Tutto sull'osmio

Osmio - un metallo raro, appartiene al gruppo del platino. È stato scoperto in Inghilterra a seguito di esperimenti sulla reazione del platino. Il nome osmio è dato in greco e in traduzione significa "odore". Com'è questo metallo nobile? Quali sono le sue caratteristiche e qual è il suo utilizzo?

La scoperta di questo elemento avvenne per caso nel 1803 dai chimici inglesi Smithson Tennant e William H. Wollastan. Come risultato di esperimenti sulla reazione del platino a una miscela di acidi (solforico e nitrico), il precipitato risultante ha sviluppato un aroma sgradevole, che ricorda l'odore del cloro e del ravanello marcio. Esperimenti simili sono stati condotti da Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy e Vauquelin in Francia. Come risultato della loro ricerca, hanno anche trovato una sostanza sconosciuta nel sedimento insolubile del platino.

La scoperta di questi elementi chimici fu presentata alla Royal Society di Londra con comunicazione scritta di Tennant datata 21 giugno 1804. Nella tavola periodica degli elementi chimici di Mendeleev, il metallo si trova sotto il numero ordinale 76. Il metallo non si presenta nella sua forma pura sotto forma di pepite, quindi la sua formula chimica si presenta in forma disciolta.

L'elemento viene estratto da materie prime secondarie a seguito della sua separazione da minerali di iridio, platino, platino-palladio o minerali di rame e nichel. La produzione annuale dell'intero elemento nel mondo non supera la dimensione di 1 tonnellata.

Vale la pena notare i più grandi giacimenti del mondo in zone come Monti Urali e Siberia in Russia, stato settentrionale Alaska e stato occidentale California in America, Canada in Nord America, Colombia in Sud America e alcuni paesi sudafricani, Australia, Isola Tasmania... Attualmente si considera un deposito di osmio significativo Complesso Bushwell in Sudafrica, la maggior parte della sostanza viene estratta lì. Tenendo conto che i maggiori giacimenti del metallo si trovano in Sud Africa, i prezzi mondiali di questo metallo delle terre rare sono piuttosto alti. Kazakistan è considerato l'unico grande esportatore di osmio-187 al mondo. Sebbene la Cina abbia riserve di minerale di platino, non ha quantità significative di osmio.

La sostanza è conservata sotto forma di polvere e poiché non si scioglie sotto forma di cristalli, non è possibile apporre un timbro su di essa a causa delle sue proprietà fisiche. Per la fabbricazione di lingotti di questo metallo, viene utilizzato il riscaldamento a fascio di elettroni o ad arco da una polvere; viene anche utilizzato il riscaldamento in un crogiolo.

L'osmio sembra un metallo argenteo bluastro. È uno degli elementi più densi, la sua densità è di 22.600 chilogrammi per metro cubo, ma allo stesso tempo la sostanza è piuttosto fragile, si rompe e si sbriciola facilmente. Ha un alto peso specifico ed è in grado di brillare anche a temperature piuttosto elevate. A causa dei suoi parametri e della significativa temperatura di fusione, è difficile lavorarlo. In natura esiste sotto forma di sette isotopi, sei dei quali sono considerati stabili, questi sono osmio-184, osmio-187, osmio-188, osmio-189, osmio-190 e osmio-192. In laboratorio sono stati ottenuti isotopi metallici radioattivi con numeri di massa da 162 a 197 e sono stati ottenuti anche artificialmente alcuni isomeri nucleari.

Quasi tutti i composti con questo metallo causano danni agli organi interni, disturbi visivi e uditivi. In caso di avvelenamento con vapori di osmio, possono verificarsi disturbi irreversibili nel corpo e morte. Gli scienziati hanno condotto esperimenti sugli animali, i cui risultati sono stati il ​​rapido sviluppo dell'anemia, la mancanza della normale funzione polmonare. Si è concluso che si tratta di un edema in rapido sviluppo. Il tetrossido di osmio, utilizzato in medicina, è una sostanza molto corrosiva. Ha l'odore più cattivo del mondo. In caso di avvelenamento, la pelle soffre, cambia colore in verde o nero, spesso accompagnata da ulcere e screpolature, che impiegheranno molto tempo a guarire.

I dipendenti degli impianti di produzione sono a più alto rischio; secondo tutti gli standard di sicurezza, lavorano solo con respiratori e indumenti speciali. Tutti i contenitori contenenti ossido di osmio sono sigillati e conservati secondo le norme. Per ottenere i minerali della nevyanskite, il platino viene convertito in soluzione mediante acqua regia. Quindi, il precipitato risultante viene esposto allo zinco in una quantità di 8 volte: una tale lega viene convertita relativamente facilmente in uno stato polveroso, che viene quindi fuso con perossido di bario. La fase successiva è la lavorazione della massa risultante con acqua regia, distillazione attraverso l'apparato per la separazione del tetrossido di osmio.

Agendo sulla sostanza con una soluzione alcalina si ottiene il sale. La soluzione salina è interessata iposolfito, in conseguenza del quale, con l'aiuto del cloruro di ammonio, il metallo precipita già sotto forma di sale di Fremy. Il precipitato viene lavato, filtrato e calcinato. Il risultato di tutte queste azioni è l'osmio spugnoso. Successivamente viene pulito con acidi, ridotto in forno elettrico sotto flusso di idrogeno e raffreddato. Così ottenere campioni di osmio fino al 99,9%.

Le proprietà di questo elemento, dal punto di vista della chimica, sono sorprendenti. I più elementari sono i seguenti.

1. L'osmio non reagisce affatto con alcali e acidi. Forma osmati solubili in acqua in reazione con fusi alcalini. L'interazione con una miscela di acido nitrico e cloridrico dà una reazione estremamente lenta.
2. Molto tossico, anche a dosi microscopiche. Particolarmente tossico è l'ossido di osmio, che viene rilasciato dal platino.
3. È impossibile determinare il punto di ebollizione del metallo, poiché è particolarmente refrattario.
4. Il metallo nella polvere entra facilmente in una reazione di riscaldamento con tali sostanze: ossigeno puro, alogeni, acido solforico o nitrico.
5. In vari composti, riceve numeri di ossido da -2 a +8. I più comuni sono +2, +3, +4 e +8.
6. Capace di formare composti a grappolo.
7. I principali minerali sono legati a soluzioni solide e sono rappresentati da leghe di iridio con osmio - sono sysertskite e nevyanskite. Inoltre, syserskite ha un nome diverso: iridious osmium e nevyanskite - osmous iridium.

Densità l'osmio è di circa 22,61 grammi per centimetro cubo. I cristalli hanno una bella lucentezza argentea, con diverse sfumature dal grigio al blu. Nei lingotti appare un colore blu scuro, nella polvere è viola. Tutto il metallo ha una lucentezza argentea. La tossicità dell'elemento ne impedisce l'uso nell'industria della gioielleria. Le principali proprietà fisiche sono le seguenti.

1. Il punto di fusione di questo elemento è piuttosto alto, la fusione è possibile a temperature superiori a 3000 gradi Celsius.
2. Il metallo non ha proprietà magnetiche.
3. Fermezza sorprendente. Le leghe con l'aggiunta di questo metallo acquisiscono maggiore resistenza all'usura, durata, resistenza alla corrosione e resistenza alle sollecitazioni meccaniche.
4. Il punto di ebollizione è 5012 ºC.
5. La durezza di Mohs è 7.
6. La durezza Vickers è di 3-4 GPa.

A causa del costo significativo dell'elemento stesso, questo metallo è usato raramente nella produzione industriale di massa. L'osmio è utilizzato principalmente nell'industria chimica, dove viene utilizzato come catalizzatore. Il tetrossido di osmio è usato in alcuni medicinali. Nelle analisi di laboratorio, viene utilizzato per colorare i tessuti viventi, garantisce la conservazione della struttura cellulare.

Nell'industria aerospaziale viene utilizzato l'osmio nelle apparecchiature elettroniche delle apparecchiature per l'aviazione e la tecnologia missilistica, così come nella produzione armi nucleari. A causa della mancanza di proprietà magnetiche, il metallo viene utilizzato nella fabbricazione di orologi di marca come Rolex. La lega di osmio con platino viene utilizzata quando realizzazione di impianti chirurgici Sono pacemaker o valvole polmonari.

1. Sotto una pressione di circa 770 GPa nell'osmio, gli elettroni interagiscono negli orbitali interni, la struttura della sostanza rimane invariata.
2. Osmio nelle rocce contiene mezzo percento della massa totale dei giacimenti minerari.
3. A causa dell'alta densità l'aspetto e il peso effettivo del metallo variano notevolmente. Quindi, una bottiglia di plastica da 0,5 litri riempita con questa polvere di metallo sarà più pesante di un secchio da 10 litri pieno d'acqua.
4. Questo metallo è tra i cinque più costoso.
5. Il costo di una tripla oncia di osmio è un segreto commerciale, nelle fonti aperte puoi trovare un prezzo approssimativo per 1 grammo di una sostanza.
6. A causa della refrattarietà dell'osmio annotato nella storia della lampada elettrica. Lo scienziato K. Auer von Welsbach dalla Germania ha proposto di sostituire il filamento di carbonio in una lampadina con un filamento di osmio. Le lampadine si sono rivelate 3 volte meno energivore e l'illuminazione è notevolmente migliorata. È vero, fu presto sostituito dal più comune tantalio, che a sua volta fu sostituito dal tungsteno.
7. Una situazione simile si è verificata con il metallo raro nella produzione di ammoniaca. Il metodo di sintesi dell'ammoniaca, ancora oggi utilizzato, sviluppato nel 1908 dal chimico tedesco Fritz Haber, è impossibile senza l'uso di catalizzatori.Inizialmente, i catalizzatori utilizzati in quel momento mostravano le loro proprietà solo in presenza di condizioni di temperatura significative e non avevano un'elevata efficienza, quindi la ricerca di un sostituto era molto urgente. Gli scienziati del laboratorio della Scuola tecnica superiore di Karlsruhe hanno proposto di utilizzare l'osmio finemente atomizzato come elemento catalitico. I risultati del test hanno confermato che questa idea è valida, la temperatura catalitica è scesa di oltre 100 ºC e il rilascio di ammoniaca è aumentato in modo significativo. È vero, in futuro si sono rifiutati di osmio, ma ha aiutato a risolvere un problema così importante.

L'osmio e altri metalli rari e unici suonano ruolo significativo in vari settori... Nonostante tutta la sua tossicità, salva la vita e la salute delle persone.

Per ulteriori informazioni sull'osmio, vedere il seguente video.