Osmium

český názevOsmium
latinský názevOsmium
anglický názevOsmium
chemická značkaOs
protonové číslo76
relativní atomová hmotnost190,23
perioda6
skupinaVIII.B
zařazenípřechodné kovy
rok objevu1803
objevitelTennant
teplota tání [°C]3054
teplota varu [°C]5027
hustota [g cm-3]22,66
hustota při teplotě tání [g cm-3]20
elektronegativita2,2
oxidační stavyII, III, IV, VI, VIII
elektronová konfigurace[Xe]4f14 5d6 6s2
atomový poloměr [pm]185
kovalentní poloměr [pm]128
specifické teplo [J g-1K-1]0,13
slučovací teplo [kJ mol-1]31,8
tepelná vodivost [W m-1 K-1]87,6
elektrická vodivost [S m-1]1,23.107
1. ionizační potenciál [eV]8,7
tvrdost podle Mohse7
tvrdost podle Brinella [MPa]3920
modul pružnosti ve smyku [GPa]222
bod supravodivosti [K]0,66
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce osmia

Chemický prvek osmium je modrošedý, velmi tvrdý a křehký kov. Společně s iridiem a platinou se osmium řadí mezi těžké platinové kovy. S hustotou 22 660 kg·m-3 je osmium nejtěžší kov na Zemi.

Se vzduchem reaguje osmium již za normální teploty za vzniku charakteristicky páchnoucího a jedovatého žlutě zbarveného oxidu osmičelého OsO4. Práškové osmium je na vzduchu samozápalné.

Při teplotě 100°C se slučuje s chlorem na chlorid osmitý OsCl3, s fluorem reaguje na fluorid osmiový OsF6 při teplotě 150°C, s ostatními prvky se slučuje až za podstatně vyšších teplot.

Za normální teploty se osmium rozpouští pouze v koncentrované kyselině dusičné, při teplotě 100°C reaguje také s kyselinou fluorovodíkovou:

Os + 8HNO3 → [Os(H2O)2O4] + 8NO2 + 2H2O
2Os + 10HF → 2OsF5 + 5H2

Nejlepším rozpouštědlem osmia je koncentrovaná kyselina chlorovodíková sycená kyslíkem, produktem reakce je komplexní kyselina hexachloroosmičitá:

Os + 6HCl + O2 → H2[OsCl6] + 2H2O

Osmium ochotně reaguje s koncentrovaným roztokem peroxidu vodíku a za přítomnosti silných oxidačních činidel také s koncentrovanými hydroxidy:

Os + 4H2O2 → [Os(H2O)2O4] + 2H2O
Os + 2(KOH·H2O) + KClO3 → K2[OsO2(OH)4] + KCl + H2O

Oxidačním tavením osmia s hydroxidy alkalických kovů vznikají osmiany:

Os + 2NaOH + 3KNO3 → Na2OsO4 + 3KNO2 + H2O

Osmiany jsou stabilní pouze v pevném stavu nebo v alkalických roztocích, v kyselém prostředí rychle disproporcionují na oxidy.

Osmium je spolu s rutheniem jediným prvkem, který ve svých sloučeninách může vystupovat v oxidačním stupni VIII. V oxidačním stupni VIII existují i sloučeniny xenonu, ale ty jsou za normální teploty nestabilní, teoreticky by měly existovat i sloučeniny osmimocného hassia.

V oxidačních stavech II,III a IV tvoří osmium řadu obvykle barevných komplexních sloučenin s koordinačním číslem 6. V některých sloučeninách, např. Na2[Os4(CO)13] nebo Na2[Os(CO)4] vystupuje osmium se zápornými oxidačními čísly.

Výskyt osmia v přírodě

Průměrný obsah osmia v zemské kůře je 0,0015 ppm. Přírodní osmium je směsí šesti stabilních izotopů s nukleonovými čísly 184, 187, 188, 189, 190 a 192 a radioaktivního izotopu 186Os, který má poločas rozpadu 2.1015 let. Uměle bylo připraveno dalších 27 radioaktivních izotopů osmia.

V přírodě se osmium nachází jako ryzí kov v platinových rudách, většinou v doprovodu iridia a jako doprovodný kov v řadě minerálů niklumědi. Mezi známé minerály osmia patří např. erlichmanit OsS2, roseit (Os,Ir)S nebo osarsit (Os,Ru)AsS.

Výroba a využití osmia

Nejdůležitějším zdrojem osmia jsou odpadní anodové kaly po elektrolytické rafinaci niklu a mědi. Kaly se nejprve podrobí působení kyseliny sírové, selen a tellur přejdou do roztoku. Následuje oxidace působením peroxidu sodného a rozpouštění v lučavce královské. Jednotlivé rozpuštěné kovy, palladium, stříbro a zlato se separují selektivní extrakcí pomocí organických rozpouštědel, v nerozpustném zbytku zůstane osmium, iridium a ruthenium. Nerozpustný zbytek se podrobí oxidaci oxidem sodným, iridium nereaguje, osmium a uthenium tvoří ve vodě rozpustné sloučeniny. Z roztoku se poté působením chloridu amonného vysráží ruthenium ve formě hexachlororutheničitanu amonného (NH4)2RuCl6. Z roztoku se poté oddestiluje osmium ve formě těkavého oxidu osmičelého. Kovové práškovité nebo houbovité osmium se získává redukcí oxidu osmičelého působením vodíku. Na kompaktní kov se zpracovává metodami práškové metalurgie.

Z rud se osmium získává pouze omezeně společně s iridiem chemickou cestou působením lučavky královské a fosforu. Výroba osmia z rud je popsána při výrobě platiny.

Osmium se využívá jako přísada do speciálních slitin a pro výrobu katalyzátorů. Výpary oxidu osmičelého se využívají v daktyloskopii ke zvýraznění otisků prstů a pro barvení mikroskopických preparátů. V minulost bylo osmium důležitým materiálem pro výrobu snímacích jehel do přenosek gramofonů.

Toxické účinky

Kovové osmium nemá negativní vliv na živé organismy, ale jeho sloučeniny jsou významně toxické. Oxid i chlorid osmičelý jsou prudce toxické látky se silným dráždícím účinkem. Výpary oxidu osmičelého již v nepatrné koncentraci způsobují závažný otok plic.

Zdroje

TOPlist