Enamik elanikkond on teadlik, et kulda ja plaatinat on kõige rohkem kallid metallid. Plaatinarühma kuuluva osmiumi hind 1 grammi kohta on kulla väärtusest madalam.
Miks on osmium nii kallis?
Aastas kaevandatakse maailmas umbes 2600 tonni kulda ja teatud kogus plaatinat. Veelgi enam, statistika kohaselt suureneb väärismetallide tootmismaht igal aastal 1,5%. Vahepeal kaevandatakse vaid 600 kg osmiumi, see on tingitud asjaolust, et seda on looduses väga raske leida. Ja seda ei esine puhtal kujul. Ja neid kaevandatakse augustamise teel plaatinarühma metallidest. Seetõttu maksab üks gramm 2019. aastaks umbes 12–15 USD ehk 800–900 rubla. Osmiumi ekstraheerimine on seotud paljude raskustega. Esiteks on selle sisaldus maapõues tühine ja kõigele muule on see maa peal laiali. Kaevandamise keerukus ja sellest tulenevalt kõrged kulud piiravad osmiumi kasutamist tööstuses ning seetõttu kasutatakse seda seal, kus rakenduse majanduslik mõju ületab kaevandamise ja töötlemise kulud.
Osmiumi leidub meie planeeti erinevatel aegadel tabanud meteoriitide fragmentides. Kuid enamasti kaevandatakse seda kaevandustes. Pole harvad juhud, kui läheduses leidub sellist materjali nagu iriidium. Eraldatud osmiumi kogus on tõesti tühine ja sekundaarset metalli tuleb kasutada erinevate tööstusharude vajaduste rahuldamiseks.
Üks selle metalli suurimaid eksportijaid on Kasahstani Vabariik. Kinnitamata andmetel on siin riigis kaevandatud ühe grammi hind umbes 10 000 USA dollarit. Kuid need on vaid kuulujutud, seega on metalli hind untsi kohta ärisaladus. Metalli maksumuse suurus paneb mõtlema selle massilise kasutamise otstarbekusele tööstuses, meditsiinis ja bioloogias.
Koht perioodilisustabelisse ja peamised omadused
Metall, mida tähistatakse kui Os, asub lahtris number 76. Lähimad naabrid on reenium ja iriidium. Tavalistes tingimustes on aine hõbevalge värvusega.
Osmiumil on number ainulaadsed omadused. Näiteks tihedus on 22,6 grammi kuupsentimeetri kohta. Selles osas ületas ta iriidiumi. Looduses leiduv metall koosneb mitmest isotoobist, mida on praktiliselt võimatu eraldada. Kõige sagedamini kasutatav isotoop on 187.
Temperatuur, mille juures osmium muudab oma agregatsiooni olek ja läheb vedelasse olekusse, on 3 027 ºC. Materjal hakkab keema, kui see jõuab 5500 ºC-ni. Suur tihedus andis metallile suure rabeduse.
Tootmis- ja rakendusfunktsioonid
Vaatamata kõrgele hinnale ei kasutata osmiumi ehete valmistamiseks. Selle põhjuseks on halb töödeldavus. Seda on peaaegu võimatu töödelda. Lisaks tuleb meeles pidada tulekindlust ja haprust.
Üsna haruldase metalli isotoopide hulgas on number 187. Just seda metalli kasutatakse kosmosetehnoloogia ehitamisel. Lisaks polnud ka tuumarelvad ilma selleta. Neid kasutatakse elektrooniliste seadmete loomiseks, mis on seotud raketirelvade juhtimisega. Muide, neid kasutatakse ka tuumajäätmete hoidlate korrastamisel.
Osmiumi kasutamine erinevates tööstusharudes
Nagu eespool märgitud, on see üks väheseid materjale, millel on suur tihedus, näiteks on veeämber kaalult kergem kui selle metalliga täidetud pooleliitrine pudel. Vahepeal pole see omadus - kõvadus - erinevalt selle teisest omadusest - kõvadusest praktiliselt nõutud.
Osmiumi kasutatakse lisandina paljude sulamite valmistamisel. Isegi väike metalli lisamine annab sulamitele uskumatu kulumiskindluse. Selle materjali lisamisega sulam võib kesta palju kauem kui teised. Lisaks on osmiumilisandiga sulamitel suurenenud mehaaniline tugevus ja kõrge korrosioonikindlus. Selle omaduse tõttu kasutatakse osmiumi ja sulameid hõõrdumise vähendamiseks erinevates sõlmedes. Osmiumi ja iriidiumi sulamit kasutatakse ülikõvade sulamite tootmisel erinevatele tööstusharudele.
Nimetatud omaduste tõttu kasutatakse valmistamisel osmiumi mõõteseadmed mõeldud suure täpsusega mõõtmiseks.
Muide, osmiumi kasutatakse automaatsete pliiatsite valmistamisel. Seetõttu võivad pastakad kirjutada aastaid, ilma et need kuluksid.
Haruldase metalli teine omadus on see, et see ei ole magnetiline. Ja see oli põhjus, miks seda kasutati kellamehhanismides ja mehaanilistes navigatsiooniseadmetes (kompassides).
Metalli kasutatakse katalüsaatorina ammoniaagi ja orgaaniliste ühendite tootmisel. Lisaks on metanoolkütuseelemendiga katalüsaatorite tootmine ilma selleta asendamatu.
Mitte nii kaua aega tagasi kasutati hõõglampide hõõgniitide tootmiseks osmiumiga volframi sulamit. Seda sulamit nimetatakse osramiks.
Ka mikroskoopia ei saanud hakkama ilma haruldase metallita. Seda kasutatakse elektronmikroskoopide tööks.
Meditsiinis kasutatakse osmiumi ja selle oksiide kirurgiliste implantaatide ja südamestimulaatorite jaoks ning kopsude ventiilide asendamiseks. Osmiumtetroksiid on aga tugev toksiin ja seda ei kasutata praktiliselt üheski tööstuses.
Tegelikult kasutatakse puhast osmiumi praktikas harva. Kus sagedamini kasutatakse selle ühendeid, näiteks oksiide.
Salvestusfunktsioonid
Valmis osmiumi säilitatakse pulbri kujul. Kuna see kristallidena ei sula ja ei sobi töötlemiseks, ei saa seda isegi kaubamärgiga tähistada. Metalli valuplokkide saamiseks kasutatakse kiirguskütet. Kuid on olemas meetodid kristallide saamiseks pulbriline materjal näiteks tiigli kuumutamine.
Natuke ajalugu
Osmiumi kui elemendi avastasid 20. sajandi alguses inglise teadlased. Nad viisid läbi katseid plaatina lahustamiseks aqua regias. See on vesinikkloriid- ja lämmastikhappe segu, mis on võimeline lahustama metalle jäägita.
Katsete käigus tekkis sade, mida põhjalikult uuriti. Nende tulemusena leiti osmiumi ja iriidiumi segu. Muide, samalaadset tööd tehti ka Prantsusmaal.
Mitte kuld ja mitte plaatina pole D. I. Mendelejevi tabelist kõige kallimad metallid, vaid osmiummetall. See on kõige haruldasem ja kõige kallim hõbevalge värvusega metall hall toon sinine toon. Keemikute seas peetakse seda metalli üllaseks, mis kuulub plaatina rühma.
Koosneb mitmest isotoobist. Neid on väga raske eraldada, mis kajastub kuludes. Kõige populaarsem isotoop on osmium-187.
Eeldatakse, et 0,5% maakoore massist koosneb osmiumist ja see asub tuumas. Suuruse ja kaalu suhe on hämmastav. Kilogramm ühendit on suuruselt võrreldav keskmise suurusega kana muna. Osmiumipulbriga täidetud konteiner mahuga 0,5 liitrit kaalub üle 15 kg. Kuid soov valada hantleid sellisest mugavast, suuruse / kaalu suhte poolest materjalist, kaob kohe mitte ainult pulbri hinna tõttu, mõne jaoks pole see probleem, vaid selle äärmise harulduse ja ligipääsmatuse tõttu.
Metsast, mägedest, veehoidlates valuplokkide leidmine ei tööta. Siiani pole leitud ühtegi tükikest. Seda kaevandatakse maagimaardlates kompositsioonis iriidiumi, plaatina, plaatina-pallaadiumi maagis, vase- ja niklimaakides. Kuid osmiumi sisaldus selles on 0,001%. Seda leidub ka meteoriitides. Tõsi, isotoobid eraldatakse neist enam kui 9 kuuga. Seetõttu maksab osmiumi kasutav tööstuslik tootmine teisest toorainet, mis pole palju odavam.
Maailma raskeima metalli kogutoodang aastas on mitukümmend kilogrammi. Kuid plaatina ekstraheerimine suureneb, kus osmium esineb ja seda ekstraheeritakse teel. Arvud on juba 200 kg aastas. Seega pole ülesanne mitte niivõrd otsida osmiumi, vaid leida rohkem odav viis eraldades ta naabritest.
Norilski kaevandus- ja metallurgiakombinaat on selles ülesandes saavutanud mõningast edu. Sain puhas metall vase-nikli maakidest. Selle kogus planeedil on 0,000005% kivimite kogumassist. Venemaal aga on. Ja Kasahstanis. Ja peamised varud asuvad Tasmaanias, Ameerikas, Austraalias. Suurimad on koondunud Lõuna-Aafrikasse. Ta dikteerib hinnad.
Avastuslugu ja looduslikud omadused
Aastatel 1803-1804 Inglismaal plaatina aqua regiaga (lämmastikhappe ja vesinikkloriidhappe seguga) katsete tegemisel tekkis pärast plaatina lahustumist tekkinud tundmatus sades terav, halb lõhn meenutab kloori. Tänu sellele lõhnale sai äsja avastatud metall oma nime. Tõsi, edasi kreeka keel. Kreeka keelest tõlgitakse "osmium" kui "lõhn".
Formaalselt on see tingitud sellest, et see kuulub plaatinarühma. Siin lõpeb tõeline õilsus. Selle metalli omadusi, nii keemilisi kui ka füüsikalisi, pole siiani täielikult mõistetud. füüsilised omadused enam-vähem selgus paar aastat tagasi.
Osmium
| Keemilised omadused | Füüsikalised omadused |
|---|---|
| Leelistes ja hapetes lahustumatu | Väliselt on kristallid kõvad ja rabedad, kauni hõbedase läikega varjunditega hallist siniseni. Kangid - tumesinine, pulber - lilla. Ja seda kõike hämmastava hõbedase läikega. |
| See ei reageeri lämmastik- ja vesinikkloriidhappe - planeedi ainsa metalli - põrgulikule segule. | Sulamite temperatuur on selline, et eelistatav on sulada Päikese pinnal. |
| Inertne. Osmiumisulameid ja katteid on võimalik kasutada agressiivses keskkonnas. | Suurim toksilisus, mis ei võimalda sellist ilu kasutada ehete valmistamiseks. |
| Äärmiselt mürgine, isegi väikestes annustes. Eriti plaatinast eralduv lenduv osmiumoksiid. | Äärmiselt habras. Ei allu mehaanilisele töötlemisele. |
| Keeb temperatuuril 5500 °C, kuid pole täpselt määratud – selle kontrollimiseks pole arvutusi | Infusioonivõime. See pehmeneb ainult temperatuuril üle 3000 kraadi C. |
| Ei oma magnetilisi omadusi. | |
| Hämmastav kõvadus. Osmiumi lisamisega sulam muutub kulumiskindlamaks, vastupidavamaks, suurema vastupidavusega korrosioonile ja mehaanilisele pingele. | |
| Suurim tihedus on 22,61 g/cm3. |
Hind
Kõrge hind on tingitud piiratud kogusest. Kuna seda on looduses vähe ja tootmine on kallis, reageerib turg sellele vastavalt. Kullaga võrreldes on see tuhandeid tonne kulda mitmekümne kilogrammi toodangu vastu. Sellest ka hind - see algab 15 tuhandest ja ulatub kuni 200 tuhande dollarini grammi kohta. Maailmaturul on kuld 7,5 korda odavam.
Sellised arvud näitavad materjali ebapopulaarsust laialdaseks kasutamiseks. Peamist rolli selle raskemetalli kasutamisel sulamites mängib tugevus. Tooted muutuvad uskumatult kulumiskindlaks, lisades kompositsioonile väga väikesed osad metallist.
Rakendus
Laias tööstuslik tootmine osmiumi kasutatakse selle kõrge hinna tõttu harva. Kuid seal, kus efekt võib ületada materjalikulusid, kasutatakse seda loomulikult. Toorainena toimib see enamasti pulbrina. Metall ise on rabe ja mureneb kergesti. Pulbri kättesaamine on lihtne.
Rohkem kasutusjuhtumeid:
Kõik osmiumiühendid ei ole kasutamiseks sobivad. Kuid teadlased töötavad selle kallal.
Oht ja ohutus
Nagu teisedki raskmetallid, ei avalda osmium elusorganismidele kõige soodsamat mõju, jättes inimkonnast mööda. Kõik osmiumiga ühendid on hämmastavad siseorganid põhjustada nägemise kaotust. Elemendi aurudega mürgitamine põhjustab surma. Loomade vaatlemisel täheldati aneemia järsku arengut ja kopsud lakkasid töötamast. Arvatakse, et see on kiiresti arenev turse.
Mis on Osmium Tetroxide OsO4? Ja see on aine, tänu millele element oma nime kannab. Äärmiselt agressiivne. Selle lõhna ei saa tähelepanuta jätta. Looduses pole enam kohutavat ja vastikumat lõhna. Mürgistuse korral on mõjutatud ka nahk. Pärisnahk muutub roheliseks, muutub mustaks ja võib isegi surra. Võib tekkida villid ja haavandid. See püsib peal väga kaua.
Mürgistusoht ähvardab ennekõike töötajaid tööstusruumid aurude väikseima kontsentratsiooni korral õhus. ükskõik millise kohta vastuvõetavad standardid teadlased enam ei kogele. Seetõttu on spetsiaalsed riided, respiraatorid on osmiumoksiidi tööstuses levinud. Kõik on pitseeritud, konteinerid suletakse ja ladustatakse vastavalt juba testitud reeglitele.
Kui osmiumiühend siiski mingil mõeldamatul põhjusel silma satub, tuleb neid pesta kaua, 20 minutit. Puhas Jooksev vesi. Ja kohe arsti juurde. Hingamisteede kaudu kehasse sattudes neutraliseerib osmiumiaur naatriumvesinikkarbonaadiga. See on saadaval aerosoolpakendis. Palju piima sees. Ja maoloputus.
Raskeima metalli vaieldamatu eelis
Briti teadlaste sõnul blokeerib see raskmetall vähirakkude arengut. Osmiumi kasutavaid vähiravimeetodeid, kuigi väga aeglaselt, juba arendatakse.
Meditsiinis, stimulatsioonis kasutatakse seda implantaatides, mille valmistamiseks on vaja väärismetalle, et vältida allergiate teket. Südame elemente asendava implantaadi koostis sisaldab 10% osmiumi ja 90% plaatinat. Loomulikult on selliste seadmete hind vastavalt. Sama osa kasutatakse kopsuklappide valmistamisel.
Osmiumiühendite kasutamine meditsiinilistel vajadustel on märgatav eriti vastupidavate, pikaajalise kasutusega tööriistade, näiteks skalpellide, kõikvõimalike metallkeraamiliste lõikurite valmistamisel. Ja selleks on vaja üsna palju toorainet ja efekt on hämmastav.
Mikroskoopilised osmiumi lisamised terase lõikeklassidele võimaldavad teil luua kõige teravamad lõiketerad.
Tooted, mille kasutamine hõlmab kõige raskema metalli kasutamist, on kulumiskindluse poolest ületamatud.
Ärihuvi
Osmiummetalli erinevad hämmastavad omadused tekitavad kahtlemata huvi ja ehtsat üllatust. Kuid need samad omadused tapavad kohapeal ärihuvi. Ja kõigele vaatamata hind turul ei lange.
Osmium on keemiline element aatomnumbriga 76. D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilises süsteemis tähistatakse seda sümboliga Os (lat. Osmium). Standardtingimustes on see sinakas-hõbedane rabe siirdemetall. Kuulub plaatina metallide rühma. Sellel on suur tihedus, mis on selles parameetris võrreldav ainult iriidiumiga (Os ja Ir tihedus on peaaegu võrdsed, võttes arvesse arvutatud viga).
Lugu
Osmiumi avastas 1804. aastal inglise keemik Smithson Tennant setetest, mis jäid pärast plaatina lahustamist Aqua Regiasse. Sarnased uuringud viisid läbi prantsuse keemikud Collet-Descoti, Antoine Francois de Fourcroix ja Vauquelin, kes jõudsid samuti järeldusele tundmatu elemendi sisalduse kohta plaatinamaagi lahustumatus jäägis. Hüpoteetilisele elemendile anti nimi pten (tiivuline), kuid Tennanti katsed näitasid, et tegemist on kahe elemendi – iriidiumi ja osmiumi – seguga.
Nimetatud muust kreeka keelest. ὀσμή (lõhn), teravalt lõhnava lenduva oksiidi OsO 4 järgi (meenutab osooni).
Kviitung
Osmium eraldatakse plaatinametallide rikastatud toorainest, kaltsineerides seda kontsentraati õhus temperatuuril 800–900 °C. Sel juhul sublimeeritakse väga lenduva osmiumtetroksiidi OsO 4 aurud kvantitatiivselt, mis seejärel absorbeeritakse NaOH lahusega.
Lahuse aurustamisel eraldatakse sool - naatriumperosmaat, mis seejärel redutseeritakse vesinikuga 120 ° C juures osmiumiks:
Na2 + 3H2 \u003d 2NaOH + Os + 4H2O.
Osmium saadakse käsna kujul.
Omadused
Füüsiline
Osmium on hallikassinakas, kõva, kuid rabe metall, millel on väga suur erikaal, mis säilitab oma läike ka kõrgetel temperatuuridel. Metallist osmiumi on kõvaduse, rabeduse, madala aururõhu (kõigi plaatinametallide seas madalaim) ja väga kõrge sulamistemperatuuri tõttu raske töödelda. Osmiumi peetakse kõigist keemilistest elementidest kõige tihedamaks, ületades selle parameetri poolest veidi iriidiumi. Nende metallide kõige usaldusväärsemad tihedusväärtused saab arvutada nende kristallvõre parameetrite järgi: iriidiumi puhul 22,562 ± 0,009 g/cm³ ja osmiumi puhul 22,587 ± 0,009 g/cm³. Nende metallide erinevate isotoopide võrdlemisel osutub kõige tihedamaks 192 Os. Erakordselt kõrge tihedusega osmium on seletatav lantaniidi kokkutõmbumisega.
Keemiline
Osmiumipulber reageerib kuumutamisel hapniku, halogeenide, väävliauru, seleeni, telluuri, fosfori, lämmastik- ja väävelhappega. Kompaktne osmium ei interakteeru ei hapete ega leelistega, vaid moodustab leelisesulamistega vees lahustuvaid osmaate. Reageerib aeglaselt lämmastikhappe ja aqua regiaga, reageerib sula leelistega oksüdeerivate ainete (kaaliumnitraat või kloraat) juuresolekul, sulatatud naatriumperoksiidiga. Ühendites on selle oksüdatsiooniaste vahemikus -2 kuni +8, millest kõige levinumad on +2, +3, +4 ja +8.
Osmium on üks väheseid metalle, mis moodustavad polünukleaarseid (või klastri) ühendeid. Osmiumi polünukleaarset karbonüüli Os 3 (CO) 12 kasutatakse modelleerimiseks ja uurimiseks keemilised reaktsioonid süsivesinikud metallikeskustel. Os 3 (CO) 12 karbonüülrühmi saab asendada teiste liganditega, sealhulgas nendega, mis sisaldavad teiste siirdemetallide klastri tuumasid.
Laadimine...