WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
76 РенийОсмийИридий
Ru

Os[1]

Hs
ВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
76Os[1]
Внешний вид простого вещества

Серебристо-белый блестящий твёрдый металл с голубоватым оттенком
Свойства атома
Название, символ, номер Осмий / Osmium (Os), 76
Атомная масса
(молярная масса)
190,23(3)[2] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d6 6s2
Радиус атома 135 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 126 пм
Радиус иона (+6e) 69 (+4e) 88 пм
Электроотрицательность 2,2 (шкала Полинга)
Электродный потенциал +0,850
Степени окисления 8, 6, 4, 3, 2, 0, −2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 819,8(8,50) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 22,587/22,61[3][4] г/см³
Температура плавления 3306 K (3033 °C)[4]
Температура кипения 5285 K (5012 °C)[4]
Уд. теплота плавления 31,7 кДж/моль
Уд. теплота испарения 738 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 24,7[5] Дж/(K·моль)
Молярный объём 8,43 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a = 2,734 c = 4,317[6]
Отношение c/a 1,579
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) (87,6) Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-04-2
76
Осмий
190,23
4f145d66s2
Структура металла осмия

О́смий (лат. Osmium) — химический элемент с атомным номером 76 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом Os. При стандартных условиях представляет собой блестящий серебристо-белый с голубоватым отливом металл. Переходный металл, относится к платиновым металлам. Наряду с иридием обладает наибольшей плотностью среди всех простых веществ. Согласно теоретическим расчётам, его плотность даже выше, чем у иридия[7].

Происхождение названия

Название осмия происходит от др.-греч. ὀσμή «запах», так как химические реакции растворения щелочного сплава осмиридия (нерастворимого остатка платины в царской водке) в воде или кислоте сопровождаются выделением неприятного, стойкого запаха тетраоксида осмия OsO4, раздражающего горло, похожего на запах хлора или гнилой редьки[8].

История

Осмий открыт в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом в сотрудничестве с Уильямом Х. Уолластоном[9] в осадке, остающемся после растворения платины в царской водке. Сходные исследования проводились французскими химиками Колле-Дескоти, Антуаном де Фуркруа и Вокленом, которые тоже пришли к выводу о содержании неизвестного элемента в нерастворимом остатке платиновой руды. Гипотетическому элементу было присвоено имя птен (греч. πτηνος — крылатый), однако опыты Теннанта продемонстрировали, что это смесь двух элементов — иридия и осмия.

Открытие новых элементов было задокументировано в письме Теннанта Лондонскому королевскому обществу от 21 июня 1804 года[9][10].

Физические свойства

Слиток осмия

Осмий — серо-голубоватый, твёрдый, но хрупкий металл с очень высокой удельной массой, сохраняющий свой блеск даже при высоких температурах. В силу своей твёрдости, хрупкости, низкого давления паров (самого низкого среди всех платиновых металлов), а также очень высокой температуры плавления, осмий с трудом поддаётся механической обработке. Осмий считается самым плотным из всех простых веществ, немного превосходя по этому параметру иридий[11]. Наиболее достоверные значения плотностей для этих металлов могут быть рассчитаны по параметрам их кристаллических решёток: 22,562 ± 0,009 г/см³ для иридия и 22,587 ± 0,009 г/см³ для осмия[3]. По новейшим сведениям, плотность осмия ещё выше — она составляет 22,61 г/см3[4]. При сравнении различных изотопов этих элементов наиплотнейшим оказывается 192Os. Необычайно высокая плотность осмия объясняется лантаноидным сжатием[3], а также гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой.

Осмий плавится при 3306 K (3033 °C)[4], кипит при 5285 K (5012 °C)[4]. Температура перехода в сверхпроводящее состояние — 0,66 К; твёрдость по Виккерсу — 3—4 ГПа, по шкале Мооса — 7[12]; модуль нормальной упругости — 56,7 ГПа; модуль сдвига — 22 ГПа[5]. Осмий — парамагнетик (магнитная восприимчивость — 9,9⋅10−6[5]).

При давлениях порядка 770 ГПа в металлическом осмии начинают взаимодействовать электроны на внутренних орбиталях, но при этом структура материала не меняется [13][14].

Химические свойства

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

Порошок осмия при нагревании реагирует с кислородом, галогенами, парами серы, селеном, теллуром, фосфором, азотной и серной кислотами. Компактный осмий не взаимодействует ни с кислотами, ни со щелочами, но с расплавами щелочей образует водорастворимые осматы. Медленно реагирует с азотной кислотой и царской водкой, реагирует с расплавленными щелочами в присутствии окислителей (нитрата или хлората калия), с расплавленной перекисью натрия. В соединениях проявляет степени окисления от −2 до +8, из которых самыми распространёнными являются +2, +3, +4 и +8[15].

Осмий — один из немногих металлов, образующих полиядерные (или кластерные) соединения. Полиядерный карбонил осмия Os3(CO)12 используется для моделирования и исследования химических реакций углеводородов на металлических центрах[16][17][18]. Карбонильные группы в Os3(CO)12 могут замещаться на другие лиганды[19], в том числе и содержащие кластерные ядра других переходных металлов[20].

Нахождение в природе

Кристаллы осмия

Содержание осмия в земной коре приблизительно составляет 5·10−6 % по массе[21].

В самородном состоянии осмий встречается в виде твёрдых растворов с иридием, содержащих от 10 до 50 % осмия. Осмий встречается в полиметаллических рудах, содержащих также платину и палладий (сульфидные медно-никелевые и медно-молибденовые руды), в минералах платины и отходах от переработки золотосодержащих руд[21]. Основные минералы осмия — относящиеся к классу твёрдых растворов природные сплавы осмия и иридия (невьянскит и сысертскит)[21]. Невьянскит образует плотные (ρ = 17000—22000 кг/м3) белые или светло-серые пластинчатые кристаллы гексагональной сингонии с твёрдостью 6—7 баллов по шкале Мооса[21]. Содержание осмия в невьянските может достигать 21—49,3 %[21].

Сысертскит часто встречается вместе с невьянскитом. Он представляет собой серые кристаллы гексагональной структуры с твёрдостью 6 баллов по Моосу и плотностью 17800—22500 кг/м3[21]. Кроме осмия и иридия, в состав этого минерала иногда может входить рутений[21].

Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной платины.

Месторождения

Основные месторождения осмистых иридиев сосредоточены в России (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Канаде, странах Южной Африки, Тасмании, Австралии.

Крупнейшими запасами обладают месторождения Бушвельдского комплекса в Южно-Африканской Республике[22].

Осмий встречается также в виде соединений с серой и мышьяком (эрлихманит, осмиевый лаурит, осарситт). Содержание осмия в рудах, как правило, не превышает 1⋅10−5.

Вместе с другими благородными металлами встречается в составе железных метеоритов.

Изотопы

В природе осмий встречается в виде семи изотопов, 6 из которых стабильны: 184Os (0,018 %), 187Os (1,64 %), 188Os (13,3 %), 189Os (16,1 %), 190Os (26,4 %) и 192Os (41,1 %)[5]. Искусственным путём получены радиоактивные изотопы осмия с массовыми числами от 162 до 197, а также несколько ядерных изомеров. Осмий-186 (содержание природном осмии 1,59 %[5]) подвержен альфа-распаду, но учитывая его исключительно большой период полураспада — (2,0 ± 1,1)⋅1015 лет, — его можно считать практически стабильным. Согласно расчётам, остальные естественные изотопы тоже способны к альфа-распаду, но с ещё большим полупериодом, поэтому их альфа-распад экспериментально не наблюдался. Теоретически для 184Os и 192Os возможен двойной бета-распад, наблюдениями также не зафиксированный.

Изотоп осмий-187 является результатом распада изотопа рения (187Re, период полураспада 4,56⋅1010 лет). Он активно используется при датировке горных пород и метеоритов (рений-осмиевый метод). Наиболее известным применением осмия в методах датировки является иридиево-осмиевый метод, применявшийся для анализа кварцев из пограничного слоя, разделяющего меловой и третичный периоды.

Разделение изотопов осмия представляет собой достаточно сложную задачу. Именно поэтому некоторые изотопы довольно дороги. Первый и единственный экспортёр чистого осмия-187 — Казахстан, с января 2004 года официально предлагающий это вещество по цене 10 000 долларов за 1 грамм[23].

Широкого практического применения осмий-187 не имеет. По некоторым данным, целью операций с этим изотопом было «отмывание» нелегальных капиталов[24][25].

Распространённость

Получение

Осмий выделяют из обогащённого сырья платиновых металлов путём прокаливания этого концентрата на воздухе при температурах 800—900 °C. При этом количественно сублимируют пары весьма летучего тетраоксида осмия OsO4, которые далее поглощают раствором NaOH.

Упариванием раствора выделяют соль — перосмат натрия, который далее восстанавливают водородом при +120 °C до осмия:

Осмий при этом получается в виде губки.

Применение

Биологическая роль и физиологическое действие

Не играет биологической роли[27]. Тетраоксид осмия OsO4 чрезвычайно токсичен.

См. также

Примечания

  1. 1 2 Wieser M. E., Coplen T. B. Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied ChemistryInternational Union of Pure and Applied Chemistry, 2010. — Vol. 83, Iss. 2. — P. 359–396. — ISSN 0033-4545; 1365-3075; 0074-3925doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14
  2. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. Vol. 85, no. 5. P. 1047-1078. DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
  3. 1 2 3 Arblaster, J. W. (1995). “Osmium, the Densest Metal Known”. Platinum Metals Review. 39 (4): 164.
  4. 1 2 3 4 5 6 Osmium: physical properties (англ.). WebElements. Проверено 17 августа 2013.
  5. 1 2 3 4 5 Орлов А. М. Осмий // Химическая энциклопедия: в 5 т / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). М.: Советская энциклопедия, 1992. Т. 3. С. 416. — ISBN 5—85270—039—8.
  6. Osmium: crystal structure (англ.). WebElements. Проверено 17 августа 2013.
  7. The lattice parameters, densities and atomic volumes of the platinum metals. Crabtree, Robert H. Sterling Chem. Lab., Yale Univ., New Haven, CT, USA. Journal of the Less-Common Metals (1979), 64(1), стр. 7-9.
  8. Химический факультет МГУ
  9. 1 2 Hunt, L. B. (1987). “A History of Iridium” (PDF). Platinum Metals Review. 31 (1): 32—41. Проверено 2012-03-15.
  10. Tennant, S. (1804). “On Two Metals, Found in the Black Powder Remaining after the Solution of Platina”. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 94: 411—418. DOI:10.1098/rstl.1804.0018. JSTOR 107152.
  11. Arblaster, J. W. (1989). “Densities of osmium and iridium: recalculations based upon a review of the latest crystallographic data” (PDF). Platinum Metals Review. 33 (1): 14—16.
  12. Осмий. Популярная библиотека химических элементов. Проверено 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  13. L. Dubrovinsky, N. Dubrovinskaia, E. Bykova, M. Bykov, V. Prakapenka. The most incompressible metal osmium at static pressures above 750 gigapascals (англ.) // Nature. — 2015-09-10. Vol. 525, iss. 7568. P. 226–229. ISSN 0028-0836. DOI:10.1038/nature14681.
  14. Эксклюзив. Сила и контроль: при сжатии осмия до 7 млн. атмосфер обнаружено взаимодействие между внутренними электронами атомов. geektimes.ru. Проверено 26 января 2016.
  15. Barnard, C. F. J. (2004). “Oxidation States of Ruthenium and Osmium”. Platinum Metals Review. 48: 157. DOI:10.1595/147106704X10801.
  16. Krause, J. (1993). “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: 263—271. DOI:10.1016/0022-328X(93)83250-Y.
  17. Carter, Willie J.; Kelland, John W.; Okrasinski, Stanley J.; Warner, Keith E.; Norton, Jack R. (1982). “Mononuclear hydrido alkyl carbonyl complexes of osmium and their polynuclear derivatives”. Inorganic Chemistry. 21: 3955—3960. DOI:10.1021/ic00141a019. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  18. 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
  19. Tunik S.P. (2004). “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: 2657—2669. Неизвестный параметр |Volume= (предлагается |volume=) (справка на английском)
  20. “Synthesis and spectroscopic characterization of the heteronuclear diphosphine linked cluster Os3(CO)11(Ph2PCH2PPh2)Rh6(CO)15”. Journal of Organometallic Chemistry. 426, Issue 1: 105–107. 10 April 1992. DOI:10.1016/0022-328X(92)83165-E. Неизвестный параметр |auhor= (предлагается |author=) (справка на английском); Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  21. 1 2 3 4 5 6 7 Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. М.: Мир, 1972. — Т. 2. — С. 629-630. — 871 с.
  22. Seymour, R. J. Platinum-group metals // Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — Wiley, 2001. DOI:10.1002/0471238961.1612012019052513.a01.pub2.
  23. Юлия Золина. Казахстан официально выставил на продажу осмий-187. Самый дорогой металл в мире. ЦентрАзия (22 января 2004). Проверено 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  24. «Философский» осмий-187. Ядерная контрабанда из Казахстана — это блеф?. NuclearNo.ru (19 сентября 2003). — «Осмий-187 якобы казахстанского происхождения вновь будоражит воспаленные умы россиян. На днях в Москве будут судить нелегальных сбытчиков скандально известного изотопа. Основной фигурант в этом деле — Владимир Солгалов, который, как утверждается, в начале этого года получил именно из Казахстана две ампулы. В них находилось около 5 граммов платиноида». Проверено 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  25. В. И. Петрик: штрихи к портрету. humanism.al.ru. Проверено 17 августа 2013. Архивировано 19 августа 2013 года.
  26. Осмий — Los Alamos National Security
  27. Osmium: biological information

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии