Semua tentang osmium

Osmium - logam yang jarang ditemui, tergolong dalam kumpulan platinum. Ia ditemui di England hasil daripada eksperimen pada tindak balas platinum. Nama osmium diberikan dalam bahasa Yunani dan dalam terjemahan bermaksud "bau". Seperti apa logam mulia ini? Apakah ciri-cirinya dan apakah kegunaannya?

Penemuan unsur ini berlaku secara tidak sengaja pada tahun 1803 oleh ahli kimia Inggeris Smithson Tennant dan William H. Wollastan. Hasil daripada eksperimen mengenai tindak balas platinum kepada campuran asid (sulfurik dan nitrik), mendakan yang terhasil menghasilkan aroma yang tidak menyenangkan, mengingatkan bau klorin dan lobak busuk. Eksperimen serupa telah dijalankan oleh Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy dan Vauquelin di Perancis. Hasil daripada penyelidikan mereka, mereka juga menemui bahan yang tidak diketahui dalam sedimen tidak larut daripada platinum.

Penemuan unsur kimia ini telah disampaikan kepada Royal Society di London melalui komunikasi bertulis Tennant bertarikh 21 Jun 1804. Dalam jadual berkala unsur kimia Mendeleev, logam terletak di bawah nombor ordinal 76. Logam tidak berlaku dalam bentuk tulen oleh nuget, oleh itu formula kimianya dibentangkan dalam bentuk terlarut.

Unsur tersebut diekstrak daripada bahan mentah sekunder akibat pemisahannya daripada bijih iridium, platinum, platinum-paladium atau bijih tembaga dan nikel. Pengeluaran tahunan keseluruhan elemen di dunia tidak melebihi saiz 1 tan.

Deposit terbesar di dunia patut diberi perhatian zon seperti pergunungan Ural dan Siberia di Rusia, negeri utara Alaska dan negeri barat California di Amerika, Kanada di Amerika Utara, Colombia di Amerika Selatan dan beberapa negara Afrika Selatan, Australia, Pulau Tasmania... Pada masa ini, deposit osmium yang ketara dipertimbangkan Kompleks Bushwell di Afrika Selatan, kebanyakan bahan dilombong di sana. Dengan mengambil kira deposit terbesar logam tersebut adalah di Afrika Selatan, harga dunia untuk logam nadir bumi ini agak tinggi. Kazakhstan dianggap sebagai satu-satunya pengeksport utama osmium-187 di dunia. Walaupun China mempunyai rizab bijih platinum, ia tidak mempunyai sejumlah besar osmium.

Bahan itu disimpan dalam bentuk serbuk dan kerana ia tidak cair dalam bentuk kristal, ia tidak mungkin untuk meletakkan setem padanya kerana sifat fizikalnya. Untuk pembuatan jongkong logam ini, rasuk elektron atau pemanasan arka daripada serbuk digunakan; pemanasan dalam mangkuk pijar juga digunakan.

Osmium kelihatan seperti logam kebiruan keperakan. Ia adalah salah satu unsur paling padat, ketumpatannya ialah 22,600 kilogram per meter padu, tetapi pada masa yang sama, bahan itu agak rapuh, mudah pecah dan hancur. Ia mempunyai graviti tentu yang tinggi dan mampu bersinar walaupun pada pengaruh suhu yang agak tinggi. Oleh kerana parameternya dan suhu lebur yang ketara, sukar untuk memesinnya. Secara semula jadi, ia wujud dalam bentuk tujuh isotop, enam daripadanya dianggap stabil, ini adalah osmium-184, osmium-187, osmium-188, osmium-189, osmium-190 dan osmium-192. Isotop logam radioaktif dengan nombor jisim dari 162 hingga 197 diperoleh di makmal, dan beberapa isomer nuklear juga diperoleh secara buatan.

Hampir semua sebatian dengan logam ini menyebabkan kerosakan pada organ dalaman, gangguan penglihatan dan pendengaran. Sekiranya keracunan dengan wap osmium, gangguan tidak dapat dipulihkan dalam badan dan kematian boleh berlaku. Para saintis menjalankan eksperimen ke atas haiwan, hasilnya adalah perkembangan pesat anemia, kekurangan fungsi paru-paru yang normal. Disimpulkan bahawa ini adalah edema yang berkembang pesat. Osmium tetroxide, yang digunakan dalam perubatan, adalah bahan yang sangat menghakis. Mempunyai bau yang paling busuk di dunia. Dalam kes keracunan, kulit menderita, ia berubah warna menjadi hijau atau hitam, sering disertai dengan ulser dan retak, yang akan mengambil masa yang sangat lama untuk sembuh.

Pekerja kemudahan pengeluaran berada pada risiko tertinggi; mengikut semua piawaian keselamatan, mereka hanya bekerja dalam alat pernafasan dan pakaian khas. Semua bekas yang mengandungi osmium oksida dimeterai dan disimpan mengikut peraturan. Untuk mendapatkan mineral nevyanskite, platinum ditukar menjadi larutan melalui aqua regia. Kemudian, mendakan yang terhasil terdedah kepada zink dalam jumlah 8 kali ganda - aloi sedemikian agak mudah ditukar kepada keadaan serbuk, yang kemudiannya bercantum dengan barium peroksida. Peringkat seterusnya ialah pemprosesan jisim yang terhasil dengan aqua regia, penyulingan melalui radas untuk mengasingkan osmium tetroksida.

Dengan bertindak ke atas bahan dengan larutan alkali, garam diperolehi. Larutan garam terjejas hiposulfit, akibatnya, dengan bantuan ammonium klorida, logam mendakan sudah dalam bentuk garam Fremy. Mendakan dibasuh, ditapis dan dikalsin. Hasil daripada semua tindakan ini ialah osmium span. Selepas itu, ia dibersihkan dengan asid, dikurangkan dalam relau elektrik di bawah aliran hidrogen, dan disejukkan. Jadi dapatkan sampel osmium sehingga 99.9%.

Sifat unsur ini, dari sudut pandangan kimia, adalah menakjubkan. Yang paling asas daripada mereka adalah yang berikut.

1. Osmium tidak bertindak balas sama sekali dengan alkali dan asid. Membentuk osmat larut air dalam tindak balas dengan cair beralkali. Interaksi dengan campuran asid nitrik dan hidroklorik memberikan tindak balas yang sangat perlahan.
2. Sangat toksik, walaupun dalam dos mikroskopik. Terutama toksik ialah osmium oksida, yang dibebaskan daripada platinum.
3. Adalah mustahil untuk menentukan takat didih logam, kerana ia sangat tahan api.
4. Logam dalam serbuk mudah memasuki tindak balas pemanasan dengan bahan-bahan tersebut: oksigen tulen, halogen, asid sulfurik atau nitrik.
5. Dalam pelbagai sebatian, ia menerima nombor oksida dari -2 hingga +8. Yang paling biasa ialah +2, +3, +4 dan +8.
6. Mampu membentuk sebatian gugusan.
7. Mineral utama berkaitan dengan larutan pepejal dan diwakili oleh aloi iridium dengan osmium - ia adalah sysertskite dan nevyanskite. Selain itu, syserskite mempunyai nama yang berbeza - osmium yang menggelikan, dan nevyanskite - iridium osmous.

Ketumpatan osmium adalah kira-kira 22.61 gram setiap sentimeter padu. Kristal mempunyai kilauan keperakan yang indah, dengan warna yang berbeza dari kelabu hingga biru. Dalam jongkong, warna biru gelap muncul, dalam serbuk ia berwarna ungu. Semua logam mempunyai kilauan keperakan. Ketoksikan unsur tersebut menghalang penggunaannya dalam industri barang kemas. Ciri-ciri fizikal utama adalah seperti berikut.

1. Takat lebur unsur ini agak tinggi, lebur boleh berlaku pada suhu melebihi 3000 darjah Celsius.
2. Logam tidak mempunyai sifat magnetik.
3. Ketegasan yang menakjubkan. Aloi dengan penambahan logam ini memperoleh peningkatan rintangan haus, ketahanan, rintangan kakisan, dan rintangan kepada tekanan mekanikal.
4. Takat didih ialah 5012 ºC.
5. Kekerasan Mohs ialah 7.
6. Kekerasan Vickers ialah 3-4 GPa.

Oleh kerana kos yang ketara bagi unsur itu sendiri, logam ini jarang digunakan dalam pengeluaran perindustrian besar-besaran. Osmium digunakan terutamanya dalam industri kimia, di mana ia digunakan sebagai pemangkin. Osmium tetroxide digunakan dalam sesetengah ubat. Dalam analisis makmal, ia digunakan untuk mengotorkan tisu hidup, memastikan pemeliharaan struktur sel.

Dalam industri aeroangkasa, osmium digunakan dalam peralatan elektronik peralatan untuk penerbangan dan teknologi roket, serta dalam pembuatan senjata nuklear. Oleh kerana kekurangan sifat magnetik, logam itu digunakan dalam pembuatan jam tangan berjenama seperti Rolex. Aloi osmium dengan platinum digunakan apabila penciptaan implan pembedahan Adakah perentak jantung atau injap pulmonari.

1. Di bawah tekanan kira-kira 770 GPa dalam osmium, elektron berinteraksi dalam orbital dalaman, struktur bahan kekal tidak berubah.
2. Osmium dalam batuan mengandungi setengah peratus daripada jumlah jisim mendapan bijih.
3. Oleh kerana kepadatan yang tinggi rupa dan berat sebenar logam sangat berbeza. Jadi, botol plastik 0.5 liter yang diisi dengan serbuk logam ini akan lebih berat daripada baldi 10 liter berisi air.
4. Logam ini berada dalam lima yang paling banyak mahal.
5. Kos satu auns tiga kali ganda osmium adalah rahsia perdagangan, dalam sumber terbuka anda boleh mencari harga anggaran untuk 1 gram bahan.
6. Kerana refraktori osmium tercatat dalam sejarah lampu elektrik. Saintis K. Auer von Welsbach dari Jerman membuat cadangan untuk menggantikan filamen karbon dalam mentol dengan filamen osmium. Mentol ternyata 3 kali kurang intensif tenaga, dan pencahayaan telah bertambah baik dengan ketara. Benar, ia tidak lama lagi digantikan oleh tantalum yang lebih biasa, yang, seterusnya, digantikan oleh tungsten.
7. Keadaan yang sama berlaku dengan logam jarang dalam pengeluaran ammonia. Kaedah sintesis ammonia, yang masih digunakan hari ini, dibangunkan pada tahun 1908 oleh ahli kimia Fritz Haber dari Jerman, adalah mustahil tanpa menggunakan pemangkin.Pada mulanya, pemangkin yang digunakan pada masa itu menunjukkan sifatnya hanya dengan kehadiran keadaan suhu yang ketara dan tidak mempunyai kecekapan tinggi, jadi pencarian pengganti adalah sangat mendesak. Para saintis dari makmal Sekolah Teknikal Tinggi di Karlsruhe membuat cadangan untuk menggunakan osmium beratom halus sebagai unsur pemangkin. Keputusan ujian mengesahkan bahawa idea ini berbaloi, suhu pemangkin telah menurun lebih daripada 100 ºC, dan pembebasan ammonia telah meningkat dengan ketara. Benar, pada masa akan datang mereka menolak osmium, tetapi dia membantu dalam menyelesaikan masalah penting itu.

Osmium dan logam lain yang jarang dan unik bermain peranan penting dalam pelbagai industri... Walaupun dengan semua ketoksikannya, ia menyelamatkan nyawa dan kesihatan orang ramai.

Untuk maklumat lanjut tentang osmium, lihat video berikut.