Alles über Osmium

Osmium - ein seltenes Metall, gehört zur Platingruppe. Es wurde in England als Ergebnis von Experimenten zur Reaktion von Platin entdeckt. Der Name Osmium wird auf Griechisch gegeben und bedeutet in der Übersetzung "Geruch". Wie ist dieses Edelmetall? Was sind seine Funktionen und wozu dient es?

Die Entdeckung dieses Elements erfolgte durch Zufall im Jahr 1803 durch die englischen Chemiker Smithson Tennant und William H. Wollastan. Als Ergebnis von Experimenten zur Reaktion von Platin mit einem Säuregemisch (Schwefel- und Salpetersäure) entwickelte der resultierende Niederschlag ein unangenehmes Aroma, das an den Gestank von Chlor und faulem Rettich erinnerte. Ähnliche Experimente wurden von Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy und Vauquelin in Frankreich durchgeführt. Als Ergebnis ihrer Forschungen fanden sie auch eine unbekannte Substanz im unlöslichen Sediment von Platin.

Die Entdeckung dieser chemischen Elemente wurde der Royal Society in London durch Tennants schriftliche Mitteilung vom 21. Juni 1804 vorgelegt. Im Periodensystem der chemischen Elemente von Mendelejew befindet sich das Metall unter der Ordnungszahl 76. Das Metall kommt in Nuggets nicht in reiner Form vor, daher wird seine chemische Formel in gelöster Form dargestellt.

Das Element wird aus Sekundärrohstoffen gewonnen B. durch seine Abtrennung von Iridium-, Platin-, Platin-Palladium-Erzen oder Kupfer- und Nickelerzen. Die Jahresproduktion des gesamten Elements auf der Welt überschreitet nicht die Größe von 1 Tonne.

Die größten Vorkommen der Welt sind erwähnenswert, solche Zonen wie Uralgebirge und Sibirien in Russland, Nordstaat Alaska und westlicher Staat Kalifornien in Amerika, Kanada in Nordamerika, Kolumbien in Südamerika und einigen südafrikanische Länder, Australien, die Insel Tasmanien... Derzeit wird von einer bedeutenden Osmium-Lagerstätte ausgegangen Bushwell-Komplex in Südafrika, die meiste Substanz wird dort abgebaut. Bedenkt man, dass sich die größten Vorkommen des Metalls in Südafrika befinden, sind die Weltmarktpreise für dieses Seltenerdmetall recht hoch. Kasachstan gilt als einziger bedeutender Exporteur von Osmium-187 in der Welt. China hat zwar Platinerzreserven, aber keine nennenswerten Mengen an Osmium.

Die Substanz wird in Pulverform gelagert und da sie nicht in Form von Kristallen schmilzt, ist eine Prägung aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften nicht möglich. Zur Herstellung von Barren aus diesem Metall wird Elektronenstrahl- oder Lichtbogenerhitzung aus einem Pulver verwendet, auch die Erhitzung in einem Tiegel wird verwendet.

Osmium sieht aus wie ein silbrig-bläuliches Metall. Es ist eines der dichtesten Elemente, seine Dichte beträgt 22.600 Kilogramm pro Kubikmeter, gleichzeitig ist die Substanz jedoch ziemlich zerbrechlich, bricht leicht und bröckelt. Es hat ein hohes spezifisches Gewicht und kann auch bei ziemlich hohen Temperatureinflüssen glänzen. Aufgrund seiner Parameter und der signifikanten Schmelztemperatur ist es schwierig, es zu bearbeiten. In der Natur existiert es in Form von sieben Isotopen, von denen sechs als stabil gelten, dies sind Osmium-184, Osmium-187, Osmium-188, Osmium-189, Osmium-190 und Osmium-192. Im Labor wurden radioaktive Metallisotope mit Massenzahlen von 162 bis 197 gewonnen, einige Kernisomere wurden auch künstlich gewonnen.

Fast alle Verbindungen mit diesem Metall verursachen Schäden an inneren Organen, Seh- und Hörstörungen. Bei Vergiftungen mit Osmiumdämpfen können irreversible Störungen im Körper und Tod eintreten. Wissenschaftler führten Tierversuche durch, deren Ergebnisse die schnelle Entwicklung von Anämie und das Fehlen einer normalen Lungenfunktion waren. Es wurde der Schluss gezogen, dass es sich um ein sich schnell entwickelndes Ödem handelt. Osmiumtetroxid, das in der Medizin verwendet wird, ist ein sehr ätzender Stoff. Hat den übelsten Geruch der Welt. Bei einer Vergiftung leidet die Haut, sie verfärbt sich grün oder schwarz, oft begleitet von Geschwüren und Rissen, deren Heilung sehr lange dauert.

Mitarbeiter von Produktionsstätten sind dem höchsten Risiko ausgesetzt, sie arbeiten nach allen Sicherheitsstandards nur in Atemschutzmasken und Spezialkleidung. Alle Behälter, die Osmiumoxid enthalten, werden verschlossen und vorschriftsmäßig gelagert. Um die Mineralien des Nevyanskits zu gewinnen, wird Platin mittels Königswasser in eine Lösung überführt. Dann wird der resultierende Niederschlag in einer 8-fachen Menge Zink ausgesetzt - eine solche Legierung wird relativ leicht in einen pulverförmigen Zustand überführt, der dann mit Bariumperoxid verschmolzen wird. Die nächste Stufe ist die Verarbeitung der resultierenden Masse mit Königswasser, Destillation durch die Vorrichtung zur Abtrennung von Osmiumtetroxid.

Durch Einwirkung einer Alkalilösung auf die Substanz wird Salz erhalten. Die Kochsalzlösung ist betroffen Hyposulfit, wodurch mit Hilfe von Ammoniumchlorid das Metall bereits in Form des Fremy-Salzes ausfällt. Der Niederschlag wird gewaschen, filtriert und kalziniert. Das Ergebnis all dieser Aktionen ist schwammartiges Osmium. Anschließend wird es mit Säuren gereinigt, in einem Elektroofen unter Wasserstoffstrom reduziert und abgekühlt. So erhalten Sie Osmiumproben bis zu 99,9 %.

Die Eigenschaften dieses Elements sind aus chemischer Sicht erstaunlich. Die grundlegendsten von ihnen sind die folgenden.

1. Osmium reagiert überhaupt nicht mit Alkalien und Säuren. Bildet in Reaktion mit alkalischen Schmelzen wasserlösliche Osmate. Die Wechselwirkung mit einer Mischung aus Salpeter- und Salzsäure führt zu einer extrem langsamen Reaktion.
2. Sehr giftig, selbst in mikroskopischen Dosen. Besonders giftig ist Osmiumoxid, das aus Platin freigesetzt wird.
3. Es ist unmöglich, den Siedepunkt des Metalls zu bestimmen, da es besonders feuerfest ist.
4. Das Metall im Pulver geht mit solchen Substanzen leicht eine Erhitzungsreaktion ein: reiner Sauerstoff, Halogene, Schwefel- oder Salpetersäure.
5. In verschiedenen Verbindungen werden Oxidzahlen von -2 bis +8 erhalten. Die häufigsten sind +2, +3, +4 und +8.
6. Kann Clusterverbindungen bilden.
7. Die Hauptmineralien sind mit festen Lösungen verwandt und werden durch Legierungen von Iridium mit Osmium repräsentiert - sie sind Sysertskit und Nevyanskit. Darüber hinaus hat Syserskit einen anderen Namen - irisierendes Osmium und Nevyanskite - osmoses Iridium.

Dichte Osmium ist ungefähr 22,61 Gramm pro Kubikzentimeter. Kristalle haben einen schönen silbrigen Glanz mit verschiedenen Schattierungen von Grau bis Blau. In den Barren erscheint eine dunkelblaue Farbe, im Pulver ist sie violett. Alle Metalle haben einen silbrigen Glanz. Die Toxizität des Elements verhindert seine Verwendung in der Schmuckindustrie. Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften sind wie folgt.

1. Der Schmelzpunkt dieses Elements ist recht hoch, Schmelzen ist bei Temperaturen über 3000 Grad Celsius möglich.
2. Metall hat keine magnetischen Eigenschaften.
3. Erstaunliche Festigkeit. Legierungen mit dem Zusatz dieses Metalls erhalten eine erhöhte Verschleißfestigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung.
4. Der Siedepunkt beträgt 5012 °C.
5. Die Mohs-Härte beträgt 7.
6. Die Vickers-Härte beträgt 3-4 GPa.

Aufgrund der erheblichen Kosten des Elements selbst wird dieses Metall selten in der industriellen Massenproduktion verwendet. Osmium wird hauptsächlich in der chemischen Industrie verwendet, wo es als Katalysator verwendet wird. Osmiumtetroxid wird in einigen Arzneimitteln verwendet. In Laboranalysen wird es zum Färben von lebendem Gewebe verwendet, sorgt für den Erhalt der Zellstruktur.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Osmium verwendet in der elektronischen Ausrüstung von Geräten der Luftfahrt- und Raketentechnik, sowie in der Herstellung Atomwaffen. Aufgrund der fehlenden magnetischen Eigenschaften, das Metall wird bei der Herstellung von Markenuhren wie Rolex verwendet. Legierung Osmium mit Platin wird verwendet, wenn Herstellung von chirurgischen Implantaten Sind Herzschrittmacher oder Pulmonalklappen.

1. Unter einem Druck von etwa 770 GPa in Osmium wechselwirken Elektronen in inneren Orbitalen, die Struktur der Substanz bleibt unverändert.
2. Osmium im Gestein enthält ein halbes Prozent der Gesamtmasse der Erzvorkommen.
3. Aufgrund der hohen Dichte das Aussehen und das tatsächliche Gewicht des Metalls variieren stark. Eine mit diesem Metallpulver gefüllte 0,5-Liter-Plastikflasche ist also schwerer als ein mit Wasser gefüllter 10-Liter-Eimer.
4. Dieses Metall ist unter den fünf am meisten teuer.
5. Die Kosten für eine dreifache Unze Osmium sind ein Betriebsgeheimnis, in offenen Quellen können Sie einen ungefähren Preis für 1 Gramm einer Substanz finden.
6. Wegen der Feuerfestigkeit von Osmium in der Geschichte der elektrischen Lampe erwähnt. Der Wissenschaftler K. Auer von Welsbach aus Deutschland hat vorgeschlagen, den Kohlefaden einer Glühbirne durch einen Osmiumfaden zu ersetzen. Die Glühbirnen erwiesen sich als dreimal weniger energieintensiv und die Beleuchtung hat sich deutlich verbessert. Es wurde zwar bald durch das häufigere Tantal ersetzt, das wiederum durch Wolfram ersetzt wurde.
7. Eine ähnliche Situation ereignete sich mit dem seltenen Metall in der Ammoniakproduktion. Die noch heute gebräuchliche Methode der Ammoniaksynthese, die 1908 von dem Chemiker Fritz Haber aus Deutschland entwickelt wurde, ist ohne den Einsatz von Katalysatoren nicht möglich.Anfangs zeigten die damals verwendeten Katalysatoren ihre Eigenschaften nur bei signifikanten Temperaturbedingungen und hatten keine hohe Effizienz, so dass die Suche nach einem Ersatz sehr relevant war. Wissenschaftler des Labors der Höheren Technischen Schule in Karlsruhe schlugen vor, fein zerstäubtes Osmium als katalytisches Element zu verwenden. Die Testergebnisse bestätigten, dass sich diese Idee lohnt, die Katalysatortemperatur ist um mehr als 100 °C gesunken und die Ammoniakfreisetzung hat sich deutlich erhöht. Zwar lehnten sie in Zukunft Osmium ab, aber er half bei der Lösung eines so wichtigen Problems.

Osmium und andere seltene und einzigartige Metalle spielen bedeutende Rolle in verschiedenen Branchen... Trotz seiner Giftigkeit rettet es Leben und Gesundheit.

Weitere Informationen zu Osmium finden Sie im folgenden Video.