Осмий это драгоценный металл

Обновлено: 28.05.2024

Порядковый элемент с номером атома 76 в химической системе Д.И. Менделеева называется осмий. В твердом виде металл блестящего серебристо-белого цвета с синеватыми переливами. Считается тяжелым металлом, плотность осмия равна 22,6 г/см3. Но в то же время хрупкий и из него можно изготовить порошок. Именно в этом состоянии был открыт металл английским химиком С. Теннантом. Металл переходный, входит в платиновую группу. В мелком состоянии поддаётся окислению при комнатной температуре.

Свойства осмия

Драгоценный металл самый плотный (22,61 г/см3) и тугоплавкий. Физические свойства осмия следующие:

1. Плавится при температуре 3047 °C., закипает — 5025°С, не перерабатывается механическим способом, нельзя растворить в кислоте и «царской водке».

2. Запах у него неприятный, напоминает смесь чеснока и хлорки, добавляют для придания сплаву платины твёрдости и упругости.

3. Атомная масса осмия составляет 190,23 г/моль.

4. Изотоп 187 является результатом распада изотопа рения. Благодаря химической инертности сплав из осмия используют в агрессивной кислотной среде.

5. Металл хорошо измельчается, в форме порошка фиолетового цвета медленно растворяется в кислотах, реагирует на такие соединения, как сера, селен, теллур и фосфор.

6. В рассыпчатом состоянии реагирует с ртутью, получается амальгам осмия.

7. При взаимодействии с другими веществами выделяет нехороший запах.

8. Внешне кристаллы выглядят красиво. После воздействия на него большой температуры он плавится, образуя твердые и хрупкие кристаллы. Цвет у металла серо-голубой с серебристым блеском.

Его внешние данные могли бы оценить ювелиры, но из-за его токсичности и химического взаимодействия с другими элементами не применяется для выпуска ювелирных изделий.

Земная кора на 0,5% состоит из этого металла, преимущественно в центре земли – ядре. Кусок металла, как яйцо, весит один килограмм. Если в тару 0,5 литра насыпать порошка из этого вещества, его вес составит 16 кг.

Химические свойства благородного металла следующие:

в твердом состоянии окисляется при температуре более 400 C, в порошке уже реагирует при комнатной температуре (OsO4);
при нагреве взаимодействует с серой, хлором, фтором, серой и другими химическими элементами;
в кипящей соляной кислоте не растворяется, а в мелко раздробленном виде соединяется с молекулами азотной кислоты и окисляется: Os + 8HNO3 = OsO4 + 4H2O + 8NO2;
диоксид осмия OsO2 черного цвета выделяют при обезвоживании в атмосфере азота;
Гидроксил осмия (IV)Os(OH)4 (OsO2•2H2O) получают путем восстановления солей металла(VI).

В природе существует шесть изотопов, один из 186 изотоп распадается на соединения альфа-группы. Дольше всех существует осмий — 194 с полураспадом в два года. Осмий мало чем выделяется из своих собратьев группы платиноидов (рутений, самый дорогой металл — родий, палладий, осмий, иридий, платина), но превосходит другие металлы из-за своей плотности и способности закипать в очень большой температуре.

Встречается в природе в самородном виде как твёрдый раствор с иридием (минералы невьянскит и сысертскит).

Применение

Добавление осмия в различные сплавы делает их более устойчивыми, долговечными, не подверженными механизации и коррозии.

Электрохимическая промышленность: используется в соединениях вольфрама, никеля и кобальта. Все изделия получаются износостойкие.
Внедрение металла платиновой группы в металлические изделия повышает их прочность. Совсем немного нужно вещества, чтобы создать острые лезвия, изделия медицинского назначения и технические изделия.
Авторучки с наконечниками долго не стираются.
В кардиологии: назначение металл нашёл в имплантатах (электрокардиостимулятор) и при замещении клапанов лёгочного ствола.
В соединение с вольфрамом используется для производства нитей для электрических ламп.
Не обладает магнитным притяжением, благодаря чему нашёл свое применение в изготовлении деталей для часов.
Катализаторы из него используют в производстве лекарственных препаратов, синтезируют аммиак. Высший оксид этого металла применяется в производстве искусственных лекарств и в лаборатории – им окрашивают ткани под микроскопом.
Твердый металл применяется в изготовлении опоры и осей для высокоточных приборов измерения. Из-за твердости металл используют в приборостроении.
Осмий 187 и другие изотопы применяется в тяжелой промышленности: ракетостроении, авиалайнерах, военной технике. Благодаря своей износостойкости помогает выдержать экстремальные условия.

История открытия

Осмий – благородный металл. Но это противоречит его статусу: в переводе с греческого «осме» означает запах, то есть химически активный. А благородство подразумевает инертность этого вещества.

Открытие осмия состоялось в 1803 году. Английский химик С.Теннант в сотрудничестве с Уильямом Х. Уолластоном производили опыт с растворением в царской водке осмия, но ничего из этого не вышло. Похожие испытания провели французские химики Колле-Дескоти, Антуан де Фуркруа и Воклен. Они обнаружили в этом элементе нерастворимый осадок платиновой руды. Химическому элементу присвоили имя птен, от греческого слова означает летящий. Этим опытом они доказали присутствие двух химических веществ — осмия и иридия.

Где он в природе и как его получают

В природе благородный металл в самородках не существует. Его добывают из следующих пород – сысертскит, невьянскит, осмиирид и сарсит. Он входит в состав медных, молибденовых и никелевых руд. По некоторым данным содержится в соединениях мышьяка и серы.

Доля вещества на планете составляет 0,000005% от общей массы всех горных пород. В природе осмий соединяется с иридием, процентное соотношение которого колеблется от 10 до 50. В Африке, Тасмании, Австралии, Соединенных Штатах, Канаде, Колумбии, России есть запасы этого металла. Самая богатая страна по содержанию осмия – ЮАР (месторождение Бушвельдского комплекса). Благородный металл можно встретить в сплавах самородной платины, но чаще в сплавах осмия и иридия.

Рассыпчатое состояние — это наиболее приемлемая форма существования. В таком виде он лучше вступает в химические реакции и подвергается термической обработке. Металл платиновой группы можно получить следующими способами:

использование электронного луча;
дуговой нагрев;
применение бестигельной зонной плавки.

Кристаллы, полученные последним способом очень дорогие. Кто-то умудрялся выращивать кристаллы из порошка, но метод трудный и затрачивает много времени.

Стоимость

В природе металла довольно мало, а добыть осмий – затратный проект, поэтому этим обусловлена его цена на рынке. В 60–70 годы XX века драгметалл был дороже в несколько раз золота. Продавали дешёво, а ценился он дорого, из-за этого предложения на рынке были ошеломляющие: грамм металла оценивался в 10 тыс., и за 200 тыс. долларов. Золото так не ценится, как его собрат платиновой группы.

Чем опасен осмий

Химическое соединение с осмием повреждает человеческие органы. Вдыхание паров приводит к смертельному исходу. У животных при интоксикации наблюдалось малокровие, и нарушалась функция легких.

А вы знаете, что тетра оксид осмия OsO4 довольно агрессивное соединение, и если отравится, на коже появляются пузырьки зеленого или черного цвета. Человеку приходится нелегко, так как лечиться придётся долго.

Тем, кто трудится на опасных производствах, следует относиться к себе осторожно. Для этого на предприятиях выдают защитные костюмы и респираторы.

Уникальные свойства драгоценных металлов и сферы их применения

В древние времена человечество знало о существовании семи драгоценных металлов, ассоциирующихся с планетами солнечной системы. Некоторых из них, по мнению людей, обладают магической силой и необычайными свойствами. К примеру, драгоценные металлы блестят на открытом воздухе и даже после длительного пребывания в воде, а также не боятся сильных щелочей, кислот и больших температур. За такие характеристики они считаются благородными.

Драгоценные металлы всегда дорого ценились, и чем больше насчитывалось драгоценностей у человека, тем влиятельнее и богаче он считался.

Именно из-за высокой стоимости, ограниченности запасов и сложности добычи эти элементы окрестили драгоценными.

Изначально благородными считались лишь два металла – золото и серебро. В XVIII веке этот список в справочниках расширила платина и элементы, относящиеся к платиновой группе.

Сегодня благородными металлами считаются восемь элементов. Они применяются в разных сферах. К драгоценным металлам относятся золото и платина, серебро и палладий, а также платиновые элементы: родий и осмий, иридий и рутений.

Еще признан благородным – технеций, но из-за того, что металл радиоактивный, в общий список он не вошел.

А также сегодня к драгоценным металлам относятся изотопы, которые ученые создали искусственно. Самый дорогой из них – калифорний-252, а наиболее востребованный осмий-187. Подробную информацию об этих драгметаллах можно получить в специализированном справочнике.

Характеристики

Золото

Это самый ценный и наиболее распространенный драгоценный металл, о котором упоминают справочники. Оно бывает в виде самородков, песка, примесей руд и сочетаний с другими химическими элементами (электрум).

Золото характеризуется уникальными свойствами, которые позволяют отличать его от других элементов. У него низкое сопротивление, поэтому оно имеет хорошую электропроводность и большую теплопроводность. Золото является пластичным, поэтому поддается всем видам обработки. Оно плотное (19,32 г/см3) и из-за этого имеет тяжелый вес. По прочности и устойчивости к агрессивным веществам, золото уступает многим элементам. В таблице Менделеева золото (Au) расположено на 79 месте. Металлу характерен желтый цвет, а температура плавления составляет 1064С. Этот элемент может раствориться в азотной и хлорной кислотах.

Серебро

Это драгоценный металл блестящего белого цвета. В таблице Менделеева он расположен на 47 месте. Добывают серебро из руды, в которой содержится менее 50% самого драгметалла.

Серебро (Ag) мягкое (плотность 10,5 г/см3) и пластичное, поэтому поддается всем видам обработки, а также оно постепенно окисляется на воздухе.

Серебро подвержено воздействию агрессивных веществ, в результате чего чернеет. Оно имеет небольшое электрическое сопротивлением, поэтому у него хорошая электропроводность и теплопроводность. А также серебро обладает хорошей отражающей способностью. Температура плавления серебра — 961,9С.

Платина

Второе место по ценности занимает Платина (Pt). Она содержится в качестве примесей в рудах других металлов. Впервые о ней узнали во времена, когда Колумб открыл Америку. Процесс её получения трудоёмкий и затратный. Главной особенностью платины является высокая стойкость к агрессивным веществам, поэтому она не боится кислот. Даже в процессе накаливания она не окисляется и не меняет природного белого цвета.

В таблице Менделеева платина занимает 78 место. Она обладает повышенной плотностью (21,45 г/см3), пластичностью и повышенной тугоплавкостью (плавится при 1772С).

Подробную информацию о драгметалле можно получить в специализированном справочнике.

Палладий

Согласно справочникам, палладий (Pd) — лёгкий металл, его плотность — 12,02 г/м3. Он содержится как примесь в медных и никелевых рудах, что делает его наиболее доступным среди остальных элементов платиновой группы.

Главными особенностями палладия являются: пластичность, устойчивость к коррозии, поглощение водорода. Температура плавления 1552С. В таблице Менделеева палладий располагается на 46 месте. Металл поддается обработке и полировке и сохраняет свой белый цвет на длительный срок.

Родий

У этого металла хорошая устойчивость к агрессивным веществам. Плотность родия 12,42 г/м3 — это меньше, чем у остальных элементов платиновой группы. Им чаще всего покрывают другие материалы, чтобы повысить их эксплуатационные характеристики, потому что родий обладает хорошей отражающей способностью, не боится воды и кислот. Согласно справочникам, растворить родий могут только щелочные смеси цианидов.

Рутений

Рутений (Ru) назвали в честь России, так как именно здесь его открыли. Рутений относится к редким элементам. Металл обладает большой тугоплавкостью (плавится при 2950С), химической устойчивостью, твердостью и другими ценными характеристиками. Кроме того, рутений имеет отличные каталитические свойства. Основным недостатком является хрупкость.

В таблице Менделеева рутений размещается на 44 месте. Этому металлу свойственен белый цвет с серебристым отливом, поэтому он очень похож на платину.

Иридий

Это плотный тяжелый металл (22,42 г/м3). К тому же обладает высокой твёрдостью, из-за чего возникают проблемы с его обработкой. В природе иридий встречается очень редко. Он очень прочный, но в то же время хрупкий.

В таблице Менделеева иридий (Ir) размещается на 77 месте. Характерные отличия иридия — это серебристо-белый цвет с серым оттенком и высокая тугоплавкость (плавится при 2450С). Не поддается воздействию агрессивных веществ.

Осмий

Осмий (Os) — это самый тяжелый и самый хрупкий элемент. У него серебристо-белый цвет, а его плотность 22,48г/м3. Кроме того, осмий твёрдый и самый тугоплавкий (плавится при 3047С), что является его главными преимуществами. Все это в целом делает осмий труднообрабатываемым материалом. В таблице Менделеева осмий занимает 76 строчку.

Этот элемент является очень редким, в чистом виде его не найти. Редкость — это основная причина высокой стоимости осмия, в результате чего его используют очень мало. Подробнее о редком металле можно узнать из справочника.

Сферы использования

Электротехника

Уникальные свойства благородных металлов позволяют защитить электрические контакты от окисления и перегорания, что делает их надежными и безотказными при использовании в электротехнике. Сплавы многих драгметаллов используют в высокоточных приборах и в электронике. Соли серебра (йодид серебра, бромид серебра, хлорид серебра) используют в производстве светочувствительных элементов. Припои из этих драгоценных элементов используют в изготовлении ответственных электротехнических устройств, где требуется прочность и надежность.

Многие редкие элементы используют в производстве нагревательных элементов, термопар и т. д.

Ювелирная промышленность

Все благородные сплавы используют ювелиры. Из них делают изящные серьги и красивые кольца, прелестные браслеты и цепочки, крестики и портсигары, оправы для очков и другие изделия. Ювелирам с помощью добавления в сплавы определенных металлов удается добиться повышения эксплуатационных свойств украшений.

Что такое драгоценные металлы для ювелиров? Ювелиры ценят не только красивый блеск и цвет материалов, но уникальные свойства драгоценных металлов. В частности, то, что они почти не вступают в реакцию с организмом человека, в результате чего, в основном, не вызывают аллергий и кожных заболеваний.

Кроме того, благородные металлы в виде ювелирных изделий долго радуют своих владельцев и часто передаются по наследству из поколения в поколение.

Химия

Свойства драгоценных сплавов, такие как, стойкость к агрессивным веществам и каталитические способности, делают их незаменимыми в химии. Из них делают специальное оборудование и посуду для щелочей и кислот. Благодаря уникальным каталитическим свойствам, часть этих элементов используют в производстве различных веществ (бензин, ароматические вещества и т. д.).

Автомобилестроение

Для систем выхлопа газов изготавливают катализаторы. Благородные металлы, которые используются при изготовлении автомобильных деталей, позволяют эффективно нейтрализовать вредные химические соединения. Для таких целей, в основном, используют родий, платину и палладий.

Медицина

Благородные металлы используют в производстве хирургических и прочих инструментов, разнообразных деталей для оборудования. А также некоторые металлы применяют в стоматологии для изготовления протезов. Многие соединения этих драгоценных элементов входят в составы лекарственных препаратов, что можно уточнить в справочнике лекарственных средств.

Космос

Стекольная промышленность

Драгоценные материалы нашли применение и в стекольной промышленности, в частности, из них изготавливают емкости для варки стекла. Их используют в зеркалах для лазеров.

Отраслей, в которых сейчас используют благородные металлы много. Наши предки в основном из этих металлов делали деньги и украшения, но сегодня области применения этих материалов увеличиваются с каждым днем.

Банковская сфера

Благородные металлы, в частности, золото и серебро в древние времена использовали в изготовлении денег. Серебро постепенно утратило актуальность.

Сегодня по-прежнему из драгоценных элементов изготавливают монеты, а также из них выливают инвестиционные банковские слитки. Это позволяет людям выгодно вкладывать свои капиталы, так как обычная валюта постоянно обесценивается, а слитки и монеты всегда в цене. Сегодня каждый может вложить свои накопления в драгметаллы высшей пробы. К тому же, сегодня многие финансовые организации предлагают гражданам открыть специальные металлические счета.

Делать капиталовложения в благородные элементы очень выгодно, так как в длительной перспективе, владелец можно получить внушительную прибыль. У металлических счетов есть один недостаток — это отсутствие страхования вклада, что сулит клиенту банка большой риск. В заключение приведем список инвестиционных драгоценных металлов:

Металл	Цена(руб.)
Золото	2303,3
Серебро	31,55
Платина	1715
Палладий	1467

Один из самых дорогих металлов мира осмий и его стоимость за грамм

Большинство людей считают, что ничего дороже золота, серебра и платины на свете нет. Но на самом деле есть несколько веществ, цена за грамм которых, превышает аналогичную трех перечисленных выше металлов. Один из них мы сегодня разберем. Это осмий, цена за 1 грамм в рублях которого, впечатлит любого человека.

В 1803 году английский химик Смитсон Теннант открыл Os, обнаружив его в осадке, который появился после того, как ученый растворил платину в водке царской. Параллельно велись опыты во Франции, где химики Воклен и Антуан ДеФуркруа также выявили неизвестный элемент в осадке, оставшемся от растворения платиновой руды. Сначала новый элемент назвали «птен» (в переводе с греческого «крылатый»). Но дальнейшие исследования позволили определить, что это не один элемент, а смесь двух – иридия и осмия.

Официально новые вещества были задокументированы в послании Тенанта Королевскому Клубу Лондона в июне 1804 года.

Физические свойства

Вещество имеет серо-голубоватый цвет. Металл очень хрупкий, но обладает высокой удельной массой. Подвергаясь критическим температурам, он всегда сохраняет свой естественный цвет и блеск.

Так как металл твердый, имеет высокую температуру плавления (3033 градусов по Цельсию), он тяжело подвергается механической обработке.

Химические свойства

Вещество в порошковом виде, при нагревании, отлично реагирует с кислородом, серными элементами, селеном, фосфором. Медленно вступает во взаимосвязь с царской водкой.

Металл является одним из нескольких веществ, что образуют кластерные соединения.

Где добывают

Осмистый иридий добывают в Сибири и на Урале в России; на Аляске и в штате Калифорния в США; Австралии (и острове Тасмания); Южно-Африканском государстве. Последняя страна в списке может похвастаться самыми масштабными месторождениями металла на планете.

Чаще встречается в сочетании с мышьяком и серой. В рудах количество вещества незначительно.

Стоимость осмия

Стоимость одного грамма этого вещества составляет 15-200 тысяч долларов. Рыночная цена металла меньше в разы. Такая высокая стоимость обусловлена низким уровнем добычи Os. Он попросту не применяется в широких масштабах, ввиду своей огромной плотности. Если провести сравнение: полулитровая бутылка с рассматриваемым веществом будет тяжелее, чем 12 литров воды. Осмий входит в тройку самых дорогих металлов мира. Дороже его только Калифорний, добыча которого составляет меньше грамма в год.

Рассматриваемый металл очень сложно добывать, и этот процесс длится более 9 месяцев. Вещество является изотопом, имеет вид черного порошка, состоящего из маленьких кристаллов. Хоть осмий и является самым плотным веществом на нашей планете, он очень хрупкий. По запаху металл напоминает сразу хлорку и чеснок. Именно поэтому он получил такое название (расшифровывается, как «запах»).

Металл незаменим в научной, медицинской и исследовательской деятельности, так как является химическим катализатором, и его применяют при производстве приборов измерения, которые выдают данные высочайшей точности.

Единственным государством, которое промышляет сбытом осмия, является Казахстан.

Другие факты

Металл плавится при температуре более 3000 градусов Цельсия. Температура кипения достигает почти 6000 градусов.

Открыт он был довольно необычно. В царской водке разбавляли несколько веществ и обнаружили, что выпал осадок, имеющий не очень приятный запах.

Os не используют для изготовления ювелирных изделий, так как он не обладает ковкостью и пластичностью — теми свойствами, за которые так ценят драгоценные металлы ювелиры.

Вещество содержится в месторождениях руд. Также его можно найти в упавших на Землю метеоритах. Некоторые производства остро нуждаются в металле для изготовления своей продукции. К ним он идет уже как вторичное сырье, но стоит все равно недешево.

Металл применяют лишь из-за его невероятной прочности. Сплавы, в которые добавляют осмий, становятся невероятно износостойкими. Хватает минимальных доз вещества для добавления в сплав, чтобы он стал очень крепким.

Где используется

Из изотопа осмия изготавливают емкости для хранения ядерных отходов. Также вещество используется в космической промышленности. А еще оно ускоряет синтез аммиака, органики. Кстати, вольфрамовые нити накаливания содержат описываемый металл.

Так как вещество славится своей прочностью, его используют в изготовлении оружия. Но в последнее время промышленность старается отказываться от использования металла, ввиду его высокой стоимости и трудной обработки.

Металл применяют лишь в том случае, где успех 100%-но гарантирован.

Оксид осмия используется в медицинских целях, в биологии. Многие имплантаты и кардиостимуляторы выполнены не без помощи рассматриваемого вещества. Вторые делают из платины, в которой содержится 10% осмия.

Нередко выпускают перьевые ручки, у которых наконечники сделаны из рассматриваемого металла. Такие изделия долговечнее образцов с золотыми концами.

Интересно! Если сделать сплав из осмия с алюминием, он будет невероятно пластичным. Его можно вытянуть несколько раз без каких-либо разрывов вещества.

Когда давление будет выше 770 Гпа, электроны, располагающиеся на внутренних орбиталях, будут взаимодействовать в осмии, но структура металла нисколько не изменится.

Способы получения вещества

Наиболее часто осмий хранится в форме порошка. В таком виде металл легко вступает в реакции, без сложностей проходит его термообработка. Os не плавится, и его невозможно заклеймить, если металл находится в чистом виде.

При помощи электронных (иногда дуговых) лучей из металла получают слитки. Монокристаллы создают при помощи зонной плавки. Но такой способ изготовления очень дорогой, поэтому и цена на созданную продукцию высока. Но есть уникумы, которые умеют создавать кристаллы из порошка. Это долгий и сложный процесс, требующий немалых затрат энергии, но результаты все-таки есть.

Ранее говорилось, что осмий имеет неприятный запах. Тетраоксид вещества широко используется в медицине. Его в шутливой форме называют «красивым и пахучим». Кристаллы тетраоксида можно изготовить в домашних условиях, но следует быть осторожным, так как вещество токсическое.

Например, чтобы убить мышь с помощью тетраоксида, требуется в 40 раз меньше этого вещества, чем синильной кислоты (считается признанным ядом против грызунов). Такой поражающий эффект объясняется тем, что, попадая внутрь организма, вещество мгновенно приходит к металлическому виду. Оттого происходит поражение дыхательных путей и зрения. Но, несмотря на это, OsO4 широко используется в качестве красителя в химической промышленности.

Как влияет Os на организм живых существ

Элемент является очень вредным и токсичным для биологических существ. При вдыхании осмия легкие отказывают (возникает их отек), и у живого существа развивается малокровие.

При нахождении в воздухе даже малого количества вещества у индивидуума возникает слезоточивость, боль в глазах, может развиться конъюнктивит.

Становится тяжело дышать, появляются спазмы в бронхах и металлический привкус во рту. Если вовремя не увести человека с пораженной территории, ему грозит слепота, нарушение работы почек, нервной системы, органов ЖКТ. Возможен летальный исход.

Металл затрагивает также целостность кожи. Она чернеет либо зеленеет. На ней появляются язвы, пузыри. Ткань начинает отмирать.

Отравиться осмием можно на производстве, в случае незначительного превышения количества этого вещества в воздухе. На многих современных производствах осмий в воздухе присутствует, хотя, по мнению специалистов, его концентрации в воздухе вообще быть не должно.

Таблица 1 — осмий цена (1 гр.) в сравнении с другими драгоценными металлами (рыночная).

Заключение

Хоть осмий и считается одним из самых дорогих металлов на планете, его рыночная цена не столь высока. Для примера, 1 грамм золота можно купить за 2000-2500 рублей. Тогда как осмий стоит около 1800 рублей за грамм.

Стоимость осмия везде разная, но по самой дешевой нерыночной цене ее продает лишь Казахстан. Дело в том, что на мировом рынке торгуют не только осмием, но и его изотопом (осмий 187). Как раз второй имеет баснословную стоимость, ввиду трудности обработки, отделения от других изотопов и неширокого использования.

Теперь понятно, сколько стоит осмий 187 и обычный Os по рыночной цене. Обычный Os — это смесь изотопов.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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!

Читайте также: