Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

Осмий

О́смий (лат. Osmium), Os (читается «осмий»), химический элемент с атомным номером 76, атомная масса 190,2.
В природе семь стабильных изотопов 184Os (0,018%), 186Os (1,59%), 187Os (1,64%), 188Os (13,3%), 189Os (16,1%), 190Os (26,4%) и 192Os (41,1%). Конфигурация внешнего и предвнешнего электронного слоя 5s2p65d6 6s2. Степени окисления +4, +6, +8 (наиболее характерны), +1, +3, +5 (валентности I, III, IV, V, VI, VIII). Принадлежит к платиновым металлам. Расположен в VIII группе периодической системы элементов, в подгруппе железа, в 6-м периоде. Радиус атома 0,135 нм, ионный радиус иона Os4+ — 0,077 (координационное число 6), Os5+ — 0,072 (6), Os6+ — 0,069 (6), Os7+ — 0.067 (6), Os8+— 0,053 нм (4). Энергии последовательной ионизации 8,5, 17 и 25 эВ. Электроотрицательность по Полингу 2,1.
Осмий — тяжелый серебристо-белый металл.
Редактировать

История открытия

Открыт в 1804 английским химиком С. Теннантом в черном порошке, остающемся после растворения платины в царской водке. Для осмия характерно образование тетраоксида OsO4 с резким запахом. Отсюда и название элемента, происходящее от греческого «осме» — запах.
Редактировать

Нахождение в природе

Осмий — очень редкий элемент, содержание в земной коре 5·10–6% по массе. Встречается в природе в полиметаллических рудах, содержащих также платину и палладий (сульфидные медно-никелевые и медно-молибденовые руды). Основные минералы — природные сплавы осмия с иридием (невьянскит, сысертскит) и платиной. Встречается в виде соединений с серой и мышьяком (эрлихманит, осмиевый лаурит, осарситт). В качестве изоморфной примеси входит в состав халькопирита ,пирротина, пентландита, кубанита, магнетита. Обычно содержание осмия в рудах не превышает 1·10 –3%.
Редактировать

Получение

Процесс выделения и разделения платиновых металлов, приводящий к разделению этих металлов и получению осмия, описан в статье иридий. Другой способ выделения осмия их обогащенного сырья — прокаливание концентрата платиновых металлов на воздухе при температурах порядка 800-900°C. При этом сублимируют пары OsO4, которые далее поглощают раствором NaOH.
Упариванием раствора выделяют соль — перосмат натрия, который далее восстанавливают водородом при 120°C до осмия:
Na2[OsO2(OH)4] + 3H2 = 2NaOH + Os + 4H2O.
Осмий при этом получается в виде губки.
Редактировать

Физические и химические свойства

Осмий — тяжелый серебристо-белый металл (плотность при 20°C 22,65 г/см3). Решетка гесагональная, типа Mg, а = 0,27353 нм, с= 0,43191 нм. Температура плавления 3027°C, кипения 5027°C. При температуре ниже 0,66 К осмий переходит в сверхпроводящее состояние. Металлический осмий парамагнетик. В ряду стандартных потенциалов стоит правее водорода, с неокисляющими кислотами и водой не реагирует.
Химическая активность осмия зависит от его состояния. Компактный осмий начинает окисляться на воздухе при температурах выше 400°C, а тонкий порошок осмия медленно окисляется до OsO4 уже при комнатной температуре.
Компактный осмий не растворяется в горячей соляной кислоте и кипящей царской водке, а мелко раздробленный осмий окисляется в азотной кислоте и кипящей серной кислоте до высшего оксида:
Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2
При нагревании осмий реагирует со фтором, хлором, кислородом, серой, другими халькогенами и неметаллами.
Os + 3F2 = OsF6 (при 250–300°C),
Os + Cl2 = OsCl4 (при 650–700°C).
При сплавлении в присутствии окислителей осмий реагирует со щелочами. При этом образуются осматы (VI) — соли неустойчивой осмиевой кислоты H2OsO4:
2Os + 4NaOH + 3O2 = 2Na2OsO4 + 2H2O
Для осмия наиболее характерно образование оксидов OsO4 и OsO2. В газовой фазе существуют оксиды OsO и OsO3.
Тетраоксид осмия OsO4 проявляет кислотные свойства и является сильным окислителем.
OsO4 + NaOH = Na2[OsO4(OH)2].
Диоксид осмия OsO2 получают аккуратным обезвоживанием в атмосфере азота Os(OH)4. При этом образуется черная модификация OsO2. Она реакционноспособнее коричневой модификации OsO2, получаемой электровосстановлением щелочного раствора OsO4 или реакцией осмия с OsO4:
Os + OsO4 = 2OsO2.
Гидроксид осмия(IV) Os(OH)4 (OsO2·2H2O) получают восстановлением солей осмия (VI) — осматов этиловым спиртом.
Для степеней окисления осмия 0 и +2 наиболее характерно образование осмийорганических соединений со связью Os—C или карбонилов:
Os + 5CO = Os(CO)5.
3Os(CO)5 = Os3(CO)12 + 3CO
Os3(CO)12 + 6Na = 3Na2Os(CO)4.
Редактировать

Применение

Осмий — компонент сверхтвердых и износостойких сплавов с иридием (детали особо точных приборов, прецизионно малые контакты), с иридием и рутением (перья для авторучек), с вольфрамом и молибденом (катоды термоионных диодов), компонент композиционного материала (электрические контакты). OsO4 используется для окраски биологических препаратов.
Редактировать

Физиологическое действие

Соединения осмия, особенно легколетучие, сильно ядовиты. Тетраоксид OsO4 раздражает слизистые, поражает органы дыхания. ПДК в воздухе 0,002 мг/м3.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика