Osmij - kemija
Kemija osmija vrlo je usko područje specijalizacije. Osmij se koristi za proizvodnju mnogobrojnih legura u kojima se koriste izvanredna svojstva osmija.
Otkrivanje
Kemijski element osmija detektira se pomoću njegovog spoja osmijeva tetraoksida. Reakcija detekcije je specifična, ali ne preporuča se uslijed toksičnosti reakcije.
Otopina koja sadrži osmij kapa se na filtar-papir koji je prethodno navlažen otopinom benzidina ili kalijevog heksacijanoferata. U slučaju otopine benzidina, filtar-papir poprima ljubičastu boju. U slučaju otopine kalijevog heksacijanoferata, filtar-papir poprima svijetlo zelenu boju.
Međutim, danas se koristi sve više instrumentalnih tehnika za detekciju osmija. Primjeri uključuju atomsku spektrometriju, neutronsku aktivacijsku analizu te voltametriju. Korištenje ovih metoda omogućuje precizniju detekciju.
Proizvodnja
Proizvodnja osmija vrlo je kompleksna i obično se odvija tijekom ekstrakcije drugih metala, kao što su platina ili zlato.
Početni materijal za proizvodnju osmija obično je anodni mulj koji je nastao u proizvodnji zlata ili nikla. Anodni mulj otapa se u zlatotopki, što uzrokuje otapanje platine i zlata. Drugi platinski metali i srebro ne otapaju se.
Srebro tvori netopivi srebrov klorid koji se može ukloniti pomoću dušične kiseline i olovnog karbonata. Nakon toga se natrijev hidrogenkarbonat tali i ispire.
Rodij se otapa i uklanja u obliku rodijevog sulfata. Ostatak se tali zajedno s natrijevim peroksidom, što uzrokuje otapanje rutenija i osmija. Iridij ostaje u netopivom ostatku.
Otopini se dodaje klor. Tako nastaju hlapljive tvari osmijev tetraoksid i rutenijev tetraoksid.
Nakon dodavanja alkoholnog natrijevog hidroksida otapa se samo osmijev tetraoksid i na taj se način može odvojiti od rutenijevog tetraoksida.
Dobivanju elementarnog osmija prethodi taloženje spoja osmija s amonijevim kloridom.
Naposljetku, vodik se reducira i dobiva se elementarni osmij.
OsO2(NH3)4Cl2 + 3 H2 → Os + 4 NH4+ + 2 Cl- + 2 OH-
Obilježja
U periodnom sustavu elemenata osmij se nalazi u šestoj skupini prijelaznih metala. Unutar te skupine, osmij se nalazi u šestoj periodi.
Osmij ima atomski broj 76 i atomsku masu od 190,23 u. Konfiguracija elektrona osmija je [Xe] 4f14 5d6 6s2.
U svom kristalnom obliku osmij nije otrovan sve dok ne prijeđe temperaturu od 400 °C.
Osmij ima plavkasto-srebrni sjaj. Najčvršći je metal u skupini platinskih metala, a s gustoćom od 22,61 g / cm³, osmij je element najveće gustoće u periodnom sustavu elemenata. Obrada osmija vrlo je težak postupak.
Osmij ima gustu heksagonalnu kristalnu strukturu.
Osmij nije osobito reaktivan.
Osmij izravno reagira samo s klorom, fluorom i kisikom.
Ako je osmij kompaktan, otporan je na neoksidirajuće kiseline u vodi i zraku.
Osmij u obliku finog praha polako oksidira do osmijevog tetraoksida
Os + 2O2 → OsO4
Talište osmija je 3033 °C, što je najviše nakon renija i volframa.
Vrelište osmija je 5000 °C.
Na niskim temperaturama osmij je supravodič.
Osim toga, osmij ima najveći modul stlačivosti od svih elemenata. Iznosi 462 GPa, što je više čak i od modula stlačivosti dijamanta.
Kemijski spojevi
Osmijev tetraoksid dobro je poznati spoj osmija. Nastaje u reakciji oksidansa poput dušične kiseline s elementarnim osmijem. Osmijev tetraoksid je hlapljiva krutina sa snažnim efektom oksidacije.
Kristalni osmij nije spoj, već je specifična kristalizirana forma čistog elementa koja je, zbog svojih kemijskih obilježja, netoksična do temperature od 400 °C.
Za razliku od većine oksidansa, oksidacija s osmijevim tetraoksidom može se odviti pod stereokemijskim nadzorom. Iako se radi o skupom i otrovnom spoju, osmijev tetraoksid ima neke primjene.
Na primjer, osmijev tetraoksid koristi se u forenzici otiska prsta. Osim toga, koristi se za povećavanje kontrasta staničnih membrana u elektronskoj mikroskopiji.
Druge vrste spojeva uključuju koordinacijske spojeve osmija. Takozvani osmati, anionski koordinacijski spojevi s kisikom, nastaju od osmijevog tetraoksida.
Postoje i koordinacijski spojevi s drugim ligandima kao što su amonijak, cijanid, ugljični monoksid te dušikov monoksid. Ako je ligand organski, može se formirati organometalni spoj osmija osmocen.
Izotopi
Osmij se sastoji od mješavine sedam stabilnih izotopa: Osmij-192 (41 posto), Osmij-190 (26,4 posto), Osmij-189 (16,1 posto), Osmij-188 (13,3 posto), Osmij-187 (1,6 posto), Osmij-186 (1,58 posto) i Osmij-184 (0,02 posto).
Jedini prirodni radioaktivni izotop je Osmij-186 s vremenom poluraspada od oko dvije bilijarde godina.
Osim toga, postoji 27 kratkoživućih izotopa, od kojih Osmij-194 ima najduže vrijeme poluraspada (šest godina).
Omjer izotopa Osmij-187 i izotopa Osmij-186 koristi se u kronometrima renij-osmij. Oni se koriste za određivanje starosti željeznih meteorita.
