chemia osmu
Chemia osmu to bardzo mały obszar specjalizacji. Osm jest używany do produkcji wielu stopów, które wykorzystują wyjątkowe właściwości osmu.
Wykrycie
Pierwiastek osm jest wykrywany przez jego związek czterotleneku osmu. Reakcja detekcji jest specyficzna, jednak nie jest zalecana ze względu na jej toksyczność.
Roztwór zawierający osm wkrapla się na bibułę filtracyjną zwilżoną uprzednio roztworem heksacyjanożelazianu benzydyny lub potasu. W przypadku roztworu benzydyny bibuła filtracyjna zmienia kolor na fioletowy. W przypadku roztworu heksacyjanożelazianu potasu papier zmienia kolor na jasnozielony.
Jednak coraz więcej technik instrumentalnych jest obecnie używanych do wykrywania osmu. Przykłady obejmują spektrometrię atomową, analizę aktywacji neutronów i woltamperometrię. Dzięki tym metodom możliwe jest dokładniejsze określenie.
produkcja
Produkcja osmu jest bardzo złożona i zwykle odbywa się podczas wydobycia innych metali, takich jak platyna czy złoto.
Materiałem wyjściowym do produkcji osmu jest zwykle szlam anodowy z produkcji złota lub niklu. Szlam anodowy rozpuszcza się w wodzie królewskiej, powodując rozpuszczanie platyny i złota. Pozostałe metale platynowe i srebro pozostają.
Srebro tworzy nierozpuszczalny chlorek srebra, który można oddzielić kwasem azotowym i węglanem ołowiu. Następnie wodorowęglan sodu jest topiony i ługowany.
Rod rozpuszcza się i usuwa jako siarczan rodu. Pozostałość topi się razem z nadtlenkiem sodu, powodując rozpuszczenie rutenu i osmu. Iryd pozostaje w nierozpuszczalnej pozostałości.
Do roztworu dodaje się chlor. W ten sposób powstają lotne substancje: czterotlenek osmu i czterotlenek rutenu.
Po dodaniu alkoholowego ługu sodowego rozpuszcza się tylko czterotlenek osmu i dlatego można go oddzielić od czterotlenku rutenu.
Aby uzyskać elementarny osm, wytrąca się go w postaci kompleksu z chlorkiem amonu.
Wreszcie wodór jest redukowany do metalicznego osmu.
OsO2(NH3)4Cl2 + 3 H2 → Os + 4 NH4+ + 2 Cl- + 2 OH-
charakterystyka
W układzie okresowym osm znajduje się w szóstej grupie pierwiastków przejściowych. W tej grupie można go znaleźć w szóstym okresie.
Osm ma liczbę atomową 76 i masę atomową 190,23 u. Jego konfiguracja elektronowa to [Xe] 4f14 5d6 6s2.
Osm w postaci krystalicznej jest nietoksyczny, o ile nie zostanie przekroczona temperatura 400 °C.
Osm ma niebieskawo-srebrzysty połysk. Jest to najtwardszy metal z grupy platynowców i mając gęstość 22,61 g/cm³ jest pierwiastkiem o największej gęstości w układzie okresowym. Osm jest bardzo trudny w obróbce.
Osm ma heksagonalną, ciasno upakowaną strukturę krystaliczną.
Osm nie jest szczególnie reaktywny.
Osm reaguje bezpośrednio tylko z chlorem, fluorem i tlenem.
Jeśli osm jest zwarty, jest odporny na nieutleniające kwasy w wodzie i powietrzu.
Drobno rozproszony osm powoli utlenia się do tlenku osmu VIII:
Os + 2O2 → OsO4
Po renie i wolframie, osm w temperaturze 3033 °C ma najwyższą temperaturę topnienia spośród wszystkich metali.
Jego temperatura wrzenia to 5000 °C.
W niskich temperaturach osm jest nadprzewodnikiem.
Ponadto osm ma największy moduł objętościowy ze wszystkich pierwiastków. Z wartością 462 GPa przewyższa nawet diament.
Związki chemiczne
Czterotlenek osmu jest dobrze znanym związkiem osmu. Powstaje w wyniku reakcji utleniaczy, takich jak kwas azotowy, z pierwiastkowym osmem. Czterotlenek osmu jest lotną substancją stałą o silnym działaniu utleniającym.
Krystaliczny osm nie jest związkiem, ale specyficzną formą krystalizacji czystego pierwiastka, który ze względu na swoje właściwości chemiczne jest nietoksyczny do 400 °C.
W przeciwieństwie do większości utleniaczy, utlenianie czterotlenkiem osmu może zachodzić pod kontrolą stereochemiczną. Chociaż jest to drogi i toksyczny związek, tetratlenek osmu ma pewne zastosowania.
Na przykład tetratlenek osmu jest stosowany w kryminalistyce odcisków palców. Służy również do wzmocnienia kontrastu błon komórkowych w mikroskopii elektronowej.
Inne typy związków obejmują kompleksy koordynacyjne osmu. Tak zwane osmaty, anionowe kompleksy koordynacyjne tlenu, wywodzą się z czterotlenku osmu.
Kompleksy koordynacyjne istnieją również z innymi ligandami, takimi jak amoniak, cyjanek, tlenek węgla i tlenek azotu. Jeśli ligand jest organiczny, może powstać osmocen.
izotopy
Osm składa się z mieszaniny siedmiu stabilnych izotopów: osm-192 (41 procent), osm-190 (26,4 procent), osm-189 (16,1 procent), osm-188 (13,3 procent), osm-187 (1,6 procent), Osm-186 (1,58 proc.) i Osm-184 (0,02 proc.).
Jedynym naturalnym izotopem promieniotwórczym jest osm-186 o okresie półtrwania około dwóch biliardów lat.
Ponadto istnieje 27 krótkożyciowych izotopów, z których osm-194 ma najdłuższy okres półtrwania (6 lat).
Stosunek izotopu Osm-187 do izotopu Osm-186 jest stosowany w chronometrach renowo-osmowych. Służą one do określenia wieku meteorytów żelaznych.
