Jaké vlastnosti má kovové osmium? Nejdražší kovy na světě. Kazašské osmium se obchoduje v Rusku
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. Tenhle 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.
Osmium Specific Gravity Table
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 specifická gravitace osmium, stejně jako jeho hmotnost v závislosti na jednotkách výpočtu.
Vlastnosti osmia
Tento materiál je křehký, ale zároveň velmi tvrdý kov s vysokou měrnou hmotností. Obrábění Je obtížné se poddat kvůli jeho křehkosti, tvrdosti a vysokému bodu tání a také nízkému tlaku par. 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 při zahřívání dobře reaguje s halogeny, selenem, fosforem, kyslíkem, sirnými parami, kyselinou sírovou a dusičnou. 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 biologickou roli živých organismů a je extrémně toxický.
Získání osmia
V přírodě se přirozeně nevyskytuje. 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 se kyselinami a redukuje se vodíkem v elektrické peci, což má za následek čistý kov s koncentrací až 99,9 procenta.
Aplikace osmia
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 Mendělejevově periodické tabulce chemických prvků je označen symbolem Os (lat. Osmium). Za standardních podmínek je to stříbřitě namodralý křehký přechodový kov. Patří do skupiny platinových kovů. Má vysokou hustotu, srovnatelnou v tomto parametru pouze s iridiem (hustoty Os a Ir jsou s přihlédnutím k vypočtené chybě téměř stejné).
Příběh
Osmium objevil v roce 1804 anglický chemik Smithson Tennant ve sraženině zbývající po rozpuštění platiny v aqua regia. Podobné studie provedli francouzští chemici Collet-Descoti, Antoine Francois de Fourcroix a Vauquelin, kteří rovněž došli k závěru, že nerozpustný zbytek platinové rudy obsahuje neznámý prvek. Hypotetický prvek dostal jméno pten (okřídlený), ale Tennantovy experimenty prokázaly, že se jedná o směs dvou prvků – iridia a osmia.
Pojmenován ze starověké řečtiny. ὀσμή (zápach), na bázi ostře páchnoucího těkavého oxidu OsO 4 (připomíná ozón).
Účtenka
Osmium se izoluje ze surovin obohacených platinovými kovy kalcinací tohoto koncentrátu na vzduchu při teplotách 800-900 °C. V tomto případě jsou páry vysoce těkavého oxidu osmičelého Os04 kvantitativně sublimovány, které jsou následně absorbovány roztokem NaOH.
Odpařením roztoku se izoluje sůl - perosmát sodný, který se následně redukuje vodíkem při 120 °C na osmium:
Na2 + 3H2 = 2NaOH + Os + 4H20.
V tomto případě se osmium získá ve formě houby.
Vlastnosti
Fyzický
Osmium je šedomodrý, tvrdý, ale křehký kov s velmi vysokou měrnou hmotností, který si zachovává svůj lesk i při vysokých teplotách. Díky své tvrdosti, křehkosti, nízkému tlaku par (nejnižší ze všech platinových kovů) a také velmi vysoká teplota tavení, kovové osmium se obtížně obrábí. Osmium je považováno za nejhustší ze všech chemických prvků, v tomto parametru mírně převyšuje iridium. Nejspolehlivější hustoty pro tyto kovy lze vypočítat z parametrů jejich krystalových mřížek: 22,562 ± 0,009 g/cm³ pro iridium a 22,587 ± 0,009 g/cm³ pro osmium. Při porovnání různých izotopů těchto kovů je 192 Os nejhustší. Neobvykle vysoká hustota osmia se vysvětluje kompresí lanthanoidů.
Chemikálie
Při 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 od -2 do +8, z nichž nejběžnější jsou +2, +3, +4 a +8.
Osmium je jedním z mála kovů, které tvoří polynukleární (neboli klastrové) sloučeniny. Polynukleární osmium karbonyl Os 3 (CO) 12 se používá k modelování a studiu chemických reakcí uhlovodíků na kovových centrech. Karbonylové skupiny v Os 3 (CO) 12 mohou být nahrazeny jinými ligandy, včetně těch, které obsahují klastrová jádra jiných přechodných kovů.
Činky a činky, které kulturisté používají k napumpování svalů, jsou vyrobeny z oceli. Projektily vyrobené z olova – nebo ještě lépe – by ztratily značný objem. Ale ještě lepší je použít osmium k výrobě závaží: Kilogram osmia je malá kulička, která se snadno vejde do sevřené pěsti. Půllitrová láhev práškového osmia (to je forma, ve které ušlechtilý kov opouští stěny obohacovacího zařízení) váží znatelně více než kbelík vody.
Ale nenajdete nikoho dostatečně odvážného, aby odléval závaží z osmia: je příliš žáruvzdorné. A cena kovu je taková, že by atletický klub musel pracovat tři sta let, aby si koupil jednu osmiovou činku...
Málo osmia!
A to je pochopitelné. K vytvoření těžkých prvků musí příroda „vytvořit“ zvláštní podmínky, což se nestává příliš často. Půl procenta hmotnosti zemské kůry však tvoří osmium. Existují všechny důvody domnívat se, že většina ušlechtilého kovu shromážděného v těle naší planety je soustředěna v jádru.V přírodě se osmium vyskytuje především ve formě sloučeniny s iridiem, které je součástí buď nativní platiny, nebo platino-palladiové rudy. Minerály považované za suroviny pro těžbu osmia obsahují v průměru jednu tisícinu procenta těžké „relativní“ platiny. Za celou dobu výzkumu nebyl vytěžen jediný nuget osmia, a to ani té nejmenší velikosti.
Malé množství a obtížnost získání osmia určuje výšku jeho ceny. Před půl stoletím bylo osmium oceněno na sedm až osmkrát dražší než zlato. Spekulace v posledních letech vedly k naprosto šíleným nabídkám: gram osmia se prodával jak za 10 tisíc, tak za 200 tisíc dolarů. Bylo prodáno, ale nebylo prodáno: osmium se aktivně nepoužívá, i když se na některých místech používá.
Objev osmia
Osmium je součástí skupiny platiny a je formálně považováno za ušlechtilý kov. Název chemického prvku však popírá jeho status: „osme“ v řečtině znamená „vůně“; přítomnost zápachu naznačuje významnou chemickou aktivitu - zatímco „ušlechtilost“ látek implikuje inertnost.Wollaston, který experimentoval s platinovými rudami, byl blízko objevu osmia. Francouzi Antoine de Fourcroy a Louis-Nicolas Vauquelin povzbuzeni svými úspěchy zahájili vlastní výzkum a správně předpokládali existenci nového prvku, který se při pokusech vypařoval v podobě černého kouře.
Fourcroix a Vauquelin dali látce jméno "ptene" - což znamená "těkavý", a uklidnili se a čekali na uznání. Anglický chemik Smithson Tennant však rozdělil „pten“ na dva příbuzné kovy, z nichž jeden se pro pestrost barev sloučenin nazýval iridium a druhý se pro svůj dráždivý zápach nazýval osmium.
Tyto věci se stávají důležité události v roce 1803, velkorysý na objevy.
Vlastnosti osmia
Stále není možné studovat fyzikálně-chemické vlastnosti osmia v jejich úplnosti. Po poměrně dlouhou dobu se vědci dohadovali o tom, který kov je hustší - iridium nebo osmium. Přesné měření laboratorních vzorků v v tomto případě dávat pouze přibližné výsledky - kvůli velké množství izotopy různé hustoty.Až donedávna byly body tání a varu považovány za podmíněně rovné 3000° a 5000°C: neexistovaly žádné prostředky pro ověření výpočtů v plném rozsahu. Teprve před několika lety bylo možné objasnit fyzikální parametry kovu. Zřejmě se ukazuje, že je lepší vařit slitiny osmia na povrchu Slunce...
Zajímavý vzhled Osmia. Osum tuhne z taveniny a vytváří tvrdé a křehké krystaly, jejichž stříbřitý lesk je zastíněn šedomodrým (a dokonce modrým) odstínem. Vnější výhody osmia by mohly přitahovat klenotníky, ale vysoká chemická aktivita kovu a toxicita jeho sloučenin vylučují možnost použití této platiny ve špercích.
Aplikace osmia
Osmium nachází velmi omezené využití v různých oblastech lidské činnosti. Legování slitin je jedním z hlavních úkolů, jehož řešení je někdy přiřazováno osmiu. V kombinaci s wolframem, niklem a kobaltem se osmium stává „pracovníkem“ elektrochemického průmyslu. Kontakty, hroty a jádra vyrobené ze slitin osmia jsou známé svým minimálním opotřebením. Vlákna wolframovo-osmiových žárovek vydrží déle a jsou účinnější.Zavedení tvrdé a těžké platiny do materiálu dramaticky zvyšuje odolnost otěrových párů proti opotřebení. K tomu, aby kovokeramická fréza získala zvláštní pevnost, je potřeba jen trochu osmia. Mikroskopické přídavky osmia do jakostí oceli umožňují vytvářet nejostřejší čepele technických, lékařských a průmyslových nožů.
Osmiové katalyzátory se používají při hydrogenaci organických sloučenin, při výrobě léčiv a při syntéze amoniaku. Je pravda, že vysoké náklady na kov nutí průmyslníky hledat dostupné náhražky a osmium je dnes v chemickém průmyslu stále méně běžné.
Osy, podpěry a opěrné objímky pro vysoce přesné měřicí přístroje jsou vyrobeny z pevného a nemagnetického osmia. A ačkoli rubínové podpěry jsou tvrdší a levnější než osmiové, trvanlivost kovu je někdy pro výrobu nástrojů výhodnější.
Osmium je nebezpečné a vyžaduje opatrnost
Osmium samo o sobě není nebezpečnější než jakýkoli jiný těžký kov. Oxid osmičelý OsO4 - právě látka, kvůli které prvek získal své nepříliš záviděníhodné jméno - je však extrémně agresivní. Dráždí dýchací cesty a sliznice člověka, je vnímáno jako výpar z hnijících ředkviček smíchaný s drceným česnekem a pokrytý bělidlem.Vyhnout se oxidaci osmia je téměř nemožné, pokud se kov dostane do kontaktu se vzdušným kyslíkem. Proto se osmium nepoužívá
Není to zlato nebo platina, které jsou nejdražšími kovy z Mendělejevova stolu, ale osmium. Jedná se o vzácný a drahý kov stříbrno-bílé barvy s šedým odstínem modrého odstínu. Chemici považují tento kov za ušlechtilý, patřící do skupiny platiny.
Skládá se z několika izotopů. Velmi obtížně se oddělují, což se odráží v ceně. Nejoblíbenějším izotopem je Osmium-187.
Předpokládá se, že 0,5 % hmoty zemské kůry tvoří osmium a nachází se v jádru. Překvapivý je poměr mezi velikostí a hmotností. Kilogram sloučeniny je svou velikostí srovnatelný s průměrnou velikostí slepičího vejce. Nádoba o objemu 0,5 litru naplněná práškem osmia váží více než 15 kg. Touha odlévat činky z tak výhodného materiálu v poměru velikost/hmotnost ale okamžitě mizí nejen kvůli ceně prášku, pro někoho to není problém, ale kvůli jeho extrémní vzácnosti a nedostupnosti.
V lesích, horách nebo nádržích ingoty nenajdete. Dosud nebyl nalezen jediný nuget. Těží se na rudních ložiskách ve složení s rudou iridia, platiny, platino-palladiové rudy, mědi a niklu. Ale obsah osmia v něm je 0,001%. A nachází se také v meteoritech. Pravda, izotopy se od nich oddělují po více než 9 měsících. Proto průmyslová výroba s použitím osmia využívá druhotné suroviny, které nejsou o moc levnější.
Celková produkce nejtěžšího kovu ročně na celém světě je několik desítek kilogramů. Ale těžba platiny, kde je osmium přítomno a je současně extrahováno, se zvyšuje. Údaje jsou již 200 kg za rok. Nevyvstává tedy úkol ani tak hledat osmium, ale najít levnější způsob, jak ho oddělit od jeho „sousedů“.
Důlní a metalurgický kombinát Norilsk dosáhl v tomto úkolu určitého úspěchu. Čistý kov jsme získali z měděnoniklových rud. Jeho množství na planetě je 0,000005 % celkové hmotnosti skály. Ale v Rusku existuje. A v Kazachstánu. A hlavní zásoby se nacházejí v Tasmánii, Americe a Austrálii. Největší jsou soustředěny v Jižní Africe. Ona diktuje ceny.
Historie objevů a přírodních vlastností
V letech 1803-1804 v Anglii při provádění pokusů na platině s aqua regia (směs kyseliny dusičné a kyseliny chlorovodíkové) se ve vzniklé neznámé sraženině po rozpuštění platiny objevil ostrý nepříjemný zápach, připomínající chlór. Díky této vůni získal nově objevený kov své jméno. Pravda, v řečtině. Z řečtiny se „osmium“ překládá jako „vůně“.
Formálně je to ušlechtilý kov, protože je součástí skupiny platiny. Tady skutečná noblesa končí. Vlastnosti tohoto kovu, chemické i fyzikální, nebyly dosud plně prozkoumány. Fyzikální vlastnosti byly víceméně objasněny před několika lety.
Osmium
| Chemické vlastnosti | Fyzikální vlastnosti |
|---|---|
| Nerozpustný v zásadách a kyselinách | Navenek jsou krystaly tvrdé a křehké, mají krásný stříbřitý lesk s odstíny od šedé po modrou. Slitky jsou tmavě modré, prášek fialový. A to vše s úžasným stříbrným leskem. |
| Nereaguje na pekelnou směs kyseliny dusičné a chlorovodíkové - jediného kovu na planetě. | Teplota slitin je taková, že je výhodné je roztavit na povrchu Slunce. |
| Inertní. V agresivním prostředí je možné použít slitiny osmia a povlaky. | Nejvyšší toxicita neumožňuje použití takové krásy pro výrobu šperků. |
| Extrémně toxický i v malých dávkách. Zejména těkavý oxid osmičelý uvolňovaný z platiny. | Extrémně křehké. Nepodléhá mechanickému zpracování. |
| Vře při teplotě 5500°C, ale není přesně stanovena - neexistují žádné výpočty k ověření | Infuzibility. Měkne až při teplotách nad 3000 stupňů C. |
| Nemá magnetické vlastnosti. | |
| Úžasná tvrdost. Slitina s přídavkem osmia se stává odolnější proti opotřebení, trvanlivá, se zvýšenou odolností proti korozi a mechanickému namáhání. | |
| Nejvyšší hustota je 22,61 g/cm3. |
Cena
Vysoká cena je způsobena omezené množství. Vzhledem k tomu, že je v přírodě vzácný a výroba je drahá, trh podle toho reaguje. Pokud to porovnáme se zlatem, budou to tisíce tun zlata oproti několika desítkám kilogramů produkce. Proto ta cena – začíná od 15 tisíc a dosahuje 200 tisíc dolarů za gram. Na světovém trhu je zlato 7,5krát levnější.
Taková čísla naznačují neoblíbenost materiálu pro široké použití. Pevnost hraje hlavní roli při použití tohoto těžkého kovu ve slitinách. Produkty jsou neuvěřitelně odolné proti opotřebení díky přidání velmi malých částí kovu do kompozice.
aplikace
Široce průmyslová produkce Osmium se kvůli vysoké ceně používá jen zřídka. Ale tam, kde efekt může převýšit materiálové náklady, se samozřejmě používá. Surovina je nejčastěji ve formě prášku. Samotný kov je křehký a snadno se drolí. Získání prášku není obtížné.
Další případy použití:
Ne všechny sloučeniny osmia jsou vhodné pro použití. Vědci na tom ale pracují.
Nebezpečí a bezpečnost
Stejně jako ostatní těžké kovy nemá osmium nejpříznivější vliv na živé organismy, včetně člověka. Jakékoli sloučeniny s osmiem ovlivňují vnitřní orgány a způsobují ztrátu zraku. Otrava parami živlu může také vést ke smrti. Při pozorování zvířat byl pozorován prudký rozvoj anémie, přestaly fungovat plíce. Předpokládá se, že se jedná o rychle se rozvíjející edém.
Co je oxid osmičelý OsO4? A to je právě látka, kvůli které nese prvek své jméno. Extrémně agresivní. Jeho vůni nelze ignorovat. V přírodě už není hrozný a nechutný zápach. Při otravě je postižena i kůže. Dermis zezelená, zčerná a může dokonce odumřít. Mohou se objevit puchýře a vředy. Vše se velmi dlouho hojí.
Nebezpečí otravy se týká především pracovníků výrobní prostory při nejmenší koncentraci par ve vzduchu. Vědci už nekoktají žádné přijatelné standardy. Požadované speciální oděvy a respirátory jsou proto běžným jevem v průmyslových odvětvích využívajících oxid osmičelý. Vše je zapečetěno, nádoby jsou zapečetěny a skladovány v souladu s již osvědčenými pravidly.
Pokud se vám z nějakého nemyslitelného důvodu dostane sloučenina osmia do očí, musíte je vyplachovat po dlouhou dobu, asi 20 minut. Čistá tekoucí voda. A okamžitě vyhledat lékaře. Když se páry osmia dostanou do těla dýchacími cestami, jsou neutralizovány hydrogenuhličitanem sodným. Je k dispozici v aerosolovém balení. Uvnitř hodně mléka. A opláchněte si žaludek.
Nepochybné výhody nejtěžšího kovu
Podle anglických vědců tento těžký kov blokuje vývoj rakovinných buněk. Metody pro léčbu rakoviny pomocí osmia, i když velmi pomalu, se již vyvíjejí.
V lékařství, při srdeční stimulaci, se používá v implantátech, k jejichž výrobě jsou zapotřebí ušlechtilé kovy, aby se zabránilo vzniku alergií. Složení implantátu, který nahrazuje srdeční prvky, obsahuje 10 % osmia a 90 % platiny. Podle toho jsou samozřejmě taková zařízení oceněna. Stejný poměr se používá k výrobě plicních chlopní.
Použití sloučenin osmia pro lékařské potřeby je patrné při výrobě zvláště odolných nástrojů s dlouhou životností, jako jsou skalpely a všechny druhy kovokeramických řezáků. A potřebujete k tomu velmi málo surovin, ale efekt je úžasný.
Mikroskopické přídavky osmia do jakostní oceli pro řezání umožňují vytvářet extrémně ostré čepele.
Produkty, jejichž použití zahrnuje použití těžký kov, se ukázaly jako nepřekonatelné v odolnosti proti opotřebení.
Komerční zájem
Různé úžasné vlastnosti kovového osmia vzbuzují nepochybný zájem a skutečné překvapení. Ale tytéž vlastnosti přímo zabíjejí komerční zájem. A navzdory všemu cena na trhu neklesá.