Wszystko o Osmium

Osm - rzadki metal, należy do grupy platynowców. Odkryto go w Anglii w wyniku eksperymentów dotyczących reakcji platyny. Nazwa osmium jest podana w języku greckim i oznacza „zapach” w tłumaczeniu. Czym jest ten szlachetny metal? Jakie są jego funkcje i do czego służy?

Odkrycie tego pierwiastka nastąpiło przypadkowo w 1803 r. Przez brytyjskich chemików Smithsona Tennanta i Williama H. ​​Wallastana. W wyniku eksperymentów nad reakcją platyny na mieszaninie kwasów (siarkowego i azotowego) uzyskany osad wykazywał nieprzyjemny aromat przypominający smród chloru i zgniłą rzodkiewkę. Podobne eksperymenty przeprowadzili Colle Descotti, Antoine de Fourcoy i Vauclins we Francji. W wyniku badań odkryli również nieznaną substancję w nierozpuszczalnym osadzie platyny.

Odkrycie tych pierwiastków chemicznych zostało przedstawione Royal Society w Londynie w piśmie z Tennant z 21 czerwca 1804 r. W układzie okresowym pierwiastków chemicznych metal znajduje się pod liczbą porządkową 76. Bryłki nie znajdują metalu w czystej postaci, dlatego jego wzór chemiczny występuje w postaci rozpuszczonej.

Wydobywanie elementów odbywa się z materiałów pochodzących z recyklingu. w wyniku oddzielenia od rudy irydu, platyny, platyny-palladu lub rud miedzi i niklu. Roczna produkcja całego elementu na świecie nie przekracza wielkości 1 tony.

Największe na świecie złoża warte są odnotowania takie obszary jak Ural i Syberia w Rosji, państwo północne Alaska i państwo zachodnie Kalifornia w Ameryce Kanada w Ameryce Północnej Columbia w Ameryce Południowej i niektórych Kraje południowoafrykańskie, Australiawyspa Tasmania. Obecnie rozważany jest znaczny depozyt osmu Kompleks Buszel w Afryce Południowej, mają tam najwięcej rzeczy. Biorąc pod uwagę, że największe złoża metali występują w Afryce Południowej, światowe ceny tego metalu ziem rzadkich są dość wysokie. Kazachstan Jest uważany za jedynego znaczącego eksportera osmu-187 na świecie. Chociaż Chiny mają rezerwy rudy platyny, nie mają znaczącej ilości osmu.

Substancja jest przechowywana w postaci proszku, a ponieważ nie topi się w postaci kryształów, nie można jej nanieść ze względu na jej właściwości fizyczne. Do produkcji wlewków tego metalu stosuje się ogrzewanie wiązką elektronów lub łukiem proszkowym; stosuje się również ogrzewanie w tyglu.

Osmium wygląda jak srebrno-niebieski metal. Jest to jeden z najgęstszych pierwiastków, jego gęstość wynosi 22 600 kilogramów na metr sześcienny, ale jednocześnie substancja jest dość delikatna, łatwo pęka i kruszy się. Ma wysoki ciężar właściwy i może świecić nawet przy dość wysokich wpływach temperatury. Ze względu na parametry i znaczną temperaturę topnienia trudno jest go obrabiać. W naturze występuje w postaci siedmiu izotopów, z których sześć uważa się za stabilne, są to osm-184, osm-187, osm-188, osm-189, osm-190 i osm-192. Radioaktywne izotopy metali o liczbach masowych od 162 do 197 otrzymano laboratoryjnie, a niektóre izomery jądrowe uzyskano również sztucznie.

Prawie wszystkie związki z tym metalem powodują uszkodzenie narządów wewnętrznych, zaburzenia widzenia, słuchu. W przypadku zatrucia parami osmu mogą wystąpić nieodwracalne zaburzenia w ciele i śmierć. Naukowcy przeprowadzili eksperymenty na zwierzętach, których rezultatem był szybki rozwój niedokrwistości, brak normalnej czynności płuc. Stwierdzono, że jest to szybko rozwijający się obrzęk. Tetraotlenek osmu, który jest stosowany w medycynie, jest bardzo agresywną substancją. Ma najbardziej nikczemny zapach na świecie. Podczas zatrucia skóra cierpi, zmienia kolor na zielony lub czarny, często towarzyszą temu wrzody i pęknięcia, których wygojenie zajmuje bardzo dużo czasu.

Pracownicy zakładów przemysłowych są najbardziej zagrożeni; zgodnie ze wszystkimi standardami bezpieczeństwa pracują tylko w respiratorach i specjalnej odzieży. Wszystkie pojemniki zawierające tlenek osmu są szczelnie zamknięte i przechowywane zgodnie z przepisami. Aby uzyskać minerały Nevyanskite, platyna jest przekształcana w roztwór za pomocą aqua regia. Następnie powstały osad traktuje się cynkiem w 8-krotnej ilości - stop ten stosunkowo łatwo przekształca się w proszek, który następnie topi się z nadtlenkiem baru. Następnym krokiem jest przetworzenie powstałej masy za pomocą aqua regia, destylacja przez aparat do oddzielania tetratlenku osmu.

Przez wystawienie substancji na działanie roztworu alkalicznego otrzymuje się sól. Wpływ na roztwór soli hiposiarczynW rezultacie za pomocą chlorku amonu metal wytrąca się już w postaci soli Fremy. Osad przemywa się, sączy i kalcynuje. Wynikiem wszystkich tych działań jest gąbczasty osm. Następnie oczyszcza się go kwasami, regeneruje w piecu elektrycznym pod strumieniem wodoru i chłodzi. Więc odbierają próbki osmu do 99,9%.

Właściwości tego pierwiastka z punktu widzenia chemii są niesamowite. Poniższe są uważane za najbardziej podstawowe.

1. Osm w ogóle nie reaguje z alkaliami i kwasami. Tworzy rozpuszczalne w wodzie osmaty w reakcji ze stopami alkalicznymi. Interakcja z mieszaniną kwasu azotowego i chlorowodorowego daje wyjątkowo powolną reakcję.
2. Bardzo toksyczny, nawet w mikroskopijnych dawkach. Szczególnie toksyczny jest tlenek osmu uwalniany z platyny.
3. Niemożliwe jest określenie temperatury wrzenia metalu, ponieważ jest on szczególnie ogniotrwały.
4. Metal w proszku łatwo reaguje z następującymi substancjami: czysty tlen, halogeny, kwasy siarkowe lub azotowe.
5. W różnych związkach otrzymuje liczbę tlenków od -2 do +8. Najczęściej są to +2, +3, +4 i +8.
6. Zdolny do tworzenia związków klastrowych.
7. Główne minerały związane są z roztworami stałymi i są reprezentowane przez stopy irydu z osmem - są to sysertskit i newyanskit. Ponadto syrskit ma inną nazwę - irydowy osm, a newyanskit - osmisty irydowy.

Gęstość Osm wynosi około 22,61 gramów na centymetr sześcienny. Kryształy mają piękny srebrzysty połysk, z różnymi odcieniami od szarego do niebieskiego. Wlewki mają ciemnoniebieski kolor w fioletowym proszku. Cały metal ma srebrzysty połysk. Toksyczność tego pierwiastka nie pozwala na jego zastosowanie w branży jubilerskiej. Zauważono takie główne właściwości fizyczne.

1. Temperatura topnienia tego pierwiastka jest dość wysoka, topienie jest możliwe w temperaturze ponad 3000 stopni Celsjusza.
2. Metal nie ma właściwości magnetycznych.
3. Niesamowita twardość. Stopy z dodatkiem tego metalu zyskują zwiększoną odporność na zużycie, trwałość, antykorozję i odporność na obciążenia mechaniczne.
4. Temperatura wrzenia wynosi 5012 ºC.
5. Twardość w skali Mohsa wynosi 7.
6. Twardość Vickersa wynosi 3-4 GPa.

Ze względu na znaczne koszty samego pierwiastka metal ten jest rzadko stosowany w masowej produkcji przemysłowej. Zakres osmu reprezentowany jest głównie przez przemysł w przemyśle chemicznym, gdzie jest stosowany jako katalizator. Tetraotlenek osmu jest stosowany jako część niektórych leków. W testach laboratoryjnych służy do barwienia żywych tkanek, zapewnia zachowanie struktury komórkowej.

W przemyśle lotniczym stosuje się osm w sprzęcie elektronicznym sprzętu dla techniki lotniczej i rakietowej, jak również w produkcji broń nuklearna. Z powodu braku właściwości magnetycznych metal jest wykorzystywany do produkcji markowych zegarków, takich jak Rolex. Stosuje się stop osmu z platyną tworzenie implantów chirurgicznych - Są to rozruszniki serca lub zastawki płucne.

1. Pod ciśnieniem około 770 GPa osm oddziałuje z elektronami na wewnętrznych orbitach, struktura substancji pozostaje niezmieniona.
2. Osm w skałach zawiera pół procent całkowitej masy złóż rudy.
3. Ze względu na dużą gęstość wygląd i rzeczywista masa metalu są bardzo różne. Tak więc 0,5-litrowa plastikowa butelka wypełniona tym metalowym proszkiem będzie cięższa niż 10-litrowe wiadro wypełnione wodą.
4. Ten metal jest w pierwszej piątce kosztowne.
5. Koszt trzy uncji osmu jest tajemnicą handlową, w otwartych źródłach można znaleźć przybliżoną cenę za 1 gram substancji.
6. Z powodu ogniotrwałości osmu odnotowane w historii lampy elektrycznej. Naukowiec K. Auer von Welsbach z Niemiec zaproponował zastąpienie żarnika osmu w bańce węglowej. Żarówki okazały się 3 razy mniej energochłonne, a oświetlenie znacznie się poprawiło. To prawda, że ​​wkrótce został zastąpiony bardziej popularnym tantalem, który z kolei został zastąpiony wolframem.
7. Podobna sytuacja miała miejsce w przypadku metali rzadkich i produkcji amoniaku. Obecnie stosowana metoda syntezy amoniaku, opracowana w 1908 r. Przez chemika Fritza Habera z Niemiec, jest niemożliwa bez zastosowania katalizatorów.Początkowo stosowane w tym czasie katalizatory wykazywały swoje właściwości tylko w obecności znacznych warunków temperaturowych i nie miały wysokiej wydajności, więc poszukiwanie zamiennika było bardzo istotne. Naukowcy z laboratorium Wyższej Szkoły Technicznej w Karlsruhe zaproponowali zastosowanie drobno zdyspergowanego osmu w postaci pierwiastka katalitycznego. Wyniki testów potwierdziły, że pomysł ten był opłacalny, temperatura katalityczna spadła o ponad 100 ° C, a wydatek amoniaku znacznie wzrósł. To prawda, że ​​później odmówili osmu, ale pomogło to rozwiązać tak ważny problem.

Grają osm i inne rzadkie i unikalne metale znacząca rola w różnych branżach. Mimo całej swojej toksyczności ratuje życie i zdrowie ludzi.

Możesz uzyskać więcej informacji na temat osmu w następnym filmie.