осмий

О́СМИЙ -я; м. Химический элемент (Os), твёрдый металл голубовато-белого цвета (входит как компонент в состав сверхтвёрдых и износостойких сплавов).

* * *

о́смий

(лат. Osmium), Os, химический элемент VIII группы периодической системы, относится к платиновым металлам. Название от греч. osmē — запах, по резко пахнущему оксиду OsO₄. Плотность 22,61 г/см³, t_пл 3027°C. Катализатор многих реакций, компонент сверхтвёрдых и износостойких сплавов с иридием.

* * *

ОСМИЙ

О́СМИЙ (лат. Osmium), Os (читается «осмий»), химический элемент с атомным номером 76, атомная масса 190,2.
В природе семь стабильных изотопов ¹⁸⁴Os (0,018%), ¹⁸⁶Os (1,59%), ¹⁸⁷Os (1,64%), ¹⁸⁸Os (13,3%), ¹⁸⁹Os (16,1%), ¹⁹⁰Os (26,4%) и ¹⁹²Os (41,1%). Конфигурация внешнего и предвнешнего электронного слоя 5s²p⁶5d⁶ 6s². Степени окисления +4, +6, +8 (наиболее характерны), +1, +3, +5 (валентности I, III, IV, V, VI, VIII). Принадлежит к платиновым металлам. (см. ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ) Расположен в VIII группе периодической системы элементов, в подгруппе железа, в 6-м периоде. Радиус атома 0,135 нм, ионный радиус иона Os⁴⁺ — 0,077 (координационное число 6), Os⁵⁺ — 0,072 (6), Os⁶⁺ — 0,069 (6), Os⁷⁺ — 0.067 (6), Os⁸⁺— 0,053 нм (4). Энергии последовательной ионизации 8,5, 17 и 25 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 2,1.
Осмий — тяжелый серебристо-белый металл.
История открытия
Открыт в 1804 английским химиком С. Теннантом (см. ТЕННАНТ Смитсон) в черном порошке, остающемся после растворения платины (см. ПЛАТИНА) в царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА). Для осмия характерно образование тетраоксида OsO₄ с резким запахом. Отсюда и название элемента, происходящее от греческого «осме» — запах.
Нахождение в природе
Осмий — очень редкий элемент, содержание в земной коре 5·10^–6% по массе. Встречается в природе в полиметаллических рудах, содержащих также платину (см. ПЛАТИНА) и палладий (см. ПАЛЛАДИЙ (химический элемент)) (сульфидные медно-никелевые и медно-молибденовые руды). Основные минералы — природные сплавы осмия с иридием (невьянскит (см. ОСМИСТЫЙ ИРИДИЙ), сысертскит) и платиной. Встречается в виде соединений с серой (см. СЕРА) и мышьяком (см. МЫШЬЯК) (эрлихманит, осмиевый лаурит, осарситт). В качестве изоморфной примеси входит в состав халькопирита (см. ХАЛЬКОПИРИТ) ,пирротина (см. ПИРРОТИН), пентландита, (см. ПЕНТЛАНДИТ) кубанита, магнетита (см. МАГНЕТИТ). Обычно содержание осмия в рудах не превышает 1·10 ^–3%.
Получение
Процесс выделения и разделения платиновых металлов, приводящий к разделению этих металлов и получению осмия, описан в статье иридий (см. ИРИДИЙ). Другой способ выделения осмия их обогащенного сырья — прокаливание концентрата платиновых металлов на воздухе при температурах порядка 800—900°C. При этом сублимируют пары OsO₄, которые далее поглощают раствором NaOH.
Упариванием раствора выделяют соль — перосмат натрия, который далее восстанавливают водородом при 120°C до осмия:
Na₂[OsO₂(OH)₄] + 3H₂ = 2NaOH + Os + 4H₂O.
Осмий при этом получается в виде губки.
Физические и химические свойства
Осмий — тяжелый серебристо-белый металл (плотность при 20°C 22,65 г/см³). Решетка гесагональная, типа Mg, а = 0,27353 нм, с= 0,43191 нм. Температура плавления 3027°C, кипения 5027°C. При температуре ниже 0,66 К осмий переходит в сверхпроводящее состояние. Металлический осмий парамагнетик (см. ПАРАМАГНЕТИК). В ряду стандартных потенциалов стоит правее водорода (см. ВОДОРОД), с неокисляющими кислотами и водой не реагирует.
Химическая активность осмия зависит от его состояния. Компактный осмий начинает окисляться на воздухе при температурах выше 400°C, а тонкий порошок осмия медленно окисляется до OsO₄ уже при комнатной температуре.
Компактный осмий не растворяется в горячей соляной кислоте и кипящей царской водке (см. ЦАРСКАЯ ВОДКА), а мелко раздробленный осмий окисляется в азотной кислоте и кипящей серной кислоте до высшего оксида:
Os + 8HNO₃ = OsO₄ + 4H₂O + 8NO₂
При нагревании осмий реагирует со фтором (см. ФТОР), хлором (см. ХЛОР), кислородом (см. КИСЛОРОД), серой (см. СЕРА), другими халькогенами (см. ХАЛЬКОГЕНЫ) и неметаллами.
Os + 3F₂ = OsF₆ (при 250–300°C),
Os + Cl₂ = OsCl₄ (при 650–700°C).
При сплавлении в присутствии окислителей осмий реагирует со щелочами. При этом образуются осматы (VI) — соли неустойчивой осмиевой кислоты H₂OsO₄:
2Os + 4NaOH + 3O₂ = 2Na₂OsO₄ + 2H₂O
Для осмия наиболее характерно образование оксидов OsO₄ и OsO₂. В газовой фазе существуют оксиды OsO и OsO₃.
Тетраоксид осмия OsO₄ проявляет кислотные свойства и является сильным окислителем.
OsO₄ + NaOH = Na₂[OsO₄(OH)₂].
Диоксид осмия OsO₂ получают аккуратным обезвоживанием в атмосфере азота Os(OH)₄. При этом образуется черная модификация OsO₂. Она реакционноспособнее коричневой модификации OsO₂, получаемой электровосстановлением щелочного раствора OsO₄ или реакцией осмия с OsO₄:
Os + OsO₄ = 2OsO₂.
Гидроксид осмия(IV) Os(OH)₄ (OsO₂·2H₂O) получают восстановлением солей осмия (VI) — осматов этиловым спиртом.
Для степеней окисления осмия 0 и +2 наиболее характерно образование осмийорганических соединений со связью Os—C или карбонилов:
Os + 5CO = Os(CO)₅.
3Os(CO)₅ = Os₃(CO)₁₂ + 3CO
Os₃(CO)₁₂ + 6Na = 3Na₂Os(CO)₄.
Применение
Осмий — компонент сверхтвердых и износостойких сплавов с иридием (детали особо точных приборов, прецизионно малые контакты), с иридием и рутением (перья для авторучек), с вольфрамом и молибденом (катоды термоионных диодов), компонент композиционного материала (электрические контакты). OsO₄ используется для окраски биологических препаратов.
Физиологическое действие
Соединения осмия, особенно легколетучие, сильно ядовиты. Тетраоксид OsO₄ раздражает слизистые, поражает органы дыхания. ПДК в воздухе 0,002 мг/м³.