Осмій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Осмій (Os)
Атомний номер 76
Зовнішній вигляд
простої речовини
Osmium crystals.jpg
Синьо-білий, блискучий
твердий метал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
190,23 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 135 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
819,8(8,50) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f14 5d6 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 126 пм
Радіус іона (+6e) 69 (+4e) 88 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
2,2
Електродний потенціал
Ступені окиснення 8, 6, 4, 3, 2, 0, -2
Термодинамічні властивості
Густина 22,57 г/см³
Питома теплоємність 0,131 Дж/(K моль)
Теплопровідність (87,6) Вт/(м К)
Температура плавлення 3327 K
Теплота плавлення 31,7 кДж/моль
Температура кипіння 5300 K
Теплота випаровування 738 кДж/моль
Молярний об'єм 8,43 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки гексагональна
Період ґратки 2,740 Å
Відношення c/a 1,579
Температура Дебая n/a K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Осмій — хімічний елемент. Символ Os, ат. н. 76; ат. м. 190,2. Твердий синювато-сірий метал. Належить до платинових металів. Дуже твердий і крихкий. Густина 22,61; tплав 3027 °C, tкип 5,027 °C. Поширеність (г/т) у земній корі 0,007, в перидотитах — 0,15, в еклогітах 0,16, у формаціях дунітів-перидотитів 0,013; піроксенітів 0,007. Часто супроводжує платину. Знаходиться в природі у вигляді самородного осмію, у формі селективних мінералів: осміїриду (Os, Ir), нев'янскіту і сисертськіту, сарситу (Os, Ru, Ir, Pd, Pt, Rh) AsS, ерліхманіту (OsS2), а також як домішка у мінералах платинової групи. Порошкуватий осмій легко окиснюється на повітрі.

Осмій

Історія[ред.ред. код]

Осмій, найважчий гомолог 8 групи Періодичної Системи. Відкритий 1804 року анлійським хіміком Смітсоном Теннантом (англ. Smithson Tennant) разом з іридієм у осаді, що залишився після розчинення платини царською горілкою.

Походження назви[ред.ред. код]

Назва осмію походить від запаху редьки (грец. ὀσμή osmē), який чути при наявності незначної кількості його летких тетроксидів.

Поширення і отримання[ред.ред. код]

Знаходиться в природі у вигляді самородного осмію, у формі селективних мінералів: осміїриду (Os, Ir), нев'янскіту і сисертськіту, сарситу (Os, Ru, Ir, Pd, Pt, Rh) AsS, ерліхманіту (OsS2), а також як домішка у мінералах платинової групи. Осмій відокремлюють від супутніх елементів (залежно від початкової сировини), переводять у форму тетроксиду і потім в амонієвий комплекс хлоридом амонію, з якого відновлюють воднем:

\mathrm{OsO_2(NH_3)_4Cl_2 + 3\ H_2 \longrightarrow} \mathrm{Os + 4\ NH_4^+ + 2\ Cl^- + 2\ OH^-}

Добувається в малих кількостях — світове виробництво становить близько 100 кг на рік.

Отримання[ред.ред. код]

Осмій виділяють зі збагаченої сировини платинових металів шляхом прожарювання цього концентрату на повітрі за температури 800—900 °C. Внаслідок цього сублімують пари досить леткого тетраоксиду осмію OsO4, які далі поглинають розчином NaOH.

Випарюванням розчину виділяють сіль — перосмат натрію, який далі відновлюють воднем за температури 120 °C до осмію:

Na2[OsO2(OH)4] + 3H2 = 2NaOH + Os + 4H2O.

Осмій виходить у вигляді губки.

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Висока твердість і виняткова тугоплавкість дозволяє застосовувати осмій як покриття у вузлах тертя.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Степені окислення осмію
−2 Na2[Os(CO)4]
−1 Na2[Os4(CO)13]
0 Os3(CO)12
+1 OsI
+2 OsI2
+3 OsBr3
+4 OsO2, OsCl4
+5 OsF5
+6 OsF6
+7 OsOF5, OsF7
+8 OsO4, Os(NCH3)4

Порошок осмію під час нагрівання реагує з киснем, галогенами, парами сірки, селеном, телуром, фосфором, азотної та сірчаної кислот. Компактний осмій не взаємодіє ні з кислотами, ні з лугами, але з розплавами лугів утворює водорозчинні осмати. Повільно реагує з азотною кислотою і царською водою, реагує з розплавленими лугами за наявності окислювачів (нітрату або хлорату калію), з розплавленим перекисом натрію. У сполуках виявляє ступені окислення від −2 до +8, з яких найпоширенішими є +2, +3, +4 і +8 [1].

Осмій — один з небагатьох металів, що утворює поліядерні (або кластерні) сполуки. Поліядерний карбоніл осмію Os3(CO)12 застосовується для моделювання і дослідження хімічних реакцій вуглеводнів на металевих центрах [2][3][4]. Карбонільні групи в Os3(CO)12 можуть заміщатися іншими лігандами [5], зокрема містити кластерні ядра інших перехідних металів [6].

Застосування[ред.ред. код]

Застосовують у сплавах з іридієм для виготовлення деталей вимірювальних приладів. Окремо застосовується як легуюча домішка до надтвердих сплавів. Осмій та його сполуки — добрі каталізатори.

Біологічна роль[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Barnard, C. F. J. Oxidation States of Ruthenium and Osmium // Platinum Metals Review. — 48 (2004) С. 157. DOI:10.1595/147106704X10801.
  2. Krause J. Preparation of [Os3(CO)11]2− and its reactions with Os3(CO)12; structures of [Et4N][HOs3(CO)11] and H2OsS4(CO) // Journal of Organometallic Chemistry. — 454 (1993) С. 263–271. DOI:10.1016/0022-328X(93)83250-Y.
  3. Carter Willie J., Kelland, John W.; Okrasinski, Stanley J.; Warner, Keith E.; Norton, Jack R. Mononuclear hydrido alkyl carbonyl complexes of osmium and their polynuclear derivatives // Inorganic Chemistry. — 21 (1982) С. 3955–3960. DOI:10.1021/ic00141a019.
  4. Calvert, R. B.; Shapley, J. R. «Activation of Hydrocarbons by Unsaturated Metal Cluster Complexes. 6. Synthesis and Characterization of Methyldecacarbonylhydridotriosmium, Methylenedecacarbonyldihydridotriosmium, and Methylidynenonacarbonyltrihydridotriosmium. Interconversion of Cluster-Bound Methyl and Methylene Ligands» Journal of the American Chemical Society 1977, volume 99, 5225-6.|DOI = 10.1021/ja00457a077|
  5. Tunik S.P. Reviews: The chemistry of carbonyl clusters of transition metals containing labile and hemilabile ligands. Synthesis, reactivity, and prospects for application // Russian Chemical Bulletin, International Edition. — (2004) С. 2657—2669.
  6. Synthesis and spectroscopic characterization of the heteronuclear diphosphine linked cluster Os3(CO)11(Ph2PCH2PPh2)Rh6(CO)15 // Journal of Organometallic Chemistry. — 426, Issue 1 (10 April 1992) С. 105-107. DOI:10.1016/0022-328X(92)83165-E.

Література[ред.ред. код]