Všetko o osmie

Osmium - vzácny kov, patrí do skupiny platiny. Objavili ho v Anglicku ako výsledok pokusov o reakcii platiny. Názov osmium je uvedený v gréčtine a v preklade znamená "vôňa". Aký je tento ušľachtilý kov? Aké sú jeho vlastnosti a aké je jeho využitie?

K objavu tohto prvku došlo náhodou v roku 1803 anglickými chemikmi Smithson Tennant a William H. Wollastan. V dôsledku pokusov o reakcii platiny na zmes kyselín (sírovej a dusičnej) sa vo výslednej zrazenine vyvinula nepríjemná aróma, pripomínajúca smrad chlóru a hnilú reďkovku. Podobné experimenty vykonali Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy a Vauquelin vo Francúzsku. V dôsledku svojho výskumu našli neznámu látku aj v nerozpustnom sedimente z platiny.

Objav týchto chemických prvkov bol predložený Kráľovskej spoločnosti v Londýne Tennantovým písomným oznámením z 21. júna 1804. V periodickej tabuľke chemických prvkov Mendelejeva sa kov nachádza pod poradovým číslom 76. Kov sa nevyskytuje vo svojej čistej forme v zrnkách, preto je jeho chemický vzorec prezentovaný v rozpustenej forme.

Prvok sa získava z druhotných surovín v dôsledku jeho oddelenia od irídiových, platinových, platino-paládiových rúd alebo medených a niklových rúd. Ročná produkcia celého prvku vo svete nepresahuje veľkosť 1 tony.

Najväčšie svetové ložiská stoja za povšimnutie také zóny ako napr Uralské pohorie a Sibír v Rusku, severnom štáte Aljaška a západný štát Kalifornia v Amerike, Kanada v Severnej Amerike, Kolumbia v Južnej Amerike a niektoré juhoafrických krajinách, Austrália, Ostrov Tasmánia... V súčasnosti sa uvažuje o významnom ložisku osmia Bushwell Complex v Južnej Afrike, tam sa ťaží väčšina látky. Ak vezmeme do úvahy, že najväčšie ložiská kovu sú v Južnej Afrike, svetové ceny tohto kovu vzácnych zemín sú dosť vysoké. Kazachstan je považovaný za jediného veľkého vývozcu osmia-187 na svete. Hoci Čína má zásoby platinovej rudy, nemá významné množstvo osmia.

Látka je skladovaná v práškovej forme a keďže sa netopí vo forme kryštálov, nie je možné na ňu pre jej fyzikálne vlastnosti nalepiť pečiatku. Na výrobu ingotov z tohto kovu sa používa ohrev elektrónovým lúčom alebo oblúkový ohrev z prášku, tiež ohrev v tégliku.

Osmium vyzerá ako striebristo modrastý kov. Je to jeden z najhustejších prvkov, jeho hustota je 22 600 kilogramov na meter kubický, no zároveň je hmota dosť krehká, ľahko sa láme a drobí. Má vysokú špecifickú hmotnosť a je schopný svietiť aj pri pomerne vysokých teplotných vplyvoch. Pre jeho parametre a výraznú teplotu tavenia je náročné ho opracovať. V prírode existuje vo forme siedmich izotopov, z ktorých šesť sa považuje za stabilné, sú to osmium-184, osmium-187, osmium-188, osmium-189, osmium-190 a osmium-192. V laboratóriu sa získali izotopy rádioaktívnych kovov s hmotnostnými číslami od 162 do 197 a niektoré jadrové izoméry sa získali aj umelo.

Takmer všetky zlúčeniny s týmto kovom spôsobujú poškodenie vnútorných orgánov, poruchy zraku a sluchu. V prípade otravy parami osmia môže dôjsť k nezvratným poruchám v tele a smrti. Vedci uskutočnili experimenty na zvieratách, ktorých výsledkom bol rýchly rozvoj anémie, nedostatok normálnej funkcie pľúc. Dospelo sa k záveru, že ide o rýchlo sa rozvíjajúci edém. Oxid osmičelý, ktorý sa používa v medicíne, je veľmi žieravá látka. Má ten najnepríjemnejší zápach na svete. Pri otravách koža trpí, mení farbu na zelenú alebo čiernu, často sprevádzané vredmi a prasklinami, ktorých liečenie bude trvať veľmi dlho.

Najviac ohrození sú zamestnanci výrobných prevádzok, ktorí podľa všetkých bezpečnostných noriem pracujú len v respirátoroch a špeciálnom oblečení. Všetky nádoby obsahujúce oxid osmičelý sú zapečatené a skladované v súlade s pravidlami. Na získanie minerálov nevyanskitu sa platina premieňa na roztok pomocou aqua regia. Potom sa výsledná zrazenina vystaví pôsobeniu zinku v 8-násobnom množstve - takáto zliatina sa pomerne ľahko premení na práškový stav, ktorý sa potom taví s peroxidom bárnatého. Ďalším stupňom je spracovanie výslednej hmoty s aqua regia, destilácia cez aparatúru na oddeľovanie oxidu osmičelého.

Pôsobením na látku alkalickým roztokom sa získa soľ. Ovplyvnený je fyziologický roztok hyposulfit, v dôsledku čoho sa kov pomocou chloridu amónneho vyzráža už vo forme Fremyho soli. Zrazenina sa premyje, filtruje a kalcinuje. Výsledkom všetkých týchto akcií je hubovité osmium. Následne sa čistí kyselinami, redukuje v elektrickej peci pod prúdom vodíka a ochladí. Takže získať vzorky osmia až do 99,9%.

Vlastnosti tohto prvku sú z hľadiska chémie úžasné. Najzákladnejšie z nich sú nasledujúce.

1. Osmium vôbec nereaguje s alkáliami a kyselinami. V reakcii s alkalickými taveninami vytvára vo vode rozpustné osmáty. Interakcia so zmesou kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej dáva extrémne pomalú reakciu.
2. Veľmi toxický, dokonca aj v mikroskopických dávkach. Zvlášť toxický je oxid osmiitý, ktorý sa uvoľňuje z platiny.
3. Nie je možné určiť bod varu kovu, pretože je obzvlášť žiaruvzdorný.
4. Kov v prášku ľahko vstupuje do zahrievacej reakcie s takými látkami: čistý kyslík, halogény, kyselina sírová alebo dusičná.
5. V rôznych zlúčeninách sa získajú oxidové čísla od -2 do +8. Najbežnejšie sú +2, +3, +4 a +8.
6. Schopný vytvárať klastrové zlúčeniny.
7. Hlavné minerály súvisia s tuhými roztokmi a sú zastúpené zliatinami irídia s osmiom - sú to sysertskit a nevyanskit. Okrem toho má syserskit iný názov - dúhové osmium a nevyanskit - osmózne irídium.

Hustota osmium je približne 22,61 gramov na centimeter kubický. Kryštály majú krásny striebristý lesk s rôznymi odtieňmi od šedej po modrú. V ingotoch sa objavuje tmavomodrá farba, v prášku je fialová. Celý kov má strieborný lesk. Toxicita prvku bráni jeho použitiu v klenotníckom priemysle. Hlavné fyzikálne vlastnosti sú nasledovné.

1. Teplota topenia tohto prvku je pomerne vysoká, topenie je možné pri teplotách nad 3000 stupňov Celzia.
2. Kov nemá magnetické vlastnosti.
3. Úžasná pevnosť. Zliatiny s prídavkom tohto kovu získavajú zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu, trvanlivosť, odolnosť proti korózii a odolnosť voči mechanickému namáhaniu.
4. Bod varu je 5012 ºC.
5. Mohsova tvrdosť je 7.
6. Tvrdosť podľa Vickersa je 3-4 GPa.

Vzhľadom na značné náklady na samotný prvok sa tento kov zriedka používa v masovej priemyselnej výrobe. Osmium sa používa najmä v chemickom priemysle, kde sa používa ako katalyzátor. V niektorých liekoch sa používa oxid osmičelý. V laboratórnych rozboroch sa používa na farbenie živých tkanív, zabezpečuje zachovanie bunkovej štruktúry.

V leteckom priemysle sa používa osmium v elektronickom vybavení zariadení pre leteckú a raketovú techniku, ako aj pri výrobe jadrové zbrane. Kvôli nedostatku magnetických vlastností, kov sa používa pri výrobe značkových hodiniek ako napríklad Rolex. Zliatina osmia s platinou sa používa, keď vytváranie chirurgických implantátov Sú to kardiostimulátory alebo pľúcne chlopne.

1. Pod tlakom asi 770 GPa v osmie interagujú elektróny vo vnútorných orbitáloch, štruktúra látky zostáva nezmenená.
2. Osmium v horninách obsahuje pol percenta celkovej hmoty rudných ložísk.
3. Kvôli vysokej hustote vzhľad a skutočná hmotnosť kovu sa značne líšia. Takže 0,5 litrová plastová fľaša naplnená týmto kovovým práškom bude ťažšia ako 10 litrové vedro naplnené vodou.
4. Tento kov je v piatich najviac nákladné.
5. Cena trojitej unce osmia je obchodným tajomstvom, v otvorených zdrojoch nájdete približnú cenu za 1 gram látky.
6. Kvôli žiaruvzdornosti osmia zaznamenané v histórii elektrickej lampy. Vedec K. Auer von Welsbach z Nemecka navrhol nahradiť uhlíkové vlákno v žiarovke vláknom z osmia. Žiarovky sa ukázali ako 3-krát menej energeticky náročné a osvetlenie sa výrazne zlepšilo. Pravda, čoskoro bol nahradený bežnejším tantalom, ktorý bol naopak nahradený volfrámom.
7. Podobná situácia nastala so vzácnym kovom pri výrobe čpavku. Metóda syntézy amoniaku, ktorá sa používa dodnes, vyvinutá v roku 1908 chemikom Fritzom Haberom z Nemecka, je nemožná bez použitia katalyzátorov.Katalyzátory používané v tom čase spočiatku vykazovali svoje vlastnosti iba za prítomnosti výrazných teplotných podmienok a nemali vysokú účinnosť, takže hľadanie náhrady bolo veľmi naliehavé. Vedci z laboratória Vyššej technickej školy v Karlsruhe navrhli použiť ako katalytický prvok jemne atomizované osmium. Výsledky testov potvrdili, že tento nápad stojí za to, katalytická teplota klesla o viac ako 100 ºC a výrazne sa zvýšilo uvoľňovanie amoniaku. Je pravda, že v budúcnosti odmietli osmium, ale pomohol pri riešení takého dôležitého problému.

Osmium a iné vzácne a jedinečné kovy hrajú významnú úlohu v rôznych priemyselných odvetviach... Aj pri všetkej svojej toxicite zachraňuje životy a zdravie ľudí.

Viac informácií o osmie nájdete v nasledujúcom videu.