Независимая Экспертиза Волгоград

Осмий

Осмий — химический элемент с атомным номером 76 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, обозначается символом Os (лат. Osmium). При стандартных условиях представляет собой серебристо-голубоватый хрупкий переходный металл. Относится к группе платиновых металлов. Обладает высокой плотностью, сравним по этому параметру только с иридием (плотности Os и Ir практически равны с учётом расчётной погрешности)^[3].

История

Осмий открыт в 1804 году английским химиком Смитсоном Теннантом в осадке, остающемся после растворения платины в царской водке. Сходные исследования проводились французскими химиками Колле-Дескоти, Антуаном Франсуа де Фуркруа и Вокеленом, которые тоже пришли к выводу о содержании неизвестного элемента в нерастворимом остатке платиновой руды. Гипотетическому элементу было присвоено имя птен (крылатый), однако опыты Теннанта продемонстрировали, что это смесь двух элементов — иридия и осмия.

Химические свойства

Степени окисления осмия
−2	Na2Os(CO)4
−1	Na2Os4(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

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, металлический осмий с трудом поддаётся механической обработке. Осмий считается самым плотным из всех химических элементов, немного превосходя по этому параметру иридий^[4]. 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^[5]. При сравнении различных изотопов этих металлов, наиплотнейшим оказывается ¹⁹²Os. Необычайно высокая плотность осмия объясняется лантаноидным сжатием^[5].

Происхождение названия

Назван от др.-греч. ὀσμή ( запах ), по резко пахнущему летучему оксиду OsO₄ ( напоминает озон ).

Нахождение в природе

Кристаллы осмия

В самородном виде осмий не обнаружен. Он встречается в полиметаллических рудах, содержащих также платину и палладий ( сульфидные медно-никелевые и медно-молибденовые руды ). Основные минералы осмия — относящиеся к классу твёрдых растворов природные сплавы осмия и иридия ( невьянскит и сысертскит ). 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.

Крупнейшими запасами обладают месторождения Бушвельдского комплекса в Южно-Африканской Республике^[6].

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, ¹⁸⁷Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁸⁹Os, ¹⁹⁰Os и ¹⁹²Os. На долю самого тяжёлого изотопа ( осмия-192 ) приходится 41 %, на долю самого лёгкого изотопа ( осмий-184 ) лишь 0,018 % общих «запасов». Осмий-186 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^[7].

Широкого практического применения осмий-187 не имеет. По некоторым данным, целью операций с этим изотопом было отмывание нелегальных капиталов^[8][9].

Распространённость

• в земной коре — 0,007 г/т

• в перидотитах — 0,15 г/т

• в эклогитах — 0,16 г/т

• в формациях дунитов-перидотитов — 0,013 г/т

• в формациях пироксенитов — 0,007 г/т

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:

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

Осмий при этом получается в виде губки.

Физические свойства

Высокая твёрдость и исключительная тугоплавкость позволяет использовать осмий в качестве покрытия в узлах трения.

Химические свойства

Степени окисления осмия
−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 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 распространенными являются +2, +3, +4 и +8^[10].

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^[11][12][13]. Карбонильные группы в Os₃(CO)₁₂ могут замещаться на другие лиганды^[14], в том числе и содержащие кластерные ядра других переходных металлов^[15].

Применение

• Применяется как катализатор для синтеза аммиака, гидрирования органических соединений, в катализаторах метанольных топливных элементов.

• Сплав «осрам» ( осмия с вольфрамом ) использовался для изготовления нитей ламп накаливания.

• Есть сведения о применении осмия в военных целях, как часть артиллерийских снарядов и боеголовок ракет. Также применяется в электронной аппаратуре авиа- и ракетной техники.

• Компонент сверхтвёрдых и износостойких сплавов с иридием и рутением ( опорные оси точных приборов, наконечники перьев для авторучек )^[16].

• Тетраоксид осмия применяется в электронной микроскопии для фиксации биологических объектов.

Биологическая роль и физиологическое действие

Не играет биологической роли. Высший оксид осмия крайне токсичен.

Сплав платины (90 %) и осмия (10 %) применяется в хирургических имплантатах, таких как электрокардиостимуляторы, и при замещении клапанов лёгочного ствола^[17].

Вернуться

Верннуться: экспертиза изделий из металлов

Специалисты организации Независимая Экспертиза готовы помочь как физическим, так и юридическим лицам в определении качества промышленных товаров.

У Вас нерешенные вопросы или же Вы захотите лично пообщаться с нашими специалистами или заказать независимую экспертизу, всю необходимую для этого информацию можно получить в разделе "Контакты".

С нетерпением ждем Вашего звонка и заранее благодарим за оказанное доверие

 

Экспертиза ювелирных изделий проводится

г. Волгоград. ул. Иркутская, 7 (остановка ТЮЗ, отдельный вход с торца здания), 400074.

Заключение независимой экспертной организации имеет статус официального документа доказательного значения и может быть использовано в суде.