Allt om osmium

Osmium - en sällsynt metall, tillhör platinagruppen. Det upptäcktes i England som ett resultat av experiment på reaktionen av platina. Namnet osmium ges på grekiska och betyder i översättning "lukt". Hur är denna ädla metall? Vilka är dess egenskaper och vad är dess användning?

Upptäckten av detta element skedde av en slump 1803 av de engelska kemisterna Smithson Tennant och William H. Wollastan. Som ett resultat av experiment på reaktionen av platina till en blandning av syror (svavelsyra och salpeter), utvecklade den resulterande fällningen en obehaglig arom, som påminner om stanken av klor och ruttna rädisa. Liknande experiment utfördes av Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy och Vauquelin i Frankrike. Som ett resultat av sin forskning hittade de också ett okänt ämne i det olösliga sedimentet från platina.

Upptäckten av dessa kemiska grundämnen presenterades för Royal Society i London genom Tennants skriftliga meddelande daterat den 21 juni 1804. I det periodiska systemet för kemiska grundämnen i Mendeleev är metallen belägen under ordningsnumret 76. Metallen förekommer inte i sin rena form av nuggets, därför presenteras dess kemiska formel i löst form.

Grundämnet utvinns från sekundära råvaror som ett resultat av dess separation från iridium-, platina-, platina-palladiummalmer eller koppar- och nickelmalmer. Den årliga produktionen av hela elementet i världen överstiger inte storleken på 1 ton.

Världens största fyndigheter är värda att notera sådana zoner som Uralbergen och Sibirien i Ryssland, norra staten Alaska och västra staten Kalifornien i Amerika, Kanada i Nordamerika, Colombia i Sydamerika och några Sydafrikanska länder, Australien, Ö Tasmanien... För närvarande övervägs en betydande osmiumfyndighet Bushwell Complex i Sydafrika, det mesta av ämnet utvinns där. Med tanke på att de största fyndigheterna av metallen finns i Sydafrika är världspriserna för denna sällsynta jordartsmetall ganska höga. Kazakstan anses vara den enda stora exportören av osmium-187 i världen. Även om Kina har platinamalmreserver, har det inte betydande mängder osmium.

Ämnet lagras i pulverform och eftersom det inte smälter i form av kristaller går det inte att sätta en stämpel på det på grund av dess fysikaliska egenskaper. För tillverkning av göt av denna metall används elektronstråle- eller ljusbågsvärmning från ett pulver, uppvärmning i en degel används också.

Osmium ser ut som en silverfärgad blåaktig metall. Det är ett av de tätaste elementen, dess densitet är 22600 kg per kubikmeter, men samtidigt är ämnet ganska ömtåligt, går lätt sönder och smular. Den har en hög specifik vikt och kan lysa även vid ganska höga temperaturpåverkan. På grund av dess parametrar och betydande smälttemperatur är det svårt att bearbeta den. I naturen finns det i form av sju isotoper, varav sex anses vara stabila, dessa är osmium-184, osmium-187, osmium-188, osmium-189, osmium-190 och osmium-192. Radioaktiva metallisotoper med masstal från 162 till 197 erhölls i laboratoriet, och vissa nukleära isomerer erhölls också artificiellt.

Nästan alla föreningar med denna metall orsakar skador på inre organ, syn- och hörselstörningar. Vid förgiftning med osmiumångor kan irreversibla störningar i kroppen och dödsfall uppstå. Forskare genomförde experiment på djur, vars resultat var den snabba utvecklingen av anemi, bristen på normal lungfunktion. Man drog slutsatsen att detta är ett snabbt utvecklande ödem. Osmiumtetroxid, som används inom medicin, är ett mycket frätande ämne. Har den otäckaste lukten i världen. Vid förgiftning lider huden, den ändrar färg till grönt eller svart, ofta åtföljt av sår och sprickor, vilket kommer att ta mycket lång tid att läka.

Anställda i produktionsanläggningar löper den högsta risken; enligt alla säkerhetsstandarder arbetar de endast i andningsskydd och speciella kläder. Alla behållare som innehåller osmiumoxid försluts och förvaras enligt reglerna. För att erhålla mineralerna från nevyanskite omvandlas platina till en lösning med hjälp av aqua regia. Sedan exponeras den resulterande fällningen för zink i en 8-faldig mängd - en sådan legering förvandlas relativt lätt till ett pulverformigt tillstånd, som sedan smälts samman med bariumperoxid. Nästa steg är bearbetningen av den resulterande massan med aqua regia, destillation genom apparaten för att separera osmiumtetroxid.

Genom att verka på ämnet med en alkalilösning erhålls salt. Saltlösningen påverkas hyposulfit, varigenom metallen med hjälp av ammoniumklorid fälls ut redan i form av Fremys salt. Fällningen tvättas, filtreras och kalcineras. Resultatet av alla dessa åtgärder är svampigt osmium. Därefter rengörs den med syror, reduceras i en elektrisk ugn under en ström av väte och kyls. Så få osmiumprover upp till 99,9 %.

Egenskaperna för detta element, ur kemisynpunkt, är fantastiska. De mest grundläggande av dem är följande.

1. Osmium reagerar inte alls med alkalier och syror. Bildar vattenlösliga osmater i reaktion med alkaliska smältor. Interaktion med en blandning av salpeter- och saltsyra ger en extremt långsam reaktion.
2. Mycket giftig, även i mikroskopiska doser. Särskilt giftig är osmiumoxid, som frigörs från platina.
3. Det är omöjligt att bestämma metallens kokpunkt, eftersom den är särskilt eldfast.
4. Metallen i pulvret går lätt in i en uppvärmningsreaktion med sådana ämnen: rent syre, halogener, svavelsyra eller salpetersyra.
5. I olika föreningar får den oxidtal från -2 till +8. De vanligaste är +2, +3, +4 och +8.
6. Kan bilda klusterföreningar.
7. De viktigaste mineralerna är relaterade till fasta lösningar och representeras av legeringar av iridium med osmium - de är sysertskite och nevyanskite. Dessutom har syserskite ett annat namn - iridiskt osmium och nevyanskite - osmöst iridium.

Densitet osmium är cirka 22,61 gram per kubikcentimeter. Kristaller har en vacker silverglans, med olika nyanser från grått till blått. I tackorna uppträder en mörkblå färg, i pulvret är den violett. All metall har en silverglans. Elementets toxicitet förhindrar dess användning i smyckesindustrin. De huvudsakliga fysikaliska egenskaperna är följande.

1. Smältpunkten för detta element är ganska hög, smältning är möjlig vid temperaturer över 3000 grader Celsius.
2. Metall har inga magnetiska egenskaper.
3. Underbar fasthet. Legeringar med tillsats av denna metall får ökad slitstyrka, hållbarhet, korrosionsbeständighet och motståndskraft mot mekanisk påkänning.
4. Kokpunkten är 5012 ºC.
5. Mohs hårdhet är 7.
6. Vickers hårdhet är 3-4 GPa.

På grund av den betydande kostnaden för själva elementet används denna metall sällan i massindustriell produktion. Osmium används främst inom den kemiska industrin, där det används som katalysator. Osmiumtetroxid används i vissa läkemedel. I laboratorieanalyser används det för färgning av levande vävnader, säkerställer bevarandet av cellstrukturen.

Inom flygindustrin används osmium i elektronisk utrustning för utrustning för flyg- och raketteknik, såväl som vid tillverkningen kärnvapen. På grund av bristen på magnetiska egenskaper, metallen används vid tillverkning av märkesklockor som Rolex. Legering osmium med platina används när skapande av kirurgiska implantat Är pacemaker eller lungklaffar.

1. Under ett tryck på cirka 770 GPa i osmium interagerar elektroner i inre orbitaler, ämnets struktur förblir oförändrad.
2. Osmium i bergarterna innehåller en halv procent av den totala massan av malmfyndigheter.
3. På grund av den höga densiteten metallens utseende och faktiska vikt varierar mycket. Så en 0,5 liters plastflaska fylld med detta metallpulver blir tyngre än en 10 liters hink fylld med vatten.
4. Denna metall är i de fem mest kostsam.
5. Kostnaden för ett trippel uns osmium är en affärshemlighet, i öppna källor kan du hitta ett ungefärligt pris för 1 gram av ett ämne.
6. På grund av osmiums eldfasthet noteras i den elektriska lampans historia. Forskaren K. Auer von Welsbach från Tyskland lade fram ett förslag om att ersätta koltråden i en glödlampa med en osmiumglödtråd. Glödlamporna visade sig vara 3 gånger mindre energikrävande, och belysningen har förbättrats markant. Det är sant att det snart ersattes av den vanligare tantalen, som i sin tur ersattes av volfram.
7. En liknande situation inträffade med den sällsynta metallen i ammoniakproduktionen. Metoden för ammoniaksyntes, som fortfarande används idag, utvecklad 1908 av kemisten Fritz Haber från Tyskland, är omöjlig utan användning av katalysatorer.Inledningsvis visade de katalysatorer som användes vid den tiden sina egenskaper endast i närvaro av betydande temperaturförhållanden och hade inte hög effektivitet, så sökandet efter en ersättare var mycket relevant. Forskare från laboratoriet vid Högre tekniska skolan i Karlsruhe lade fram ett förslag om att använda finfördelat osmium som ett katalytiskt element. Testresultaten bekräftade att denna idé är värd besväret, den katalytiska temperaturen har sjunkit med mer än 100 ºC och frisättningen av ammoniak har ökat avsevärt. Det är sant att de i framtiden vägrade osmium, men han hjälpte till att lösa ett så viktigt problem.

Osmium och andra sällsynta och unika metaller spelar betydande roll i olika branscher... Även med all dess toxicitet, räddar det liv och hälsa för människor.

För mer information om osmium, se följande video.