Viss par Osmiju

Osmijs - reti sastopams metāls, pieder platīna grupai. Tas tika atklāts Anglijā, veicot eksperimentus ar platīna reakciju. Nosaukums osmium ir norādīts grieķu valodā un tulkojumā nozīmē “smarža”. Kas ir šis cēlmetāls? Kādas ir tā īpašības un kā tā tiek izmantota?

Šī elementa atklāšanu nejauši 1803. gadā veica britu ķīmiķi Smitsons Tennants un Viljams H. Vallastāns. Eksperimentu rezultātā par platīna reakciju uz skābju (sērskābes un slāpekļa) maisījumu, iegūtajām nogulsnēm parādījās nepatīkams aromāts, kas atgādina hlora un sapuvušu redīsu smaku. Līdzīgus eksperimentus veica Colle Descotti, Antoine de Fourcoy un Vauclins Francijā. Viņu pētījumu rezultātā viņi arī nezināmu vielu atrada nešķīstošās platīna nogulsnēs.

Šo ķīmisko elementu atklāšana tika iesniegta Karaliskajai biedrībai Londonā ar Tennantas rakstisku vēstījumu, kas datēts ar 1804. gada 21. jūniju. Ķīmisko elementu periodiskajā tabulā metāls atrodas ar kārtas numuru 76. Metāliski tīrā veidā nav atrodami tīrradņi, tāpēc tā ķīmiskā formula tiek uzrādīta izšķīdinātā veidā.

Elementu ieguve ir no pārstrādātiem materiāliem. to atdalot no irīdija, platīna, platīna-pallādija rūdas vai vara un niķeļa rūdām. Visa elementa gada izlaide pasaulē nepārsniedz 1 tonnu.

Jāatzīmē tādas pasaules lielākās atradnes kā Urālu kalni un Sibīrija Krievijā, ziemeļu štatā Aļaska un rietumu štats Kalifornijā Amerikā Kanāda Ziemeļamerikā Kolumbija Dienvidamerikā un dažās valstīs Dienvidāfrikas valstis, Austrālijasala Tasmānija. Pašlaik tiek uzskatīts par būtisku osmija nogulumu Bušelas komplekss Dienvidāfrikā, viņi tur saņem visvairāk lietas. Ņemot vērā, ka lielākās metāla atradnes ir Dienvidāfrikā, šī retzemju metāla cenas pasaulē ir diezgan augstas. Kazahstāna Tas tiek uzskatīts par vienīgo lielāko osmija-187 eksportētāju pasaulē. Lai arī Ķīnai ir platīna rūdas rezerves, tai nav ievērojama osmija daudzuma.

Vielu glabā pulvera veidā, un, tā kā tā neizkausē kristālu formā, to fizikālo īpašību dēļ nav iespējams uzzīmēt. Šī metāla lietņu ražošanai tiek izmantota elektronu staru kūļa vai loka karsēšana no pulvera, tiek izmantota arī sildīšana tīģelī.

Osmijs izskatās kā sudrabaini zils metāls. Šis ir viens no blīvākajiem elementiem, tā blīvums ir 22 600 kilogrami uz kubikmetru, bet tajā pašā laikā viela ir diezgan trausla, viegli saplīst un sagrūst. Tam ir augsts īpatnējais spēks un tas spīd pat pie diezgan augstas temperatūras ietekmes. Parametru un ievērojamās kušanas temperatūras dēļ to ir grūti apstrādāt. Dabā tas eksistē septiņu izotopu veidā, no kuriem sešus uzskata par stabiliem; tie ir osmijs-184, osmijs-187, osmijs-188, osmijs-189, osmijs-190 un osmijs-192. Radioaktīvo metālu izotopi ar masas skaitli no 162 līdz 197 tika iegūti laboratorijā, un arī daži kodola izomēri tika mākslīgi iegūti.

Gandrīz visi savienojumi ar šo metālu rada iekšējo orgānu bojājumus, redzes, dzirdes traucējumus. Saindēšanās gadījumā ar osmija pāriem var rasties neatgriezeniski traucējumi organismā un nāve. Zinātnieki veica eksperimentus ar dzīvniekiem, kuru rezultāti bija strauja anēmijas attīstība, normālas plaušu funkcijas trūkums. Tika secināts, ka šī ir strauji attīstās tūska. Osmija tetraoksīds, ko lieto medicīnā, ir ļoti agresīva viela. Tam ir visnepatīkamākā smaka pasaulē. Saindējoties, āda cieš, tā maina krāsu uz zaļu vai melnu, bieži to papildina čūlas un plaisas, kuru dziedēšana prasīs ļoti ilgu laiku.

Ražošanas telpu darbinieki ir pakļauti visaugstākajam riskam - saskaņā ar visiem drošības standartiem viņi strādā tikai ar respiratoriem un speciālu apģērbu. Visi konteineri, kas satur osmija oksīdu, ir noslēgti un uzglabāti saskaņā ar noteikumiem. Lai iegūtu Nevyanskite minerālus, platīnu ar aqua regia palīdzību pārvērš šķīdumā. Tad iegūtās nogulsnes apstrādā ar cinku astoņkārtīgā daudzumā - šo sakausējumu salīdzinoši viegli pārvērš pulvera stāvoklī, kuru pēc tam sakausē ar bārija peroksīdu. Nākamais solis ir iegūtās masas apstrāde, izmantojot aqua regia, destilācija ar aparātu osmija tetroksīda atdalīšanai.

Pakļaujot vielu sārmu šķīdumam, iegūst sāli. Tiek ietekmēts sāls šķīdums hiposulfītsTā rezultātā ar amonija hlorīda palīdzību metāls izgulsnējas jau Fremija sāls formā. Nogulsnes mazgā, filtrē un kalcinē. Visu šo darbību rezultāts ir porains osmijs. Pēc tam to notīra ar skābēm, atjauno elektriskajā krāsnī zem ūdeņraža plūsmas un atdzesē. Tātad saņem osmija paraugus līdz 99,9%.

Šī elementa īpašības no ķīmijas viedokļa ir pārsteidzošas. Tālāk minētie tiek uzskatīti par visvienkāršākajiem.

1. Osmijs vispār nereaģē ar sārmiem un skābēm. Veidos veidojas ūdenī šķīstoša osmata, reaģējot ar sārmainu kausējumu. Mijiedarbība ar slāpekļa un sālsskābes maisījumu rada ārkārtīgi lēnu reakciju.
2. Ļoti toksisks, pat mikroskopiskās devās. Īpaši toksisks ir osmija oksīds, kas izdalās no platīna.
3. Nav iespējams noteikt metāla viršanas temperatūru, jo tas ir īpaši ugunsizturīgs.
4. Pulverī esošais metāls viegli reaģē ar šādām vielām: tīru skābekli, halogēniem, sērskābi vai slāpekļskābēm.
5. Dažādos savienojumos tas saņem oksīdu skaitu no -2 līdz +8. Visizplatītākās ir +2, +3, +4 un +8.
6. Var veidot kopu savienojumus.
7. Galvenie minerāli ir saistīti ar cietiem šķīdumiem, un tos pārstāv irīdija sakausējumi ar osmiju - tie ir sysertskite un nevyanskite. Turklāt syrskite ir atšķirīgs nosaukums - iridium osmium un nevyanskite - osmisty iridium.

Blīvums Osmijs ir aptuveni 22,61 grami uz kubikcentimetru. Kristāliem ir skaists sudrabains spīdums ar dažādām nokrāsām no pelēkas līdz zilai. Lietņiem ir tumši zila krāsa violetā pulverī. Visam metālam ir sudrabains spīdums. Elementa toksicitāte neļauj to izmantot juvelierizstrādājumu rūpniecībā. Kā galvenās fizikālās īpašības tiek minētas šādas.

1. Šī elementa kušanas temperatūra ir diezgan augsta, kušana ir iespējama temperatūrā, kas pārsniedz 3000 grādus pēc Celsija.
2. Metālam nav magnētisko īpašību.
3. Pārsteidzoša cietība. Sakausējumi, pievienojot šo metālu, iegūst paaugstinātu nodilumizturību, izturību, pretkorozijas un izturību pret mehānisko spriegumu.
4. Viršanas temperatūra ir 5012 ºC.
5. Mosa cietība ir 7.
6. Vickers cietība ir 3-4 GPa.

Paša elementa ievērojamo izmaksu dēļ šo metālu reti izmanto masveida rūpnieciskajā ražošanā. Osmija darbības jomu galvenokārt pārstāv rūpniecība ķīmiskajā rūpniecībā, kur to izmanto kā katalizatoru. Osmija tetraoksīds tiek izmantots kā daļa no dažām zālēm. Laboratoriskajos testos to izmanto dzīvo audu krāsošanai, nodrošina šūnu struktūras saglabāšanu.

Aviācijas un kosmosa rūpniecībā tiek izmantots osmijs aviācijas un raķešu tehnoloģijas aprīkojuma elektroniskajās iekārtās, kā arī ražošanā kodolieroči. Tā kā trūkst magnētisko īpašību, metālu izmanto tādu firmas pulksteņu ražošanā kā Rolex. Tiek izmantots osmija sakausējums ar platīnu izveidojot ķirurģiskus implantus - Tie ir elektrokardiostimulatori vai plaušu maģistrālie vārsti.

1. Pie apmēram 770 GPa spiediena osmijs mijiedarbojas ar elektroniem iekšējās orbitālēs, vielas struktūra paliek nemainīga.
2. Osmijs klintīs satur pusi procentus no kopējās rūdu atradņu masas.
3. Augsta blīvuma dēļ metāla izskats un faktiskā masa ir ļoti atšķirīgi. Tātad 0,5 litru plastmasas pudele, kas piepildīta ar šo metāla pulveri, būs smagāka par 10 litru kausu, kas piepildīts ar ūdeni.
4. Šis metāls ir pieciniekā dārgi.
5. Osmija trīskāršās unces izmaksas ir komercnoslēpums, atklātajos avotos varat atrast aptuveno cenu 1 gramam vielas.
6. Sakarā ar osmija ugunsizturību atzīmēts elektriskās lampas vēsturē. Zinātnieks K. Auers fon Velsbahs no Vācijas izteica priekšlikumu nomainīt osmija kvēldiegu ogļu spuldzē. Sīpoli izrādījās trīs reizes mazāk enerģijas patērējoši, un apgaismojums ievērojami uzlabojās. Tiesa, viņu drīz nomainīja ierastākais tantāls, kuru, savukārt, nomainīja volframs.
7. Līdzīga situācija notika ar reto metālu un amonjaka ražošanā. Pašlaik izmantotā amonjaka sintēzes metode, kuru 1908. gadā izstrādāja ķīmiķis Fritz Haber no Vācijas, nav iespējama, neizmantojot katalizatorus.Sākotnēji tajā laikā izmantotie katalizatori parādīja savas īpašības tikai ievērojamu temperatūras apstākļu klātbūtnē un tiem nebija augstas efektivitātes, tāpēc aizvietojuma meklēšana bija ļoti būtiska. Zinātnieki no Karlsrūes Augstākās tehniskās skolas laboratorijas iesniedza priekšlikumu par smalki izkliedēta osmija izmantošanu katalītiskā elementa formā. Pārbaudes rezultāti apstiprināja, ka šī ideja bija vērta, katalītiskā temperatūra pazeminājās par vairāk nekā 100 ºC, un amonjaka izlaide ievērojami palielinājās. Tiesa, nākotnē viņi atteicās no osmija, bet viņš palīdzēja tik svarīgas problēmas risināšanā.

Spēlē osmijs un citi reti un unikāli metāli nozīmīga loma dažādās nozarēs. Pat ar visu toksicitāti tas ietaupa dzīvības un veselību.

Plašāku informāciju par osmiju varat iegūt nākamajā video.