# Osmi

L'osmi és un element químic de nombre atòmic 76, que es troba en el grup 8 de la taula periòdica dels elements i en el 7è període. El seu símbol és Os. Es tracta d'un metall de transició blanc grisenc, fràgil i dur. Pertany al grup del platí i s'empra en alguns aliatges amb platí i iridi. Es troba aliat en menes de platí i el seu tetraòxid, ${\ce {OsO4}}$, s'usa en síntesi orgànica (com a oxidant) i en el procés de tenyida de teixits (per a la seva fixació), per a la seva observació per mitjà de microscòpia electrònica, i en altres tècniques biomèdiques. Els aliatges d'osmi es fan servir en contactes elèctrics, puntes de bolígrafs, i altres aplicacions en què és necessària una gran duresa i durabilitat.

## Història

El 1803, el químic anglès Smithson Tennant (1761-1815) diluí platí amb aigua règia, que és una barreja d'àcids nítric i clorhídric, i observà que no tot el metall es dissolia. Els investigadors anteriors ja ho havien vist i havien assumit que el residu era grafit, però ell sospitava que era una altra cosa, i ho investigà amb més cura. Amb una combinació de tractaments amb àcids i àlcalis, finalment separà el residu en dos nous elements metàl·lics, que anomenà iridi i osmi, anomenant aquest últim a causa de la forta olor que desprenia. El seu nom deriva del mot grec ὀσμή, osmḗ, ‘olor’, pel característic punxant olor del seu òxid, ${\ce {OsO4}}$, ja que el metall en si és inodor. Tot i que es reconegué com a metall nou, se'n feu poc ús perquè era poc freqüent i difícil de treballar, tot i que és molt dur i durant un temps s'emprà per a pinces i agulles de gramòfon.

## Estat natural

L'osmi és un element químic extremadament rar a l'escorça de la Terra, ocupa la posició 81a quant a abundància dels elements, amb una concentració mitjana de 0,001 ppm. Només deu minerals presenten osmi en la seva composició. Són: osmi natiu 74,80 %, erlichmanita 74,78 %, osarsita 51,89 %, omeiïta 44,89 %, ruteniridosmina 31,27 %, iridi natiu 31,22 %, hexaferro 15,59 %, anduoïta 17,41 %, rutheni natiu 13,85 % i hexamolibdè 5,48 %. Els aliatges d'osmi i iridi en què hi ha major quantitat d'osmi es coneixen com a osmiridi, contra les que tenen més iridi, anomenades iridiosmina. Tanmateix, l'osmi es concentra principalment al mantell i es troba en relativament altes concentracions en dipòsits ignis i dipòsits meteoritzats a partir d'estructures prèvies.
Actualment, l’osmi s’obté comercialment com a subproducte del refinament del níquel i d’alguns dels metalls del grup del platí més comuns. La producció anual mundial d’osmi és molt baixa, aproximadament 500 kg, que és aproximadament 5 000 vegades inferior a la de l’or.

## Propietats
### Propietats físiques

L'osmi és un metall molt dens (22,587 g/cm³), essent l'element químic que la té més alta, seguit de l'iridi i el platí, 22,4 g/cm³ i 21,45 g/cm³ respectivament. El punt de fusió és molt alt, 3.033 °C, el major dels elements del platinoides i només superat pel reni amb 3.180 °C, el tungstè amb 3.410 °C i el carboni amb 3.500 °C. El seu punt d'ebullició també és molt alt, 5.012 °C, 5a posició encapçalada pel tungstè amb 5.660 °C. Té la pressió de vapor més baixa dels platinoides. És blanc grisenc, fràgil, extremadament dur i brillant, fins i tot a altes temperatures, encara que és difícil trobar-lo en aquesta forma.

### Propietats químiques

La configuració electrònica de l'osmi és [Xe] 4f$^{14}$5d$^6$6s$^2$. Hom pot arribar a trobar l'osmi en estat d'oxidació +8, igual que el ruteni, estat que no assoleix el ferro, que és l'element de capçalera d'aquest grup 8. Els estats d'oxidació més típics en són el +4 i el +3, però pot presentar estats d'oxidació, des del –4 al +8.
L’osmi és poc reactiu amb l'aire i no reacciona amb l'aigua. Quan s'escalfa amb oxigen, l'osmi dona l'òxid d'osmi(VIII) ${\ce {OsO4}}$ molt volàtil (punt de fusió 30 °C i punt d'ebullició 130 °C) i altament tòxic. Exposat a l’aire, l'osmi finament dividit reacciona un poc amb l'oxigen i desprèn l'olor característica del perillós ${\ce {OsO4}}$, d'on prové el seu nom:
${\ce {Os(s) + 2O2(g) -> OsO4(s)}}$
Quan s'escalfa amb fluor a 600 °C i 400 atm de pressió, el resultat és el fluorur d'osmi(VII):
${\ce {2Os(s) + 7F2(g) -> 2OsF7(s) [groc]}}$ En condicions més suaus s'obté el fluorur d'osmi(VI): ${\ce {Os(s) + 3F2(g) -> OsF6(s) [groc]}}$
També reacciona amb clor i brom sota pressió i amb escalfament donant clorur d'osmi(IV) i bromur d'osmi(IV):
${\ce {Os(s) + 2Cl2(g) -> OsCl2(s) [vermell]}}$${\ce {Os(s) + 2Br2(g) -> OsBr2(s) [negre]}}$
És molt resistents a l'atac per àcids, i es dissol millor per fusió alcalina. També es coneixen el fluorur d'osmi(IV) ${\ce {OsF4}}$, l'òxid d'osmi(IV) ${\ce {OsO2}}$.
La química de coordinació i organometàl·lica de l'osmi és dominada pels estats d'oxidació 0, +2 i +4. Els estats d'oxidació més baixos s'estabilitzen principalment amb el lligand carbonil, és el cas del triosmi dodecacarbonil ${\ce {Os3(CO)12}}$. La gran majoria de les espècies mononuclears d'Os(0) són pentacoordinades com ara el ${\ce {Os(CO)5}}$. Els complexos pla-quadrats són molt rars, tot i que el centre metàl·lic és d$^8$. La química organometàl·lica de l'Os(II) es basa principalment en composts octaèdrics, si bé s'han descrit interessants complexos amb índex de coordinació 5, estabilitzats amb lligands voluminosos, que mostren reactivitat química i catalítica molt rica, com el complex ${\ce {OsHCl(CO)(P^{i}Pr3)2}}$, essent ${\ce {P^{i}Pr3}}$ tri(isopropil)fosfina. El centre metàl·lic és un ió osmi 5d$^6$ que exhibeix un desdoblament octaèdric gran. Com a conseqüència, la configuració electrònica és sempre de baix espín, maximitzant l'energia d'estabilització del camp del lligant. Això significa que els compostos hexacoordinats d'Os(II) són molt estables i força inerts.
* Exemples de composts de coordinació de l'osmi
* Mostra de ${\ce {Os3(CO)12}}$ groc.
* Estructura del ${\ce {Os(CO)5}}$ pentacoordinat.
* Fórmula estructural eclipsada de l'osmocè.
Els complexos d'Os(IV) són generalment heptacoordinats, amb distribucions de lligands entorn de l'ió central que es poden racionalitzar com a bipiràmides pentagonals distorsionades i de vegades com a octaedres apicats en una cara. També s'han descrit uns quants compostos hexacoordinats, com ${\ce {OsH2Cl2(P^{i}Pr3)2}}$. Aquests complexos insaturats d$^4$ prefereixen ser diamagnètics, distorsionant la geometria octaèdrica per tal de desestabilitzar la configuració t$_{2g}$ i simultàniament estabilitzar algun dels orbitals ocupats. Així, presenten estructures amb simetries D$_{4h}$ o C$_{2v}$. Un fet distintiu a la química d'osmi són els seus polihidrurs, els més abundants entre els sis metalls del grup del platí, que arriben a l'estat d'oxidació +6, com a ${\ce {OsH6(PiPr3)2}}$, i tenen marcada habilitat per activar enllaços sigma. L'osmocè ${\ce {Os(C5H5)2}}$ és un dels metal·locens més estables.

## Isòtops

Es coneixen quaranta-tres isòtops de l'osmi amb un nombre màssic que va del 161 al 203. L'osmi natural consta d'una barreja de set isòtops estables: osmi 184 (0,02 %), osmi 186 (1,58 % i amb un període de semidesintegració molt llarg, de 2 × 10$^{15}$ anys), osmi 187 (1,6 %), osmi 188 (13,3 %), osmi 189 (16,1 %), osmi 190 (26,4 %) i osmi 192 (41,0 %). La resta són radioisòtops.
Els radionúclids amb nombre màssic inferior a 168 es desintegren per emissió d'una partícula α. Per exemple l'osmi 167 que dona tungstè 163:
${\ce {^167_76Os -> ^163_74W + ^4_2He}}$
En canvi, a partir del nombre màssic 168 i fins al 184 (excepte els naturals) la desintegració predominant és la β$^+$, això és, l'emissió de positrons. Per exemple l'osmi 180 es desintegra i produeix reni 180:
${\ce {^180_76Os -> ^180_75Re + ^0_1 e}}$
A partir de l'osmi 191 la desintegració que predomina és la β$^–$, és a dir, emissió d'electrons. L'osmi 182, l'osmi 185 (el de període de semidesintegració més llarg, 93,6 dies) i alguns metaestables sofreixen captura electrònica. Per exemple l'osmi 196 dona iridi 196:
${\ce {^196_76Os -> ^196_77Ir + ^0_{-1}e}}$

## Aplicacions
### Indústria metal·lúrgica

Els aliatges d'osmi amb platí i iridi són utilitzats en la fabricació de productes que requereixen una gran resistència a la fricció, llapis òptics, tremps de plomes estilogràfiques i puntes de bolígrafs de certes marques.

### Indústria electrònica

La seva alta conductivitat elèctrica el converteix en una alternativa més eficaç i durable que l'or o el platí en productes electrònics. Complexos d'Os(II) i Os(IV) desperten gran interès com a emissors fosforescents per a aplicacions en OLEDs.

### Altres camps

El tetraòxid d'osmi ${\ce {OsO4}}$ s’utilitza com a agent de tinció de lípids en microscòpia i s’ha utilitzat històricament per detectar empremtes digitals, gràcies a la reacció d'oxidació dels dobles enllaços de composts orgànics insaturats que es troben en empremtes digitals latents. L'exposició directa a vapors de tetraòxid d'osmi dona impressions negres entre 1 i 12 hores. Proporciona excel·lents resultats damunt diverses superfícies, especialment les més problemàtiques com la pell humana. Per la seva toxicitat no s'empra de forma rutinària i només en laboratoris degudament equipats. Aquesta reacció també es fa servir en síntesi orgànica per a hidroxilar alquens, és a dir introduir grups hidroxi ${\ce {-OH}}$ als dobles enllaços ${\ce {C=C}}$, i s'anomena dihidroxilació de Sharpless. El mecanisme és:
Composts d'Os(II) i Os(VI) mostren activitat anticancerosa in vivo.

## Referències

* ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press. (anglès)
* ↑ Emsley, John.. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5.
* ↑ Barthelmy, David. «Mineral Species sorted by the element Os Osmium». Mineralogy Database, 1997-2014. [Consulta: 26 febrer 2020].
* ↑ «Osmi». Gran Enciclopèdia Catalana. Barcelona: Grup Enciclopèdia Catalana. [Consulta: 8 març 2023].
* ↑ «Las aleaciones de osmio esclarecen la evolución de la Tierra». CORDIS. Resultados de investigaciones de la UE. UE. [Consulta: 8 març 2023].
* ↑ Girolami, Gregory «Osmium weighs in» (en anglès). Nature Chemistry, 4, 11, 11-2012, pàg. 954–954. DOI: 10.1038/nchem.1479. ISSN: 1755-4349.
* 1 2 3 4 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data.. 97. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4987-5429-3.
* 1 2 3 4 5 Esteruelas, M.A. «Z = 76, osmio, Os. El más noble de los metales». An. Quím., 115, 2, 2019, pàg. 138.
* 1 2 3 4 Winter, Mark. «Osmium, reactions of elements». WebElements. [Consulta: 24 febrer 2020].
* ↑ «osmium | Definition, Properties, Uses, & Facts» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 18-12-2019. [Consulta: 26 febrer 2020].
* 1 2 3 «NuDat 3». National Nuclear Data Center (NNDC) at Brookhaven National Laboratory. [Consulta: 8 març 2023].
* 1 2 3 Whitby, Max. «Isotope data for osmium-191 in the Periodic Table». Periodictable.com. [Consulta: 8 març 2023].
* 1 2 3 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals: aplicacions i reciclatge. 3a. Iniciativa Digital Politècnica, 2017. ISBN 978-84-9880-666-3.
* ↑ Martínez, S.A.. El análisis químico de residuos de huellas digitales latentes. Su posible aplicación en el proceso de datación (tesi). Córdoba, Argentina: Universidad Nacional de Córdoba, 2017, p. 43-44.
* ↑ Sykes, Peter.. Mecanismos de reacción en química orgánica. Barcelona: Reverté, 1985. ISBN 84-291-7504-0.
* ↑ Nabiyeva, Tomiris; Marschner, Christoph; Blom, Burgert «Synthesis, structure and anti-cancer activity of osmium complexes bearing π-bound arene substituents and phosphane Co-Ligands: A review» (en anglès). European Journal of Medicinal Chemistry, 201, 9-2020, pàg. 112483. DOI: 10.1016/j.ejmech.2020.112483.
* ↑ Păunescu, Emilia; Nowak-Sliwinska, Patrycja; Clavel, Catherine M.; Scopelliti, Rosario; Griffioen, Arjan W. «Anticancer Organometallic Osmium(II)- p -cymene Complexes» (en anglès). ChemMedChem, 10, 9, 9-2015, pàg. 1539–1547. DOI: 10.1002/cmdc.201500221.
Viccionari