Tất cả về osmium

Osmium - một kim loại hiếm, thuộc nhóm bạch kim. Nó được phát hiện ở Anh là kết quả của các thí nghiệm về phản ứng của bạch kim. Tên osmium được đặt trong tiếng Hy Lạp và trong bản dịch có nghĩa là "mùi". Kim loại quý này như thế nào? Tính năng của nó là gì và công dụng của nó là gì?

Việc phát hiện ra nguyên tố này một cách tình cờ vào năm 1803 bởi các nhà hóa học người Anh Smithson Tennant và William H. Wollastan. Theo kết quả của các thí nghiệm về phản ứng của bạch kim với hỗn hợp axit (sulfuric và nitric), kết tủa thu được tạo ra mùi thơm khó chịu, gợi nhớ đến mùi hôi thối của clo và củ cải thối. Các thí nghiệm tương tự đã được thực hiện bởi Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy và Vauquelin ở Pháp. Kết quả nghiên cứu của họ, họ cũng tìm thấy một chất không xác định trong trầm tích không hòa tan từ bạch kim.

Việc phát hiện ra các nguyên tố hóa học này đã được trình bày với Hiệp hội Hoàng gia ở Luân Đôn bằng văn bản thông báo ngày 21 tháng 6 năm 1804 của Tennant. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev, kim loại nằm dưới số thứ tự 76. Kim loại không xảy ra ở dạng tinh khiết bởi cốm, do đó công thức hóa học của nó được trình bày ở dạng hòa tan.

Yếu tố được chiết xuất từ ​​nguyên liệu thô thứ cấp là kết quả của quá trình tách nó khỏi quặng iridi, bạch kim, bạch kim-palladium hoặc quặng đồng và niken. Sản lượng hàng năm của toàn bộ nguyên tố trên thế giới không vượt quá kích thước 1 tấn.

Các khoản tiền gửi lớn nhất thế giới đáng chú ý là các khu vực như Núi ural và Siberia ở Nga, bang phía bắc Alaska và tiểu bang phía tây California tại Mỹ, Canada ở Bắc Mỹ, Colombia ở Nam Mỹ và một số Các nước nam phi, Châu Úc, Hòn đảo Tasmania... Hiện tại, một khoản tiền gửi osmium đáng kể được coi là Khu phức hợp Bushwell ở Nam Phi, hầu hết các chất được khai thác ở đó. Do các mỏ kim loại lớn nhất nằm ở Nam Phi, giá thế giới của kim loại đất hiếm này khá cao. Kazakhstan được coi là nhà xuất khẩu lớn duy nhất của osmium-187 trên thế giới. Mặc dù Trung Quốc có trữ lượng quặng bạch kim, nhưng nước này không có lượng osmi đáng kể.

Chất được bảo quản ở dạng bột và vì nó không tan chảy ở dạng tinh thể nên không thể đóng dấu lên nó do tính chất vật lý của nó. Để sản xuất các thỏi kim loại này, người ta sử dụng phương pháp đốt nóng bằng chùm tia điện tử hoặc hồ quang từ bột; đun nóng trong nồi nấu kim loại cũng được sử dụng.

Osmium trông giống như một kim loại hơi xanh bạc. Nó là một trong những nguyên tố dày đặc nhất, mật độ của nó là 22.600 kg trên một mét khối, nhưng đồng thời, chất này khá mỏng manh, dễ bị vỡ và vỡ vụn. Nó có trọng lượng riêng cao và có thể tỏa sáng ngay cả khi chịu ảnh hưởng nhiệt độ khá cao. Do các thông số của nó và nhiệt độ nóng chảy đáng kể, rất khó để gia công nó. Trong tự nhiên, nó tồn tại ở dạng bảy đồng vị, sáu trong số đó được coi là ổn định, đó là osmium-184, osmium-187, osmium-188, osmium-189, osmium-190 và osmium-192. Trong phòng thí nghiệm thu được các đồng vị kim loại phóng xạ có số khối từ 162 đến 197, nhân tạo người ta cũng thu được một số đồng phân hạt nhân.

Hầu hết tất cả các hợp chất với kim loại này đều gây tổn thương các cơ quan nội tạng, rối loạn thị giác và thính giác. Trong trường hợp ngộ độc với hơi osmium, cơ thể bị rối loạn không hồi phục và có thể tử vong. Các nhà khoa học đã tiến hành thí nghiệm trên động vật, kết quả thu được là sự phát triển nhanh chóng của bệnh thiếu máu, phổi không hoạt động bình thường. Người ta kết luận rằng đây là một chứng phù nề phát triển nhanh chóng. Osmium tetroxide, được sử dụng trong y tế, là một chất có tính ăn mòn rất cao. Có mùi hôi nhất trên thế giới. Trong trường hợp bị ngộ độc, da bị chuyển màu sang xanh hoặc đen, thường kèm theo vết loét và vết nứt, rất lâu mới lành.

Nhân viên của các cơ sở sản xuất có nguy cơ cao nhất; theo tất cả các tiêu chuẩn an toàn, họ chỉ làm việc với mặt nạ phòng độc và quần áo đặc biệt. Tất cả các thùng chứa ôxít osmi được đậy kín và bảo quản theo đúng quy tắc. Để có được các khoáng chất của nevyanskite, người ta chuyển bạch kim thành dung dịch bằng cường nước. Sau đó, kết tủa tạo thành được tiếp xúc với kẽm với lượng gấp 8 lần - một hợp kim như vậy tương đối dễ dàng chuyển thành trạng thái bột, sau đó được hợp nhất với bari peroxit. Giai đoạn tiếp theo là xử lý khối lượng thu được bằng nước cường toan, chưng cất thông qua thiết bị tách osmi tetroxide.

Cho chất tác dụng với dung dịch kiềm thì thu được muối. Dung dịch muối bị ảnh hưởng hyposulfit, kết quả là, với sự trợ giúp của amoni clorua, kim loại kết tủa ở dạng muối Fremy. Kết tủa được rửa, lọc và nung. Kết quả của tất cả những hành động này là osmi xốp. Sau đó, nó được làm sạch bằng axit, khử trong lò điện dưới dòng hydro, và được làm lạnh. Vì thế lấy mẫu osmium lên đến 99,9%.

Các thuộc tính của nguyên tố này, theo quan điểm của hóa học, thật tuyệt vời. Cơ bản nhất của chúng là những điều sau đây.

1. Osmium hoàn toàn không phản ứng với kiềm và axit. Tạo thành chất thẩm thấu hòa tan trong nước trong phản ứng với kiềm tan chảy. Tương tác với hỗn hợp axit nitric và axit clohydric tạo ra phản ứng cực kỳ chậm.
2. Rất độc, ngay cả với liều lượng cực nhỏ. Đặc biệt độc hại là ôxít osmi, được giải phóng từ bạch kim.
3. Không thể xác định điểm sôi của kim loại, vì nó đặc biệt chịu lửa.
4. Kim loại trong bột dễ dàng tham gia phản ứng đun nóng với các chất như: oxi nguyên chất, halogen, axit sunfuric hoặc axit nitric.
5. Trong các hợp chất khác nhau, số oxit từ -2 đến +8 thu được. Phổ biến nhất là +2, +3, +4 và +8.
6. Có khả năng tạo thành các hợp chất cụm.
7. Các khoáng chất chính có liên quan đến dung dịch rắn và được đại diện bởi hợp kim của iridi với osmi - chúng là sysertskite và nevyanskite. Hơn nữa, syserskite có một tên khác - iridious osmium, và nevyanskite - osmous iridium.

Tỉ trọng osmi là khoảng 22,61 gam trên một cm khối. Pha lê có ánh bạc đẹp, với các sắc thái khác nhau từ xám đến xanh lam. Trong thỏi có màu xanh đen, ở dạng bột có màu tím. Tất cả kim loại đều có ánh bạc. Độc tính của nguyên tố ngăn cản việc sử dụng nó trong ngành trang sức. Các tính chất vật lý chính như sau.

1. Điểm nóng chảy của nguyên tố này khá cao, có thể nóng chảy ở nhiệt độ trên 3000 độ C.
2. Kim loại không có tính chất từ ​​tính.
3. Độ săn chắc đáng kinh ngạc. Các hợp kim có thêm kim loại này sẽ tăng khả năng chống mài mòn, độ bền, khả năng chống ăn mòn và khả năng chống ứng suất cơ học.
4. Điểm sôi là 5012 ºC.
5. Độ cứng Mohs là 7.
6. Độ cứng của Vickers là 3-4 GPa.

Do chi phí đáng kể của bản thân nguyên tố, kim loại này hiếm khi được sử dụng trong sản xuất công nghiệp hàng loạt. Osmium chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, nơi nó được sử dụng làm chất xúc tác. Osmium tetroxide được sử dụng trong một số loại thuốc. Trong các phân tích trong phòng thí nghiệm, nó được sử dụng để nhuộm các mô sống, đảm bảo duy trì cấu trúc tế bào.

Trong ngành hàng không vũ trụ, osmium được sử dụng trong thiết bị điện tử của thiết bị hàng không và công nghệ tên lửa, cũng như trong sản xuất vũ khí hạt nhân. Do thiếu từ tính, kim loại được sử dụng trong sản xuất đồng hồ có thương hiệu như Rolex. Hợp kim osmium với bạch kim được sử dụng khi tạo ra các mô cấy phẫu thuật Là máy tạo nhịp tim hoặc van động mạch phổi.

1. Dưới áp suất khoảng 770 GPa trong osmi, các điện tử tương tác trong các quỹ đạo bên trong, cấu trúc của chất không thay đổi.
2. Osmium trong đá chứa một nửa tổng khối lượng quặng.
3. Do mật độ cao sự xuất hiện và trọng lượng thực tế của kim loại thay đổi rất nhiều. Vì vậy, một chai nhựa 0,5 lít chứa đầy bột kim loại này sẽ nặng hơn một cái xô 10 lít chứa đầy nước.
4. Kim loại này nằm trong top 5 tốn kém.
5. Giá của một ounce osmium gấp ba lần là một bí mật kinh doanh, trong các nguồn mở, bạn có thể tìm thấy giá gần đúng cho 1 gam chất.
6. Vì tính khúc xạ của osmi được ghi nhận trong lịch sử của đèn điện. Nhà khoa học K. Auer von Welsbach đến từ Đức đã đưa ra đề xuất thay thế dây tóc carbon trong bóng đèn bằng dây tóc osmium. Bóng đèn tiết kiệm năng lượng hơn 3 lần và ánh sáng được cải thiện rõ rệt. Đúng vậy, nó sớm bị thay thế bởi tantali phổ biến hơn, đến lượt nó, được thay thế bằng vonfram.
7. Tình huống tương tự cũng xảy ra với kim loại hiếm trong quá trình sản xuất amoniac. Phương pháp tổng hợp amoniac, vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, được phát triển vào năm 1908 bởi nhà hóa học Fritz Haber đến từ Đức, là không thể nếu không sử dụng chất xúc tác.Ban đầu, các chất xúc tác được sử dụng lúc bấy giờ chỉ thể hiện được đặc tính của chúng trong điều kiện nhiệt độ đáng kể và không có hiệu suất cao nên việc tìm kiếm chất thay thế là rất cấp thiết. Các nhà khoa học từ phòng thí nghiệm của Trường Kỹ thuật Cao cấp ở Karlsruhe đã đưa ra đề xuất sử dụng osmium nguyên tử hóa mịn làm nguyên tố xúc tác. Kết quả thử nghiệm đã xác nhận rằng ý tưởng này là đáng giá, nhiệt độ xúc tác đã giảm hơn 100 ºC, và việc giải phóng amoniac tăng lên đáng kể. Đúng vậy, trong tương lai họ đã từ chối osmium, nhưng anh ấy đã giúp giải quyết một vấn đề quan trọng như vậy.

Osmium và các kim loại hiếm và độc đáo khác chơi vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau... Ngay cả với tất cả độc tính của nó, nó vẫn cứu sống và sức khỏe của con người.

Để biết thêm thông tin về osmium, hãy xem video sau.