Tất cả về Osmium

Osmium - một kim loại hiếm, thuộc nhóm bạch kim. Nó được phát hiện ở Anh là kết quả của các thí nghiệm về phản ứng của bạch kim. Tên osmium được đặt theo tiếng Hy Lạp và có nghĩa là mùi của mùi trong bản dịch. Kim loại quý này là gì? Các tính năng của nó là gì và công dụng của nó là gì?

Việc phát hiện ra nguyên tố này đã xảy ra tình cờ vào năm 1803 bởi các nhà hóa học người Anh Smithson Tennant và William H. Wallastan. Kết quả của các thí nghiệm về phản ứng của bạch kim trên hỗn hợp axit (lưu huỳnh và nitric), kết tủa thu được cho thấy một mùi thơm khó chịu gợi nhớ đến mùi hôi thối của clo và củ cải thối. Các thí nghiệm tương tự đã được thực hiện bởi Colle Descotti, Antoine de Fourcoy và Vauclins ở Pháp. Theo kết quả nghiên cứu của họ, họ cũng tìm thấy một chất chưa biết trong một kết tủa không hòa tan từ bạch kim.

Việc phát hiện ra các nguyên tố hóa học này đã được trình bày cho Hội Hoàng gia ở London bằng một thông điệp bằng văn bản từ Tennant ngày 21 tháng 6 năm 1804. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, kim loại nằm dưới số thứ tự 76. Kim loại không được tìm thấy ở dạng nguyên chất bởi cốm, do đó công thức hóa học của nó được trình bày ở dạng hòa tan.

Khai thác nguyên tố là từ vật liệu tái chế. là kết quả của sự phân tách từ quặng iridium, bạch kim, bạch kim-palađi hoặc quặng đồng và niken. Sản lượng hàng năm của toàn bộ nguyên tố trên thế giới không vượt quá kích thước 1 tấn.

Các khoản tiền gửi lớn nhất thế giới đáng chú ý như các lĩnh vực như Núi Ural và Siberia ở Nga, bang miền bắc Alaska và tiểu bang miền tây California ở Mỹ Canada ở Bắc Mỹ Columbia ở Nam Mỹ và một số Các nước Nam Phi, Úcđảo Tasmania. Hiện tại, một khoản tiền gửi đáng kể của osmium được xem xét Khu phức hợp Bushel ở Nam Phi, họ nhận được nhiều thứ nhất ở đó. Cho rằng các mỏ kim loại lớn nhất là ở Nam Phi, giá thế giới của kim loại đất hiếm này khá cao. Kazakhstan Đây được coi là nhà xuất khẩu lớn nhất của osmium-187 trên thế giới. Mặc dù Trung Quốc có trữ lượng quặng bạch kim, nhưng nước này không có lượng osmium đáng kể.

Chất này được lưu trữ ở dạng bột và vì nó không tan chảy ở dạng tinh thể, nên không thể đặt dấu trên đó vì tính chất vật lý của nó. Để sản xuất các thỏi kim loại này, sử dụng gia nhiệt bằng chùm tia điện tử hoặc hồ quang từ bột, gia nhiệt trong nồi nấu kim loại cũng được sử dụng.

Osmium trông giống như một kim loại màu xanh bạc. Đây là một trong những yếu tố dày đặc nhất, mật độ của nó là 22.600 kg mỗi mét khối, nhưng đồng thời, chất này khá dễ vỡ, dễ bị vỡ và vỡ vụn. Nó có trọng lượng riêng cao và có thể tỏa sáng ngay cả ở những ảnh hưởng nhiệt độ khá cao. Do các thông số và nhiệt độ nóng chảy đáng kể, rất khó để gia công nó. Trong tự nhiên, nó tồn tại dưới dạng bảy đồng vị, sáu trong số đó được coi là ổn định, đó là osmium-184, osmium-187, osmium-188, osmium-189, osmium-190 và osmium-192. Các đồng vị kim loại phóng xạ có số khối từ 162 đến 197 đã thu được trong phòng thí nghiệm và một số đồng phân hạt nhân cũng thu được một cách nhân tạo.

Hầu như tất cả các hợp chất với kim loại này gây ra thiệt hại cho các cơ quan nội tạng, rối loạn thị giác, thính giác. Trong trường hợp ngộ độc bởi cặp osmium, các rối loạn không thể đảo ngược trong cơ thể và tử vong có thể xảy ra. Các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm trên động vật, kết quả là sự phát triển nhanh của bệnh thiếu máu, thiếu chức năng phổi bình thường. Nó đã được kết luận rằng đây là một phù nề phát triển nhanh chóng. Osmium tetraoxide, được sử dụng trong y học, là một chất rất tích cực. Nó có mùi khó chịu nhất trên thế giới. Khi bị ngộ độc, da bị tổn thương, nó đổi màu thành xanh hoặc đen, thường thì điều này đi kèm với các vết loét và vết nứt sẽ mất rất nhiều thời gian để chữa lành.

Nhân viên của cơ sở công nghiệp có nguy cơ cao nhất, theo tất cả các tiêu chuẩn an toàn, họ chỉ làm việc trong mặt nạ phòng độc và quần áo đặc biệt. Tất cả các thùng chứa osmium oxide được niêm phong và lưu trữ theo quy định. Để thu được khoáng chất Nevyanskite, bạch kim được chuyển đổi thành dung dịch bằng phương pháp nước cường toan. Sau đó, kết tủa thu được được xử lý bằng kẽm với số lượng gấp 8 lần - hợp kim này tương đối dễ dàng chuyển thành trạng thái bột, sau đó được hợp nhất với bari peroxide. Bước tiếp theo là xử lý khối lượng kết quả bằng cách sử dụng nước cường toan, chưng cất thông qua một thiết bị để tách osmium tetroxide.

Bằng cách cho chất này vào dung dịch kiềm, muối thu được. Dung dịch muối bị ảnh hưởng hyposeulfiteKết quả là, với sự trợ giúp của amoni clorua, kim loại kết tủa đã ở dạng muối Fremy. Kết tủa được rửa, lọc và nung. Kết quả của tất cả những hành động này là osmium xốp. Sau đó, nó được làm sạch bằng axit, được phục hồi trong lò điện dưới dòng hydro và được làm mát. Vậy nhận mẫu osmium lên tới 99,9%.

Các tính chất của nguyên tố này, từ quan điểm của hóa học, là tuyệt vời. Sau đây được coi là cơ bản nhất của họ.

1. Osmium hoàn toàn không phản ứng với kiềm và axit. Hình thành osmata tan trong nước trong phản ứng với tan chảy kiềm. Tương tác với hỗn hợp axit nitric và hydrochloric cho phản ứng cực kỳ chậm.
2. Rất độc, ngay cả ở liều lượng siêu nhỏ. Đặc biệt độc hại là oxit osmium được giải phóng từ bạch kim.
3. Không thể xác định nhiệt độ sôi của kim loại, vì nó đặc biệt chịu lửa.
4. Kim loại trong bột dễ dàng phản ứng với các chất sau: oxy tinh khiết, halogen, axit sunfuric hoặc axit nitric.
5. Trong các hợp chất khác nhau, nó nhận được số oxit từ -2 đến +8. Phổ biến nhất là +2, +3, +4 và +8.
6. Có khả năng hình thành các hợp chất cụm.
7. Các khoáng chất chính có liên quan đến các dung dịch rắn và được thể hiện bằng hợp kim của iridium với osmium - đây là sysertskite và nevyanskite. Hơn nữa, syrskite có một tên khác - iridium osmium và nevyanskite - osmisty iridium.

Mật độ Osmium là khoảng 22,61 gram mỗi centimet khối. Các tinh thể có ánh sáng bạc đẹp, với nhiều sắc độ khác nhau từ xám đến xanh. Các thỏi cho thấy một màu xanh đậm, trong bột màu tím. Tất cả kim loại có ánh sáng bạc. Độc tính của nguyên tố này không cho phép sử dụng nó trong ngành trang sức. Các tính chất vật lý chính được ghi nhận như vậy.

1. Điểm nóng chảy của nguyên tố này khá cao, có thể nóng chảy ở nhiệt độ hơn 3000 độ C.
2. Kim loại không có tính chất từ ​​tính.
3. Độ cứng tuyệt vời. Hợp kim với việc bổ sung kim loại này có được khả năng chống mài mòn, độ bền, chống ăn mòn và chống chịu áp lực cơ học.
4. Điểm sôi là 5012 ºC.
5. Độ cứng Mohs là 7.
6. Độ cứng của Vickers là 3-4 GPa.

Do chi phí đáng kể của chính nguyên tố này, kim loại này hiếm khi được sử dụng trong sản xuất công nghiệp đại chúng. Phạm vi của osmium chủ yếu được đại diện bởi ngành công nghiệp trong ngành hóa chất, nơi nó được sử dụng làm chất xúc tác. Osmium tetraoxide được sử dụng như một phần của một số loại thuốc. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nó được sử dụng để nhuộm các mô sống, đảm bảo bảo tồn cấu trúc tế bào.

Trong ngành hàng không vũ trụ, osmium được sử dụng trong thiết bị điện tử của thiết bị cho công nghệ hàng không và tên lửa, cũng như trong sản xuất vũ khí hạt nhân. Do thiếu tính chất từ ​​tính, kim loại được sử dụng trong sản xuất đồng hồ có thương hiệu như Rolex. Một hợp kim của osmium với bạch kim được sử dụng cho tạo ra phẫu thuật cấy ghép - Đây là máy tạo nhịp tim hoặc van thân phổi.

1. Ở áp suất khoảng 770 GPa, osmium tương tác với các electron trong quỹ đạo bên trong, cấu trúc của chất vẫn không thay đổi.
2. Osmium trong đá chứa một nửa phần trăm của tổng khối lượng quặng.
3. Do mật độ cao sự xuất hiện và khối lượng thực tế của kim loại rất khác nhau. Vì vậy, một chai nhựa 0,5 lít chứa đầy bột kim loại này sẽ nặng hơn một thùng 10 lít chứa đầy nước.
4. Kim loại này nằm trong top năm tốn kém.
5. Chi phí của một ounce osmium là một bí mật thương mại, trong các nguồn mở, bạn có thể tìm thấy giá xấp xỉ cho 1 gram chất.
6. Do tính chịu lửa của osmium lưu ý trong lịch sử của đèn điện. Nhà khoa học K. Auer von Welsbach đến từ Đức đã đưa ra đề xuất thay thế dây tóc osmium trong bóng đèn than. Các bóng đèn hóa ra ít tốn năng lượng hơn 3 lần và ánh sáng được cải thiện rõ rệt. Thật vậy, ông đã sớm được thay thế bằng tantalum phổ biến hơn, đến lượt nó, được thay thế bằng vonfram.
7. Một tình huống tương tự đã xảy ra với kim loại hiếm và trong sản xuất amoniac. Phương pháp tổng hợp amoniac hiện đang được sử dụng, được phát triển vào năm 1908 bởi nhà hóa học Fritz Haber từ Đức, là không thể nếu không sử dụng chất xúc tác.Ban đầu, các chất xúc tác được sử dụng tại thời điểm đó chỉ cho thấy tính chất của chúng khi có điều kiện nhiệt độ đáng kể và không có hiệu quả cao, vì vậy việc tìm kiếm một sự thay thế là rất phù hợp. Các nhà khoa học từ phòng thí nghiệm của Trường Kỹ thuật bậc cao ở Karlsruhe đã đề xuất sử dụng osmium phân tán mịn dưới dạng nguyên tố xúc tác. Kết quả kiểm tra đã xác nhận rằng ý tưởng này là đáng giá, nhiệt độ xúc tác giảm hơn 100 ºC và sản lượng amoniac tăng đáng kể. Đúng, sau đó họ đã từ chối osmium, nhưng nó đã giúp giải quyết một vấn đề quan trọng như vậy.

Osmium và các kim loại hiếm và độc đáo khác chơi vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Ngay cả với tất cả độc tính của nó, nó cứu sống và sức khỏe của con người.

Bạn có thể biết thêm thông tin về osmium trong video tiếp theo.