Osmium tetroksida

Sifat fisika

Osmium(VIII) oksida membentuk kristal monoklinik. Ia memiliki ciri khas bau yang tajam seperti klorin. Nama unsur osmium diturunkan dari bahasa Yunani: osme yang berarti bau. OsO₄ bersifat volatil: ia menyublim pada suhu ruang. Ia larut dalam berbagai pelarut organik. Ia juga agak mudah larut dalam air, disertai reaksi reversibel untuk membentuk asam osmat (lihat di bawah). Osmium(VIII) oksida murni mungkin tidak berwarna dan telah diketahui bahwa rona kuning adalah akibat ketakmurnian osmium dioksida (OsO₂). Molekul osmium tetroksida adalah tetrahedral, dan oleh karena itu non-polar. Kenonpolaran ini membantu OsO₄ menembus membran sel bermuatan. Kelarutan OsO₄ dalam karbon tetraklorida adalah 518 kali kelarutannya dalam air.

Struktur dan konfigurasi elektron

Osmium pada OsO₄ mempunyai bilangan oksidasi VIII, namun logam tersebut tidak memiliki muatan 8+ yang sesuai karena ikatan dalam senyawa tersebut bersifat kovalen (energi ionisasi yang diperlukan untuk menghasilkan muatan 8+ formal juga melebihi energi yang tersedia dalam reaksi kimia normal). Atom osmium memiliki delapan elektron valensi (6s², 5d⁶) dengan ikatan rangkap ke ke empat ligan oksida menghasilkan suatu kompleks 16 elektron. Hal ini isoelektronik dengan ion permanganat dan kromat.

Sintesis organik

Dalam sintesis organik, OsO₄ banyak digunakan untuk mengoksidasi alkena menjadi visinal diol, penambahan gugus hidroksil pada sisi yang sama (adisi syn). Lihat reaksi dan mekanisme di atas. Reaksi ini telah dilakukan baik katalitik (dihidroksilasi Upjohn) dan asimetris (dihidroksilasi asimetris Sharpless).
Osmium(VIII) oksida juga digunakan dalam jumlah katalitik dalam oksiaminasi Sharpless untuk menghasilkan amino-alkohol visinal.
Dalam kombinasi dengan natrium periodat, OsO₄ digunakan untuk pembelahan oksidatif alkena (oksidasi Lemieux-Johnson) bila periodate berfungsi baik untuk membelah diol yang dibentuk oleh dihidroksilasi, maupun untuk mengoksidasi kembali OsO₃ ke OsO₄. Transformasi bersih identik dengan yang dihasilkan oleh ozonolisis. Berikut contoh dari total sintesis Isosteviol.

Pewarnaan biologis

OsO₄ adalah zat pewarnaan yang banyak digunakan dalam mikroskopi elektron transmisi (transmission electron microscopy, TEM) untuk memberikan kontras pada citra. Sebagai pewarna lipida, ia juga berguna dalam mikroskopi elektron payaran (scanning electron microscopy, SEM) sebagai alternatif penyalutan bersit. Ini menyematkan logam berat langsung ke membran sel, menciptakan tingkat hamburan elektron yang tinggi tanpa perlu menyalut membran dengan lapisan logam, yang dapat mengaburkan rincian membran sel. Dalam pewarnaan membran plasma, osmium(VIII) oksida mengikat fosfolipid di daerah kepala, sehingga menimbulkan kontras dengan protoplasma (sitoplasma) yang bertetangga. Selain itu, osmium(VIII) oksida, bersama-sama dengan HgCl₂, juga digunakan untuk memperbaiki sampel biologis. Kemampuan bunuhnya yang cepat digunakan untuk membunuh spesimen hidup seperti protozoa. OsO₄ menstabilkan banyak protein dengan mengubahnya menjadi gel tanpa menghancurkan fitur struktural. Protein jaringan yang distabilkan oleh OsO₄ tidak digumpalkan oleh alkohol selama dehidrasi. Osmium(VIII) oksida juga digunakan sebagai pewarna lipida dalam mikroskop optik. OsO₄ juga mewarnai kornea manusia (lihat pertimbangan keamanan).

Pewarnaan polimer

OsO₄ juga digunakan untuk mewarnai kopolimer secara istimewa, contoh yang paling dikenal adalah kopolimer blok dimana satu fasa dapat diwarnai sehingga dapat menunjukkan struktur mikro material tersebut. Sebagai contoh, kopolimer blok stirena-butadiena memiliki rantai utama polibutadiena dengan terminal polistirena. Bila diberi perlakuan dengan OsO₄, matriks butadiena bereaksi secara spesifik dan menyerap oksida. Adanya logam berat cukup untuk memblokir berkas elektron, sehingga domain polistirena terlihat jelas pada film tipis di TEM.

Pemurnian bijih osmium

OsO₄ adalah zat antara dalam ekstraksi osmium dari bijihnya. Residu yang mengandung osmium diolah dengan natrium peroksida (Na₂O₂) membentuk Na₂[OsO₄(OH)₂], yang dapat larut. Saat terkena klorin, garam ini membentuk OsO₄. Pada tahap akhir pemurnian, OsO₄ mentah dilarutkan dalam larutan NaOH alkoholik membentuk Na₂[OsO₂(OH)₄], yang, jika diolah dengan NH₄Cl, menghasilkan (NH₄)₄[OsO₂Cl₂]. Garam ini direduksi di bawah kondisi hidrogen untuk menghasilkan osmium.

Aduk nuckminsterfullerene

OsO₄ memungkinkan konfirmasi model bola sepak buckminsterfulerena, sebuah alotropi karbon 60 atom. Aduk ini, yang terbentuk dari derivat OsO₄, adalah C₆₀(OsO₄)(4-tert-butilpiridin)₂. Aduk ini memecah simetri fulerena yang memungkinkan kristalisasi dan konfirmasi struktur C₆₀ melalui kristalografi sinar-X.

Pertimbangan keamanan

OsO₄ sangat beracun, bahkan pada tingkat paparan rendah, dan harus ditangani dengan tindakan pencegahan yang tepat. Khususnya, menghirup pada konsentrasi jauh di bawah bau yang bisa dirasakan dapat menyebabkan edema paru dan berlanjut pada kematian. Gejala yang dapat terlihat bisa baru muncul berjam-jam setelah terpapar.
OsO₄ juga menodai kornea manusia, yang dapat menyebabkan kebutaan jika tidak memperhatikan tindakan keselamatan yang tepat. Batas paparan yang diizinkan untuk osmium(VIII) oksida (rata-rata tertimbang 8 jam) adalah 200 µg/m³. Osmium(VIII) oksida dapat menembus plastik dan oleh karena itu harus disimpan dalam wadah kaca di dalam lemari pendingin.
Pada tanggal 6 April 2004 sumber intelijen Inggris meyakimi bahwa mereka telah menggagalkan rencana peledakan bom yang melibatkan OsO₄. Para pakar yang diwawancarai oleh New Scientist menegaskan toksisitas osmium(VIII) oksida, meskipun beberapa menyoroti kendala penggunaannya dalam sebuah senjata: osmium(VIII) oksida sangat mahal. Osmium(VIII) oksida dapat dihancurkan oleh ledakan; asap beracun yang tersisa mungkin juga terdispersi oleh ledakan tersebut.