بوتقة.

يبدو الأوزميوم مثل معدن أزرق فضي. هذا هو أحد العناصر الأكثر كثافة ، حيث تبلغ كثافته 22،600 كيلوجرام لكل متر مكعب ، ولكن في نفس الوقت ، تكون المادة هشة للغاية ، وتتكسر بسهولة وتتفتت. لديها جاذبية عالية محددة وقادرة على التألق حتى في درجات الحرارة العالية إلى حد ما. نظرًا للمعلمات ودرجة حرارة الانصهار الكبيرة ، يصعب تشغيلها. في الطبيعة ، يوجد في شكل سبعة نظائر ، ستة منها تعتبر مستقرة ، هذه هي الأوزميوم 184 ، الأوزميوم 187 ، الأوزميوم 188 ، الأوزميوم 189 ، الأوزميوم 190 والأوزميوم 192. تم الحصول على نظائر المعادن المشعة بأعداد كبيرة من 162 إلى 197 في المختبر ، كما تم الحصول على بعض الايزومرات النووية بشكل مصطنع.

تقريبا جميع المركبات مع هذا المعدن تتسبب في تلف الأعضاء الداخلية والاضطرابات البصرية والسمعية. في حالة التسمم بأزواج الأوزميوم ، يمكن أن تحدث اضطرابات لا رجعة فيها في الجسم والموت. أجرى العلماء تجارب على الحيوانات ، كانت نتائجها التطور السريع لفقر الدم ، وعدم وجود وظائف رئوية طبيعية. وخلص إلى أن هذه وذمة تتطور بسرعة. رابع أكسيد الأوزميوم ، المستخدم في الطب ، مادة شديدة العدوانية. لديها أكثر رائحة كريهة في العالم. عند التسمم ، يعاني الجلد ، يتغير لونه إلى اللون الأخضر أو ​​الأسود ، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بقروح وشقوق تستغرق وقتًا طويلاً للشفاء.

يتعرض موظفو المباني الصناعية لأعلى المخاطر ؛ وفقًا لجميع معايير السلامة ، فإنهم يعملون فقط في أجهزة التنفس والملابس الخاصة. يتم ختم وتخزين جميع الحاويات التي تحتوي على أكسيد الأوزميوم وفقًا للوائح. للحصول على معادن Nevyanskite ، يتم تحويل البلاتين إلى محلول عن طريق aqua regia. ثم يتم معالجة الراسب الناتج بالزنك بكمية 8 أضعاف - يتم تحويل هذه السبائك بسهولة نسبياً إلى حالة مسحوق ، ثم يتم دمجها مع بيروكسيد الباريوم. الخطوة التالية هي معالجة الكتلة الناتجة باستخدام aqua regia ، التقطير من خلال جهاز لفصل رباعي أكسيد الأوزميوم.

من خلال تعريض المادة لمحلول قلوي ، يتم الحصول على الملح. يتأثر محلول الملح هيبوسلفيتونتيجة لذلك ، بمساعدة كلوريد الأمونيوم ، يترسب المعدن بالفعل في شكل ملح فريدي. يتم غسل الراسب ، تصفيته وتكلس. نتيجة كل هذه الإجراءات هي الأوسميوم الإسفنجي. بعد ذلك ، يتم تنظيفه بالأحماض ، وترميمه في فرن كهربائي تحت تيار من الهيدروجين ، وتبريده. لذا تلقي عينات الأوسميوم تصل إلى 99.9٪.

خصائص هذا العنصر ، من وجهة نظر الكيمياء ، مذهلة. يعتبر ما يلي أبسطها.

1. لا يتفاعل Osmium على الإطلاق مع القلويات والأحماض. تشكل أوزماتا قابلة للذوبان في الماء كرد فعل مع الذوبان القلوي. التفاعل مع خليط من أحماض النيتريك والهيدروكلوريك يعطي تفاعلًا بطيئًا للغاية.
2. شديد السمية حتى في الجرعات المجهرية. سامة بشكل خاص هو أكسيد الأوزميوم المنطلق من البلاتين.
3. من المستحيل تحديد درجة حرارة الغليان للمعدن ، لأنه صهر بشكل خاص.
4. يتفاعل المعدن الموجود في المسحوق بسهولة مع المواد التالية: الأكسجين النقي ، الهالوجينات ، أحماض الكبريتيك أو النتريك.
5. في المركبات المختلفة يتلقى أرقام أكسيد من -2 إلى +8. الأكثر شيوعًا هي +2 و +3 و +4 و +8.
6. قادر على تكوين مركبات الكتلة.
7. ترتبط المعادن الرئيسية بالمحاليل الصلبة وتمثلها سبائك إيريديوم مع الأوزميوم - هذه هي sysertskite و nevyanskite. علاوة على ذلك ، فإن syrskite له اسم مختلف - iridium osmium و nevyanskite - osmisty iridium.

الكثافة الأوزميوم حوالي 22.61 جرام لكل سنتيمتر مكعب. البلورات لها لمعان فضي جميل ، مع صبغات مختلفة من الرمادي إلى الأزرق. تظهر السبائك لون أزرق داكن ، في مسحوق البنفسج. جميع المعادن لها لمعان فضي. لا تسمح سمية العنصر باستخدامه في صناعة المجوهرات. لوحظت الخصائص الفيزيائية الرئيسية مثل.

1. درجة انصهار هذا العنصر عالية جدًا ، ويمكن أن يذوب عند درجة حرارة تزيد عن 3000 درجة مئوية.
2. المعدن ليس له خصائص مغناطيسية.
3. صلابة مذهلة. تكتسب السبائك مع إضافة هذا المعدن زيادة مقاومة التآكل والمتانة ومقاومة التآكل ومقاومة الإجهاد الميكانيكي.
4. درجة الغليان هي 5012 درجة مئوية.
5. صلابة موس 7.
6. صلابة فيكرز هي 3-4 جيغا باسكال.

نظرًا للتكلفة الكبيرة للعنصر نفسه ، نادرًا ما يستخدم هذا المعدن في الإنتاج الصناعي الشامل. يتم تمثيل نطاق الأوزميوم بشكل رئيسي من قبل الصناعة في الصناعة الكيميائية ، حيث يتم استخدامه كمحفز. يستخدم رابع أكسيد الأوزميوم كجزء من بعض الأدوية. في الاختبارات المعملية ، يتم استخدامه لتلطيخ الأنسجة الحية ، ويضمن الحفاظ على بنية الخلية.

في صناعة الطيران ، يتم استخدام الأوزميوم في المعدات الإلكترونية لمعدات الطيران وتكنولوجيا الصواريخ ، وكذلك في التصنيع الأسلحة النووية. بسبب نقص الخصائص المغناطيسية ، يستخدم المعدن في صناعة الساعات ذات العلامات التجارية مثل Rolex. يتم استخدام سبائك الأوزميوم مع البلاتين خلق غرسات جراحية - هذه هي أجهزة تنظيم ضربات القلب أو صمامات جذع الرئة.

1. عند ضغط حوالي 770 جيجا باسكال ، يتفاعل الأوزميوم مع الإلكترونات في المدارات الداخلية ، هيكل المادة يبقى دون تغيير.
2. الأوزميوم في الصخور يحتوي على نصف في المئة من إجمالي كتلة الرواسب الخام.
3. بسبب الكثافة العالية المظهر والكتلة الفعلية للمعدن مختلفة جدا. لذا ، فإن زجاجة بلاستيكية سعة 0.5 لتر مملوءة بهذا المسحوق المعدني ستكون أثقل من دلو سعة 10 لتر مملوء بالماء.
4. هذا المعدن في الخمسة الاوائل مكلف.
5. إن تكلفة الأوقية الثلاثية من الأوزميوم هي سر تجاري، في المصادر المفتوحة ، يمكنك العثور على السعر التقريبي لـ 1 جرام من المادة.
6. بسبب انكسار الأوزميوم لوحظ في تاريخ المصباح الكهربائي. قدم العالم K. Auer von Welsbach من ألمانيا اقتراحًا لاستبدال خيوط الأوزميوم في لمبة الفحم. وتبين أن المصابيح أقل كثافة في استهلاك الطاقة بثلاث مرات ، وتحسنت الإضاءة بشكل ملحوظ. صحيح أنه سرعان ما تم استبداله بالتنتالوم الأكثر شيوعًا ، والذي تم استبداله بدوره بالتنغستن.
7. حدث موقف مماثل مع المعادن النادرة وإنتاج الأمونيا. إن طريقة تخليق الأمونيا المستخدمة حاليًا ، والتي طورها الكيميائي فريتز هابر من ألمانيا عام 1908 ، مستحيلة بدون استخدام المحفزات.في البداية ، أظهرت المحفزات المستخدمة في ذلك الوقت خصائصها فقط في وجود ظروف درجة حرارة كبيرة ولم تكن ذات كفاءة عالية ، لذلك كان البحث عن بديل وثيق الصلة للغاية. اقترح علماء من مختبر المدرسة التقنية العليا في كارلسروه استخدام الأوزميوم المشتت بدقة في شكل عنصر حفاز. أكدت نتائج الاختبار أن هذه الفكرة كانت جديرة بالاهتمام ، وانخفضت درجة الحرارة الحفازة بأكثر من 100 درجة مئوية ، وزاد إنتاج الأمونيا بشكل ملحوظ. صحيح أنهم رفضوا فيما بعد الأوسميوم ، لكنه ساعد في حل مثل هذه المشكلة المهمة.

Osmium وغيرها من المعادن النادرة والفريدة من نوعها تلعب دور كبير في الصناعات المختلفة. حتى مع كل سميته ، فإنه ينقذ حياة وصحة الناس.

يمكنك الحصول على مزيد من المعلومات حول الأوزميوم في الفيديو التالي.