Mest af befolkningen er klar over, at guld og platin er mest dyre metaller. Prisen på osmium pr. 1 gram, som tilhører platingruppen, er ringere i værdi end guld.
Hvorfor er osmium så dyrt
Omkring 2600 tons guld og en vis mængde platin udvindes årligt i verden. Desuden, ifølge statistikker, stiger mængden af produktion af ædle metaller hvert år med 1,5%. I mellemtiden udvindes der kun 600 kg osmium, det skyldes, at det er meget svært at finde i naturen. Og det forekommer ikke i sin rene form. Og de udvindes ved piercing fra platingruppemetaller. Derfor koster et gram omkring 12-15 USD eller 800-900 rubler for 2019. Udvindingen af osmium er forbundet med mange vanskeligheder. For det første er dets indhold i jordskorpen ubetydeligt, og for alt andet er det spredt på jorden. Kompleksiteten af udvindingen, og som følge heraf de høje omkostninger, begrænser brugen af osmium i industrien, og den bruges derfor, hvor den økonomiske effekt af ansøgningen overstiger omkostningerne til udvinding og forarbejdning.
Osmium findes i fragmenter af meteoritter, der rammer vores planet på forskellige tidspunkter. Men oftest udvindes det i miner. Det er ikke ualmindeligt at finde materiale som iridium i nærheden. Den udvundne mængde osmium er faktisk ubetydelig, og sekundært metal skal bruges til at opfylde behovene i forskellige industrier.
En af de største eksportører af dette metal er Republikken Kasakhstan. Ifølge ubekræftede oplysninger er prisen på et gram udvundet i dette land omkring 10.000 amerikanske dollars. Men det er kun rygter, så prisen på metallet per ounce er en forretningshemmelighed. Størrelsen af metallets omkostninger får en til at tænke på, om det er tilrådeligt at bruge dets masse i industri, medicin og biologi.
Placer i det periodiske system og hovedegenskaber
Metallet, betegnet som Os, er placeret i celle nummer 76. De nærmeste naboer er rhenium og iridium. Under normale forhold har stoffet en sølvhvid farve.
Osmium har et nummer unikke egenskaber. For eksempel er massefylden 22,6 gram per kubikcentimeter. I denne henseende overgik han iridium. Metallet, der findes i naturen, består af flere isotoper, som er praktisk talt umulige at adskille. Den mest almindeligt anvendte isotop er 187.
Den temperatur, ved hvilken osmium ændrer sin aggregeringstilstand og går i flydende tilstand er lig med 3 027 ºC. Materialet begynder at koge, når det når 5500 ºC. Høj densitet gav metallet høj skørhed.
Produktions- og applikationsfunktioner
På trods af de høje omkostninger bruges osmium ikke til at lave smykker. Årsagen til dette er dårlig bearbejdelighed. Det er næsten umuligt at bearbejde det. Derudover skal man huske på ildfasthed og skrøbelighed.
Blandt isotoperne af et ret sjældent metal er der nummer 187. Det er dette metal, der bruges i konstruktionen af rumteknologi. Derudover var atomvåben ikke uden det. De bruges til at skabe elektronisk udstyr, der er involveret i kontrollen af missilvåben. Forresten bruges de også i arrangementet af lagerfaciliteter for nukleart affald.
Anvendelsen af osmium i forskellige industrier
Som nævnt ovenfor er dette et af de få materialer, der har en høj densitet, for eksempel vil en spand vand være lettere i vægt end en halv-liters flaske fyldt med dette metal. I mellemtiden er denne egenskab - hårdhed praktisk talt ikke efterspurgt, i modsætning til dens anden egenskab - hårdhed.
Osmium bruges som tilsætningsstof i fremstillingen af mange legeringer. Selv en lille tilføjelse af metal giver legeringerne en utrolig slidstyrke. En legering med tilføjelse af dette materiale kan holde meget længere end andre. Derudover har legeringer med tilsætning af osmium en øget mekanisk styrke og høj modstandsdygtighed over for korrosion. Som en konsekvens af denne egenskab bruges osmium og legeringer til at reducere friktionen i forskellige knudepunkter. En legering af osmium og iridium bruges til fremstilling af superhårde legeringer til forskellige industrier.
På grund af de angivne egenskaber anvendes osmium i fremstillingen måleudstyr designet til højpræcisionsmålinger.
Forresten bruges osmium til fremstilling af automatiske penne. Dette er grunden til, at kuglepenne kan skrive i årevis uden at blive slidte.
En anden egenskab ved et sjældent metal er, at det ikke er magnetisk. Og dette var årsagen til brugen i urmekanismer og mekaniske navigationsinstrumenter (kompasser).
Metallet bruges som katalysator ved fremstilling af ammoniak og organiske forbindelser. Derudover er produktionen af katalysatorer med en methanol-brændselscelle uundværlig uden den.
For ikke så længe siden blev en legering af wolfram med osmium brugt til at fremstille filamenter til glødelamper. Denne legering kaldes osram.
Mikroskopi klarede sig heller ikke uden et sjældent metal. Det bruges til drift af elektronmikroskoper.
I medicin bruges osmium og dets oxider til kirurgiske implantater og pacemakere og til udskiftning af ventiler i lungerne. Imidlertid er osmiumtetroxid et stærkt toksin og bruges praktisk talt ikke i nogen industri.
Rent osmium bruges faktisk sjældent i praksis. Hvor oftere dets forbindelser anvendes, for eksempel oxider.
Opbevaringsfunktioner
Klart osmium opbevares i pulverform. Da det i form af krystaller ikke smelter og ikke egner sig til nogen forarbejdning, kan det ikke engang mærkes. Strålingsopvarmning bruges til at opnå metalbarrer. Men der er metoder til at få krystaller fra pulvermateriale for eksempel digelopvarmning.
Lidt historie
Osmium som grundstof blev opdaget i begyndelsen af det 20. århundrede af engelske videnskabsmænd. De udførte eksperimenter med at opløse platin i aqua regia. Dette er en blanding af saltsyre og salpetersyre, som er i stand til at opløse metaller uden rester.
Under forsøgene opstod et bundfald, som blev underkastet en grundig undersøgelse. Som et resultat af dem blev der fundet en blanding af osmium og iridium. Forresten blev lignende arbejde udført i Frankrig.
Ikke guld og ikke platin er de dyreste metaller fra D. I. Mendeleevs bord, men osmiummetal. Dette er det sjældneste og dyreste metal af sølv-hvid farve med grå nuance blå nuance. Blandt kemikere betragtes dette metal som ædelt, der tilhører platingruppen.
Består af flere isotoper. De er meget svære at adskille, hvilket afspejles i omkostningerne. Den mest populære isotop er Osmium-187.
Det antages, at 0,5 % af massen af jordskorpen består af osmium, og det er placeret i kernen. Forholdet mellem størrelse og vægt er fantastisk. Et kilogram stof er sammenlignelig i størrelse med den gennemsnitlige størrelse hønseæg. En beholder med et volumen på 0,5 liter fyldt med osmiumpulver vejer mere end 15 kg. Men ønsket om at støbe håndvægte fra et så praktisk, hvad angår størrelse / vægtforhold, forsvinder materiale straks ikke kun på grund af prisen på pulveret, for nogle er dette ikke et problem, men på grund af dets ekstreme sjældenhed og utilgængelighed.
Find barrer i skove, bjerge, reservoirer vil ikke fungere. Indtil videre er der ikke fundet en eneste guldklump. Det udvindes i malmaflejringer i sammensætningen med iridium, platin, i platin-palladiummalm, i kobber- og nikkelmalm. Men indholdet af osmium i det er 0,001%. Det findes også i meteoritter. Sandt nok er isotoper adskilt fra dem på mere end 9 måneder. Derfor koster industriel produktion ved hjælp af osmium sekundære råvarer, hvilket ikke er meget billigere.
Den samlede produktion af det tungeste metal om året rundt om i verden er flere titusinder af kilogram. Men udvindingen af platin er stigende, hvor osmium er til stede og udvindes undervejs. Tallene er allerede 200 kg om året. Så opgaven er ikke så meget at lede efter osmium, men at finde mere billig måde adskille ham fra sine naboer.
Norilsk Mining and Metallurgical Combine har opnået en vis succes i denne opgave. Fik rent metal fra kobber-nikkel malme. Dens mængde på planeten er 0,000005% af den samlede masse af sten. Men i Rusland er der. Og i Kasakhstan. Og de vigtigste reserver er placeret i Tasmanien, Amerika, Australien. De største er koncentreret i Sydafrika. Hun dikterer priserne.
Opdagelseshistorie og naturlige egenskaber
I 1803-1804 i England, når man udførte eksperimenter på platin med aqua regia (en blanding af salpetersyre og saltsyre), i det resulterende ukendte bundfald, efter opløsningen af platin, en skarp, dårlig lugt ligner klor. Takket være denne lugt fik det nyopdagede metal sit navn. Sandt nok, på græsk. Fra græsk er "osmium" oversat som "lugt".
Formelt er det, fordi det er en del af platingruppen. Det er her, ægte adel ender. Egenskaberne af dette metal, både kemiske og fysiske, er stadig ikke fuldt ud forstået. fysiske egenskaber mere eller mindre afklaret for nogle år siden.
Osmium
| Kemiske egenskaber | Fysiske egenskaber |
|---|---|
| Uopløseligt i alkalier og syrer | Udvendigt er krystallerne hårde og sprøde, har en smuk sølvskinnende glans med nuancer fra grå til blå. Ingots - mørkeblå, pulver - lilla. Og alt sammen med en fantastisk sølvskinnende glans. |
| Det reagerer ikke på den infernalske blanding af salpetersyre og saltsyre - det eneste metal på planeten. | Temperaturen af legeringerne er sådan, at det er at foretrække at smelte på Solens overflade. |
| Inert. Det er muligt at anvende osmiumlegeringer og belægninger i aggressive miljøer. | Den højeste toksicitet, som ikke tillader brugen af sådan skønhed til fremstilling af smykker. |
| Ekstremt giftig, selv i små doser. Især det flygtige osmiumoxid frigivet fra platin. | Ekstremt skrøbelig. Ikke genstand for mekanisk bearbejdning. |
| Koger ved 5500°C, men ikke præcist bestemt - der findes ingen beregninger at verificere | Infusibility. Det blødgør kun ved temperaturer over 3000 grader C. |
| Har ingen magnetiske egenskaber. | |
| Fantastisk hårdhed. Legeringen med tilsætning af osmium bliver mere slidstærk, holdbar, med øget modstand mod korrosion og mekanisk belastning. | |
| Den højeste massefylde er 22,61 g/cm3. |
Pris
De høje omkostninger skyldes den begrænsede mængde. Da den er knap i naturen, og produktionen er dyr, reagerer markedet derefter. Sammenlignet med guld vil det være tusindvis af tons guld mod flere titusvis af kilos produktion. Deraf prisen - den starter ved 15 tusind og går op til 200 tusind dollars per gram. På verdensmarkedet er guld 7,5 gange billigere.
Sådanne tal indikerer materialets upopularitet til udbredt brug. Hovedrollen i brugen af dette tungmetal i legeringer spilles af styrke. Produkter bliver utroligt slidstærke ved at tilføje meget små portioner metal til sammensætningen.
Ansøgning
I bred industriel produktion osmium bruges sjældent på grund af dets høje omkostninger. Men hvor effekten kan overstige materialeomkostningerne, bruges den selvfølgelig. Som råmateriale virker det oftest i pulver. Selve metallet er skørt og smuldrer let. Det er nemt at få pulveret.
Flere use cases:
Ikke alle osmiumforbindelser er anvendelige til brug. Men forskerne arbejder på det.
Fare og sikkerhed
Ligesom andre tungmetaller har osmium ikke den mest gunstige effekt på levende organismer og går ikke uden om den menneskelige. Alle forbindelser med osmium er fantastiske indre organer forårsage tab af syn. Forgiftning med dampe af grundstoffet fører til døden. Ved observation af dyr blev der observeret en skarp udvikling af anæmi, og lungerne holdt op med at fungere. Det menes, at dette er et hurtigt udviklende ødem.
Hvad er Osmium Tetroxide OsO4? Og dette er selve stoffet, takket være hvilket elementet bærer sit navn. Ekstremt aggressiv. Dens duft kan ikke ignoreres. Der er ikke mere forfærdelig og modbydelig lugt i naturen. Ved forgiftning påvirkes huden også. Dermis bliver grøn, bliver sort og kan endda blive død. Der kan forekomme blærer og sår. Det bliver ved i meget lang tid.
Faren for forgiftning truer først og fremmest arbejderne industrilokaler ved den mindste koncentration af dampe i luften. om nogen acceptable standarder videnskabsmænd stammer ikke længere. Derfor er specielt tøj, åndedrætsværn er almindelige i osmiumoxidindustrien. Alt er forseglet, beholderne er forseglet og opbevaret i overensstemmelse med allerede testede regler.
Hvis osmiumforbindelsen alligevel af en eller anden utænkelig grund kommer i øjnene, skal de vaskes i lang tid, 20 minutter. Ren løbende vand. Og straks til lægen. Når det kommer ind i kroppen gennem luftvejene, neutraliseres osmiumdamp af natriumbicarbonat. Den fås i aerosolemballage. Masser af mælk indeni. Og maveskylning.
De utvivlsomme fordele ved det tungeste metal
Ifølge britiske videnskabsmænd blokerer dette tungmetal udviklingen af kræftceller. Metoder til behandling af kræft ved hjælp af osmium er allerede ved at blive udviklet, selvom de er meget langsomt.
I medicin, i pacing, bruges det i implantater, hvis fremstilling kræver ædle metaller for at forhindre udvikling af allergier. Sammensætningen af implantatet, som erstatter hjertets elementer, omfatter 10 % osmium og 90 % platin. Selvfølgelig er sådanne enheder prissat i overensstemmelse hermed. Den samme andel bruges til fremstilling af lungeventiler.
Brugen af osmiumforbindelser til medicinske behov er mærkbar i produktionen af særligt holdbare, langtidsanvendelige værktøjer, såsom skalpeller, alle former for metal-keramiske fræsere. Og du skal bruge en del råmaterialer til dette, og effekten er fantastisk.
Mikroskopiske tilføjelser af osmium til stål skærekvaliteter giver dig mulighed for at skabe de skarpeste klinger.
Produkter, hvis brug involverer brug af det tungeste metal, er uovertruffen i slidstyrke.
Kommerciel interesse
De forskellige fantastiske egenskaber ved osmiummetal forårsager utvivlsom interesse og ægte overraskelse. Men de samme ejendomme dræber kommerciel interesse på stedet. Og på trods af alt falder prisen på markedet ikke.
Osmium er et kemisk grundstof med atomnummer 76. I det periodiske system af kemiske grundstoffer i D. I. Mendeleev er det betegnet med symbolet Os (lat. Osmium). Under standardforhold er det et blåligt-sølv-skørt overgangsmetal. Tilhører gruppen af platinmetaller. Den har en høj tæthed, sammenlignelig i denne parameter kun med iridium (densiteterne af Os og Ir er næsten lige store, under hensyntagen til den beregnede fejl).
Historie
Osmium blev opdaget i 1804 af den engelske kemiker Smithson Tennant i sedimentet efter at have opløst platin i aqua regia. Lignende undersøgelser blev udført af de franske kemikere Collet-Descoti, Antoine Francois de Fourcroix og Vauquelin, som også kom til konklusionen om indholdet af et ukendt grundstof i den uopløselige rest af platinmalm. Det hypotetiske grundstof fik navnet pten (vinget), men Tennants forsøg viste, at det var en blanding af to grundstoffer – iridium og osmium.
Opkaldt fra andet græsk. ὀσμή (lugt), ifølge det stærkt lugtende flygtige oxid OsO 4 (minder om ozon).
Kvittering
Osmium isoleres fra det berigede råmateriale af platinmetaller ved at kalcinere dette koncentrat i luft ved temperaturer på 800-900 °C. I dette tilfælde sublimeres dampe af meget flygtigt osmiumtetroxid OsO 4 kvantitativt, som derefter absorberes med en NaOH-opløsning.
Ved at fordampe opløsningen isoleres et salt - natriumperosmat, som derefter reduceres med hydrogen ved 120 ° C til osmium:
Na2 + 3H2 \u003d 2NaOH + Os + 4H2O.
Osmium opnås i form af en svamp.
Ejendomme
Fysisk
Osmium er et grå-blåligt, hårdt, men skørt metal med en meget høj vægtfylde, som bevarer sin glans selv ved høje temperaturer. På grund af dets hårdhed, skørhed, lave damptryk (det laveste blandt alle platinmetaller), samt et meget højt smeltepunkt, er metallisk osmium svært at bearbejde. Osmium anses for at være den tætteste af alle kemiske elementer, der overgår lidt iridium i denne parameter. De mest pålidelige tæthedsværdier for disse metaller kan beregnes ud fra parametrene for deres krystalgitre: 22.562 ± 0.009 g/cm³ for iridium og 22.587 ± 0.009 g/cm³ for osmium. Når man sammenligner forskellige isotoper af disse metaller, viser 192 Os sig at være den tætteste. Ekstraordinært stor tæthed osmium forklares ved lanthanidkontraktion.
Kemisk
Osmiumpulver, når det opvarmes, reagerer med oxygen, halogener, svovldamp, selen, tellur, fosfor, salpetersyre og svovlsyre. Kompakt osmium interagerer ikke med hverken syrer eller baser, men danner vandopløselige osmater med alkalismelter. Reagerer langsomt med salpetersyre og aqua regia, reagerer med smeltede alkalier i nærvær af oxidationsmidler (kaliumnitrat eller chlorat), med smeltet natriumperoxid. I forbindelser udviser det oxidationstilstande fra -2 til +8, hvoraf de mest almindelige er +2, +3, +4 og +8.
Osmium er et af de få metaller, der danner polynukleære (eller klynge) forbindelser. Osmium polynukleær carbonyl Os 3 (CO) 12 bruges til modellering og forskning kemiske reaktioner kulbrinter på metalcentre. Carbonylgrupperne i Os 3 (CO) 12 kan erstattes af andre ligander, herunder dem, der indeholder klyngekerner af andre overgangsmetaller.
Indlæser...