เกี่ยวกับ ออสเมียม

ออสเมียม - โลหะหายาก อยู่ในกลุ่มแพลตตินั่ม มันถูกค้นพบในอังกฤษจากการทดลองเกี่ยวกับปฏิกิริยาของแพลตตินัม ชื่อออสเมียมเป็นภาษากรีกและแปลว่า "กลิ่น" โลหะชั้นสูงนี้เป็นอย่างไร? คุณสมบัติของมันคืออะไรและมีประโยชน์อย่างไร?

การค้นพบองค์ประกอบนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญในปี 1803 โดยนักเคมีชาวอังกฤษ Smithson Tennant และ William H. Wollastan จากการทดลองเกี่ยวกับปฏิกิริยาของแพลตตินัมกับส่วนผสมของกรด (กำมะถันและไนตริก) ตะกอนที่เกิดขึ้นได้พัฒนากลิ่นหอมอันไม่พึงประสงค์ ชวนให้นึกถึงกลิ่นเหม็นของคลอรีนและหัวไชเท้าที่เน่าเสีย Colle-Descoti, Antoine de Fourcoy และ Vauquelin ทำการทดลองที่คล้ายกันในฝรั่งเศส จากผลการวิจัยของพวกเขา พวกเขายังพบสารที่ไม่รู้จักในตะกอนที่ไม่ละลายน้ำจากแพลตตินัม

การค้นพบองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ถูกนำเสนอต่อ Royal Society ในลอนดอนโดยการสื่อสารเป็นลายลักษณ์อักษรของ Tennant ลงวันที่ 21 มิถุนายน พ.ศ. 2347 ในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ Mendeleev โลหะอยู่ภายใต้เลขลำดับ 76 โลหะไม่ได้เกิดขึ้นในรูปแบบบริสุทธิ์โดยนักเก็ต ดังนั้นจึงแสดงสูตรทางเคมีของโลหะในรูปแบบละลาย

องค์ประกอบที่สกัดจากวัตถุดิบรอง อันเป็นผลมาจากการแยกตัวออกจากแร่อิริเดียม แพลตตินั่ม แพลตตินั่ม-แพลเลเดียม หรือทองแดงและแร่นิกเกิล ผลผลิตประจำปีขององค์ประกอบทั้งหมดในโลกไม่เกินขนาด 1 ตัน

เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีมูลค่า noting โซนเช่น เทือกเขาอูราล และ ไซบีเรีย ในรัสเซีย รัฐทางเหนือ อลาสก้า และรัฐทางตะวันตก แคลิฟอร์เนีย ในอเมริกา, แคนาดา ในอเมริกาเหนือ โคลอมเบีย ในอเมริกาใต้และบางส่วน ประเทศแอฟริกาใต้, ออสเตรเลีย, เกาะ แทสเมเนีย... ปัจจุบันมีการพิจารณาเงินฝากออสเมียมที่สำคัญ Bushwell Complex ในแอฟริกาใต้สารส่วนใหญ่ขุดที่นั่น เมื่อพิจารณาจากแหล่งแร่ที่ใหญ่ที่สุดของโลหะอยู่ในแอฟริกาใต้ ราคาโลกสำหรับโลหะหายากชนิดนี้จึงค่อนข้างสูง คาซัคสถาน ถือเป็นผู้ส่งออกออสเมียม-187 รายใหญ่รายเดียวในโลก แม้ว่าจีนจะมีแร่แพลตตินั่มสำรอง แต่ก็ไม่มีแร่ออสเมียมในปริมาณมาก

สารถูกจัดเก็บในรูปแบบผงและเนื่องจากไม่ละลายในรูปของคริสตัล จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะประทับตราเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของสาร สำหรับการผลิตแท่งโลหะนี้จะใช้ลำแสงอิเล็กตรอนหรืออาร์คให้ความร้อนจากผงและยังใช้การให้ความร้อนในเบ้าหลอม

ออสเมียมดูเหมือนโลหะสีน้ำเงินเงิน เป็นองค์ประกอบที่หนาแน่นที่สุดชนิดหนึ่ง มีความหนาแน่น 22,600 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร แต่ในขณะเดียวกัน สารนี้ค่อนข้างบอบบาง แตกหักง่าย มีความถ่วงจำเพาะสูงและสามารถส่องแสงได้แม้ที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง เนื่องจากพารามิเตอร์และอุณหภูมิหลอมเหลวที่สำคัญ ทำให้ยากต่อการตัดเฉือน ในธรรมชาติมีอยู่ในรูปของไอโซโทปเจ็ดชนิด ซึ่งหกไอโซโทปถือว่าเสถียร ได้แก่ ออสเมียม-184, ออสเมียม-187, ออสเมียม-188, ออสเมียม-189, ออสเมียม-190 และออสเมียม-192 ไอโซโทปโลหะกัมมันตภาพรังสีที่มีเลขมวลตั้งแต่ 162 ถึง 197 ได้รับในห้องปฏิบัติการ และได้รับไอโซโทปของนิวเคลียร์บางส่วนด้วย

สารประกอบเกือบทั้งหมดที่มีโลหะนี้ทำให้เกิดความเสียหายต่ออวัยวะภายใน ความผิดปกติทางสายตาและการได้ยิน ในกรณีของพิษจากไอระเหยของออสเมียม อาจเกิดการรบกวนในร่างกายและอาจทำให้เสียชีวิตได้ นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองกับสัตว์ซึ่งเป็นผลมาจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของโรคโลหิตจางขาดการทำงานของปอดตามปกติ สรุปได้ว่านี่คืออาการบวมน้ำที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว ออสเมียม เตตรอกไซด์ ซึ่งใช้ในทางการแพทย์ เป็นสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมาก มีกลิ่นที่น่ารังเกียจที่สุดในโลก ในกรณีของพิษ ผิวหนังจะทนทุกข์ทรมาน มันจะเปลี่ยนสีเป็นสีเขียวหรือสีดำ มักจะมาพร้อมกับแผลและรอยแตก ซึ่งจะใช้เวลานานมากในการรักษา

พนักงานในโรงงานผลิตมีความเสี่ยงสูงสุด ตามมาตรฐานความปลอดภัยทั้งหมด พนักงานทำงานในเครื่องช่วยหายใจและเสื้อผ้าพิเศษเท่านั้น ภาชนะทั้งหมดที่มีออสเมียมออกไซด์ถูกปิดผนึกและจัดเก็บตามกฎ เพื่อให้ได้แร่ธาตุของเนฟยานสกี แพลตตินั่มจะถูกแปลงเป็นสารละลายโดยใช้กรดอะควารีเจีย จากนั้น ตะกอนที่เป็นผลลัพธ์จะได้สัมผัสกับสังกะสีในปริมาณ 8 เท่า - โลหะผสมดังกล่าวจะถูกแปลงเป็นสถานะแป้งค่อนข้างง่าย ซึ่งจากนั้นจะหลอมรวมกับแบเรียมเปอร์ออกไซด์ ขั้นต่อไปคือการประมวลผลมวลที่เกิดขึ้นด้วย aqua regia การกลั่นผ่านอุปกรณ์เพื่อแยกออสเมียมเตตรอกไซด์

โดยทำหน้าที่กับสารด้วยสารละลายอัลคาไลจะได้เกลือ น้ำเกลือได้รับผลกระทบ ไฮโปซัลไฟต์ด้วยความช่วยเหลือของแอมโมเนียมคลอไรด์โลหะจึงตกตะกอนอยู่แล้วในรูปของเกลือของ Fremy ตะกอนจะถูกล้าง กรองและเผา ผลของการกระทำทั้งหมดนี้คือออสเมียมเป็นรูพรุน ต่อจากนั้นทำความสะอาดด้วยกรด ลดลงในเตาไฟฟ้าภายใต้กระแสไฮโดรเจน และทำให้เย็นลง ดังนั้น รับตัวอย่างออสเมียมสูงถึง 99.9%

คุณสมบัติขององค์ประกอบนี้จากมุมมองของเคมีนั้นน่าทึ่งมาก พื้นฐานที่สุดของพวกเขามีดังต่อไปนี้

1. ออสเมียมไม่ทำปฏิกิริยากับด่างและกรดเลย สร้างออสเมตที่ละลายน้ำได้ในการทำปฏิกิริยากับอัลคาไลน์ละลาย ปฏิกิริยากับส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรคลอริกทำให้เกิดปฏิกิริยาช้ามาก
2. เป็นพิษมาก แม้ในปริมาณจุลทรรศน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพิษคือออสเมียมออกไซด์ซึ่งถูกปล่อยออกมาจากแพลตตินั่ม
3. เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุจุดเดือดของโลหะ เนื่องจากเป็นวัสดุทนไฟโดยเฉพาะ
4. โลหะในผงจะเกิดปฏิกิริยาความร้อนกับสารดังกล่าวได้ง่าย เช่น ออกซิเจนบริสุทธิ์ ฮาโลเจน กรดซัลฟิวริกหรือกรดไนตริก
5. ในสารประกอบต่างๆ จะได้หมายเลขออกไซด์ตั้งแต่ -2 ถึง +8 โดยทั่วไปคือ +2, +3, +4 และ +8
6. สามารถสร้างสารประกอบคลัสเตอร์ได้
7. แร่ธาตุหลักเกี่ยวข้องกับสารละลายที่เป็นของแข็งและแสดงโดยโลหะผสมของอิริเดียมกับออสเมียม - พวกเขาคือ sysertskite และ nevyanskite ยิ่งไปกว่านั้น syserskite มีชื่อแตกต่างกัน - ออสเมียมที่แปลกประหลาดและ nevyanskite - อิริเดียมออสมัส

ความหนาแน่น ออสเมียมมีค่าประมาณ 22.61 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร คริสตัลมีเงาสีเงินที่สวยงาม โดยมีเฉดสีต่างๆ ตั้งแต่สีเทาจนถึงสีน้ำเงิน ในแท่งโลหะมีสีน้ำเงินเข้มปรากฏขึ้นในผงสีม่วง โลหะทั้งหมดมีเงาสีเงิน ความเป็นพิษขององค์ประกอบป้องกันการใช้ในอุตสาหกรรมเครื่องประดับ คุณสมบัติทางกายภาพหลักมีดังนี้

1. จุดหลอมเหลวขององค์ประกอบนี้ค่อนข้างสูง สามารถหลอมละลายได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 3000 องศาเซลเซียส
2. โลหะไม่มีสมบัติทางแม่เหล็ก
3. ความกระชับที่น่าอัศจรรย์ โลหะผสมที่เติมโลหะนี้จะเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ ความทนทาน ความต้านทานการกัดกร่อน และความต้านทานต่อความเครียดทางกล
4. จุดเดือดคือ 5012 ºC
5. ความแข็ง Mohs คือ 7
6. ความแข็งของ Vickers คือ 3-4 GPa

เนื่องจากต้นทุนขององค์ประกอบเองที่มีนัยสำคัญ โลหะชนิดนี้จึงไม่ค่อยได้ใช้ในการผลิตภาคอุตสาหกรรมจำนวนมาก ออสเมียมใช้ในอุตสาหกรรมเคมีเป็นหลัก ซึ่งใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา Osmium tetroxide ใช้ในยาบางชนิด ในการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ จะใช้สำหรับการย้อมสีเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ช่วยรักษาโครงสร้างเซลล์ไว้ได้

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ มีการใช้ออสเมียม ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์เทคโนโลยีการบินและจรวด ในการผลิต อาวุธนิวเคลียร์ เนื่องจากขาดคุณสมบัติทางแม่เหล็ก โลหะใช้ในการผลิตนาฬิกาที่มีตราสินค้าเช่น Rolex โลหะผสมออสเมียมกับแพลตตินั่มใช้เมื่อ การสร้างรากฟันเทียม เป็นเครื่องกระตุ้นหัวใจหรือวาล์วปอด

1. ภายใต้แรงกดดันประมาณ 770 GPa ในออสเมียม อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์ในออร์บิทัลภายใน โครงสร้างของสารยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
2. ออสเมียม ในโขดหินมีแร่อยู่ครึ่งเปอร์เซ็นต์ของมวลรวมของแร่
3. เนื่องจากมีความหนาแน่นสูง ลักษณะและน้ำหนักที่แท้จริงของโลหะแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นขวดพลาสติกขนาด 0.5 ลิตรที่บรรจุผงโลหะนี้จะหนักกว่าถังขนาด 10 ลิตรที่เติมน้ำ
4. โลหะนี้อยู่ในห้ามากที่สุด ราคาแพง.
5. ราคาของออสเมียมสามออนซ์เป็นความลับทางการค้าในโอเพ่นซอร์ส คุณสามารถหาราคาโดยประมาณสำหรับสาร 1 กรัม
6. เพราะการหักเหของแสงออสเมียม บันทึกไว้ในประวัติของตะเกียงไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ K. Auer von Welsbach จากเยอรมนีได้เสนอให้เปลี่ยนไส้หลอดคาร์บอนในหลอดไฟด้วยไส้ออสเมียม หลอดไฟใช้พลังงานน้อยลง 3 เท่า และแสงสว่างก็ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จริงอยู่ในไม่ช้าก็ถูกแทนที่ด้วยแทนทาลัมทั่วไปซึ่งในทางกลับกันก็ถูกแทนที่ด้วยทังสเตน
7. สถานการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นกับโลหะหายากในการผลิตแอมโมเนีย วิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน พัฒนาขึ้นในปี 1908 โดยนักเคมี Fritz Haber จากประเทศเยอรมนี เป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในขั้นต้น ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ในขณะนั้นแสดงคุณสมบัติของมันเฉพาะในสภาวะที่มีอุณหภูมิที่สำคัญและไม่มีประสิทธิภาพสูง การค้นหาทดแทนจึงเป็นเรื่องเร่งด่วนมาก นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการของ Higher Technical School ใน Karlsruhe ได้เสนอให้ใช้ออสเมียมที่กลั่นอย่างประณีตเป็นองค์ประกอบเร่งปฏิกิริยา ผลการทดสอบยืนยันว่าแนวคิดนี้คุ้มค่า อุณหภูมิตัวเร่งปฏิกิริยาลดลงมากกว่า 100 ºC และการปล่อยแอมโมเนียเพิ่มขึ้นอย่างมาก จริงอยู่ในอนาคตพวกเขาปฏิเสธจากออสเมียม แต่เขาช่วยแก้ปัญหาที่สำคัญเช่นนี้

ออสเมียมและโลหะหายากและไม่เหมือนใครอื่น ๆ บทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ... แม้จะเป็นพิษทั้งหมด แต่ก็ช่วยชีวิตและสุขภาพของผู้คน

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับออสเมียม โปรดดูวิดีโอต่อไปนี้