Tudo sobre ósmio

Ósmio - um metal raro, pertence ao grupo da platina. Foi descoberto na Inglaterra como resultado de experimentos sobre a reação da platina. O nome ósmio é dado em grego e na tradução significa "cheiro". Como é esse metal nobre? Quais são suas características e para que serve?

A descoberta desse elemento aconteceu por acidente em 1803 pelos químicos ingleses Smithson Tennant e William H. Wollastan. Como resultado de experimentos sobre a reação da platina a uma mistura de ácidos (sulfúrico e nítrico), o precipitado resultante desenvolveu um aroma desagradável, que lembra o fedor de cloro e rabanete podre. Experimentos semelhantes foram realizados por Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy e Vauquelin na França. Como resultado de sua pesquisa, eles também encontraram uma substância desconhecida no sedimento insolúvel da platina.

A descoberta desses elementos químicos foi apresentada à Royal Society em Londres pela comunicação escrita de Tennant datada de 21 de junho de 1804. Na tabela periódica de elementos químicos de Mendeleev, o metal está localizado sob o número ordinal 76. O metal não se apresenta em sua forma pura por pepitas, portanto sua fórmula química se apresenta na forma dissolvida.

O elemento é extraído de matérias-primas secundárias como resultado de sua separação dos minérios de irídio, platina, platina-paládio ou cobre e níquel. A produção anual de todo o elemento no mundo não excede o tamanho de 1 tonelada.

Os maiores depósitos do mundo são dignos de nota, como zonas como Montanhas de Ural e Sibéria na Rússia, estado do norte Alasca e estado ocidental Califórnia na América, Canadá na América do Norte, Colômbia na América do Sul e alguns Países sul africanos, Austrália, Ilha Tasmânia... Atualmente, um depósito de ósmio significativo é considerado Complexo Bushwell na África do Sul, a maior parte da substância é extraída lá. Levando em consideração que os maiores depósitos do metal estão na África do Sul, os preços mundiais desse metal de terras raras são bastante elevados. Cazaquistão é considerada a única grande exportadora de ósmio-187 do mundo. Embora a China tenha reservas de minério de platina, não possui quantidades significativas de ósmio.

A substância é armazenada na forma de pó e, por não se fundir na forma de cristais, não é possível carimbá-la devido às suas propriedades físicas. Para a fabricação de lingotes desse metal, utiliza-se o aquecimento por feixe de elétrons ou arco elétrico a partir de um pó e também o aquecimento em cadinho.

O ósmio parece um metal azulado prateado. É um dos elementos mais densos, sua densidade é de 22.600 quilos por metro cúbico, mas, ao mesmo tempo, a substância é bastante frágil, se quebra e se esfarela com facilidade. Tem um peso específico elevado e é capaz de brilhar mesmo com influências de temperatura bastante elevadas. Devido aos seus parâmetros e significativa temperatura de fusão, é difícil usiná-lo. Na natureza, existe na forma de sete isótopos, seis dos quais são considerados estáveis, estes são ósmio-184, ósmio-187, ósmio-188, ósmio-189, ósmio-190 e ósmio-192. Isótopos de metais radioativos com números de massa de 162 a 197 foram obtidos em laboratório, e alguns isômeros nucleares também foram obtidos artificialmente.

Quase todos os compostos com este metal causam danos aos órgãos internos, distúrbios visuais e auditivos. Em caso de envenenamento por vapores de ósmio, podem ocorrer distúrbios irreversíveis no corpo e morte. Os cientistas realizaram experimentos em animais, cujos resultados foram o rápido desenvolvimento de anemia, a falta de função pulmonar normal. Concluiu-se que este é um edema de desenvolvimento rápido. O tetróxido de ósmio, usado em medicina, é uma substância muito corrosiva. Tem o odor mais desagradável do mundo. Em caso de envenenamento, a pele sofre, muda de cor para verde ou preta, muitas vezes acompanhada de úlceras e fissuras, que demoram muito a cicatrizar.

Os funcionários das instalações de produção correm o maior risco; de acordo com todas as normas de segurança, eles trabalham apenas com respiradores e roupas especiais. Todos os recipientes contendo óxido de ósmio são selados e armazenados de acordo com as regras. Para obter os minerais da nevyanskite, a platina é convertida em solução por meio da água régia. Em seguida, o precipitado resultante é exposto ao zinco em uma quantidade de 8 vezes - tal liga é relativamente facilmente convertida em um estado pulverulento, que é então fundido com peróxido de bário. A próxima etapa é o processamento da massa resultante com água régia, destilação através do aparelho de separação do tetróxido de ósmio.

Ao atuar sobre a substância com uma solução alcalina, obtém-se o sal. A solução salina é afetada hipossulfito, como resultado do qual, com a ajuda de cloreto de amônio, o metal precipita já na forma de sal de Fremy. O precipitado é lavado, filtrado e calcinado. O resultado de todas essas ações é ósmio esponjoso. Posteriormente, é limpo com ácidos, reduzido em forno elétrico sob corrente de hidrogênio e resfriado. Então obtenha amostras de ósmio de até 99,9%.

As propriedades desse elemento, do ponto de vista da química, são surpreendentes. Os mais básicos deles são os seguintes.

1. O ósmio não reage de forma alguma com álcalis e ácidos. Forma osmatos solúveis em água em reação com fundidos alcalinos. A interação com uma mistura de ácidos nítrico e clorídrico resulta em uma reação extremamente lenta.
2. Muito tóxico, mesmo em doses microscópicas. Especialmente tóxico é o óxido de ósmio, que é liberado da platina.
3. É impossível determinar o ponto de ebulição do metal, uma vez que é especialmente refratário.
4. O metal no pó entra facilmente em uma reação de aquecimento com essas substâncias: oxigênio puro, halogênios, ácidos sulfúrico ou nítrico.
5. Em vários compostos, são obtidos números de óxidos de -2 a +8. Os mais comuns são +2, +3, +4 e +8.
6. Capaz de formar compostos de cluster.
7. Os principais minerais estão relacionados a soluções sólidas e são representados por ligas de irídio com ósmio - são sysertskite e nevyanskite. Além disso, syserskite tem um nome diferente - irídio osmium e nevyanskite - irídio osmoso.

Densidade ósmio é de aproximadamente 22,61 gramas por centímetro cúbico. Os cristais têm um belo brilho prateado, com diferentes tonalidades do cinza ao azul. Nos lingotes, aparece uma cor azul escura, no pó é violeta. Todo o metal tem um brilho prateado. A toxicidade do elemento impede seu uso na indústria joalheira. As principais propriedades físicas são as seguintes.

1. O ponto de fusão deste elemento é bastante alto, a fusão é possível em temperaturas acima de 3000 graus Celsius.
2. O metal não tem propriedades magnéticas.
3. Firmeza incrível. As ligas com a adição desse metal adquirem maior resistência ao desgaste, durabilidade, resistência à corrosão e resistência ao estresse mecânico.
4. O ponto de ebulição é 5012 ºC.
5. A dureza de Mohs é 7.
6. A dureza Vickers é de 3-4 GPa.

Devido ao custo significativo do próprio elemento, esse metal raramente é usado na produção industrial em massa. O ósmio é utilizado principalmente na indústria química, onde é utilizado como catalisador. O tetróxido de ósmio é usado em alguns medicamentos. Nas análises laboratoriais, é utilizado para tingir tecidos vivos, garante a preservação da estrutura celular.

Na indústria aeroespacial, ósmio é usado nos equipamentos eletrônicos de equipamentos para aviação e tecnologia de foguetes, bem como na fabricação armas nucleares. Devido à falta de propriedades magnéticas, o metal é usado na fabricação de relógios de marcas como Rolex. Liga de ósmio com platina é usada quando criação de implantes cirúrgicos São marcapassos ou válvulas pulmonares.

1. Sob uma pressão de cerca de 770 GPa no ósmio, os elétrons interagem nos orbitais internos, a estrutura da substância permanece inalterada.
2. Ósmio nas rochas contém meio por cento da massa total dos depósitos de minério.
3. Devido à alta densidade a aparência e o peso real do metal variam muito. Portanto, uma garrafa de plástico de 0,5 litro cheia com esse pó metálico será mais pesada do que um balde de 10 litros cheio de água.
4. Este metal está entre os cinco mais dispendioso.
5. O custo de uma onça tripla de ósmio é um segredo comercial, em fontes abertas você encontra um preço aproximado para 1 grama de uma substância.
6. Por causa da refratariedade do ósmio notado na história da lâmpada elétrica. O cientista K. Auer von Welsbach, da Alemanha, fez uma proposta para substituir o filamento de carbono em uma lâmpada por um filamento de ósmio. As lâmpadas acabaram por consumir 3 vezes menos energia e a iluminação melhorou notavelmente. É verdade que logo foi substituído pelo tântalo mais comum, que, por sua vez, foi substituído pelo tungstênio.
7. Uma situação semelhante aconteceu com o metal raro na produção de amônia. O método de síntese de amônia, ainda hoje utilizado, desenvolvido em 1908 pelo químico Fritz Haber, da Alemanha, é impossível sem o uso de catalisadores.Inicialmente, os catalisadores usados ​​naquela época apresentavam suas propriedades apenas na presença de condições significativas de temperatura e não possuíam alta eficiência, portanto a busca por uma substituição era muito urgente. Cientistas do laboratório da Escola Técnica Superior de Karlsruhe propuseram o uso de ósmio finamente atomizado como elemento catalítico. Os resultados dos testes confirmaram que esta ideia vale a pena, a temperatura catalítica caiu mais de 100 ºC e a liberação de amônia aumentou significativamente. É verdade que, no futuro, eles recusaram o ósmio, mas ele ajudou a resolver um problema tão importante.

O ósmio e outros metais raros e únicos jogam papel significativo em vários setores... Mesmo com toda sua toxidade, salva vidas e a saúde das pessoas.

Para obter mais informações sobre o ósmio, consulte o vídeo a seguir.