כימיה של אוסמיום

איתור

האלמנט אוסמיום מזוהה באמצעות תרכובת האוסמיום טטרוקסיד שלו. תגובת האיתור היא ספציפית, עם זאת, היא לא מומלצת בשל הרעילות שלה.

הנוזל המכיל את האוסמיום הוא מטופטף על נייר מסנן אשר נספג בעבר עם בנזילין או נוזל אשלגן hexacyanoferrate. במקרה של נוזל בנזילין, נייר המסנן הופך סגול. במקרה של תמיסת אשלגן hexacyanoferrate, הנייר משנה את צבעו לירוק בהיר.

עם זאת, יותר ויותר טכניקות אינסטרומנטליות משמשות כיום כדי לזהות אוסמיום. דוגמאות כוללות ספקטרומטריה אטומית, ניתוח הפעלת נויטרונים ווולטמטריה. בשיטות אלה, קביעה מדויקת יותר אפשרית.

ייצור

הייצור של אוסמיום הוא מורכב מאוד ובדרך כלל מתרחש במהלך הפקת מתכות אחרות, כגון פלטינה או זהב.

החומר ההתחלתי לייצור אוסמיום הוא בדרך כלל בוצת אנודה מייצור זהב או ניקל. בוצה אנודה מומסת באקווה רג'יה, מה שגורם לפלטינה ולזהב להתמוסס. שאר מתכות הפלטינה והכסף נשארות.

הכסף יוצר כלוריד כסף בלתי מסיס אשר ניתן להפרדה על ידי חומצה חנקתית עופרת קרבונט. לאחר מכן, לאחר מכן הוא מתמוסס עם נתרן מימן פחמתי ונשטף החוצה.

בדרך זו, רודיום מומס ומוסר כרודיום סולפט. השאריות נמסות יחד עם נתרן חמצן, ובכך רותניום ואוסמיום נכנסים לתמיסה. אירידיום נשאר בשאריות הבלתי מסיסות.

 לתמיסה מוסיפים כלור. זה יוצר את החומרים הנדיפים אוסמיום טטרוקסיד ורוטניום טטרוקסיד.

 לאחר הוספת סודה קאוסטית אלכוהולית, רק אוסמיום טטרוקסיד נכנס לתמיסה ובכך ניתן להפרידו מהרוטניום טטרוקסיד.

 כדי להשיג אוסמיום יסודי, הוא מושקע כקומפלקס עם אמוניום כלוריד.

לבסוף, הוא מופחת לאוסמיום מתכתי עם מימן.

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

מאפיינים

אוסמיום נמצא בקבוצת המעבר השישית בטבלה המחזורית. בתוך קבוצה זו אנו מוצאים אותו במחזור השישי.

לאוסמיום מספר אטומי של 76 ומסה אטומית של 190.23 ותצורת האלקטרונים שלו היא [Xe] 4f14 5d6 6s2.

בצורתו הגבישית, האוסמיום אינו רעיל כל עוד לא חורגים מטמפרטורה של 400 מעלות צלזיוס.

אוסמיום היא מתכת כחולה-לבנה, מבריקה וקשה. זוהי המתכת הקשה ביותר מבין מתכות הפלטינה ובעלת הצפיפות הגבוהה ביותר של 22.61 גרם / ס"מ³, אוסמיום  היא מתכת  קשה מאוד לעיבוד.

המבנה הגבישי של האוסמיום הוא האריזה המשושה הקרובה ביותר של כדורים.

אוסמיום אינו תגובתי במיוחד.

הוא מגיב ישירות עם כלור, פלואור וחמצן.

אם האוסמיום קומפקטי, הוא עמיד בפני חומצות שאינן מחמצנות במים ובאוויר.

אוסמיום מחולק דק מתחמצן באיטיות לתחמוצת אוסמיום VII:

Os + 2O2 → OsO4

אחרי רניום וטונגסטן, לאוסמיום יש את נקודת ההיתוך הגבוהה ביותר מכל המתכות ב-3,033 מעלות צלזיוס.

נקודת הרתיחה שלו היא 5000 מעלות צלזיוס.

בטמפרטורות נמוכות, אוסמיום הוא מוליך-על.

בנוסף, לאוסמיום יש את מודול הדחיסה הגדול ביותר מכל האלמנטים. עם ערך של 462 ג'יגה-פסקל, הוא אפילו עולה על היהלום.

תרכובות כימיות

תרכובת אוסמיום היא אוסמיום טטרוקסיד. היא נוצרת על ידי תגובה של חומרי חמצון כגון חומצה חנקתית עם אוסמיום יסודי. אוסמיום טטרוקסיד הוא מוצק נדיף בעל אפקט חמצון חזק.

אוסמיום גבישי אינו תרכובת אלא רק סוג של התגבשות של היסוד הטהור, שאינו רעיל עד 400 מעלות צלזיוס בשל תכונותיו הכימיות.

בניגוד לרוב חומרי החמצון, החמצון עם אוסמיום טטרוקסיד יכול להתקדם בשליטה סטריאוכימית. למרות שמדובר בתרכובת יקרה ורעילה, לאוסמיום טטרוקסיד יש מספר שימושים.

הוא משמש, למשל, בהבטחת ראיות לטביעות אצבע. הוא משמש גם לשיפור הניגודיות של ממברנות התא במיקרוסקופ אלקטרוני.

כמה סוגים אחרים של תרכובות הם התרכובות המורכבות של אוסמיום. מה שנקרא אוסמאטים מופקים מאוסיום טטרוקסיד. אלו הם מתחמי חמצן אניוניים.

התרכובות המורכבות זמינות גם עם ליגנדים אחרים כגון אמוניה, ציאניד, פחמן חד חמצני וחנקן חד חמצני. אם הליגנד הוא אורגני בטבעו, יכול להיווצר אוסמוקן (Osmocen).

איזוטופים

אוסמיום מורכב מתערובת של שבעה איזוטופים יציבים: אוסמיום-192 (41 אחוז), אוסמיום-190 (26.4 אחוז), אוסמיום-189 (16.1 אחוז), אוסמיום-188 (13.3 אחוז), אוסמיום-187 (1.6 אחוז), אוסמיום-186 (1.58 אחוז) ואוסמיום-184 (0.02 אחוז).

האיזוטופ הרדיואקטיבי הטבעי היחיד הוא Osmium-186 עם זמן מחצית חיים של כשני קוודריליון שנים.

בנוסף, קיימים 27 איזוטופים קצרי חיים, מתוכם לאוסמיום-194 יש את זמן מחצית החיים הארוך ביותר (שש שנים).

היחס בין האיזוטופ Osmium-187 לאיזוטופ Osmium-186 משמש בכרונומטרים של רניום-אוסמיום. אלה משמשים לקביעת גילם של מטאוריטי ברזל.