Osmium Chemie

Detekce

Prvek osmium se detekuje prostřednictvím jeho sloučeniny tetroxidu osmia. Detekční reakce je specifická, avšak nedoporučuje se kvůli její toxicitě.

Roztok obsahující osmium se nakape na filtrační papír, který byl předtím navlhčen roztokem benzidinu nebo hexakyanoželezitanu draselného. V případě roztoku benzidinu se filtrační papír zbarví do fialova. V případě roztoku hexakyanoželezitanu draselného změní papír barvu na světle zelenou.

K detekci osmia se však dnes používá stále více instrumentálních technik. Příkladem je atomová spektrometrie, neutronová aktivační analýza a voltametrie. Pomocí těchto metod je možné přesnější stanovení.

Výroba

Výroba osmia je velmi složitá a obvykle probíhá při extrakci jiných kovů, například platiny nebo zlata.

Výchozím materiálem pro výrobu osmia je obvykle anodový kal z výroby zlata nebo niklu. Anodový kal se rozpustí v aqua regia, čímž dojde k rozpuštění platiny a zlata. Ostatní platinové kovy a stříbro zůstávají.

Stříbro tvoří nerozpustný chlorid stříbrný, který lze oddělit kyselinou dusičnou a uhličitanem olovnatým. Následně se roztaví hydrogenuhličitan sodný a vyluhuje se.

Rhodium se rozpustí a odstraní ve formě síranu rhodného. Zbytek se roztaví spolu s peroxidem sodným, čímž se rozpustí ruthenium a osmium. Iridium zůstává v nerozpustném zbytku.

Do roztoku se přidá chlor. Vzniknou tak těkavé látky tetroxid osmia a tetroxid ruthenia.

Po přidání alkoholového louhu kaustické sody se rozpustí pouze tetroxid osmia, a proto jej lze oddělit od tetroxidu ruthenia.

Pro získání elementárního osmia se vysráží jako komplex s chloridem amonným.

Nakonec se vodíkem redukuje na kovové osmium.

OsO2(NH3)4Cl2 + 3 H2 → Os + 4 NH4+ + 2 Cl- + 2 OH-

Vlastnosti

V periodické tabulce prvků se osmium nachází v šesté skupině přechodných prvků. V rámci této skupiny ho najdeme v šesté periodě.

Osmium má atomové číslo 76 a atomovou hmotnost 190,23 u. Jeho elektronová konfigurace je [Xe] 4f14 5d6 6s2.

Osmium je ve své krystalické formě netoxické, pokud není překročena teplota 400 °C.

Osmium má modrostříbrný lesk. Je nejtvrdším kovem platinové skupiny a s hustotou 22,61 g/cm³ je prvkem s nejvyšší hustotou v periodické tabulce. Osmium se velmi obtížně zpracovává.

Osmium má šestibokou těsně uspořádanou krystalovou strukturu.

Osmium není nijak zvlášť reaktivní.

Osmium přímo reaguje pouze s chlorem, fluorem a kyslíkem.

Pokud je osmium kompaktní, je odolné vůči neoxidujícím kyselinám ve vodě a na vzduchu.

Jemně rozptýlené osmium se pomalu oxiduje na oxid osmičitý:
Os + 2O2 → OsO4

Po rheniu a wolframu má osmium při 3033 °C nejvyšší teplotu tání ze všech kovů.

Jeho teplota varu je 5000 °C.

Při nízkých teplotách je osmium supravodičem.

Kromě toho má osmium největší objemový modul ze všech prvků. S hodnotou 462 GPa dokonce překonává diamant.

Chemické sloučeniny

Tetroxid osmia je dobře známá sloučenina osmia. Vzniká reakcí oxidantů, jako je kyselina dusičná, s elementárním osmiem. Tetroxid osmia je těkavá pevná látka se silným oxidačním účinkem.

Krystalické osmium není sloučenina, ale specifická krystalizační forma čistého prvku, která je díky svým chemickým vlastnostem netoxická až do teploty 400 °C.

Na rozdíl od většiny oxidantů může oxidace tetroxidem osmia probíhat pod stereochemickou kontrolou. Přestože se jedná o drahou a toxickou sloučeninu, má tetroxid osmia některé aplikace.

Tetroxid osmia se například používá v kriminalistice otisků prstů. Slouží také ke zvýšení kontrastu buněčných membrán v elektronové mikroskopii.

Mezi další typy sloučenin patří koordinační komplexy osmia. Takzvané osmany, aniontové koordinační komplexy kyslíku, jsou odvozeny od tetroxidu osmia.

Koordinační komplexy existují také s jinými ligandy, jako je amoniak, kyanid, oxid uhelnatý a oxid dusnatý. Pokud je ligand organický, může vzniknout osmocen.

Izotopy

Osmium se skládá ze směsi sedmi stabilních izotopů: Osmium-192 (41 %), Osmium-190 (26,4 %), Osmium-189 (16,1 %), Osmium-188 (13,3 %), Osmium-187 (1,6 %), Osmium-186 (1,58 %) a Osmium-184 (0,02 %).

Jediným přírodním radioaktivním izotopem je Osmium-186 s poločasem rozpadu přibližně dva kvadriliony let.

Kromě toho existuje 27 krátce žijících izotopů, z nichž Osmium-194 má nejdelší poločas rozpadu (šest let).

Poměr izotopu Osmium-187 k izotopu Osmium-186 se používá v chronometrech rhenia a osmia. Ty se používají k určování stáří železných meteoritů.