Řadový prvek s atomovým číslem 76 palců chemický systém DI. Mendělejev se jmenuje osmium. V pevné formě má kov lesklou stříbrno-bílou barvu s namodralými odstíny. Hustota osmia, které je považováno za těžký kov, je 22,6 g/cm3. Zároveň je ale křehký a dá se z něj vyrobit prášek. Právě v tomto stavu objevil kov anglický chemik S. Tennant. Přechodový kov, součást skupiny platiny. V malém stavu je náchylný k oxidaci při pokojová teplota.
Drahý kov nejhustší (22,61 g/cm3) a žáruvzdorný. Fyzikální vlastnosti osmia jsou následující:
1. Taví při teplotě 3047 °C, vře při 5025 °C, nelze zpracovat mechanicky, nelze rozpustit v kyselině a aqua regia.
2. Má nepříjemný zápach, připomínající směs česneku a bělidla, které se přidává, aby platinové slitině dodalo tvrdost a pružnost.
3. Atomová hmotnost osmium je 190,23 g/mol.
4. Izotop 187 je výsledkem rozpadu izotopu rhenia. Slitina osmia se díky své chemické inertnosti používá v agresivním kyselém prostředí.
5. Kov se snadno drtí, ve formě prášku fialová pomalu se rozpouští v kyselinách, reaguje se sloučeninami jako je síra, selen, telur a fosfor.
6. V drobivém stavu reaguje se rtutí za vzniku amalgámu osmia.
7. Při interakci s jinými látkami vydává nepříjemný zápach.
8. Navenek krystaly vypadají krásně. Při vystavení vysokým teplotám taje a tvoří tvrdé a křehké krystaly. Barva kovu je šedomodrá se stříbřitým leskem.
Jeho vnější vlastnosti by mohli ocenit klenotníci, ale vzhledem k jeho toxicitě a chemická interakce s dalšími prvky se pro výrobu šperků nepoužívá.
Zemská kůra se skládá z 0,5 % tohoto kovu, hlavně ve středu země – jádru. Kus kovu, jako vejce, váží jeden kilogram. Pokud z této hmoty nasypete prášek do nádoby o objemu 0,5 litru, její hmotnost bude 16 kg.
Chemické vlastnosti ušlechtilého kovu jsou následující:
V přírodě existuje šest izotopů, jeden ze 186 izotopů se rozpadá na sloučeniny alfa skupiny. Osmium existuje nejdéle - 194 s poločasem rozpadu dva roky. Osmium se jen málo liší od ostatních kovů ze skupiny platiny (ruthenium, palladium, osmium, iridium, platina), ale je lepší než ostatní kovy díky své hustotě a schopnosti vařit při velmi vysokých teplotách.
V přírodě se vyskytuje v nativní formě jako pevný roztok s iridiem (minerály nevyanskit a sysertskit).
Přidání osmia do různých slitin je činí stabilnějšími, odolnějšími a nepodléhají mechanizaci a korozi.
Osmium je ušlechtilý kov. To je však v rozporu s jeho statusem: v překladu z řečtiny znamená „osme“ vůně, tedy chemicky aktivní. A ušlechtilost implikuje inertnost této látky.
Osmium bylo objeveno v roce 1803. Anglický chemik S. Tennant ve spolupráci s Williamem H. Wollastonem experimentoval s rozpouštěním osmia v aqua regia, ale nic z toho nebylo. Podobné testy provedli francouzští chemici Collet-Descoti, Antoine de Fourcroix a Vauquelin. V tomto prvku objevili nerozpustnou sraženinu platinové rudy. Chemický prvek dostal název pten, z řeckého slova znamenajícího létání. Tímto experimentem prokázali přítomnost dvou chemikálie- osmium a iridium.
V přírodě se ušlechtilý kov v nugetách nevyskytuje. Těží se z těchto hornin: sysertskit, nevyanskit, osmiirid a sarsit. Je součástí měděných, molybdenových a niklových rud. Podle některých údajů obsahuje sloučeniny arsenu a síry.
Podíl hmoty na planetě je 0,000005 % z celkové hmotnosti všech skály. V přírodě se osmium slučuje s iridiem, jehož procento se pohybuje od 10 do 50. Zásoby tohoto kovu jsou v Africe, Tasmánii, Austrálii, Spojených státech, Kanadě, Kolumbii a Rusku. Nejbohatší zemí na obsah osmia je Jižní Afrika (naleziště Bushveldova komplexu). Ušlechtilý kov lze nalézt ve slitinách nativní platiny, ale častěji ve slitinách osmia a iridia.
Drobivý stav je nejpřijatelnější formou existence. V této podobě vstupuje lépe chemické reakce a je podroben tepelnému zpracování. Kov skupiny platiny lze získat následujícími způsoby:
Krystaly získané pomocí posledního způsobu jsou velmi drahé. Někomu se podařilo vypěstovat krystaly z prášku, ale metoda je obtížná a zdlouhavá.
Kov je v přírodě poměrně vzácný a těžba osmia je nákladný projekt, takže to určuje jeho cenu na trhu. V 60.–70. letech 20. století byl drahý kov několikanásobně dražší než zlato. Prodali ho levně, ale byl oceněn na vysokou cenu, nabídky na trhu byly ohromující: gram kovu se odhadoval na 10 tisíc a za 200 tisíc dolarů. Zlato není tak ceněno jako jeho protějšek z platinové skupiny.
Chemická sloučenina s osmiem poškozuje lidské orgány. Vdechování par je smrtelné. Když byla zvířata intoxikována, byla pozorována anémie a byla narušena funkce plic.
Víte, že tetraosmium oxid OsO4 je poměrně agresivní sloučenina a při otravě se na kůži objevují zelené nebo černé bublinky. Pro člověka to není snadné, protože léčba bude trvat dlouho.
Ti, kteří pracují v nebezpečných odvětvích, by se měli chovat opatrně. Za tímto účelem podniky vydávají ochranné obleky a respirátory.
Osmium je chemický prvek z odpovídajícího systému chemických prvků. V normálním stavu je to přechodný kov skupiny platiny ve formě lesklého bílého kovu stříbřitého odstínu s modrým nádechem. Tento typ materiály mají nejvyšší hustotu mezi ostatními spolu s iridiem, ale ten trochu ztrácí.
Tento typ materiálu se izoluje z obohacených platinových kovových surovin propichováním při teplotě 800 až 900 stupňů Celsia na vzduchu.
Protože osmium je složitý materiál, není možné samostatně vypočítat jeho specifickou hmotnost v poli. Tyto výpočty se provádějí ve speciálních chemických laboratořích. Průměrná měrná hmotnost osmia je však známá a rovná se 22,61 g/cm3.
Pro zjednodušení výpočtů je níže uvedena tabulka s hodnotami měrná hmotnost osmium, stejně jako jeho hmotnost v závislosti na jednotkách výpočtu.
Tento materiál je křehký, ale zároveň velmi tvrdý kov s vysokou specifickou hmotností. Je obtížně obrobitelný pro svou křehkost, tvrdost a vysoký bod tání nízký tlak pára Bod tání osmia je 3033 stupňů Celsia a bod varu 5012 stupňů Celsia. Tento typ materiálu patří do skupiny paramagnetických materiálů.
Osmium v práškové formě dobře reaguje s halogeny, selenem, fosforem, kyslíkem, sirnými parami, sírou a kyselina dusičná při zahřátí. V kompaktní formě neinteraguje s alkáliemi a kyselinami. Má nízkou reakční rychlost s aqua regia a kyselinou dusičnou.
Tento typ materiálu je jedním z mála kovů, které tvoří klastrové nebo vícejaderné sloučeniny.
Nemá žádný vliv na biologická roleživé organismy a je extrémně toxický.
V přírodní forma se v přírodě nenachází. Tento materiál je vždy spojen s jiným typem kovu skupiny platiny, iridiem. Osmium se těží spolu s platinou. Při zpracování se uvolňuje osmikové iridium, které se dělí na samostatné složky – iridium a osmium. Osmium se poté čistí, zpracovává kyselinami a redukuje vodíkem v elektrické peci, čímž vzniká čistý kov s koncentrací až 99,9 procenta.
Je široce používán jako katalyzátor reakcí a složka slitin s iridiem. Je třeba zdůraznit hlavní směry:
Osmium je chemický prvek s atomovým číslem 76 v Periodické tabulce chemických prvků D. I. Mendělejeva, označený symbolem Os (lat. Osmium).
Atomové číslo - 76
Atomová hmotnost - 190,23
Hustota, kg/m³ - 22500
Teplota tání, °C - 3000
Tepelná kapacita, kJ/(kg °C) - 0,13
Elektronegativita - 2.2
Kovalentní poloměr, Å - 1,26
1. ionizace potenciál, eV - 8,70
Historie objevu osmia
V roce 1804 slavný anglický vědec William Wollaston, který velmi zaujal vědecký svět (více o tom je popsán v eseji o palladiu „The English Chemist's Joke“), na schůzi Královské společnosti uvedl, že při analýze surového (přírodního ) platina, objevil v ní dosud neznámé kovy, které pojmenoval palladium a rhodium. Oba byly nalezeny v té části platiny, která se rozpustila v aqua regia, ale tato reakce také zanechala nerozpustný zbytek. Jako magnet přitahoval mnoho chemiků, kteří se právem domnívali, že se v něm může skrývat nějaký dosud neznámý prvek.
Blízko úspěchu byli francouzští Collet-Descotilles, Fourcroix a Vauquelin. Nejednou si všimli, že když se surová platina rozpustila v aqua regia, uvolnil se černý kouř, a když se nerozpustný zbytek spojil s žíravým draslíkem, vytvořily se sloučeniny, které „nenamítaly“ rozpouštění.
Fourcroix a Vauquelin navrhli, že se požadovaný prvek částečně vypařuje ve formě kouře a jeho část, která se nestíhá takto „evakuovat“, klade agresorovi veškerý možný odpor, ani se v něm nechce rozpouštět. Vědci si pospíšili, aby dali novému prvku jméno - „pten“, což v řečtině znamená „okřídlený, létající“.
Ale toto jméno se třepotalo jako motýl a upadlo v zapomnění, protože Tennantovi se brzy podařilo oddělit „kuře“: ve skutečnosti to byla přírodní slitina dvou různých kovů. Vědec pojmenoval jeden z nich iridium - pro rozmanitost barev solí a druhý - osmium, protože jeho tetoxid, který se uvolnil, když se rozpustil produkt fúze osmiridia (jak bylo později známo dřívější „pten“) s alkálií. v kyselině nebo vodě měl nepříjemný, dráždivý zápach, podobný zároveň pachům chlóru a shnilých ředkviček. Později se ukázalo, že samotný kov je schopen vydávat podobné „aroma“, i když slabší: jemně mleté osmium postupně na vzduchu oxiduje a mění se na tetoxid.
Tennantovi se tato vůně zřejmě nelíbila a rozhodl se zvěčnit ve jménu živlu, který objevil jeho nejsilnější dojem z prvního setkání s ním.
Poznají vás podle oblečení, odpudí je svou inteligencí. A pokud lze vůni a barvu - cínovobílou s šedomodrým nádechem - považovat za „oděv“ osmia, pak jsou její vlastnosti chemický prvek a jak by měl být kov podle tohoto přísloví klasifikován jako „mysl“.
Čím se tedy náš hrdina může pochlubit? Předně, jak již bylo řečeno, svým ušlechtilým původem. Podívat se na periodická tabulka prvky: na jeho pravé straně stojí od sebe rodina platiny sestávající ze dvou triád. Horní triáda zahrnuje lehké platinové kovy - ruthenium, rhodium, palladium (všechno na světě je relativní: každý zástupce této trojice je více než jeden a půlkrát těžší než železo). Druhá triáda dala dohromady skutečné hrdiny těžké váhy – osmium, iridium a platinu.
Je zajímavé, že vědci se dlouhou dobu drželi tohoto řádu zvyšování atomových hmotností těchto prvků: platina - iridium - osmium. Když ale D.I. Mendělejev vytvořil svůj periodický systém, musel pečlivě zkontrolovat, objasnit a někdy i opravit atomové hmotnosti mnoha prvků. Nebylo snadné dělat celou tuto práci sám, a tak Mendělejev zapojil do práce další chemiky. Takže když mu byl doporučen Yu.V. Lermontov, která byla nejen příbuznou velkého básníka, ale také vysoce kvalifikovanou chemičkou, ji vědec požádal, aby objasnila atomové hmotnosti platiny, iridia a osmia, protože v něm vyvolaly velké pochybnosti.
Podle jeho názoru by osmium mělo mít nejmenší atomovou hmotnost a platina největší. Série přesných experimentů provedených Lermontovou potvrdila správnost tvůrce periodického zákona. Tak bylo určeno aktuální uspořádání prvků v této trojici – vše do sebe zapadlo.
Nalezení osmia v příroděOsmium nebylo nalezeno v nativní formě. Nachází se v polymetalických rudách, které také obsahují platinu a palladium (sirník měďnatý a niklový a měďmolybdenové rudy). Hlavními minerály osmia jsou přírodní slitiny osmia a iridia (nevyanskit a sysertskit) patřící do třídy pevných roztoků. Někdy se tyto minerály vyskytují nezávisle, ale častěji je součástí nativní platiny osmikové iridium. Hlavní ložiska osmicového iridia jsou soustředěna v Rusku (Sibiř, Ural), USA (Aljaška, Kalifornie), Kolumbie, Kanada, země Jižní Afrika. Osmium se také vyskytuje ve formě sloučenin se sírou a arsenem (erlichmanit, osmium laurit, osarsite). Obsah osmia v rudách obvykle nepřesahuje 1,10−3 %.
Spolu s dalšími ušlechtilými kovy se nachází v železných meteoritech.
Izotopy osmiaV přírodě se osmium vyskytuje v sedmi izotopech, z nichž 6 je stabilních: 184 Os, 187 Os, 188 Os, 189 Os, 190 Os a 192 Os. Nejtěžší izotop (osmium-192) tvoří 41 %, nejlehčí izotop (osmium-184) pouze 0,018 % celkových „zásob“. Osmium-186 podléhá rozpadu alfa, ale vzhledem k jeho výjimečně dlouhému poločasu (2,0±1,1)×10 15 let jej lze považovat za prakticky stabilní. Podle výpočtů jsou i další přírodní izotopy schopné rozpadu alfa, ale s ještě delším poločasem rozpadu, takže jejich rozpad alfa nebyl experimentálně pozorován. Teoreticky je možný dvojitý beta rozpad pro 184 Os a 192 Os, což také nebylo pozorováním pozorováno.
Izotop osmium-187 je výsledkem rozpadu izotopu rhenia (187 Re, poločas rozpadu 4,56×10 10 let). Aktivně se používá při datování hornin a meteoritů (metoda rhenium-osmium). Nejznámějším využitím osmia v datovacích metodách je metoda iridium-osmium, která byla použita k analýze křemene z mezní vrstvy oddělující období křídy a třetihor.
Separace izotopů osmia je poměrně složitý úkol. To je důvod, proč jsou některé izotopy poměrně drahé. Prvním a jediným vývozcem čistého osmia-187 je Kazachstán, který od ledna 2004 tuto látku oficiálně nabízí za ceny 10 000 USD za 1 gram.
Široký praktická aplikace nemá osmium-187. Podle některých zpráv bylo účelem operací s tímto izotopem praní nelegálního kapitálu.
Nativní osmium nebylo v přírodě nalezeno. V minerálech je vždy spojen s jiným kovem platinové skupiny – iridiem. Existuje celá skupina minerálů osmid iridium. Nejběžnějším z nich je nevyanskit, přírodní slitina těchto dvou kovů. Obsahuje více iridia, proto se nevyanskitu často říká jednoduše osmic iridium. Ale další minerál - sysertskit - se nazývá osmium iridide - obsahuje více osmia... Oba tyto minerály jsou těžké, s kovovým leskem a není se čemu divit - takové je jejich složení. A je samozřejmé, že všechny minerály skupiny osmic iridium jsou velmi vzácné.
Někdy se tyto minerály vyskytují nezávisle, ale častěji je osmic iridium součástí nativní surové platiny. Hlavní zásoby těchto nerostů jsou soustředěny v SSSR (Sibiř, Ural), USA (Aljaška, Kalifornie), Kolumbii, Kanadě a zemích Jižní Afriky.
Přirozeně se osmium těží společně s platinou, ale rafinace osmia se výrazně liší od metod izolace jiných platinových kovů. Všechny, kromě ruthenia, se vysrážejí z roztoků, osmium se získává oddestilováním z těkavého tetoxidu.
Před oddestilováním OsO 4 je však nutné oddělit iridium osmid od platiny a poté oddělit iridium a osmium.
Když se platina rozpustí v aqua regia, minerály skupiny osmidu iridia zůstávají ve sraženině: ani toto ze všech rozpouštědel nemůže překonat tyto nejstabilnější přírodní slitiny. K jejich přeměně na roztok se sraženina roztaví s osminásobným množstvím zinku – tuto slitinu lze poměrně snadno přeměnit na prášek. Prášek se slinuje s peroxidem barnatým BaO 3 a poté se na výslednou hmotu působí směsí kyseliny dusičné a chlorovodíkové přímo v destilační aparatuře k odstranění OsO 4 .
Zachytí se alkalickým roztokem a získá se sůl o složení Na 2 OsO 4. Na roztok této soli se působí hyposiřičitanem, načež se osmium vysráží chloridem amonným ve formě Fremyho soli Cl2. Sraženina se promyje, filtruje a poté kalcinuje v redukčním plameni. Takto houbovité osmium ještě není dostatečně čisté.
Poté se čistí působením kyselin (HF a HCl) a dále se redukuje v elektrické peci v proudu vodíku. Po ochlazení se získá kov s čistotou až 99,9 % O 3 .
Tohle je klasické schéma získání osmia - kovu, který se stále používá extrémně omezeně, kov, který je velmi drahý, ale docela užitečný.
Fyzikální vlastnosti osmiaVysoká tvrdost a mimořádná žáruvzdornost umožňují použití osmia pro povlakování třecích jednotek.
Osmium je prvním prvkem v hustotě. Jeho hustota je 22,61 g/cm³.
Osmium je cínovobílý kov s šedomodrým nádechem. Je nejtěžší ze všech kovů a jeden z nejtvrdších. Osmiová houba však může být rozemleta na prášek, protože je křehká.
Hexagonální krystalová mřížka typu Mg, a = 0,27353 nm, c = 0,43191 nm, z = 2, mezery. skupina P63/mmc;
Osmium taje při teplotě asi 3000°C a jeho bod varu nebyl dosud přesně stanoven. Předpokládá se, že leží někde kolem 5500 °C.
Hustota kovu 22,61 g/cm3; teplota tání 31,8 kJ/mol, teplota odpařování 747,4 kJ/mol; tlak páry 2,59 Pa (3000 °C), 133 Pa (3240 °C); 1,33 kPa (3640 °C), 13,3 kPa (4110 °C); teplotní koeficient lineární roztažnosti 5·10 -6 K -1 (298 K); tepelná vodivost 0,61 W/(cm K); vodivost 9,5 μΩ cm (20°C), teplotní koeficient. Vodivost 4,2·10 -3 K -1; paramagnetické, magnetické susceptibilita + 9,9·10 -6; teplota přechodu do supravodivého stavu 0,66 K; Tvrdost podle Vickerse 3-4 GPa, Mohs 7; normální modul pružnosti 56,7 GPa; smykový modul 22 GPa.
Stejně jako ostatní platinové kovy má osmium několik mocností: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ a 8+. Nejčastěji se můžete setkat se sloučeninami čtyř- a šestimocného osmia. Ale při interakci s kyslíkem vykazuje valenci 8+.
Chemické vlastnosti osmiaPři zahřívání reaguje osmium prášek s kyslíkem, halogeny, sirnými parami, selenem, tellurem, fosforem, dusičnou a sírovou kyselinou. Kompaktní osmium nereaguje ani s kyselinami, ani s alkáliemi, ale s roztavenými alkáliemi tvoří ve vodě rozpustné osmáty. Pomalu reaguje s kyselinou dusičnou a aqua regia, reaguje s roztavenými alkáliemi v přítomnosti oxidačních činidel (dusičnan draselný nebo chlorečnan) as roztaveným peroxidem sodným. Ve sloučeninách vykazuje oxidační stavy +4, +6, +8, méně často jiné od +1 do +7.
V kompaktním stavu je osmium odolné vůči oxidaci do 400 °C. Kompaktní osmium se nerozpouští v horké kyselině chlorovodíkové a vroucí aqua regia. Jemně rozptýlené osmium se oxiduje HNO 3 a varem H 2 SO 4 na OsO 4, při zahřívání reaguje s F 2, Cl 2, P, Se, Te atd. Kovový Os může. převeden do roztoku fúzí s alkáliemi za přítomnosti oxidačních činidel, čímž vznikají soli kyseliny osminové H2OsO4-osmát(VI), který je ve volném stavu nestabilní. Když OsO 4 reaguje s KOH v přítomnosti ethanolu nebo zářením s KNO 2, získá se osmát(VI) K 2 nebo K 2 OsO 4 2H 2 O ethanolem na hydroxid Os(OH). ) 4 (černý), který se v atmosféře N 2 dehydratuje na oxid OsO 2. Známé jsou perosmáty M 2, kde X = OH, F, vzniklé interakcí roztoku OsO 4 s koncentrovaným roztokem alkálie.
Pozoruhodným rysem oxidu osmičelého je, že jeho rozpustnost v organických kapalinách je mnohem vyšší než ve vodě. Za normálních podmínek se tedy ve sklenici vody rozpustí pouze 14 gramů této látky a ve sklenici tetrachlormethanu více než 700 gramů.
V atmosféře sírové páry vzplane osmium jako zápalka a vytvoří sulfid. Všežravý fluor při pokojové teplotě osmiu „neškodí“, ale při zahřátí na 250-300 C vzniká řada fluoridů. Protože dva těkavé fluoridy osmia byly poprvé připraveny v roce 1913, jejich vzorce byly považovány za OsF6 a OsF8. Ale v roce 1958 se ukázalo, že fluorid OsF8, který „žil“ v chemické literatuře téměř půl století, ve skutečnosti nikdy neexistoval a uvedené sloučeniny odpovídaly vzorcům OsF5 a OsF6. Relativně nedávno se vědcům podařilo získat další fluorid OsF7, který se při zahřátí nad 100 C rozkládá na OsF6 a elementární fluor.
Aplikace osmiaJednou z hlavních výhod osmia je jeho velmi vysoká tvrdost; V tom jí může konkurovat málokterý kov. Proto se při vytváření slitin s nejvyšší odolností proti opotřebení zavádí do jejich složení osmium. Plnicí pera se zlatým hrotem nejsou nic neobvyklého. Zlato je ale dosti měkký kov a za mnoho let práce musí pero na vůli svého majitele ujet dlouhé kilometry na papíře. Papír samozřejmě není pilník ani smirkový papír, ale jen málokterý kov takovou zkoušku obstojí. A přesto se špičky peří s touto nelehkou rolí vyrovnají. Jak? Tajemství je jednoduché: obvykle se vyrábějí ze slitin osmia s jinými platinoidy, nejčastěji z osmiridia, které už znáte. Bez nadsázky lze říci, že pero „obrněné“ osmiem nelze zbourat.
Výjimečná tvrdost, dobrá odolnost proti korozi, vysoká odolnost proti opotřebení, ne magnetické vlastnosti učinit z osmiridia vynikající materiál pro hrot střelky kompasu, osy a podpěry těch nejpřesnějších měřicí přístroje a hodinové mechanismy. Vyrábí se z ní břity chirurgických nástrojů a frézy pro umělecké zpracování slonoviny.
Skutečnost, že osmium a iridium často „působí jako duet“ - ve formě přírodní slitiny, se vysvětluje nejen cenné vlastnosti osmiridia. ale také vůlí osudu, který si přál, aby v zemské kůře byly tyto prvky spojeny neobvykle silnými vazbami. Ani jeden, ani druhý kov nebyl v přírodě nalezen ve formě nugetů, ale iridium osmid a osmium iridium jsou známé minerály (říká se jim nevyanskit, respektive sysertskit): v prvním převládá iridium, ve druhém osmium.
Někdy se tyto minerály vyskytují samostatně, ale častěji jsou součástí nativní platiny. Jeho separace na složky (tzv. rafinace) je proces, který zahrnuje mnoho stupňů, na jednom z nich se vysráží osmiridium. A možná nejobtížnější a nejdražší věcí v celém tomto „příběhu“ je oddělit osmium a iridium. Ale často to není nutné: jak již víte, slitina je široce používána v technologii a stojí mnohem méně než například čisté osmium. K izolaci tohoto kovu ze slitiny je totiž nutné provést tolik chemických operací, že jen jejich výčet by zabral mnoho místa. Konečným produktem dlouhého procesního řetězce je kovové osmium s čistotou 99,9 %.
Spolu s tvrdostí je známá další výhoda osmia - žáruvzdornost.
Z hlediska bodu tání (asi 3000 C) předčil nejen své ušlechtilé bratry - platinoidy, ale i naprostou většinu ostatních kovů. Osum se díky své žáruvzdornosti dostalo do biografie elektrické žárovky: ještě v dobách, kdy elektřina dokazovala svou převahu nad jiným zdrojem světla – plynem, navrhl německý vědec K. Auer von Welsbach nahradit uhlíkové vlákno v roce žárovka s osmiovou žárovkou. Lampy začaly spotřebovávat třikrát méně energie a poskytovaly příjemné, rovnoměrné světlo. Osum však v této důležité pozici dlouho nevydrželo: nejprve bylo nahrazeno méně nedostatkovým tantalem, ale brzy i to bylo nuceno ustoupit nejžáruvzdornějšímu žáruvzdornému materiálu - wolframu, který si dodnes drží své ohnivé hodinky.
Něco podobného se stalo s osmiem v jiné oblasti jeho použití - při výrobě čpavku. Moderní metoda syntézy této sloučeniny, navržená již v roce 1908 slavným německým chemikem Fritz Haberem, je nemyslitelná bez účasti katalyzátorů. První katalyzátory, které byly k tomuto účelu použity, vykazovaly své schopnosti až při vysokých teplotách (nad 700 C) a navíc nebyly příliš účinné.
Pokusy najít za ně náhradu dlouho k ničemu nevedly. Vědci z laboratoře Vyšší technické školy v Karlsruhe řekli nové slovo pro zlepšení tohoto procesu: navrhli použít jako katalyzátor jemně rozptýlené osmium. (Mimochodem, osmium je velmi tvrdé a zároveň je velmi křehké, takže houbu z tohoto kovu lze rozdrtit a přeměnit na prášek bez velkého úsilí.) Průmyslové experimenty ukázaly, že hra stojí za svíčku: teplota proces byl snížen o více než 100 stupňů, ano a konec hotové výrobky znatelně vzrostl.
I přesto, že později muselo osmium opustit scénu i zde (nyní se například pro syntézu čpavku používají levné, ale účinné železné katalyzátory), lze mít za to, že právě ono posunulo důležitý problém kupředu. Osmium pokračuje ve své katalytické aktivitě dodnes: jeho použití při hydrogenačních reakcích organických látek dává vynikající výsledky. Důvodem je především vysoká poptávka po osmiu ze strany chemiků: téměř polovina jeho celosvětové produkce je vynakládána na chemické potřeby.
Prvek 76 je také velmi zajímavý jako předmět vědecký výzkum. Přirozené osmium se skládá ze sedmi stabilních izotopů s hmotnostními čísly 184, 186-190 a 192. Je zvláštní, že čím nižší je hmotnostní číslo izotopu tohoto prvku, tím je méně obvyklé: pokud nejtěžší izotop (osmium-192) odpovídá pro 41 %, pak nejlehčí ze sedmi „bratrů“ (osmium-184) má pouze 0,018 % z celkových „rezerv“. Vzhledem k tomu, že izotopy se od sebe liší pouze hmotností atomů a ve svých fyzikálně-chemických „sklonech“ jsou si navzájem velmi podobné, je velmi obtížné je oddělit. Proto jsou i „drobky“ izotopů některých prvků neuvěřitelně drahé: například kilogram osmia-187 je na světovém trhu oceněn na 14 milionů dolarů. Pravda, v v poslední době Vědci se naučili „separovat“ izotopy pomocí laserových paprsků a existuje naděje, že ceny tohoto „nespotřebitelského zboží“ budou brzy výrazně sníženy.
Ze sloučenin osmia největší praktický význam má svůj tetoxid (ano, ten samý, kterému prvek „vděčí“ za svůj název). Působí jako katalyzátor při syntéze určitých léků. V lékařství a biologii se používá jako barvicí činidlo pro mikroskopické zkoumání živočišných a rostlinných tkání. Je třeba si uvědomit, že zdánlivě neškodné světle žluté krystaly oxidu osmičelého jsou silným jedem, dráždí kůži a sliznice, škodlivé pro oči.
Oxid osmičitý se používá jako černé barvivo pro malbu na porcelán: soli tohoto prvku se používají v mineralogii jako silná leptadla. Většina sloučenin osmia, včetně různých komplexů (osmium vykazuje schopnost tvořit komplexní sloučeniny vlastní všem platinovým kovům), stejně jako jeho slitiny (kromě již známého osmiridia a některých slitin s jinými platinoidy, wolframem a kobaltem), jsou stále „chřadnou“ v čekání na tu správnou práci.
Většina populace ví, že zlato a platina jsou nejdražší kovy. Cena osmia za 1 gram, které patří do skupiny platiny, je v hodnotě nižší než zlato.
Každý rok se na světě vytěží asi 2 600 tun zlata a určité množství platiny. Navíc podle statistik se každoročně objem produkce drahých kovů zvyšuje o 1,5 %. Mezitím se vytěží pouze 600 kg osmia, což je způsobeno tím, že je velmi obtížné ho najít v přírodě. A dovnitř čistá forma se nevyskytuje. A těží se děrováním z kovů platinové skupiny. To je důvod, proč jeden gram stojí v roce 2019 asi 12-15 USD nebo 800-900 rublů. Těžba osmia zahrnuje mnoho obtíží. Za prvé, jeho obsah v zemské kůře je zanedbatelný a kromě toho je rozptýlen po celé zemi. Obtížnost těžby a v důsledku toho vysoké náklady omezit používání osmia v průmyslu a proto se používá tam, kde ekonomický efekt jeho použití převyšuje vzniklé náklady pro těžbu a zpracování.
Osmium se nachází ve fragmentech meteoritů, které jsou různé časy dorazil na naši planetu. Nejčastěji se ale těží v dolech. V blízkosti často najdete materiál, jako je iridium. Množství vyrobeného osmia je opravdu zanedbatelné a pro potřeby různých průmyslových odvětví je nutné použít sekundární kov.
Jedním z hlavních vývozců tohoto kovu je Republika Kazachstán. Podle nepotvrzených informací je cena jednoho gramu vytěženého v této zemi asi 10 000 amerických dolarů. Ale to jsou jen fámy, protože cena kovu za unci je obchodní tajemství. Velikost nákladů na kov nutí přemýšlet o proveditelnosti jeho masového použití v průmyslu, medicíně a biologii.
Kov, označený Os, se nachází v buňce číslo 76. Nejbližšími sousedy jsou rhenium a iridium. Za normálních podmínek má látka stříbřitě bílou barvu.
Osmium má řadu jedinečných vlastností. Například hustota je 22,6 gramů na centimetr krychlový. V tomto ohledu překonal iridium. Kov, který se nachází v přírodě, se skládá z několika izotopů, které je prakticky nemožné oddělit. Nejčastěji používaným izotopem je index 187.
Teplota, při které osmium změní svůj stav agregace a přejde do kapalného stavu, je 3 027 ºC. Materiál se začne vařit, když dosáhne 5500 ºC. Vysoká hustota způsobila, že kov byl velmi křehký.
Navzdory vysoké ceně se osmium nepoužívá k výrobě šperků. Důvodem je špatná obrobitelnost. Je téměř nemožné to vystavit obrábění. Kromě toho musíme pamatovat na žáruvzdornost a křehkost.
Mezi izotopy poměrně vzácného kovu je číslo 187. Právě to se používá při konstrukci vesmírných technologií. Navíc bez něj by to nešlo jaderné zbraně. Používá se k vytvoření elektronického zařízení, které se podílí na ovládání raketových zbraní. Ty se mimochodem používají i při výstavbě skladů jaderného odpadu.
Jak bylo uvedeno výše, je to jeden z mála materiálů, který má vysokou hustotu, například kbelík s vodou váží lehčí než půllitrová láhev naplněná tímto kovem. Mezitím tato vlastnost - tvrdost - není prakticky žádaná, na rozdíl od její jiné vlastnosti - tvrdosti.
Osmium se používá jako přísada k výrobě mnoha slitin. I malý přídavek kovu dodává slitinám neuvěřitelnou odolnost proti opotřebení. Slitina s přídavkem tohoto materiálu může vydržet mnohem déle než ostatní. Navíc přibylo slitin s přídavkem osmia mechanická pevnost a vysokou odolností proti korozi. V důsledku této vlastnosti se osmium a slitiny používají ke snížení tření v různých součástech. Slitina osmia a iridia se používá při výrobě supertvrdých slitin pro různá průmyslová odvětví.
Vzhledem k uvedeným vlastnostem se při výrobě používá osmium měřící zařízení, určený pro vysoce přesná měření.
Mimochodem, osmium se používá při výrobě automatických per. To je důvod, proč pera mohou psát roky, aniž by se opotřebovávala.
Další vlastností vzácného kovu je, že není magnetický. A to byl důvod jeho použití v hodinových mechanismech a mechanických navigačních zařízeních (kompasech).
Kov se používá jako katalyzátor při výrobě amoniaku a organických sloučenin. Výroba metanolových katalyzátorů palivových článků je navíc bez něj nepostradatelná.
Není to tak dávno, co se slitina wolframu s osmiem používala k výrobě vláken žárovek. Tato slitina se nazývá Osram.
Mikroskopie se také neobejde bez vzácných kovů. Používá se k ovládání elektronových mikroskopů.
V lékařství se osmium a jeho oxidy používají v chirurgických implantátech a srdečních stimulátorech a při náhradě chlopní v plicích. Oxid osmičelý je však silný toxin a prakticky se nepoužívá v žádném průmyslu.
Ve skutečnosti se osmium ve své čisté formě v praxi používá jen zřídka. Jeho sloučeniny, například oxidy, se používají mnohem častěji.
Hotové osmium je skladováno ve formě prášku. Vzhledem k tomu, že se ve formě krystalů neroztaví a nedá se nijak zpracovat, nelze jej ani označit. Radiační ohřev se používá k výrobě kovových ingotů. Existují však způsoby výroby krystalů z práškového materiálu, například ohřev kelímku.
Osmium jako prvek objevili na počátku dvacátého století angličtí vědci. Prováděli pokusy s rozpouštěním platiny v aqua regia. Jedná se o směs kyseliny chlorovodíkové a dusičné, která je schopna beze zbytku rozpouštět kovy.
Během experimentů se objevila sraženina, která byla důkladně prozkoumána. V důsledku toho byla nalezena směs osmia a iridia. Mimochodem, podobné práce byly provedeny ve Francii.
