Osmiyum hakkında her şey

Osmiyum - Nadir bir metal, platin grubuna aittir. Platin reaksiyonu üzerine yapılan deneyler sonucunda İngiltere'de keşfedildi. Osmiyum adı Yunanca verilmiştir ve çeviride "koku" anlamına gelir. Bu asil metal neye benziyor? Özellikleri nelerdir ve ne işe yarar?

Bu elementin keşfi, 1803 yılında İngiliz kimyagerler Smithson Tennant ve William H. Wollastan tarafından tesadüfen gerçekleşti. Platinyumun bir asit karışımına (sülfürik ve nitrik) reaksiyonu üzerine yapılan deneylerin bir sonucu olarak, ortaya çıkan çökelti, klor ve çürük turp kokusunu andıran hoş olmayan bir aroma geliştirdi. Benzer deneyler Fransa'da Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy ve Vauquelin tarafından yapılmıştır. Araştırmaları sonucunda platinden çıkan çözünmeyen tortuda da bilinmeyen bir madde buldular.

Bu kimyasal elementlerin keşfi, Tennant'ın 21 Haziran 1804 tarihli yazılı bildirimi ile Londra'daki Royal Society'ye sunuldu. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik tablosunda metal, sıra numarası 76'nın altında bulunur. Metal, külçeler tarafından saf halde oluşmaz, bu nedenle kimyasal formülü çözünmüş halde sunulur.

Element ikincil hammaddelerden çıkarılır iridyum, platin, platin-paladyum cevherlerinden veya bakır ve nikel cevherlerinden ayrılmasının bir sonucu olarak. Dünyadaki tüm elementin yıllık üretimi 1 tonu geçmez.

Dünyanın en büyük mevduatları, aşağıdaki gibi bölgelere dikkat çekmeye değer: Ural dağları ve Sibirya Rusya'da, kuzey eyaleti Alaska ve batı devleti Kaliforniya Amerikada, Kanada Kuzey Amerikada, Kolombiya Güney Amerika'da ve bazı Güney Afrika ülkeleri, Avustralya, Adalet Tazmanya... Şu anda, önemli bir osmiyum tortusu kabul ediliyor Güney Afrika'da Bushwell Kompleksi, maddenin çoğu orada mayınlı. Metalin en büyük yataklarının Güney Afrika'da olduğu dikkate alındığında, bu nadir toprak metalinin dünya fiyatları oldukça yüksektir. Kazakistan dünyadaki tek büyük osmiyum-187 ihracatçısı olarak kabul edilir. Çin platin cevheri rezervlerine sahip olmasına rağmen, önemli miktarda osmiyuma sahip değildir.

Madde toz halinde depolanır ve kristaller halinde erimediği için fiziksel özelliklerinden dolayı üzerine damga basmak mümkün değildir. Bu metalin külçelerinin üretimi için bir tozdan elektron ışını veya ark ısıtması kullanılır, bir pota içinde ısıtma da kullanılır.

Osmiyum gümüşi mavimsi bir metale benziyor. En yoğun elementlerden biridir, yoğunluğu metreküp başına 22600 kilogramdır, ancak aynı zamanda madde oldukça kırılgandır, kolayca kırılır ve parçalanır. Yüksek özgül ağırlığa sahiptir ve oldukça yüksek sıcaklık etkilerinde bile parlayabilir. Parametreleri ve önemli erime sıcaklığı nedeniyle, işlenmesi zordur. Doğada, altı tanesi stabil kabul edilen, osmiyum-184, osmiyum-187, osmiyum-188, osmiyum-189, osmiyum-190 ve osmiyum-192 olmak üzere yedi izotop şeklinde bulunur. Laboratuarda kütle numaraları 162'den 197'ye kadar olan radyoaktif metal izotopları elde edildi ve bazı nükleer izomerler de yapay olarak elde edildi.

Bu metale sahip hemen hemen tüm bileşikler, iç organlara, görsel ve işitsel bozukluklara zarar verir. Osmiyum buharları ile zehirlenme durumunda vücutta geri dönüşü olmayan rahatsızlıklar ve ölüm meydana gelebilir. Bilim adamları, sonuçları aneminin hızlı gelişimi, normal akciğer fonksiyonunun olmaması olan hayvanlar üzerinde deneyler yaptılar. Bunun hızla gelişen bir ödem olduğu sonucuna varıldı. Tıpta kullanılan osmiyum tetroksit çok aşındırıcı bir maddedir. Dünyanın en iğrenç kokusuna sahiptir. Zehirlenme durumunda cilt acı çeker, rengi yeşile veya siyaha döner, genellikle iyileşmesi çok uzun zaman alacak ülserler ve çatlaklar eşlik eder.

Üretim tesisleri çalışanları en yüksek risk altındadır; tüm güvenlik standartlarına göre sadece solunum cihazları ve özel giysilerle çalışırlar. Osmiyum oksit içeren tüm kaplar mühürlenir ve kurallara uygun olarak depolanır. Nevyanskit minerallerini elde etmek için platin, aqua regia vasıtasıyla bir çözeltiye dönüştürülür. Daha sonra, ortaya çıkan çökelti 8 kat miktarda çinkoya maruz bırakılır - böyle bir alaşım nispeten kolay bir şekilde toz haline dönüştürülür ve daha sonra baryum peroksit ile kaynaştırılır. Bir sonraki aşama, elde edilen kütlenin aqua regia ile işlenmesi, osmiyum tetroksiti ayırmak için aparat aracılığıyla damıtmadır.

Alkali bir çözelti ile maddeye etki ederek tuz elde edilir. Tuzlu çözelti etkilenir hiposülfit, bunun bir sonucu olarak, amonyum klorürün yardımıyla metal zaten Fremy tuzu şeklinde çökelir. Çökelti yıkanır, süzülür ve kalsine edilir. Tüm bu eylemlerin sonucu süngerimsi osmiyumdur. Daha sonra asitlerle temizlenir, bir hidrojen akımı altında bir elektrikli fırında indirgenir ve soğutulur. Yani %99,9'a kadar osmiyum numuneleri alın.

Bu elementin özellikleri kimya açısından şaşırtıcıdır. Bunlardan en temel olanları şunlardır.

1. Osmiyum, alkaliler ve asitlerle hiç reaksiyona girmez. Alkali eriyiklerle reaksiyona girerek suda çözünür osmatlar oluşturur. Nitrik ve hidroklorik asitlerin bir karışımı ile etkileşim, son derece yavaş bir reaksiyon verir.
2. Mikroskobik dozlarda bile çok zehirlidir. Özellikle toksik olan, platinden salınan osmiyum oksittir.
3. Özellikle refrakter olduğu için metalin kaynama noktasını belirlemek imkansızdır.
4. Tozdaki metal, bu tür maddelerle kolayca ısıtma reaksiyonuna girer: saf oksijen, halojenler, sülfürik veya nitrik asitler.
5. Çeşitli bileşiklerde -2'den +8'e kadar oksit sayıları elde edilir. En yaygın olanları +2, +3, +4 ve +8'dir.
6. Küme bileşikleri oluşturabilir.
7. Ana mineraller katı çözeltilerle ilgilidir ve iridyum ile osmiyum alaşımları ile temsil edilir - bunlar syerstskite ve nevyanskite'dir. Ayrıca, syserskite'in farklı bir adı vardır - iridious osmiyum ve nevyanskite - osmous iridium.

Yoğunluk osmiyum, santimetre küp başına yaklaşık 22.61 gramdır. Kristaller, griden maviye farklı tonlarda güzel bir gümüşi parlaklığa sahiptir. Külçelerde koyu mavi bir renk belirir, tozda menekşe rengidir. Tüm metaller gümüşi bir parlaklığa sahiptir. Elementin toksisitesi kuyumculuk sektöründe kullanımını engeller. Başlıca fiziksel özellikleri aşağıdaki gibidir.

1. Bu elementin erime noktası oldukça yüksektir, 3000 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklarda erime mümkündür.
2. Metalin manyetik özelliği yoktur.
3. İnanılmaz sertlik. Bu metalin eklenmesiyle alaşımlar, artan aşınma direnci, dayanıklılık, korozyon direnci ve mekanik strese karşı direnç kazanır.
4. Kaynama noktası 5012 ºC'dir.
5. Mohs sertliği 7'dir.
6. Vickers sertliği 3-4 GPa'dır.

Elemanın kendisinin önemli maliyeti nedeniyle, bu metal seri endüstriyel üretimde nadiren kullanılır. Osmiyum, esas olarak katalizör olarak kullanıldığı kimya endüstrisinde kullanılır. Osmiyum tetroksit bazı ilaçlarda kullanılır. Laboratuvar analizlerinde canlı dokuların boyanmasında kullanılır, hücre yapısının korunmasını sağlar.

Havacılık endüstrisinde osmiyum kullanılır havacılık ve roket teknolojisi ekipmanlarının elektronik ekipmanlarında, hem de imalatta nükleer silahlar. Manyetik özelliklerin olmaması nedeniyle, metal, Rolex gibi markalı saatlerin imalatında kullanılır. Platin içeren alaşımlı osmiyum ne zaman kullanılır? cerrahi implantların oluşturulması Kalp pili veya pulmoner kapakçıklardır.

1. Osmiyumda yaklaşık 770 GPa'lık bir basınç altında, elektronlar iç orbitallerde etkileşir, maddenin yapısı değişmeden kalır.
2. Osmiyum kayalarda cevher yataklarının toplam kütlesinin yüzde yarısını içerir.
3. Yüksek yoğunluk nedeniyle metalin görünümü ve gerçek ağırlığı büyük ölçüde değişir. Bu nedenle, bu metal tozuyla doldurulmuş 0,5 litrelik bir plastik şişe, suyla doldurulmuş 10 litrelik bir kovadan daha ağır olacaktır.
4. Bu metal en çok pahalı.
5. Üç ons osmiyumun maliyeti bir ticari sırdır, açık kaynaklarda 1 gram madde için yaklaşık bir fiyat bulabilirsiniz.
6. Osmiyumun refrakterliği nedeniyle elektrik lambasının tarihinde not edilmiştir. Almanya'dan bilim adamı K. Auer von Welsbach, bir ampuldeki karbon filamanını bir osmiyum filamanla değiştirmeyi teklif etti. Ampullerin 3 kat daha az enerji yoğun olduğu ortaya çıktı ve aydınlatma belirgin şekilde iyileşti. Doğru, kısa süre sonra yerini daha yaygın olan tantal aldı ve bu da tungsten ile değiştirildi.
7. Amonyak üretimindeki nadir metalde de benzer bir durum yaşandı. 1908'de Almanya'dan kimyager Fritz Haber tarafından geliştirilen, bugün hala kullanılan amonyak sentezi yöntemi, katalizör kullanılmadan imkansızdır.Başlangıçta, o sırada kullanılan katalizörler, özelliklerini yalnızca önemli sıcaklık koşullarının varlığında gösterdi ve yüksek verimliliğe sahip değildi, bu nedenle değiştirme arayışı çok acildi. Karlsruhe'deki Yüksek Teknik Okulun laboratuvarından bilim adamları, ince atomize osmiyumu katalitik bir element olarak kullanmayı teklif ettiler. Test sonuçları, bu fikrin değerli olduğunu, katalitik sıcaklığın 100 ºC'den fazla düştüğünü ve amonyak salınımının önemli ölçüde arttığını doğruladı. Doğru, gelecekte osmiyumdan reddettiler, ancak bu kadar önemli bir sorunun çözülmesine yardımcı oldu.

Osmiyum ve diğer nadir ve benzersiz metaller oynuyor çeşitli endüstrilerde önemli rol... Tüm toksisitesine rağmen insanların hayatını ve sağlığını kurtarır.

Osmiyum hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki videoya bakın.