Существует достаточно распространенное мнение, что золото и платина являются самыми дорогостоящими металлами из таблицы Менделеева. Главным противником подобного утверждения является осмий. Мало кто знает, что химический элемент осмий (Osmium) является самым дорогостоящим металлом, который находится на 76 позиции таблицы Д.И. Менделеева.
Осмий – это металл, обладающий серебристо-белым цветом, а также голубым отливом. Он крайне редко встречается в природе, что и объясняет его по-настоящему невероятную цену. С точки зрения химии, осмий относится к категории платиновых металлов.
История открытия осмия
Особого внимания заслуживает история открытия данного металла. Его не стремились найти целенаправленно, все произошло совершенно случайно. Проводился эксперимент по растворению веществ с использованием царской водки. В ходе данного эксперимента был сформирован неизвестный осадок, формула которого – OsO4. Именно этот осадок получил название осмий. В переводе это слово означает «запах». Дело в том, что полученный осадок характеризовался резким неприятным запахом, который чем-то напоминал хлор, из-за чего исследователи и дали ему подобное название.
Осмий в природе
По некоторым данным, количество осмия составляет ничтожно малый процент от массы всех руд, содержащихся в недрах Земли – 0, 000005%. До сих пор не найдено ни одного самородка осмия. Химический элемент № 76 присутствует в медных, молибденовых, никелевых, платиновых рудах (около 0, 001%), в соединениях серы и мышьяка, отходах золотодобычи.
Другие источники – минералы сысерскит (осмий иридистый) и невьянскит (осмиридий, или осмистый иридий), являющиеся природным сплавом осмия с иридием, причем доля первого составляет 10-60%.
Сколько весит осмий
Стоит также отметить, что осмий – самый тяжелый металл, который встречается в различных вариантах изотопов. Наиболее распространенным из них является изотоп осмий-187. Современные ученые сходятся во мнении, что данного металла больше всего у земного ядра, они полагают, что он составляет примерно 0,5% от его массы. Очень удивляют пропорции между размером данного металла, а также его весом. К примеру, если взять осмий, размер которого будет эквивалентен куриному яйцу, то его масса будет составлять около 1 кг. При этом емкость объемом в пол-литра, наполненная осмием, будет весить более 15 кг. Подобная масса объясняется плотностью осмия, которая составляет 22,61 г/см3. Казалось бы, отличный вариант для того, чтобы создавать спортивное оборудование, но не тут-то было, его невероятная стоимость отпугнет любого создателя оборудования.
Сколько стоит осмий
Цена осмия за 1 грамм колеблется в диапазоне от 15 до 30 долларов или около 1000 рублей и выше. Подобные скачки цены определяются его чистотой, формой, технологией получения и множеством иных факторов.
Где найти осмий
Сразу стоит заметить, что все энтузиасты, которые надеются найти осмий в лесу, горах или воде, могут охладить свой пыл. К текущему моменту, несмотря на все усилия исследователей, а также использование самых передовых информационных технологий, так и не удалось найти ни одного самородка осмия. Единственный способ получения осмия – обработка руды иридия, платины, меди и никеля. При этом сразу стоит отметить, что этот процесс также крайне долгий, поскольку в подобной руде содержание осмия никогда не превышает 0,001%.
Другой способ обнаружения осмия – метеориты, которые попадают на Землю из космоса. Однако здесь также есть определенные трудности. Помимо того, что метеориты – нерегулярный способ получения металла, так еще и отделение изотопов занимает не менее 9 месяцев. В большинстве случаев все промышленные производства вынуждены использовать вторичное сырье, при этом цена подобного производства незначительно дешевле.
Поставщики
Самые крупные залежи руд, содержащие осмий, находятся в Южной Африке (Бушвельдский комплекс). Богатые запасы сосредоточены в США, Австралии, Тасмании, Казахстане, Колумбии, Канаде, есть и в России (в Свердловской обл. найдены сысерскит и невьянскит).
Физические и химические свойства металла
Строение осмия характеризуется гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой.
Сам осмий – твердый металл серо-голубоватого цвета, характеризующийся крайне высокой хрупкостью, а также очень высокой удельной массой, что позволяет металлу сохранять свой блеск даже при поддержании высоких температур. Осмий крайне трудно использовать для механической обработки, поскольку хрупкость, твердость и высокая температура плавления существенно осложняет любые технологические процессы.
Помимо цены осмий является рекордсменом в плотности, которая незначительно превосходит аналогичный показатель у иридия. Плотность осмия составляет 22,61 г/см3.
Температура плавления составляет 3033 градуса Цельсия, температура кипения – 5012 градусов Цельсия.
При нагреве осмий вступает в реакцию с кислородом, что приводит к формированию различных оксидов. Также металл вступает в реакцию с фосфором, азотной и серной кислотой. Во всех соединениях степень окисления находится в диапазоне от -2 до +8, наиболее распространенными вариантами являются +2, +3, +4 и +8.
Таблица химических свойств:
| Цвет металла | синев. — серый |
| Плотность | 22 |
| Температуры при которой металл плавится | 2700 |
| Температура кипения | 4600 |
| Электропроводность | 11 |
| Ковалентный радиус | 126 пм |
| Радиус иона | (+6e) 69 (+4e) 88 пм |
| Электроотрицательность | 2,2 (по шкале Полинга) |
| Электродный потенциал | 0,85 |
| Степени окисления | 8, 6, 4, 3, 2, 0, −2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
Энергия ионизации (первый электрон) |
Изотопы
Известны 7 изотопов химического элемента №76: Os-184 (его процентное содержание в металле самое низкое), Os-186, Os-187 (радиоактивный), Os-188, Os-189 Os-190, Os-192 (самый высокий процент содержания). Они могут существовать по отдельности, составляя разновидности природного осмия, но выделить какой-либо 1 изотоп из металла сложно, в силу того, что они обладают почти одинаковыми физическими и химическими свойствами.
Самым ценным изотопом является Os-187. 30% его идет на нужды науки, остальное используется в медицинских и промышленных целях. Впервые его получили в Германии из норвежских молибденовых руд. Ныне монополистом по продаже Os-187 является Казахстан.
Недавно ученые обнаружили, что некоторым изотопам свойственно α-излучение, но с периодом полураспада в триллионы лет их считают условно стабильными элементами.
Применение осмия
Так как осмий – один из самых редких и дорогостоящих металлов, он используется только там, где существует экономическая эффективность, и другие материалы не дадут желаемого результата.
Использование данного металла в различных отраслях промышленности обусловлено его уникальными свойствами:
- Непревзойденная твердость делает данный металл идеальным материалом для изготовления режущих и особо точных инструментов (резцы, скальпели, перья для авторучек и др.), деталей в узлах механизмов, испытывающих сверхнагрузки.
- Тугоплавкость способствует использованию осмия в узлах трения.
- Отсутствие магнетизма позволяет изготавливать стрелки в компасах, часах и точных приборах.
- Благодаря способности ускорять химические реакции, осмий используется как катализатор, причем более эффективный, чем платина.
Без осмия и сплавов с ним не обходятся такие отрасли промышленности:
- Химическая: производство аммиака, азота, насыщенно-черного пигмента, проведение гидрирования, преобразование химической энергии в электрическую в метанольных топливных элементах.
- Военная: изготовление реактивных артиллерийских снарядов.
- Космическая и авиационная: электронная аппаратура, важнейшие узлы самолетов и ракет.
Несмотря на то, что осмий относится к группе драгоценных металлов, в ювелирном деле он используется редко и только в качестве добавки к платине.
Исходя из огромной цены данного металла, формируется предположение, что он обладает крайне полезными свойствами, которые могут использоваться в ходе производственных процессов. К примеру, одним из основных экспортеров осмия является Казахстан, при этом цена за их поставки находится около 10 000 долларов за грамм.
По большей части осмий используется при создании сплавов, в которых необходимо использование его крайне высокого уровня прочности. Более того, осмий придает сплавам невероятную износоустойчивость, причем для того, чтобы металл обладал данным свойством, достаточно даже незначительных доз подобного металла. Таким образом, осмий используется при создании механических узлов, которые на постоянной основе подвергаются трению.
Наибольшей ценностью обладает 187 изотоп осмия, который получил активное применение в ядерной и космической промышленности. Его используют для создания отдельных деталей космических аппаратов, а также изготовления емкостей для ядерных отходов.
Редкий изотоп осмия 187
Также данный металл используется в качестве катализатора химических процессов, позволяя ускорять их. К примеру, осмий позволяет значительно ускорить синтез химических соединений. Его используют производства, что делают особые химические реагенты, где скорость протекания всех процессов является важнейшим фактором.
Еще одной отраслью, которая требует использования осмия, является электроника. По большей части это касается механизмов и узлов аппаратной части управления.
Тем не менее, осмий стараются использовать как можно реже, что логично с учетом его огромной цены. Таким образом, его использование в промышленности объясняется фактом того, что он способен обеспечить гарантированный результат, придав конкретному устройству важнейшие эксплуатационные характеристики и свойства.
Осмий в медицине
Соединение осмия с платиной в соотношении 1:9 является индифферентным сплавом, поэтому из него изготавливают хирургические имплантаты, кардиостимуляторы, легочные клапаны, некоторые медицинские инструменты. Перспективным направлением является использование осмия для лечения онкологии.
В фармакологии Osmium применяется как катализатор для производства ряда лекарств, например, кортизона.
Производство осмия
Osmium получают из следующих источников:
- полиметаллические руды;
- метеоритные породы;
- осмий содержащие минералы.
Производственная цепочка сложная. Вначале руду обогащают и выделяют основной химический элемент. В ходе этого процесса образуются побочные продукты, содержащие микрочастицы осмия. Полученные вещества прокаливают при температуре 800-900 °C. При этом образуется оксид осмия, пары которого поглощаются раствором едкого натра. Затем этот раствор упаривают и получают соль – перосмат натрия. Это вещество вступает в химическую реакцию с водородом, в ходе которой выделяется чистый осмий в губчатом виде.
Такой процесс сложный и дорогостоящий. Для получения 1 г этого редкого металла, нужно переработать 5 кг руды. Такой мизерный выход на самом деле является наилучшим показателем. В мире за год производят осмия чуть более 100 кг.
Если получать Osmium из платинового сырья, то при его обработке образуется осмиридий – соединение осмия с иридием. Чтобы эти металлы разделить, нужно провести ряд химических реакций, для которых потребуется до 9 месяцев. Однако часто этого не делают, так как такой сплав, благодаря усиленной твердости, используется в технике.
Наконец, получать осмий можно путем переработки вторичного сырья.
Существуют и другие способы производства данного драгоценного метала, но все они недостаточно эффективны, поэтому идет поиск новых технологий.
Цена осмия
Это один из самых дорогих металлов. В 2021 г. цена 1 г составила 950 руб. Это в 5 раз больше, чем 20 лет назад. Такой рост стоимости объясняется уникальными свойствами осмия и неудовлетворенным спросом, ведь каждая из 40 компаний, использующая его в качестве сырья, может рассчитывать на чуть более 2 кг этого платиноида в год.
Что касается изотопа Os-187, без которого не обходится медицина, космонавтика, оборонная промышленность, наука, то здесь картина иная: 1 г стоит $10 000-20 000.
Вред осмия
Осмий – тяжелый металл, а значит, он оказывает вред на живые организмы. У человека незначительная концентрация в воздухе паров этого платиноида поражает глаза и органы дыхания, даже если отравление было кратковременным. У животных же осмий вызывает ураганный отек легких.
Длительное вдыхание осмия приводит к нарушению работы любого органа, слепоте, летальному исходу. Кожа зеленеет, на ней появляются раны, трофические язвы. Заживление происходит трудно.
Польза
Осмий – востребованный металл в военно-промышленном комплексе, авиастроении, технике, медицине, научных исследованиях. Даже самое токсичное вещество, оксид осмия OsО4, приносит пользу – служит катализатором в производстве лекарственных препаратов и красящим веществом для исследований под микроскопом.
Основное назначение рассматриваемого платиноида – создание сверхпрочных сплавов с палладием, никелем, вольфрамом, рутением, платиной, иридием, изделия из которых отличаются высокой износостойкостью и долговечностью.
Вопросы пользователе об металле Осмий
Рассмотрим ответы на некоторые вопросы, которые чаще всего задают пользователи.
Что тяжелее: Осмий или Иридий
Существуют не 1, а 2 самые тяжелые металлы, и в таблице Менделеева они находятся в соседних ячейках – осмий, № 76, и иридий, №77. Их плотность в пределах 22, 59 г/см3 и 22, 56 г/см3 соответственно. Таким образом, можно считать, что вес этих металлов практически одинаковый.
Где в Казахстане добывают Осмий
Osmium получают из руд Джезказганского месторождения, одного из крупнейших в мире. Оно уникально тем, что почти полностью содержит изотоп осмий-187. Цена, по которой страна продает его на экспорт, являясь монополистом в этой области, ниже рыночной и составляет 10 000 долларов.
Осмий: самый дорогой и тяжелый металл
Не золото и не платина самые дорогостоящие металлы из таблицы Д. И. Менделеева, а осмий металл. Это редчайший и дорогущий металл серебристо-белого цвета с серым оттенком голубого отлива. У химиков этот металл считается благородным, относящийся к группе платиновых.
Состоит из нескольких изотопов. Их очень трудно разделить, что и отражается на стоимости. Самый востребованный из них изотоп – Осмий-187.
Предполагается, что на 0,5% масса земной коры состоит из осмия, а находится он в ядре. Удивляет пропорция между размером и весом. Килограмм соединения по размеру сопоставим со средним размером куриного яйца. Ёмкость, объёмом 0,5 л., наполненная осмиевым порошком, весит больше 15 кг. Но желание отлить гантельки из такого удобного, в плане соотношения размер/вес, материала, сразу пропадает не только из-за цены на порошок, для кого-то это и не проблема, а ввиду его чрезвычайной редкости и недоступности.
Содержание
- 1 Где он в природе
- 2 История открытия и природные свойства
- 3 Osmium
- 4 Стоимость
- 5 Применение
- 6 Опасность и техника безопасности
- 7 Несомненная польза тяжелейшего металла
- 8 Коммерческий интерес
Где он в природе
Найти слитки в лесах, горах, водоёмах не получится. До сих пор не найдено ни одного самородка. Добывают его на рудных месторождениях в составе с иридием, платиной, в платиново-палладиевой руде, в медных и никелевых рудах. Но содержание осмия в нём составляет 0,001%. И ещё он встречается в метеоритах. Правда, отделяются изотопы от них больше чем через 9 месяцев. Поэтому промышленные производства с применением осмия обходятся вторичным сырьём, что ненамного дешевле.
Общая выработка самого тяжёлого металла в год во всём мире составляет несколько десятков килограмм. Но увеличивается добыча платины, где осмий присутствует и попутно извлекается. Называют цифры уже 200 кг в год. Так, встаёт задача не столько искать осмий, сколько найти более дешёвый способ отделения его от «соседей».
На Норильском горно-металлургическом комбинате добились определённых успехов в этой задаче. Получили чистый металл из медно-никелевых руд. Количество его на планете – 0,000005% от всей массы горных пород. Но в России есть. И в Казахстане. А основные запасы располагаются в Тасмании, Америке, Австралии. Самые большие сосредоточены в Южной Африке. Она-то и диктует цены.
История открытия и природные свойства
В 1803-1804 годах в Англии, при проведении опытов над платиной с царской водкой (смесь азотной кислоты с соляной), в полученном неизвестном осадке, после растворения платины, появился резкий, неприятный запах, напоминающий хлор. Благодаря этому запаху, только что открытый металл и получил своё название. Правда, на греческом языке. С греческого «осмий» переводится, как «запах».
Формально это благородный металл, потому что входит в платиновую группу. На этом истинное благородство и заканчивается. Свойства этого металла как химические, так и физические, до сих пор до конца не изучены. Физические характеристики более-менее уточнили несколько лет назад.
Osmium
| Химические свойства | Физические свойства |
|---|---|
| Не растворяется в щелочах и кислотах | Внешне кристаллы твёрдые и хрупкие, имеют красивый серебристый блеск с оттенками от серого до голубого. Слитки – тёмно-синего цвета, порошок – фиолетового. И все с изумительным серебристым блеском. |
| Не реагирует на адскую смесь азотной и соляной кислот – единственный из металлов на планете. | Температура сплавов такая, что производить плавку предпочтительнее на поверхности Солнца. |
| Инертен. Возможно использование сплавов и покрытий из осмия в агрессивных средах. | Высочайшая токсичность, не позволяющая использовать такую красоту для изготовления ювелирных изделий. |
| Чрезмерно токсичен, даже в малых дозах. Особенно летучий оксид осмия, выделяющийся из платины. | Чрезвычайно хрупок. Механической обработке неподвластен. |
| Кипит при температуре 5500°С, но точно не определена – для проверки не существует расчётов | Тугоплавкость. Размягчается только при температуре свыше 3000 градусов С. |
| Не имеет магнитных свойств. | |
| Потрясающая твёрдость. Сплав с добавлением осмия становится более износостойким, долговечным, с повышенной сопротивляемостью коррозиям и механическому воздействию. | |
| Высочайшая плотность 22,61 г/см3. |
Стоимость
Высокая стоимость вызвана ограниченным количеством. Поскольку его мало в природе, а добыча дорогая, то рынок реагирует соответственно. Если сравнивать с золотом, то это будут тысячи тонн золота против нескольких десятков килограммов добычи. Отсюда и цена – она начинается с 15 тысяч и доходит до 200 тысяч долларов за грамм. На мировом рынке золото в 7.5 раз дешевле.
Такие цифры говорят о непопулярности материала для широкого употребления. Основную роль в применении этого тяжёлого металла в сплавах играет прочность. Изделия становятся невероятно износоустойчивы за счет добавления совсем небольших порций металла в состав.
Применение
В широком промышленном производстве осмий применяют редко из-за его дороговизны. Но там, где эффект может превысить материальные затраты, его, конечно, используют. Сырьём он выступает, чаще всего, в порошке. Сам металл хрупкий, крошится легко. Получение порошка несложное.
Еще варианты использования:
- Химическая промышленность применяет его в качестве катализатора. Иногда он срабатывает быстрей платины. Вообще, почти половина мировых запасов осмия отдана на нужды химической промышленности.
- Тетраоксид осмия применяют при синтезировании некоторых лекарств.
- В химических лабораториях помогает в окрашивании живых тканей под микроскопом. Обеспечивает сохранность микроструктуры клеток.
- В аэрокосмической промышленности.
- При производстве ядерного оружия полезен для изготовления тары под ядерные отходы. Вот тут стоимость осмий металла оправдана в полной мере.
- Благодаря отсутствию магнитных свойств такой металл приветствуется при изготовлении дорогих часов, элитных моделей. Цена «Ролексов» включает не только брендовую стоимость, качество механизма и драгоценность корпуса. Содержание корпуса с использованием благородного сплава тоже повышает цену.
- В росписи фарфора, как краситель чёрного цвета.
- Минеральное производство включает соли осмия для вытравки разных материалов, синтеза аммиака, гидрирования органических веществ.
- Придумали даже авторучки с наконечниками из осмия – это металл, который позволяет продукцией из него пользоваться вечно. Этого нельзя сказать о металлических перьях из чистого золота или других металлов.
- Высокоточные приборы. Электронная микроскопия.
- Механика использует соединения металла для улучшения прочности сплавов для узлов трения.
- Изотопы Осмия187 задействованы в ракетостроении, авиа- и кораблестроении.
- В военных боеголовках.
Не все соединения осмия применимы к использованию. Но учёные работают над этим.
Опасность и техника безопасности
Как и другие тяжёлые металлы, осмий оказывает не самое благоприятное влияние на живые организмы, не обходя и человеческий. Любые соединения с осмием поражают внутренние органы, вызывают потерю зрения. Отравление парами элемента приводит и к летальному исходу. При наблюдении за животными наблюдалось резкое развитие малокровия, и лёгкие переставали функционировать. Полагают, что это быстроразвивающийся отёк.
Что такое тетраоксид осмия OsO4? А это и есть то самое вещество, благодаря которому элемент носит своё имя. Крайне агрессивен. Его запах нельзя не заметить. Ужасней и омерзительнее запаха в природе не существует. При отравлении задеваются и кожные покровы. Дерма зеленеет, чернеет, а может и вовсе омертветь. Возможно появление пузырей, язв. Заживает всё очень долго.
Опасность отравления грозит, прежде всего, работникам производственных помещений при малейшей концентрации паров в воздухе. Ни о каких допустимых нормах учёные уже не заикаются. Поэтому предусмотренная специальная одежда, респираторы – обычное явление на производствах с применением оксида осмия. Всё герметизировано, ёмкости закупорены и хранятся в соответствии с уже испытанными правилами.
Если всё же по какой-то немыслимой причине соединение осмия попадёт в глаза, промывать их надо продолжительное, минут 20, время. Чистой проточной водой. И сразу к врачу. При попадании в организм через дыхательные пути пары осмия нейтрализуются бикарбонатом натрия. Он выпускается в аэрозольной упаковке. Много молока внутрь. И промыть желудок.
Несомненная польза тяжелейшего металла
По мнению английских учёных этот тяжёлый металл блокирует развитие раковых клеток. Методы терапии онкозаболеваний с задействованием осмия хоть и очень медленно, но уже разрабатываются.
В медицине, в кардиостимуляции, его используют в имплантах, изготовление которых требует благородных металлов для предотвращения развития аллергий. Состав импланта, заменяющего элементы сердца, включает 10% осмия и 90% платины. Конечно, такие приборы и оцениваются соответственно. Такая же пропорция применяется для изготовления лёгочных клапанов.
Применение соединений осмия для медицинских потребностей заметно при производстве особо прочных, длительного использования, инструментов, таких, как скальпели, всевозможные металлокерамические резцы. И нужно для этого совсем немного сырья, а эффект потрясающий.
Микроскопические добавки осмия к стали режущих сортов позволяют создавать острейшие лезвия.
Изделия, применение которых подразумевает использование самого тяжелого металла, оказываются непревзойдёнными в износоустойчивости.
Коммерческий интерес
Разнообразные потрясающие свойства металла осмия вызывают несомненный интерес и неподдельное удивление. Но эти же свойства убивают коммерческий интерес наповал. И, несмотря ни на что, цена на рынке не падает.
Иногда полезно копаться в остатках, отходах, разглядывать и прикидывать — что еще отсюда можно извлечь. Вот так поступил С. Теннант, химик из Англии. С ним сотрудничал У.Г. Волластон, «папа» палладия и родия.
Кстати, Теннант обнаружил иридий — еще один платиноид, и дал металлу название.
Любопытство химиков приводит к …
История открытия металла простая и незатейливая.
Работали химики — Теннант и Волластон — с самородной платиной, воздействовали на металл любыми способами и смотрели — что из этого получится. Получилось открытие нового металла.
Параллельно исследованиями платиноидов увлеклись французские химики А. Ф. де Фуркруа и Вокелен. В результате опытов ученые установили существование неизвестного элемента в растворах от работ с сырой платиной. Счастливые первооткрыватели даже дали название открытому металлу — «птен», но дальнейшие исследования показали, что это не новый металл, а смесь иридия и осмия.
В процессе исследований выделили соединение осмия OsO4, обладающий резким, стойким, весьма неприятным запахом. Смешайте хлорку с гнилой редькой, и получите отдаленное ощущение от вдыхания паров этого соединения.
Удивительные свойства голубого платиноида
Химический элемент под атомным номером 76 — это осмий. По латыни, как положено называть элементы, Osmium. Белый металл с серо-голубым отливом относится к группе платиноидов.
Свойства платиноидов, в частности осмия, во многом уникальны.
Температура плавления поражает — 3033°С, кипеть металл начинает при 5012°С.
При соединении с другими веществами проявляет валентность (степень окисления) +4, +6, +8, реже от +1 до +7.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Осмий / Osmium (Os), 76 |
| Атомная масса (молярная масса) |
190,23(3)[2] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d6 6s2 |
| Радиус атома | 135 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 126 пм |
| Радиус иона | (+6e) 69 (+4e) 88 пм |
| Электроотрицательность | 2,2 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,850 |
| Степени окисления | 8, 6, 4, 3, 2, 0, −2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
819,8(8,50) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 22,587/22,61[3][4] г/см³ |
| Температура плавления | 3306 K (3033 °C)[4] |
| Температура кипения | 5285 K (5012 °C)[4] |
| Уд. теплота плавления | 31,7 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 738 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 24,7[5] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 8,43 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | a = 2,734 c = 4,317[6] |
| Отношение c/a | 1,579 |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) (87,6) Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-04-2 |
Вспомним химию. Осмий один, а вот изотопов у него много. Атомы металла могут иметь разное количество нейтронов в ядре. При том это осмий. В природе платиноид состоит из семи изотопов, один из них радиоактивный, 186Os, совершенно уникальный. Период полураспада изотопа старше возраста Вселенной.
Месторождения, откуда добывают осмий
Происхождение металл берет в медно-никелевых и молибденовых рудах.
Месторождения полиметаллических руд, откуда идет добыча самого тяжелого металла, находятся в Казахстане, Колумбии, России, США, Австралии, Канаде. Из всех добывающих драгоценный металл стран продает его на экспорт лишь Казахстан.
Есть в природе минералы, содержащие редкий платиноид. Это невьянскит и сысертскит. Внешне их можно различить по окраске (сысертскит немного темнее). Остальные различия определяются только при помощи химических анализов.
Кроме этих минералов существуют эрлихманит, осарситт, осмиевый лаурит. В этих минералах металл выступает в соединении с мышьяком и серой.
Как получают осмий
Промышленная добыча осмия начинается с добычи платины. Обогащенное платиновое сырье прокаливается, улетучивающиеся пары улавливают с помощью едкого натра. Дальше из раствора выделяют натриевую соль осмия, ее восстанавливают до чистого металла.
Дорого, но полезно
Осмий мог бы найти гораздо более широкое применение в народном хозяйстве (с таким набором уникальных свойств). Но его редкость и цена позволяют применять металл лишь там, где он приносит наибольшую пользу (или где без него не обойтись).
Добавка осмия в сплавы делает их сверхтвердыми. Эти сплавы устойчивы к истиранию, применяются в трущихся частях точных инструментов.
Еще одно свойство осмия — тугоплавкость — давно нашло применение в промышленности. Спирали для ламп накаливания давно изготавливали из сплава осмия и вольфрама. Компания OSRAM давно и успешно поставляет на рынок приборы освещения.
Военно-промышленному комплексу России с его сложнейшей техникой требуется дорогой металл с уникальными свойствами.
Металл применяют в качестве катализатора в химической промышленности (при синтезе аммиака).
Сплав осмий-иридий используют для изготовления компасных игл.
Изотоп осмий-187 используют палеонтологи при определении датировки слоев Мелового и Третичного периода.
Ювелирам не нравится, но…
В ювелирном деле осмий практически не используется. Металл этот внешне красив — голубовато-серебристый. Но свойства (тугоплавкость, ковкость, пластичность) не позволяют использовать его в создании украшений.
Можно ли отнести перьевую ручку стоимостью более миллиона долларов к ювелирным изделиям — решать вам. Но такие ручки (наряду с часами и другими аксессуарами) предпочитают богатые и успешные мужчины, это признак состоятельности, «статусности» их владельца. Есть несколько фирм, выпускающих эти ручки. Они делаются из золота, платины, украшены бриллиантами, сапфирами, рубинами.
Кстати, эти ручки действительно пишут, это не простые безделушки. При чем тут осмий — при кончике пера. На нем всегда есть напайка, маленький шарик, чтобы перо не рвало бумагу, а мягко скользило по ней. Чтобы ручка работала долго и хорошо, напайка должна быть из очень твердого сплава. Этому требованию полностью отвечает осмий и металлы платиновой группы.
Часы — еще одна метка мужчины из слоев элиты. В механизме дорогих часов используется осмий, как не обладающий магнитными свойствами. А способность к истиранию у него огромная. Значит, в механических часах он необходим.
Соединения осмия в медицине
Тетраоксид осмия применяют при производстве кортизона, жизненно необходимого для больных гормональными заболеваниями препарата. Применение тетрахлорида осмия необходимо в лабораториях в подготовке образцов для электронных микроскопов.
Хирургические инструменты (например, скальпели) снабжаются режущими кромками из сплава платиноидов.
Эти сплавы используются в изготовлении кардиостимуляторов, имплантов, клапанов.
Чем опасен синий платиноид
Металлический осмий не опасен (если не возникнет желания съесть ложку-другую). А вот тетраоксид осмия (OsO4), кроме отвратительного запаха, еще несет угрозу для здоровья человека. Это очень токсичное, летучее соединение. Представляет опасность при вдыхании паров. Хранить его надо в запаянных капсулах, работать в защитных костюмах и при хорошей вытяжной вентиляции.
Мало того, работая с «неблаговонным» соединением, ученый отравился, и пару недель провалялся больной.
Опасное соединение раздражает кожу, слизистые, вредно для глаз.
ПДК (предельно-допустимая концентрация) в воздухе составляет 0.002 мг/м3.
Купить осмий
Единственная страна-экспортер осмия на мировой рынок с 2004 года — Казахстан. До начала поставок драгоценного и редчайшего металла стоил осмий баснословно дорого. Затем цены стабилизировались.
Стоимость тройской унции металла 400$ США.
Рекомендуем посмотреть видео: самый тяжелый металл на земле — осмий.
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Источник
Несколько десятков килограммов в год. Такова выработка осмия. Он входит в топ самых дорогих металлов мира, причем, стоит на втором месте после калифорния.
Результат же осмий обеспечивает тот, на который не способны другие металлы. Почему? Ответом станет перечисление свойств элемента.
Свойства осмия
Осмий – металл, не растворяющийся в кислотах и щелочах. Даже их мощные представители бессильны перед элементом.
Химическая инертность позволяет использовать сплавы с осмием и покрытия из него в агрессивных средах. Конкретные примеры опишем в отдельной главе.
Сырье для продукции, как правило, — порошковый осмий. Получить его не сложно, поскольку, вещество легко крошится.
Взаимодействия осмия с другими веществами сопровождается неприятным, резким запахом.
Внешность элемента, напротив, привлекательна. Металл считают одним из самых красивых. Кристаллы осмия серебристо-голубые.
Однако, при такой внешности, «модельная карьера» у осмия не задалась. Ювелиры не работают с металлом.
Из-за цены, твердости и, одновременно, хрупкости, элемент не поддается механической обработке.
Мешает ей и тугоплавкость вещества. Осмий – элемент, размягчающийся лишь при температуре выше 3000 градусов Цельсия.
Здесь же, стоит сказать, что кроме тугоплавкости, внимания достойна плотность осмия. Это почти 23 грамма на кубический сантиметр.
Такой показатель делает героя статьи самым тяжелым металлом в мире. Насыпьте порошок осмия в пластиковую бутылку.
Теперь, налейте воду в металлическое ведро литров, этак, на 20. Поднимите. Бутылка окажется в несколько раз тяжелее.
Тяжело и влияние соединений металла на организм. Оксид осмия, или другие вещества с ним, поражают внутренние органы, вызывают потерю зрения.
Отравление парами элемента может привести к летальному исходу. Норма осмия в атмосфере в 5 раз меньше, чем у синильной кислоты, всего 0,002 миллиграмма на кубический метр.
В пределах этого содержания металл даже способен принести пользу. Так, английские ученые доказали, что осмий блокирует развитие раковых клеток.
Уже разрабатываются осмиевые методы терапии онкологических заболеваний. Где еще, и как, может пригодиться герой статьи, расскажем далее.
Применение осмия
До открытия противораковых свойств осмия, он, так же, применялся медиками, но в имплантах. Их делают из благородных металлов, дабы не было аллергических реакций и, вообще, каких-либо реакций с окружающей средой.
Неудивительно, что стоимость аппаратуры сравнима с ценником за работу лучших хирургов в лучших клиниках мира.
Из платиновой группы осмий – наименее потребляемый металл. Из-за дороговизны и редкости ему ищут замены.
Так, в прошлом веке герой статьи был частью ламп накаливания, как наиболее тугоплавкий металл.
Не изжило себя применение осмия, как компонента сплавов для приборов и инструментария.
Купить осмий промышленники стремятся и для измерительной техники. В ней металл присутствует на осях и стрелках.
Для них важно отсутствие магнитных свойств. Осмий соответствует запросу. В часовых механизмах герой статьи, кстати, тоже пригождается.
Элемент используют, как правило, в элитных моделях. Так что, «Ролексы» неспроста стоят миллионы долларов.
Ценник состоит не только из престижа фирмы, качественного механизма и драгоценного корпуса. Драгоценные элементы есть и внутри часов. Осмий – благородный металл, не зря же он причислен к группе платиноидов.
Тетраоксид осмия применяют в электронной микроскопии. Здесь самый тяжелый металл служит фиксатором биологических объектов. Редкий элемент обеспечивает сохранность микроструктур их клеток.
Тетрооксид – наиболее применяемое соединение осмия. Его фото можно выложить в сеть с подписью «катализатор».
Теперь, обещанные сведения о тяжелой промышленности. Осмий 187, и другие изотопы вещества, применяются в ракетостроении, авиакораблях, а так же, в военных боеголовках.
Металл упрочняет их, позволяет выдерживать экстремальные температуры и нагрузки.
187-ой изотоп осмия – лишь один из. У металла несколько видов нуклидов. Это разновидности атома. Они отличаются по числу нейтронов в его ядре.
В итоге, еще больше подскакивает стоимость осмия. Разберемся, через что приходится пройти промышленникам, чтобы явить миру порошкообразный металл.
Добыча осмия
Отдельно металл в природе не встречается. Так что, перед промышленниками стоит задача не только разделить изотопы героя статьи, но и отделить его от «товарища».
Пока изотопы героя статьи отделяют от спутников, проходит около 9-ти месяцев.
Такое длительное «рождение» металла – еще одна причина его дороговизны. Роль играет и редкость элемента.
Доля осмия на планете – 0,000005% от общей массы горных пород. России повезло.
В ней, наряду с Тасманией, США, Австралией и Колумбией, сосредоточенны основные запасы редкого вещества. Но, самые большие залежи находятся в Южной Африке.
Поэтому, она во многом устанавливает цены на осмий. Каковы они в текущем году, поведаем в финальной главе.
Цена осмия
Цена осмия за грамм превышает 200 000 долларов. Это данные из топа самых дорогих металлов. Однако, он составлен в начале 2000-ых.
Однако, учитывая ограниченность, как запасов платины, так и осмия, в дальней перспективе ценник, все равно, вырастет.
Исключением станет ситуация, в которой ученые найдут герою статьи достойную и более выгодную по затратам замену.
Стоит отметить, что цена осмия разнится, в зависимости от вида изотопа. Наиболее практичным, химически стойким и твердым является 187-ой.
За него-то и просят по максимуму. Есть, так же, 188-ой, 189-ый, 190-ый, 191-ый и 192-ой нуклиды.
Не стабилен из них лишь 191-ый, то есть, может использоваться в ядерной промышленности, поэтому, тоже ценится высоко, но до 187-го чуть не дотягивает.
Источник
Цена осмия за 1 грамм
Почему осмий такой дорогой
Ежегодно в мире добывают порядка 2600 тонн золота и какое –то количество платины. Причем по данным статистики каждый год объем добычи драгоценных металлов прирастает на 1,5 %. Между тем осмия добывают всего 600 кг, это вызвано тем, что его очень сложно найти в природе. И в чистом виде не встречается. А добывают путем прокалывания из металлов платиновой группы. Именно поэтому один грамм стоит порядка 12-15 USD или 800-900 рублей на 2019 год. Добыча осмия связана с множеством трудностей. Во-первых, его содержание в земной коре ничтожно и ко всему прочему он рассеян земле. Сложность добычи, и как следствие высокая стоимость ограничивают применение осмия в промышленности и поэтому его применяют там, где экономический эффект от применения превышает понесенные затраты для добычи и обработки.
Осмий находят в осколках метеоритов, которые в разные времена попали на нашу планету. Но чаще всего его добывают в рудниках. Нередко рядом можно найти и такой материал, как иридий. Добываемое количество осмия действительно ничтожно мало и для удовлетворения нужд разных отраслей промышленности приходиться использовать вторичных металл.
Одним из крупных экспортеров этого металла является республика Казахстан. По неподтвержденным сведения цена одного грамма, добытого в этой стране, составляет порядка 10 000 долларов США. Но это всего лишь слухи, так цена металла за унцию является коммерческой тайной. Размер стоимости металла заставляет подумать о целесообразности массового использования его в промышленности, медицине и биологии.
Место в таблице Менделеева и основные свойства
Хорошо описывает осмий Википедия.
Осмий обладает рядом уникальных свойств. Например, плотность составляет 22,6 грамма на кубический сантиметр. В этом плане он перегнал иридий. Металл, который находят в природе состоит из нескольких изотопов, которые практические невозможно разделить. Самый применяемый изотоп носит индекс 187.
Температура, при которой, осмий меняет свое агрегатное состояние и переходит в жидкое состояние равна 3 027 ºC. Кипеть материал начинает по достижении 5500 ºC. Высокая плотность обеспечила металлу высокую хрупкость.
Особенности добычи и применения
Несмотря на дороговизну, осмий не используют для изготовления драгоценностей. Причиной тому служит плохая обрабатываемость. Его практически невозможно подвергнуть механической обработке. Ко всему прочему надо помнить о тугоплавкости и хрупкости.
Применение осмия в разных отраслях
Как уже отмечалось выше это один из немногих материалов, обладающих высокой плотностью, к примеру, ведро воды, будет легче весить чем полулитровая бутылка, наполненная этим металлом. Между тем, это свойство – твердость практически не востребовано, в отличие от другого его свойства – твердости.
Осмий применяют как добавку для получения многих сплавов. Даже небольшая добавка металла придает сплавам невероятную стойкость к износу. Сплав с добавкой этого материала может прослужить значительно дольше, чем остальные. Кроме того, сплавы с добавлением осмия обладают повышенной механической прочностью и высокой стойкостью к воздействию коррозии. Как следствие этого свойства, осмий и сплавы применяют для снижения трения в различных узлах. Сплав осмия и иридия применяют при производстве сверхтвердых сплавов для разных отраслей.
Благодаря обозначенным свойствам осмий используют при изготовлении измерительного оборудования, предназначенного для проведения измерений с высокой точностью.
Кстати, осмий используют при производстве автоматических ручек. Именно поэтому ручки могут писать года и при этом не подвергаются износу.
Еще одно из свойств редкого металла – не магнитен. И это послужило поводом для использования в механизмах часов и механических навигационных приборах (компасах).
Металл применяют в качестве катализатора при производстве аммиака, органических соединений. Кроме того, без него не обходится производство катализаторов с метанольным топливным элементом.
Еще не так давно, сплав вольфрама с осмием применяли для производства нитей ламп накаливания. Этот сплав называют осрам.
Микроскопия также не обошлась без редкого металла. Его применяют для работы электронных микроскопов.
В медицине осмий и его оксиды применяют для хирургических имплантатах и сердечных стимуляторах и при замещении клапанов в легких. Вместе с тем тетраоксид осмия является сильным токсином и практически не применяется ни в одной отрасли.
На самом деле осмий в чистом виде редко используют на практике. Куда чаще в ход идут его соединения, например, оксиды.
Особенности хранения
Готовый осмий хранят в виде порошка. Поскольку в виде кристаллов он не плавиться и не поддается никакой обработки, его даже нельзя заклеймить. Для получения слитков металла применяют лучевой нагрев. Но существуют методы получения кристаллов из порошкового материала, например, тигельный нагрев.
Немного истории
Осмий как элемент был открыт в начале ХХ века английскими учеными. Они проводили эксперименты по растворению платины в царской водке. Это смесь соляной и азотной кислоты, которая способна растворять металлы без остатка.
В ходе экспериментов появлялся осадок, подвергшийся тщательному исследованию. В результате их и был найдена смесь осмия и иридия. Кстати, аналогичные работы проводились и во Франции.
Источник
Осмий: описание, характеристики, свойства, цена и применение
Существует достаточно распространенное мнение, что золото и платина являются самыми дорогостоящими металлами из таблицы Менделеева. Главным противником подобного утверждения является осмий. Мало кто знает, что химический элемент осмий (Osmium) является самым дорогостоящим металлом, который находится на 76 позиции таблицы Д.И. Менделеева.
Осмий – это металл, обладающий серебристо-белым цветом, а также голубым отливом. Он крайне редко встречается в природе, что и объясняет его по-настоящему невероятную цену. С точки зрения химии, осмий относится к категории платиновых металлов.
История открытия осмия
Особого внимания заслуживает история открытия данного металла. Его не стремились найти целенаправленно, все произошло совершенно случайно. Проводился эксперимент по растворению веществ с использованием царской водки. В ходе данного эксперимента был сформирован неизвестный осадок, формула которого – OsO4. Именно этот осадок получил название осмий. В переводе это слово означает «запах». Дело в том, что полученный осадок характеризовался резким неприятным запахом, который чем-то напоминал хлор, из-за чего исследователи и дали ему подобное название.
Осмий в природе
По некоторым данным, количество осмия составляет ничтожно малый процент от массы всех руд, содержащихся в недрах Земли – 0, 000005%. До сих пор не найдено ни одного самородка осмия. Химический элемент № 76 присутствует в медных, молибденовых, никелевых, платиновых рудах (около 0, 001%), в соединениях серы и мышьяка, отходах золотодобычи.
Другие источники – минералы сысерскит (осмий иридистый) и невьянскит (осмиридий, или осмистый иридий), являющиеся природным сплавом осмия с иридием, причем доля первого составляет 10-60%.
Сколько весит осмий
Стоит также отметить, что осмий – самый тяжелый металл, который встречается в различных вариантах изотопов. Наиболее распространенным из них является изотоп осмий-187. Современные ученые сходятся во мнении, что данного металла больше всего у земного ядра, они полагают, что он составляет примерно 0,5% от его массы. Очень удивляют пропорции между размером данного металла, а также его весом. К примеру, если взять осмий, размер которого будет эквивалентен куриному яйцу, то его масса будет составлять около 1 кг. При этом емкость объемом в пол-литра, наполненная осмием, будет весить более 15 кг. Подобная масса объясняется плотностью осмия, которая составляет 22,61 г/см3. Казалось бы, отличный вариант для того, чтобы создавать спортивное оборудование, но не тут-то было, его невероятная стоимость отпугнет любого создателя оборудования.
Сколько стоит осмий
Цена осмия за 1 грамм колеблется в диапазоне от 15 до 30 долларов или около 1000 рублей и выше. Подобные скачки цены определяются его чистотой, формой, технологией получения и множеством иных факторов.
Где найти осмий
Сразу стоит заметить, что все энтузиасты, которые надеются найти осмий в лесу, горах или воде, могут охладить свой пыл. К текущему моменту, несмотря на все усилия исследователей, а также использование самых передовых информационных технологий, так и не удалось найти ни одного самородка осмия. Единственный способ получения осмия – обработка руды иридия, платины, меди и никеля. При этом сразу стоит отметить, что этот процесс также крайне долгий, поскольку в подобной руде содержание осмия никогда не превышает 0,001%.
Другой способ обнаружения осмия – метеориты, которые попадают на Землю из космоса. Однако здесь также есть определенные трудности. Помимо того, что метеориты – нерегулярный способ получения металла, так еще и отделение изотопов занимает не менее 9 месяцев. В большинстве случаев все промышленные производства вынуждены использовать вторичное сырье, при этом цена подобного производства незначительно дешевле.
Поставщики
Самые крупные залежи руд, содержащие осмий, находятся в Южной Африке (Бушвельдский комплекс). Богатые запасы сосредоточены в США, Австралии, Тасмании, Казахстане, Колумбии, Канаде, есть и в России (в Свердловской обл. найдены сысерскит и невьянскит).
Строение осмия характеризуется гексагональной плотноупакованной кристаллической решеткой.
Сам осмий – твердый металл серо-голубоватого цвета, характеризующийся крайне высокой хрупкостью, а также очень высокой удельной массой, что позволяет металлу сохранять свой блеск даже при поддержании высоких температур. Осмий крайне трудно использовать для механической обработки, поскольку хрупкость, твердость и высокая температура плавления существенно осложняет любые технологические процессы.
Помимо цены осмий является рекордсменом в плотности, которая незначительно превосходит аналогичный показатель у иридия. Плотность осмия составляет 22,61 г/см3.
Температура плавления составляет 3033 градуса Цельсия, температура кипения – 5012 градусов Цельсия.
Таблица химических свойств:
| Цвет металла | синев. — серый |
| Плотность | 22 |
| Температуры при которой металл плавится | 2700 |
| Температура кипения | 4600 |
| Электропроводность | 11 |
| Ковалентный радиус | 126 пм |
| Радиус иона | (+6e) 69 (+4e) 88 пм |
| Электроотрицательность | 2,2 (по шкале Полинга) |
| Электродный потенциал | 0,85 |
| Степени окисления | 8, 6, 4, 3, 2, 0, −2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
Энергия ионизации (первый электрон) |
Изотопы
Известны 7 изотопов химического элемента №76: Os-184 (его процентное содержание в металле самое низкое), Os-186, Os-187 (радиоактивный), Os-188, Os-189 Os-190, Os-192 (самый высокий процент содержания). Они могут существовать по отдельности, составляя разновидности природного осмия, но выделить какой-либо 1 изотоп из металла сложно, в силу того, что они обладают почти одинаковыми физическими и химическими свойствами.
Самым ценным изотопом является Os-187. 30% его идет на нужды науки, остальное используется в медицинских и промышленных целях. Впервые его получили в Германии из норвежских молибденовых руд. Ныне монополистом по продаже Os-187 является Казахстан.
Недавно ученые обнаружили, что некоторым изотопам свойственно α-излучение, но с периодом полураспада в триллионы лет их считают условно стабильными элементами.
Применение осмия
Так как осмий – один из самых редких и дорогостоящих металлов, он используется только там, где существует экономическая эффективность, и другие материалы не дадут желаемого результата.
Использование данного металла в различных отраслях промышленности обусловлено его уникальными свойствами:
Без осмия и сплавов с ним не обходятся такие отрасли промышленности:
Несмотря на то, что осмий относится к группе драгоценных металлов, в ювелирном деле он используется редко и только в качестве добавки к платине.
Исходя из огромной цены данного металла, формируется предположение, что он обладает крайне полезными свойствами, которые могут использоваться в ходе производственных процессов. К примеру, одним из основных экспортеров осмия является Казахстан, при этом цена за их поставки находится около 10 000 долларов за грамм.
По большей части осмий используется при создании сплавов, в которых необходимо использование его крайне высокого уровня прочности. Более того, осмий придает сплавам невероятную износоустойчивость, причем для того, чтобы металл обладал данным свойством, достаточно даже незначительных доз подобного металла. Таким образом, осмий используется при создании механических узлов, которые на постоянной основе подвергаются трению.
Наибольшей ценностью обладает 187 изотоп осмия, который получил активное применение в ядерной и космической промышленности. Его используют для создания отдельных деталей космических аппаратов, а также изготовления емкостей для ядерных отходов.
Также данный металл используется в качестве катализатора химических процессов, позволяя ускорять их. К примеру, осмий позволяет значительно ускорить синтез химических соединений. Его используют производства, что делают особые химические реагенты, где скорость протекания всех процессов является важнейшим фактором.
Еще одной отраслью, которая требует использования осмия, является электроника. По большей части это касается механизмов и узлов аппаратной части управления.
Тем не менее, осмий стараются использовать как можно реже, что логично с учетом его огромной цены. Таким образом, его использование в промышленности объясняется фактом того, что он способен обеспечить гарантированный результат, придав конкретному устройству важнейшие эксплуатационные характеристики и свойства.
Осмий в медицине
Соединение осмия с платиной в соотношении 1:9 является индифферентным сплавом, поэтому из него изготавливают хирургические имплантаты, кардиостимуляторы, легочные клапаны, некоторые медицинские инструменты. Перспективным направлением является использование осмия для лечения онкологии.
В фармакологии Osmium применяется как катализатор для производства ряда лекарств, например, кортизона.
Производство осмия
Osmium получают из следующих источников:
Производственная цепочка сложная. Вначале руду обогащают и выделяют основной химический элемент. В ходе этого процесса образуются побочные продукты, содержащие микрочастицы осмия. Полученные вещества прокаливают при температуре 800-900 °C. При этом образуется оксид осмия, пары которого поглощаются раствором едкого натра. Затем этот раствор упаривают и получают соль – перосмат натрия. Это вещество вступает в химическую реакцию с водородом, в ходе которой выделяется чистый осмий в губчатом виде.
Такой процесс сложный и дорогостоящий. Для получения 1 г этого редкого металла, нужно переработать 5 кг руды. Такой мизерный выход на самом деле является наилучшим показателем. В мире за год производят осмия чуть более 100 кг.
Если получать Osmium из платинового сырья, то при его обработке образуется осмиридий – соединение осмия с иридием. Чтобы эти металлы разделить, нужно провести ряд химических реакций, для которых потребуется до 9 месяцев. Однако часто этого не делают, так как такой сплав, благодаря усиленной твердости, используется в технике.
Наконец, получать осмий можно путем переработки вторичного сырья.
Существуют и другие способы производства данного драгоценного метала, но все они недостаточно эффективны, поэтому идет поиск новых технологий.
Цена осмия
Это один из самых дорогих металлов. В 2021 г. цена 1 г составила 950 руб. Это в 5 раз больше, чем 20 лет назад. Такой рост стоимости объясняется уникальными свойствами осмия и неудовлетворенным спросом, ведь каждая из 40 компаний, использующая его в качестве сырья, может рассчитывать на чуть более 2 кг этого платиноида в год.
Вред осмия
Осмий – тяжелый металл, а значит, он оказывает вред на живые организмы. У человека незначительная концентрация в воздухе паров этого платиноида поражает глаза и органы дыхания, даже если отравление было кратковременным. У животных же осмий вызывает ураганный отек легких.
Длительное вдыхание осмия приводит к нарушению работы любого органа, слепоте, летальному исходу. Кожа зеленеет, на ней появляются раны, трофические язвы. Заживление происходит трудно.
Польза
Осмий – востребованный металл в военно-промышленном комплексе, авиастроении, технике, медицине, научных исследованиях. Даже самое токсичное вещество, оксид осмия OsО4, приносит пользу – служит катализатором в производстве лекарственных препаратов и красящим веществом для исследований под микроскопом.
Основное назначение рассматриваемого платиноида – создание сверхпрочных сплавов с палладием, никелем, вольфрамом, рутением, платиной, иридием, изделия из которых отличаются высокой износостойкостью и долговечностью.
Рассмотрим ответы на некоторые вопросы, которые чаще всего задают пользователи.
Что тяжелее: Осмий или Иридий
Существуют не 1, а 2 самые тяжелые металлы, и в таблице Менделеева они находятся в соседних ячейках – осмий, № 76, и иридий, №77. Их плотность в пределах 22, 59 г/см3 и 22, 56 г/см3 соответственно. Таким образом, можно считать, что вес этих металлов практически одинаковый.
Где в Казахстане добывают Осмий
Osmium получают из руд Джезказганского месторождения, одного из крупнейших в мире. Оно уникально тем, что почти полностью содержит изотоп осмий-187. Цена, по которой страна продает его на экспорт, являясь монополистом в этой области, ниже рыночной и составляет 10 000 долларов.
Источник
Содержание
- – Где находится металл осмий?
- – Где добывают осмий в России?
- – Как выглядит металл осмий?
- – Сколько стоит один грамм осмия?
- – Где применяется металл осмий 187?
- – Где купить осмий в Elite Dangerous?
- – Сколько стоит грамм осмия 187?
- – Сколько стоит 1 кг вольфрама?
- – Какой самый прочный металл в мире?
Основные источники осмия концентрируются на юге Африки, на Тасмании, в Австралии, Соединенных Штатах, Канаде, Колумбии, России. Самыми большими запасами металла владеет Южно-Африканская Республика. Вес осмия, добываемого в мире, составляет около 100 кг ежегодно без учета бывших советских стран.
Где находится металл осмий?
Осмий располагается под номером 76 в периодической таблице Менделеева. Металл относится к платиновой группе и имеет характерные для неё физические показатели, а также химические реакции. На латыни название элемента пишется Osmium, что в сокращении дало его общеупотребительный символ – Os. История.
Где добывают осмий в России?
Осмий-187 – драгоценный металл платиновой группы, не являющийся радиоактивным. В чистом виде /обогащение 99,7 проц/ в природе не встречается. Добывается в основном на территории Казахстана, отметили в пресс-службе УФСБ по Москве и Московской области.
Как выглядит металл осмий?
Менделеева, а осмий металл. Это редчайший и дорогущий металл серебристо-белого цвета с серым оттенком голубого отлива. У химиков этот металл считается благородным, относящийся к группе платиновых. Состоит из нескольких изотопов.
Сколько стоит один грамм осмия?
Осмий – редкоземельный металл группы платиноидов. Мировая биржевая стоимость осмия – $200 тыс. за 1 грамм.
Где применяется металл осмий 187?
Осмий–187 используется в аэрокосмической сфере, ракетостроении, современных технологиях, а также как катализатор при синтезе многих лекарственных препаратов. Сырьем для казахского изотопа осмий–187 служат руды Жезказганского месторождения, из ста граммов которых извлекается 0,02 процента осмия.
Где купить осмий в Elite Dangerous?
Осмий добывется в кольцах астероидов класса металлические и богатые металлом. Инженеру Марша Хикс требуется добыть с астероидов и предоставить 10 шт. осмия.
Сколько стоит грамм осмия 187?
Сейчас стоимость изотопа осмия–187 составляет 10 тысяч долларов за грамм. Выглядит осмий просто волшебно – он серебристо-белый с голубоватым отливом.
Сколько стоит 1 кг вольфрама?
Цена за килограмм лома чистого вольфрама составляет 500 рублей, причем от увеличения количества сданного лома увеличивается и его стоимость.
Какой самый прочный металл в мире?
Элементы: Титан – самый прочный металл
- Металл, который в итоге назвали «титан», открыли в конце 18 века независимо друг от друга Уильям Грегор (Англия) и Мартин Клапрот (Германия). …
- Относительно чистый титан из-за сложности очистки был получен только в 1825 году шведским химиком Якобом Берцелиусом.
Интересные материалы:
Как вытащить субтитры из потокового видео?
Как вытащить застрявшую бумагу из принтера HP?
Как вытянутся в росте подростку?
Как вывести деньги с яндекс денег на киви кошелек?
Как вывести деньги с киви без палева?
Как вывести деньги с киви через банкомат?
Как вывести деньги с QIWI на приват24?
Как вывести hdmi с планшета?
Как вывести с киви без комиссии 2020?
Как вывести средства с киви кошелька?
Иногда полезно копаться в остатках, отходах, разглядывать и прикидывать — что еще отсюда можно извлечь. Вот так поступил С. Теннант, химик из Англии. С ним сотрудничал У.Г. Волластон, «папа» палладия и родия.
Кстати, Теннант обнаружил иридий — еще один платиноид, и дал металлу название.
Содержание
- 1 Любопытство химиков приводит к …
- 2 Удивительные свойства голубого платиноида
- 3 Месторождения, откуда добывают осмий
- 4 Как получают осмий
- 5 Дорого, но полезно
- 5.1 Ювелирам не нравится, но…
- 5.2 Соединения осмия в медицине
- 5.3 Чем опасен синий платиноид
- 6 Купить осмий
Любопытство химиков приводит к …
История открытия металла простая и незатейливая.
Работали химики — Теннант и Волластон — с самородной платиной, воздействовали на металл любыми способами и смотрели — что из этого получится. Получилось открытие нового металла.
Параллельно исследованиями платиноидов увлеклись французские химики А. Ф. де Фуркруа и Вокелен. В результате опытов ученые установили существование неизвестного элемента в растворах от работ с сырой платиной. Счастливые первооткрыватели даже дали название открытому металлу — «птен», но дальнейшие исследования показали, что это не новый металл, а смесь иридия и осмия.
В процессе исследований выделили соединение осмия OsO4, обладающий резким, стойким, весьма неприятным запахом. Смешайте хлорку с гнилой редькой, и получите отдаленное ощущение от вдыхания паров этого соединения.
Деликатные ученые назвали новый металл «осмий», в переводе с древнегреческого «запах».
Удивительные свойства голубого платиноида
Химический элемент под атомным номером 76 — это осмий. По латыни, как положено называть элементы, Osmium. Белый металл с серо-голубым отливом относится к группе платиноидов.
Свойства платиноидов, в частности осмия, во многом уникальны.
Плотность у осмия огромна — около 22,6 г/см³, это самый тяжелый из химических элементов, металлов. Представьте кубик металла со стороной 10 сантиметров — он будет весить 22,6 килограммов. Такой же кубик из алюминия потянет на 2,7 кг. Масса ледяного куба с ребром 10 сантиметров 900 грамм.
Температура плавления поражает — 3033°С, кипеть металл начинает при 5012°С.
При соединении с другими веществами проявляет валентность (степень окисления) +4, +6, +8, реже от +1 до +7.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Осмий / Osmium (Os), 76 |
| Атомная масса (молярная масса) |
190,23(3)[2] а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Xe] 4f14 5d6 6s2 |
| Радиус атома | 135 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 126 пм |
| Радиус иона | (+6e) 69 (+4e) 88 пм |
| Электроотрицательность | 2,2 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | +0,850 |
| Степени окисления | 8, 6, 4, 3, 2, 0, −2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
819,8(8,50) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 22,587/22,61[3][4] г/см³ |
| Температура плавления | 3306 K (3033 °C)[4] |
| Температура кипения | 5285 K (5012 °C)[4] |
| Уд. теплота плавления | 31,7 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 738 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 24,7[5] Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 8,43 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | гексагональная |
| Параметры решётки | a = 2,734 c = 4,317[6] |
| Отношение c/a | 1,579 |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) (87,6) Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-04-2 |
Вспомним химию. Осмий один, а вот изотопов у него много. Атомы металла могут иметь разное количество нейтронов в ядре. При том это осмий. В природе платиноид состоит из семи изотопов, один из них радиоактивный, 186Os, совершенно уникальный. Период полураспада изотопа старше возраста Вселенной.
Месторождения, откуда добывают осмий
Происхождение металл берет в медно-никелевых и молибденовых рудах.
Месторождения полиметаллических руд, откуда идет добыча самого тяжелого металла, находятся в Казахстане, Колумбии, России, США, Австралии, Канаде. Из всех добывающих драгоценный металл стран продает его на экспорт лишь Казахстан.
Кристаллы осмия чистотой 99,99 %, выращенные методом химического транспорта
Есть в природе минералы, содержащие редкий платиноид. Это невьянскит и сысертскит. Внешне их можно различить по окраске (сысертскит немного темнее). Остальные различия определяются только при помощи химических анализов.
Познавательно: оба минерала обнаружены на Урале, в районах Невьянска и Сысерти.
Кроме этих минералов существуют эрлихманит, осарситт, осмиевый лаурит. В этих минералах металл выступает в соединении с мышьяком и серой.
Чистый осмий (в виде самородков, например), в природе отсутствует. Он всегда в тандеме с другими элементами, в полиметаллических рудах, в кусочках метеоритов.
Как получают осмий
Промышленная добыча осмия начинается с добычи платины. Обогащенное платиновое сырье прокаливается, улетучивающиеся пары улавливают с помощью едкого натра. Дальше из раствора выделяют натриевую соль осмия, ее восстанавливают до чистого металла.
Возможно получение металла из минерала джезказганита (рениевый минерал).
Дорого, но полезно
Осмий мог бы найти гораздо более широкое применение в народном хозяйстве (с таким набором уникальных свойств). Но его редкость и цена позволяют применять металл лишь там, где он приносит наибольшую пользу (или где без него не обойтись).
Добавка осмия в сплавы делает их сверхтвердыми. Эти сплавы устойчивы к истиранию, применяются в трущихся частях точных инструментов.
Еще одно свойство осмия — тугоплавкость — давно нашло применение в промышленности. Спирали для ламп накаливания давно изготавливали из сплава осмия и вольфрама. Компания OSRAM давно и успешно поставляет на рынок приборы освещения.
Познавательно: в 1926 году работники компании придумали и «выпустили в свет» всем известную осветительную лампочку грушевидной формы. Нить накаливания была изготовлена из сплава вольфрам-осмий. Лампочку эту помнят все жители России.
Военно-промышленному комплексу России с его сложнейшей техникой требуется дорогой металл с уникальными свойствами.
Металл применяют в качестве катализатора в химической промышленности (при синтезе аммиака).
Сплав осмий-иридий используют для изготовления компасных игл.
Изотоп осмий-187 используют палеонтологи при определении датировки слоев Мелового и Третичного периода.
Структура металла осмия
Ювелирам не нравится, но…
В ювелирном деле осмий практически не используется. Металл этот внешне красив — голубовато-серебристый. Но свойства (тугоплавкость, ковкость, пластичность) не позволяют использовать его в создании украшений.
Можно ли отнести перьевую ручку стоимостью более миллиона долларов к ювелирным изделиям — решать вам. Но такие ручки (наряду с часами и другими аксессуарами) предпочитают богатые и успешные мужчины, это признак состоятельности, «статусности» их владельца. Есть несколько фирм, выпускающих эти ручки. Они делаются из золота, платины, украшены бриллиантами, сапфирами, рубинами.
Кстати, эти ручки действительно пишут, это не простые безделушки. При чем тут осмий — при кончике пера. На нем всегда есть напайка, маленький шарик, чтобы перо не рвало бумагу, а мягко скользило по ней. Чтобы ручка работала долго и хорошо, напайка должна быть из очень твердого сплава. Этому требованию полностью отвечает осмий и металлы платиновой группы.
Часы — еще одна метка мужчины из слоев элиты. В механизме дорогих часов используется осмий, как не обладающий магнитными свойствами. А способность к истиранию у него огромная. Значит, в механических часах он необходим.
Соединения осмия в медицине
Тетраоксид осмия применяют при производстве кортизона, жизненно необходимого для больных гормональными заболеваниями препарата. Применение тетрахлорида осмия необходимо в лабораториях в подготовке образцов для электронных микроскопов.
Хирургические инструменты (например, скальпели) снабжаются режущими кромками из сплава платиноидов.
Эти сплавы используются в изготовлении кардиостимуляторов, имплантов, клапанов.
Чем опасен синий платиноид
Металлический осмий не опасен (если не возникнет желания съесть ложку-другую). А вот тетраоксид осмия (OsO4), кроме отвратительного запаха, еще несет угрозу для здоровья человека. Это очень токсичное, летучее соединение. Представляет опасность при вдыхании паров. Хранить его надо в запаянных капсулах, работать в защитных костюмах и при хорошей вытяжной вентиляции.
Исторический факт: К. Клаус (о нем можно прочитать в статье об иридии), как любознательный ученый, не обремененный приборами для анализа, поступил просто. Так, кстати, делали многие ученые — пробовали на вкус исследуемые вещества. Вот и Клаус попробовал тетраоксид осмия, и записал в рабочем журнале: «вкус у этого соединения острый, перцеподобный».
Мало того, работая с «неблаговонным» соединением, ученый отравился, и пару недель провалялся больной.
Опасное соединение раздражает кожу, слизистые, вредно для глаз.
ПДК (предельно-допустимая концентрация) в воздухе составляет 0.002 мг/м3.
Купить осмий
Единственная страна-экспортер осмия на мировой рынок с 2004 года — Казахстан. До начала поставок драгоценного и редчайшего металла стоил осмий баснословно дорого. Затем цены стабилизировались.
На 28.04.2020 цена за 1 грамм осмия составляет 958 рублей.
Стоимость тройской унции металла 400$ США.
Рекомендуем посмотреть видео: самый тяжелый металл на земле — осмий.
