הכל אודות אוסמיום

אוסמיום - מתכת נדירה, שייכת לקבוצת הפלטינה. הוא התגלה באנגליה כתוצאה מניסויים בתגובה של פלטינה. השם אוסמיום ניתן ביוונית ופירושו "ריח" בתרגום. מהי המתכת האצילית הזו? מהן התכונות שלו ומה השימוש בו?

גילויו של אלמנט זה התרחש במקרה בשנת 1803 על ידי הכימאים הבריטי סמיתסון טננט וויליאם ה 'וולסטן. כתוצאה מניסויים בתגובת פלטינה על תערובת של חומצות (גופרית וחנקנית), המשקעים שהתקבלו הראו ארומה לא נעימה המזכירה את סירחון הכלור והצנונית הרקובה. ניסויים דומים בוצעו על ידי קול דסקוטי, אנטואן דה פורקוי ווקלינס בצרפת. כתוצאה ממחקריהם, הם מצאו גם חומר לא ידוע בשקעים בלתי מסיסים מפלטינה.

גילוי היסודות הכימיים הללו הוצג בפני החברה המלכותית בלונדון באמצעות הודעה כתובה מטננט מיום 21 ביוני 1804. בטבלה המחזורית של אלמנטים כימיים, המתכת ממוקמת מתחת למספר המסמך 76. מתכת לא נמצאת בצורתה הטהורה על ידי נאגטס, ולכן הנוסחה הכימית שלה מוצגת בצורה מומסת.

כריית יסודות היא מחומרים ממוחזרים. כתוצאה מהפרדתו מאירידיום, פלטינה, עפרות פלטינה-פלדיום או עפרות נחושת וניקל. התפוקה השנתית של כל האלמנט בעולם אינה עולה על הגודל של 1 טון.

הפיקדונות הגדולים בעולם ראויים לציין אזורים כמו הרי אורל ו סיביר ברוסיה, המדינה הצפונית אלסקה והמדינה המערבית קליפורניה באמריקה קנדה בצפון אמריקה קולומביה בדרום אמריקה וכמה מדינות דרום אפריקה, אוסטרליהאי טסמניה. נכון לעכשיו, נשקלת פיקדון משמעותי של אוסמיום מתחם בושל בדרום אפריקה, הם משיגים שם הכי הרבה דברים. בהתחשב בעובדה כי מרבצי המתכת הגדולים ביותר הם בדרום אפריקה, המחירים העולמיים למתכת אדמה נדירה זו הם גבוהים למדי. קזחסטן הוא נחשב ליצואן העיקרי היחיד של אוסמיום 187 בעולם. למרות שבסין יש עתודות של עפרות פלטינה, אין לה כמות משמעותית של אוסמיום.

החומר מאוחסן בצורת אבקה ומכיוון שהוא לא נמס בצורה של גבישים, לא ניתן לשים עליו חותם בגלל תכונותיו הפיזיות. לייצור מטילי מתכת זו משמשת לחימום קרני אלקטרונים או קשת מאבקה, וכן נעשה שימוש בחימום בכור היתוך.

אוסמיום נראה כמו מתכת כחולה כסופה. זהו אחד היסודות הצפופים ביותר, צפיפותו היא 22,600 קילוגרם למטר מעוקב, אך יחד עם זאת החומר שברירי למדי, נשבר ומתפורר בקלות. יש לו כוח משיכה מוגדר גבוה והוא מסוגל להאיר גם בהשפעות טמפרטורה גבוהות למדי. בשל הפרמטרים וטמפרטורת ההתכה המשמעותית, קשה לעבד אותו. בטבע זה קיים בצורה של שבעה איזוטופים, שש מתוכם נחשבים ליציבים, אלה הם אוסמיום -184, אוסמיום -188, אוסמיום -188, אוסמיום -189, אוסמיום -190 ו-אוסמיום -192. איזוטופים מתכתיים רדיואקטיביים עם מספר מסה בין 162 ל- 197 הושגו במעבדה, וכמה איזומרים גרעיניים הושגו גם הם באופן מלאכותי.

כמעט כל התרכובות עם מתכת זו גורמות נזק לאיברים פנימיים, הפרעות ראייה ושמיעה. במקרה של הרעלה על ידי זוגות אוסמיום, עלולות להופיע הפרעות בלתי הפיכות בגוף ומוות. מדענים ערכו ניסויים בבעלי חיים, אשר תוצאותיהם היו התפתחות מהירה של אנמיה, היעדר תפקוד ריאתי תקין. הסיקו כי מדובר בבצקת המתפתחת במהירות. אוסמיום טטראוקסיד, שמשמש ברפואה, הוא חומר אגרסיבי מאוד. יש לו את הריח הכי ערמומי בעולם. כאשר הרעלה העור סובל, הוא משנה את צבעו לירוק או שחור, לעיתים קרובות זה מלווה בכיבים ובסדקים שייקח זמן רב מאוד להחלמה.

עובדים בחצרים תעשייתיים נמצאים בסיכון הגבוה ביותר, על פי כל תקני הבטיחות הם עובדים רק במכונות הנשמה ולבוש מיוחד. כל המכולות המכילות תחמוצת אוסמיום נאטמות ומאוחסנות בהתאם לתקנות. כדי להשיג מינרלים של Nevyanskite, פלטינה מומרת לתמיסה באמצעות אקווה רג'יה. לאחר מכן, המשקעים המתקבלים מטופלים באבץ בכמות של פי 8 - סגסוגת זו מומרת בקלות יחסית למצב אבקה, המתמזג אז עם חמצן בריום. השלב הבא הוא עיבוד המסה המתקבלת באמצעות אקווה רג'יה, זיקוק דרך מכשיר להפרדת אוסמיום טטרוקסיד.

על ידי חשיפת החומר לתמיסה אלקלית מתקבל מלח. תמיסת המלח מושפעת hyposulfiteכתוצאה מכך, בעזרת אמוניום כלוריד, המתכת זורקת כבר בצורת מלח פרמי. המשקעים נשטפים, מסוננים ומסולנים. התוצאה של כל הפעולות הללו היא אוסמיום ספוגי. בהמשך מנקים אותו עם חומצות, משוחזר בכבשן חשמלי מתחת לזרם מימן ומקורר. אז לקבל דגימות אוסמיום של עד 99.9%.

המאפיינים של אלמנט זה, מבחינת הכימיה, מדהימים. להלן נחשבים הבסיסיים שבהם.

1. אוסמיום אינו מגיב כלל עם אלקליות וחומצות. יוצר אוסמטים מסיסים במים בתגובה להמסת אלקליין. אינטראקציה עם תערובת של חומצות חנקתיות וחומצות הידרוכלורית נותנת תגובה איטית במיוחד.
2. רעיל מאוד, אפילו במינונים מיקרוסקופיים. רעיל במיוחד הוא תחמוצת אוסמיום המשתחררת מפלטינה.
3. אי אפשר לקבוע את טמפרטורת הרתיחה של המתכת, מכיוון שהיא עקבית במיוחד.
4. מתכת באבקה מגיבה בקלות עם החומרים הבאים: חמצן טהור, הלוגנים, חומצות גופרתיות או חנקניות.
5. בתרכובות שונות היא מקבלת מספרים של תחמוצות מ- -2 ל- +8. הנפוצים ביותר הם +2, +3, +4 ו- +8.
6. מסוגל ליצור תרכובות אשכול.
7. המינרלים העיקריים קשורים לתמיסות מוצקות ומיוצגים על ידי סגסוגות של אירידיום עם אוסמיום - אלה sysertskite ו- nevyanskite. יתר על כן, לסירסקיט יש שם שונה - אירידיום אוסמיום, ונביאנסיט - אירימיום אוסמיסטי.

צפיפות אוסמיום הוא בערך 22.61 גרם לסנטימטר מעוקב. לגבישים ברק כסוף יפהפה, עם גוונים שונים מאפור לכחול. המטילים מראים צבע כחול כהה, בסגול האבקה. לכל מתכת ברק כסוף. רעילות האלמנט אינה מאפשרת את השימוש בו בתעשיית התכשיטים. המאפיינים הפיזיים העיקריים מציינים כאלה.

1. נקודת ההתכה של אלמנט זה גבוהה למדי, ההיתוך אפשרי בטמפרטורה של יותר מ- 3000 מעלות צלזיוס.
2. למתכת אין תכונות מגנטיות.
3. קשיות מדהימה. סגסוגות עם תוספת של מתכת זו רוכשות התנגדות ללבוש מוגברת, עמידות, אנטי קורוזיה ועמידות בפני לחץ מכני.
4. נקודת הרתיחה היא 5012 ºC.
5. הקשיות של מוהס היא 7.
6. הקשיות של ויקרס היא 3-4 GPA.

בשל העלות המשמעותית של האלמנט עצמו, מתכת זו כמעט ולא משמשת בייצור תעשייתי המוני. היקף האוסמיום מיוצג בעיקר על ידי התעשייה בתעשייה הכימית, שם הוא משמש כזרז. אוסמיום טטראוקסיד משמש כחלק מכמה תרופות. בבדיקות מעבדה הוא משמש לכתמת רקמות חיות, מבטיח שמירה על מבנה התא.

בתעשיית התעופה והחלל משתמשים באוסמיום בציוד אלקטרוני של ציוד לתעופה וטכנולוגיית טילים, כמו גם בייצור נשק גרעיני. בגלל היעדר תכונות מגנטיות, מתכת משמשת לייצור שעונים ממותגים כמו רולקס. משמש סגסוגת אוסמיום עם פלטינה יצירת שתלים כירורגיים - אלה קוצבי לב או שסתומי תא מטען ריאתי.

1. בלחץ של כ- 770 GPa, אוסמיום מתקיים באינטראקציה עם אלקטרונים באורביטלים פנימיים, מבנה החומר נותר ללא שינוי.
2. אוסמיום בסלעים מכיל חצי אחוז מכל המסה של מרבצי העפרות.
3. עקב צפיפות גבוהה המראה והמסה האמיתית של המתכת שונים מאוד. אז בקבוק פלסטיק בנפח 0.5 ליטר הממולא באבקת מתכת זו יהיה כבד יותר מדלי 10 ליטר מלא מים.
4. מתכת זו נמצאת בחמשת הראשונות יקר.
5. עלות גרם גרם אוסמיום משולש היא סוד מסחריבמקורות פתוחים תוכלו למצוא את המחיר המשוער עבור 1 גרם של חומר.
6. בגלל עקשן האוסמיום צוין בהיסטוריה של המנורה החשמלית. המדען ק. אויר פון ולצבך מגרמניה הציע להחליף נימה של אוסמיום בנורת פחם. התברר שהנורות היו פי 3 פחות אנרגטיות, והתאורה השתפרה בצורה ניכרת. נכון, עד מהרה הוחלף בטנטלום הנפוץ יותר, שבתורו הוחלף על ידי טונגסטן.
7. מצב דומה התרחש במתכת נדירה ובייצור אמוניה. שיטת סינתזת האמוניה הנהוגה כיום, שפותחה בשנת 1908 על ידי הכימאי פריץ הבר מגרמניה, אינה אפשרית ללא שימוש בזרזים.בתחילה, הזרזים המשמשים באותה תקופה הראו את תכונותיהם רק בנוכחות תנאי טמפרטורה משמעותיים ולא היו בעלי יעילות גבוהה, ולכן החיפוש אחר החלפה היה רלוונטי מאוד. מדענים מהמעבדה של בית הספר הגבוה לטכני בקרלסרוהה הציעו להשתמש באוסמיום מפוזר דק בצורה של יסוד קטליטי. תוצאות הבדיקה אישרו כי רעיון זה כדאי, הטמפרטורה הקטליטית ירדה ביותר מ- 100 מעלות צלזיוס, ותפוקת האמוניה עלתה משמעותית. נכון, בהמשך סירבו לאוסמיום, אך זה עזר בפתרון בעיה כה חשובה.

אוסמיום ומתכות נדירות וייחודיות אחרות משחקות תפקיד משמעותי בענפים שונים. אפילו עם כל הרעילות שלו, זה מציל את חייהם ובריאותם של אנשים.

אתה יכול לקבל מידע נוסף על אוסמיום בסרטון הבא.