Для чего нужен металл осмий

Осмий металл. Свойства и применение

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

ОСМИЙ — тяжелее нет металла

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.

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

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).

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.

Таблица химических свойств:

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.

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.

Источник