ოსმიუმი

ოსმიუმი (ქიმიური სიმბოლო — Os) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის, მერვე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მერვე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, VIIIბ) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 76, ატომური მასა — 190.23, tდნ — 3033 °C, tდუღ — 5012 °C, სიმკვრივე — 22.59 გ/სმ3. თეთრი ფერის მორუხო-მოცისფრო შეფერილობის ლითონი. წარმოადგენს გარდამავალ ლითონს. მიეკუთვნება პლატინის ჯგუფის ლითონებს. ბუნებრივი ოსმიუმი შეიცავს შვიდ იზოტოპს: ხუთ (^{187}Os, ^{188}Os, ^{189}Os, ^{190}Os და ^{192}Os) სტაბილურს და ორ (^{184}Os და ^{186}Os) სუსტად რადიოაქტიურს. ფლობს მაღალი სიმკვრივეს, ამ პარამეტრით შეიძლება შევადაროთ მხოლოდ ირიდიუმს (Os და Ir სიმკვრივეები თითქმის ტოლია თუ ჩავთვლით გამოთვლით ცდომილებას).
ისტორია
ოსმიუმი აღმოჩენილ იქნა 1804 წელს ინგლისელი ქიმიკოსის თანანტ სმიტსონის მიერ უილიამ ჰაიდ ვოლასტონთან თანამშრომლობით პლატინის მადნიდან პლატინის სამეფო წყალში გახსნისას დარჩენილ ნალექში. მსგავს კვლევებს აწარმოებდნენ ფრანგი ქიმიკოსები იპოლიტ-ვიქტორ კოლე-დესკოტი, ანტუან ფრანსუა დე ფურკრუა და ლუი ნიკოლა ვოლკენი, რომლებიც მივიდნენ იმ დასკვნამდე რომ დარჩენილი ნალექი შეიცავდა რაღაც უცნობ ელემენტს. ჰიპოტეტურად ელემენტს მიენიჭა სახელი პტენი (ფრთიანი), მაგრამ თენანტის ცდებმა უჩვენა რომ, ეს იყო ორი ელემენტის ნარევი - ირიდიუმის და ოსმიუმის.
ქიმიური თვისებები
ოსმიუმის ფხვნილი გახურებისას რეაგირებს ჟანგბადთან, ჰალოგენებთან, გოგირდის ორთქლთან, სელენთან, ტელურთან, ფოსფორთან, აზოტმჟავასთან და გოგირდმჟავასთან. კომპაქტური ოსმიუმი არ ურთიერთქმედებს არც მჟავებთან და არც ტუტეებთან, მაგრამ შემდნარ ტუტეებთან წარმოქმნის წყალში ხსნად ოსმატებს, ნელა რეაგირებს აზოტმჟავასთან და სამეფო წყალთან, რეაგირებს გამდნარ ტუტეებთან მჟანგავებთან თანდასწრებით (კალიუმის ნიტრატი ან ქლორატი), გამდნარ ნატრიუმის ზეჟანგთან.
ნაერთებში ოსმიუმი ავლენს −2-დან +8-მდე ჟანგვის ხარისხს, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულია +2, +3, +4 და +8.
ოსმიუმი - არის ერთ ერთი მცირე ლითონებს შორის, რომელიც წარმოქმნის პოლიბირთვულ (ან კლასტერულ) ნაერთებს. პოლიბირთვული ოსმიუმის კარბონილი Os3(CO)12 გამოიყენება ნახშირწყლების ლითონურ ცენტრებზე ქიმიური რეაქციის მოდელირებისა და კვლევებისათვის. კარბონილური ჯგუფები Os3(CO)12-ში შეიძლება ჩანაცვლებული იყვნენ სხვა ლიგანდებით, რომლებიც მათ შორის შეიცავს სხვა გარდამავალი ლითონების კლასტერულ ბირთვებს.
ფიზიკური თვისებები
ოსმიუმი — რუხი-მოცისფრო, მაგარი, მაგრამ მყიფე ლითონია ძალიან მაღალი კუთრი წონით, რომელიც ინარჩუნებს თავის ბრჭყვიალებას მაღალი ტემპერატურის დროსაც. თავისი სიმაგრის, სიმყიფის, ორთქლის დაბალი წნევის (ყველაზე დაბალი ყველა პლატინის ჯგუფის ლითონებს შორის), და ასევე ძალიან მაღალი დნობის ტემპეატურის გამო, ძნელად ხდება ლითონური ოსმიუმის მექანიკური დამუშავება. ოსმიუმი ითვლება ყველაზე მკვრივ, მჭიდრო ელემენტად, და აქვს მცირედით უკეთესი პარამეტრი ვიდრე ირიდიუმს. სიმკრივის შედარებით უფრო ზუსტი მნიშვნელობები შეიძლება გამოთვლილ იქნას მათი კრისტალური მესერის პარამეტრების მიხედვით: 22,562 ± 0,009 გრ/სმ³ ირიდიუმისათვის და 22,587 ± 0,009 გრ/სმ³ ოსმიუმისათვის. ამ ლითონების სხვადასხვა იზოტოპების შედარებისას, ყველაზე მკვრივი აღმოჩნდება 192Os. ოსმიუმის უაღრესად მაღალი სიმკვრივე აიხსნება ლანთანოიდური შეკუმშვით, ასევე ჰექსაგონალური მჭიდროდ შეფუთული კრისტალური მესერით.
სახელწოდების წარმომავლობა
სახელი ეწოდა -დან (სუნი), მკვეთრი სუნის მქონე აქროლადი ოქსიდის OsO4 გამო (მოგვაგონებს ოზონს).
ბუნებაში
თვითნაბადი სახით ოსმიუმი არაა აღმოჩენილი. ის გვხვდება პოლიმეტალურ მადნებში, რომლების ასევე შეიცავენ პლატინას და პალადიუმს (სულფიდური სპილენძ-ნიკელის და სპილენძ-მოლიბდენის მადნები). ოსმიუმის ძირითადი მინერალები — მიეკუთვნებიან მყარი ხსნარების კლასს, ოსმიუმის და ირიდიუმის ბუნებრივი შენადნობები (ნევიანსკიტი და სისერტსკიტი). ზოგჯერ ეს მინერალები გვხვდება დამოუკიდებლად, უფრო ხშირად კი ოსმიუმ ირიდიუმი შედის თვითნაბადი პლატინის შემადგენლობაში.
საბადოები
ოსმიუმიანი ირიდიუმის ძირითადი საბადოები თავმოყრილია რუსეთში (ციმბირი, ურალი), აშშ-ში (ალასკა, კალიფორნია), კოლუმბიაში, კანადაში, სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში.
უდიდეს მარაგს ფლობს ბუშველდის კომპლექსის საბადო სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში.
ოსმიუმი გვხვდება ასევე გოგირდთან და დარიშხანთან შექმნილი ნაერთების სახით (ერლიხმანიტი, ოსმიუმიანი ლაურიტი, ოსარსიტი). როგორც წესი ოსმიუმის შემცველობა მადნებში არ აღემატება 1.
სხვა კეთილშობილ ლითონებთან ერთად გვხვდება რკინის მეტეორიტების შემადგენლობაში.
იზოტოპები
ბუნებაში ოსმიუმი გვხვდება 7 იზოტოპის სახით, 6 მათ შორის არის სტაბილური: 184Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os და 192Os. ყველაზე მძიმე იზოტოპზე (ოსმიუმ-192) მოდის საერთო "მარაგის" წილის 41 %, ყველაზე მჩატე იზოტოპზე (ოსმიუმ-184) კი მოდის წილის 0,018 %. ოსმიუმ-186 განიცდის ალფა-დაშლას, მაგრამ მისი განსაკუთრებულად დიდი ნახევარდაშლის პერიოდის გამო — (2,0 ± 1,1) წელი, — მას თვლიან პრაქტიკულად სტაბილურად. გამოთვლების თანახმად, დანარჩენი ბუნებრივი იზოტოპიც ასევე შეიძლება განიცდიდეს ალფა-დაშლას, მაგრამ კიდევ უფრო დიდი ნახევარდაშლის პერიოდით, ამიტომაც მათი ალფა-დაშლა პრაქტიკულად აღარ შეიმჩნევა. თეორიულად 184Os და 192Os-თვის შესაძლებელია ორმაგი ბეტა-დაშლა, მაგრამ დაკვირვებებით არაა დაფიქსირებული.
იზოტოპი ოსმიუმ-187 არის რენიუმის (187Re, ნახევარდაშლის პერიოდი 4,56 წელი) იზოტოპის დაშლის შედეგი. ის აქტიურად გამოიყენება მთის ქანების და მეტეორიტების დასათარიღებლად (რენიუმ-ოსმიუმის მეთოდი). ოსმიუმის ყველაზე მეტად დათარიღების მეთოდებში გამოყენება ხდება ირიდიუმ-ოსმიუმის მეთოდში, რომელიც გამოიყენება კვარცების ანალიზის დროს.
ოსმიუმის იზოტოპების დაყოფა წარმოადგენს მეტად ძნელ ამოცანას. სწორედ ამიტომაც მისი ზოგიერთი იზოტოპი ძალიან ძვირი ღირს. პირველი და ერთადერთი სუფთა ოსმიუმ-187-ის ექსპორტიორია ყაზახეთი, 2004 წლის იანვრიდან ის ოფიციალურად ამ ნივთიერებას სთავაზობს 10 000 დოლარად 1 გრამში.
ოსმიუმ-187 არ აქვს ფართო პრაქტიკული გამოყენება. ამიტომაც ზოგიერთი მონაცემებით, ამ ოპერაციის მიზანი იყო არალეგალური კაპიტალის გათეთრება.
გავრცობადობა
დედამიწის ქერქში — 0,007 გრ/ტ
პერიდოტიტებში — 0,15 გრ/ტ
ეკლოგიტებში — 0,16 გრ/ტ
დუნიტებ-პერიდოტიტების ფორმაციებში — 0,013 გრ/ტ
პიროქსენიტების ფორმაციებში — 0,007 გრ/ტ
მიღება
ოსმიუმს გამოყოფენ პლატინური ლითონების გამდიდრებული ნედლეულიდან, ამ კონცენტრატის ჰაერზე გახურების გზით 800—900 °C ტემპერატურაზე. ამ დროს რაოდენობრივად სუბლიმირდება აქროლადი ოსმიუმის ტეტრაოქსიდის OsO4 ორთქლი, რომელიც შემდგომ შთაინთქმება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის NaOH ხსნარით.
ხსნარის აორთქლებით გამოყოფენ მარილს — ნატრიუმის პეროსმატს, რომელსაც შემდგომ აღადგენენ ოსმიუმამდე წყალბადით 120 °C-ზე:
Na2[OsO2(OH)4] + 3H2 = 2NaOH + Os + 4H2O.
ოსმიუმი ამ დროს მიიღება ღრუბლის სახით.
გამოყენება
გამოიყენება როგორც კატალიზატორი ამიაკის სინთეზისათვის, ორგანული ნაერთების ჰიდრირებისას, მეტანოლის საწვავი ელემენტების კატალიზატორებში.
შენადნობი «ოსრამი» (ოსმიუმი ვოლფრამთან) გამოიყენება გახურების ნათურების ძაფების დასამზადებლად.
არის ცნობები ოსმიუმის სამხედრო მიზნებით გამოყენებისა, როგორც საარტილერიო ჭურვების და რაკეტების ქობინების ნაწილი. ასევე გამოიყენება საავიაციო და სარაკეტო ტექნიკის ელექტრონულ აპარატურაში.
როგორც კომპონენტი ირიდიუმისა და რუთენიუმის ზემაგარი და ცვეთაგამძლე შენადნობებში (საყრდენი ღერძები ზუსტ ხელსაწყოებში).
ოსმიუმის ტეტრაოქსიდი გამოიყენებსა ელექტრონული მიკროსკოპიაში ბიოლოგიური ობიექტების ფიქსაციისათვის.
ბიოლოგიური როლი და ფიზიოლოგიური ქმედება
ოსმიუმი არ თამაშობს ბიოლოგიურ როლს. და ოსმიუმის უმაღლესი ოქსიდი მეტად ტოქსიკურია.
პლატინის (90 %) და ოსმიუმის (10 %) შეადნობი გამოიყენება ქირურგიულ იმპლანტანტებში, როგორიცაა ელექტროკარდიოსტიმულატორი, და ფილტვების ღეროების სარქველების ჩანაცვლებისას.
ღირებულება
ოსმიუმი ჩვეულებრივ იყიდება 99-პროცენტიანი ფხვნილის სახით. როგორც სხვა ძვირფასი ლითონები, იზომება ტროას უნციებით და გრამებით. მისი ფასი მიახლოებით შეადგენს 10 აშშ დოლარს ერთ გრამზე, და დამოკიდებულია მომწოდებელზე და მის მის ხარისხზე.
საინტერესო ფაქტები
ოსმიუმი - არის ლითონი, რომელსაც აქვს ყველაზე მაღალი სიმკვრივე — 22,587 გრ/სმ³.
ოსმიუმისა და ალუმინის შენადნობს აქვს უჩვეულოდ მაღალი პლასტიურობა და შეიძლება გაიწელოს გაუწყვეტლად ორჯერ.
იხილეთ აგრეთვე
კეთილშობილი ლითონები
რესურსები ინტერნეტში
ოსმიუმი Webelements-ზე
ოსმიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
ოსმიუმი ХиМиК.ру-ზე
სქოლიო