Kaikkea Osmiumia

osmium - harvinainen metalli, kuuluu platinaryhmään. Se löydettiin Englannissa platinareaktion kokeiden tuloksena. Nimi osmium on annettu kreikan kielellä ja tarkoittaa käänteessä ”hajua”. Mikä tämä jalometalli on? Mitkä ovat sen ominaisuudet ja mikä on sen käyttö?

Tämän elementin löytäminen tapahtui sattumalta vuonna 1803 brittiläisten kemistien Smithson Tennantin ja William H. Wallastanin toimesta. Platinan reaktiota happojen (rikkihapon ja typpipitoisuuden) seoksessa koskevien kokeiden tuloksena syntynyt sakka osoitti epämiellyttävän aromin, joka muistutti kloorin ja mädan retiisen haiskua. Samanlaisia ​​kokeita suorittivat Colle Descotti, Antoine de Fourcoy ja Vauclins Ranskassa. Tutkimuksensa tuloksena he löysivät myös heille tuntemattoman aineen platinaan liukenemattomassa saostumassa.

Näiden kemiallisten alkuaineiden löytäminen esitettiin Lontoon kuninkaalliselle seuralle Tennantin kirjallisella viestillä, päivätty 21. kesäkuuta 1804. Kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa metalli sijaitsee järjestysnumeron 76 alla. Nuggetit eivät löydä metallia puhtaassa muodossaan, joten sen kemiallinen kaava esitetään liuenneessa muodossa.

Elementin louhinta on kierrätettyä materiaalia. sen erottelun seurauksena iridium-, platina-, platina-palladiummalmista tai kupari- ja nikkelimalmista. Koko alkuaineen vuosituotanto maailmassa ei ylitä yhtä tonnia.

Maailman suurimpia talletuksia on syytä huomata sellaisilla alueilla kuin Ural-vuoret ja Siperia Venäjällä, pohjoisessa Alaska ja länsivaltio Kalifornia Amerikassa Kanada Pohjois-Amerikassa Kolumbia Etelä-Amerikassa ja muissa Etelä-Afrikan maat, Australia, Saari Tasmania. Tällä hetkellä harkitaan merkittävän osmiumivarannon muodostumista Bushel-kompleksi Etelä-Afrikassa, he saavat eniten tavaraa sinne. Koska suurimmat metalliesiintymät ovat Etelä-Afrikassa, tämän harvinaisen maametallin maailmanmarkkinahinnat ovat melko korkeat. Kazakstan Sitä pidetään ainoana merkittävänä osmium-187-viejänä maailmassa. Vaikka Kiinalla on platinamalmin varantoja, siinä ei ole merkittävää määrää osmiumia.

Aine varastoidaan jauhemuodossa, ja koska se ei sulaa kiteinä, sille ei ole mahdollista merkitä merkintää sen fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi. Tämän metalliharkkojen valmistukseen käytetään elektronisädettä tai kaarilämmitystä jauheesta, myös upokkaan kuumentamista.

Osmium näyttää hopea-siniseltä metallilta. Tämä on yksi tiheimmistä elementeistä, sen tiheys on 22 600 kilogrammaa kuutiometriä kohti, mutta samalla aine on melko hauras, helposti hajoaa ja murenee. Sillä on korkea ominaispaino ja se voi loistaa jopa melko korkeissa lämpötilan vaikutuksissa. Parametrien ja merkittävän sulamislämpötilan takia sitä on vaikea koneistaa. Luonteeltaan sitä esiintyy seitsemän isotoopin muodossa, joista kuutta pidetään vakaina. Näitä ovat osmium-184, osmium-187, osmium-188, osmium-189, osmium-190 ja osmium-192. Radioaktiiviset metalli-isotoopit, joiden massaluvut olivat 162 - 197, saatiin laboratoriossa, ja myös jotkut ydin-isomeerit saatiin keinotekoisesti.

Lähes kaikki tämän metallin yhdisteet aiheuttavat vahinkoa sisäelimille, näkö-, kuulo- ja häiriöitä. Osmium-parien aiheuttaman myrkytyksen yhteydessä voi esiintyä peruuttamattomia häiriöitä kehossa ja kuolemaa. Tutkijat tekivät kokeita eläimillä, joiden tuloksena olivat anemian nopea kehitys, normaalin keuhkojen toiminnan puute. Pääteltiin, että tämä on nopeasti kehittyvä turvotus. Osmiumtetraoksidi, jota käytetään lääketieteessä, on erittäin aggressiivinen aine. Sen haju on maailman huonoin. Myrkytyksessä iho kärsii, sen väri muuttuu vihreäksi tai mustaksi. Tähän liittyy usein haavaumia ja halkeamia, joiden paraneminen vie erittäin kauan.

Teollisuustilojen työntekijät ovat suurimmassa vaarassa, kaikkien turvallisuusstandardien mukaan he työskentelevät vain hengityksensuojaimissa ja erikoisvaatteissa. Kaikki osmiumoksidia sisältävät säiliöt on suljettu ja varastoitu määräysten mukaisesti. Nevyanskite-mineraalien saamiseksi platina muunnetaan liuokseksi vesiregian avulla. Sitten saatua sakkaa käsitellään sinkillä 8-kertainen määrä - tämä seos muutetaan suhteellisen helposti jauhetilaan, joka sitten sulatetaan bariumperoksidilla. Seuraava vaihe on tuloksena olevan massan prosessointi käyttämällä vesiregiaa, tislausta osmiumtetroksidin erottamiseen tarkoitetun laitteen läpi.

Altistamalla aine alkaliliuokselle saadaan suola. Suolaliuos vaikuttaa hyposulfiittiSeurauksena on, että metalli saostuu ammoniumkloridin avulla jo Fremy-suolan muodossa. Sakka pestään, suodatetaan ja kalsinoidaan. Kaikkien näiden toimien tulos on poreinen osmium. Seuraavaksi se puhdistetaan hapoilla, palautetaan sähköuuniin vetyvirran alla ja jäähdytetään. niin vastaanottaa osmiumnäytteitä korkeintaan 99,9%.

Tämän alkuaineen ominaisuudet kemian kannalta ovat uskomattomia. Seuraavia pidetään perusteellisimpana niistä.

1. Osmium ei reagoi lainkaan alkalien ja happojen kanssa. Muodostaa vesiliukoisen osmanan reagoidessa emäksisten sulan kanssa. Vuorovaikutus typpi- ja kloorivetyhappojen seoksen kanssa antaa erittäin hitaan reaktion.
2. Erittäin myrkyllinen, jopa mikroskooppisilla annoksilla. Erityisen myrkyllinen on platinasta vapautuva osmiumoksidi.
3. On mahdotonta määrittää metallin kiehumislämpötilaa, koska se on erityisen tulenkestävä.
4. Jauhemainen metalli reagoi helposti seuraavien aineiden kanssa: puhdas happi, halogeenit, rikkihappo tai typpihapot.
5. Erilaisissa yhdisteissä se vastaan ​​oksidilukuja välillä -2 - +8. Yleisimmät ovat +2, +3, +4 ja +8.
6. Pystyvät muodostamaan rypäleyhdisteitä.
7. Tärkeimmät mineraalit liittyvät kiinteisiin liuoksiin, ja niitä edustavat iridiumiseokset osmiumin kanssa - nämä ovat sysertskite ja nevyanskite. Lisäksi syrskiteellä on eri nimi - iridium osmium ja nevyanskite - osmisty iridium.

tiheys Osmium on noin 22,61 grammaa kuutiometriä kohti. Kiteillä on kaunis hopeinen kiilto, eri sävyjä harmaasta siniseen. Valanteissa on tummansininen väri, violettijauhe. Kaikilla metalleilla on hopeinen kiilto. Elementin toksisuus ei salli sen käyttöä koruteollisuudessa. Tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet on mainittu.

1. Tämän elementin sulamispiste on melko korkea, sulaminen on mahdollista yli 3000 celsiusasteen lämpötilassa.
2. Metallilla ei ole magneettisiä ominaisuuksia.
3. Hämmästyttävä kovuus. Tämän metallin lisäyksellä levitetyt seokset saavat lisääntynyttä kulutuskestävyyttä, kestävyyttä, korroosionestoa ja mekaanisen rasituksen kestävyyttä.
4. Kiehumispiste on 5012 ºC.
5. Mohsin kovuus on 7.
6. Vickers-kovuus on 3-4 GPa.

Itse elementin huomattavien kustannusten vuoksi tätä metallia käytetään harvoin massateollisuustuotannossa. Osmiumin laajuutta edustaa pääosin kemianteollisuus, jossa sitä käytetään katalysaattorina. Osmiumtetraoksidia käytetään osana joitain lääkkeitä. Laboratoriokokeissa sitä käytetään elävien kudosten värjämiseen, varmistetaan solurakenteen säilyminen.

Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa käytetään osmiumia ilmailun ja rakettitekniikan laitteiden elektronisissa laitteissa, samoin kuin valmistuksessa ydinaseet. Magneettisten ominaisuuksien puutteen vuoksi metallia käytetään merkkituotteiden, kuten Rolex-kellojen, valmistuksessa. Käytetään osmiumin seosta platinaa kanssa luomalla kirurgisia implantteja - Nämä ovat sydämentahdistimia tai keuhkojen runkoventtiilejä.

1. Noin 770 GPa: n paineessa osmium on vuorovaikutuksessa elektronien kanssa sisäisillä kiertoradalla, aineen rakenne pysyy muuttumattomana.
2. osmium kiveissä sisältää puolet prosenttia malmiesiintymien kokonaismassasta.
3. Korkean tiheyden vuoksi metallin ulkonäkö ja todellinen massa ovat hyvin erilaisia. Joten tällä metallijauheella täytetty 0,5 litran muovipullo on raskaampaa kuin 10 litran ämpäri, joka on täytetty vedellä.
4. Tämä metalli on viiden parhaan joukossa kallis.
5. Osmiumin kolminkertaisen unssin kustannukset ovat liikesalaisuus, avoimista lähteistä löydät arvioidun hinnan 1 grammalle aineelle.
6. Osmiumin tulenkestävyyden takia huomattu sähkölampun historiassa. Saksalainen tutkija K. Auer von Welsbach teki ehdotuksen osmiumihehkuvan korvaamiseksi hiilipolssissa. Polttimot osoittautuivat kolme kertaa vähemmän energiatehokkaiksi ja valaistus parani huomattavasti. Totta, hänet korvattiin pian yleisemmällä tantaalilla, joka puolestaan ​​korvattiin volframilla.
7. Samanlainen tilanne tapahtui harvinaisen metallin ja ammoniakin tuotannossa. Nykyisin käytetty ammoniakkisynteesimenetelmä, jonka kemisti Fritz Haber kehitti vuonna 1908 Saksasta, on mahdoton ilman katalysaattoreita.Alun perin tuolloin käytetyt katalyytit osoittivat ominaisuutensa vain merkittävissä lämpötilaolosuhteissa, eikä niillä ollut suurta hyötysuhdetta, joten korvaamisen etsiminen oli erittäin merkityksellistä. Karlsruhen ylemmän teknisen koulun laboratorion tutkijat ovat ehdottaneet hienojakoisen hajotetun osmiumin käyttöä katalyyttisen elementin muodossa. Koetulokset vahvistivat, että tämä idea oli kannattava, katalyyttinen lämpötila laski yli 100 ºC ja ammoniakin tuotto kasvoi merkittävästi. Totta, he myöhemmin kieltäytyivät osmiumista, mutta se auttoi ratkaisemaan niin tärkeän ongelman.

Osmium ja muut harvinaiset ja ainutlaatuiset metallit pelaavat merkittävä rooli eri toimialoilla. Kaikesta myrkyllisyydestään huolimatta se pelastaa ihmisten hengen ja terveyden.

Saat lisätietoja osmiumista seuraavasta videosta.