Osmium

Hööftartikel: Isotopen vun Osmium
Iso	VN	t_½	VO	VE (MeV)	VP
¹⁸⁴Os	0,02 %	Os is mit 108 Neutronen bestännig.
¹⁸⁵Os	Nee %	93,6 d	ε	1,013	¹⁸⁵Re
¹⁸⁶Os	1,58 %	>2,0 · 10¹⁵ a	α	2,822	¹⁸²W
¹⁸⁷Os	1,6 %	Os is mit 111 Neutronen bestännig.
¹⁸⁸Os	13,3 %	Os is mit 112 Neutronen bestännig.
¹⁸⁹Os	16,1 %	Os is mit 113 Neutronen bestännig.
¹⁹⁰Os	26,4 %	Os is mit 114 Neutronen bestännig.
¹⁹¹Os	Nee %	15,4 d	β^-	0,314	¹⁹¹Ir
¹⁹²Os	41,0 %	Os is mit 116 Neutronen bestännig.

Osmium is en cheemsch Element ut de Reeg vun de Övergangselementen mit dat Atomteken Os un de Atomtall 76. Osmium höört to de so nöömten Platinmetallen un is hard, sprööd un vun stahlblaue Klöör. Vun all Elementen hett Osmium de gröttste Dicht un den höchsten Kompressionsmodul.

Bioloogsche Funkschonen vun Osmium sünd bi Minschen nich bekannt un ok nich in annere Organismen. Vun wegen sien hogen Pries warrt Osmium technisch blots bruukt, wenn dat wegen de Holtborkeit un de Hard nödig is.

Historie

Osmium is dat sworste Element ut de 8. Grupp vun’t Periodensystem. Opdeckt worrn is dat 1804 vun Smithson Tennant, de dat tosamen mit dat Element Iridium in’n Rüchstand vun Platin funnen hett, dat in Königswater oplöst weer. De Naam „Osmium“ kummt vun’n reddichoordigen Röök (vun’t ooltgreeksche ὀσμή; osmē) vun sien in lütte Kunzentratschonen vörhannene flüchtige Tetroxids.

De eerste wichtige Bruuk vun dat Metall weer to’n Anfang vun’t 20. Johrhunnert as Metarial för Gleihfadens in Gleihberen dör Carl Auer von Welsbach. De Naam vun de Firma Osram is afleidt vun de Metallen, de dorför bruukt weern, neemlich Osmium un Wolfram. Bi de Anwennen harr Osmium aver en poor Nadeelen. Blangen den hogen Pries weer ok dat Bearbeiten vun’t Osmium en Problem, vun wegen dat dat Metall sprööd is un nich to Fadens togen warrn kann. De Gleihfadens müssen dorüm dör Sprütten vun en Paste, de Osmium bargen de, herstellt un de orgaanschen Bestanddelen denn vergleiht warrn.^[2] Fadens, de op disse Oort wunnen worrn sünd, weern för grote Spannungen aver to dick un bito ok fienföhlig gegenöver Spannungsännern un Wackeln. An jemehr Steed weern denn toeerst Gleihfadens ut Tantal un later denn ut Wolfram bruukt.^[3]

Vörkamen

Mit en Andeel vun 1 · 10⁻⁶ % vun de Eerdköst is Osmium en bannig roor Element.^[4] Dat is meist jümmer mit de annern Platinmetallen Ruthenium, Rhodium, Iridium, Palladium un Platin versellschoppt. Dorbi kummt dat Metall faken gediegen vör, aver ok bunnen as Sulfid, Selenid oder Tellurid.

De Lagersteden vun’t Osmium warrt twüschen primär un sekundär ünnerscheedt. Primäre Lagersteden sünd Kopper-, Nickel-, Chrom- oder Iesenierzen, de lütte Mengden vun Platinmetallen in bunnen Form bargt. Egene Osmiumierzen gifft dat nich. Dorblangen gifft dat ok sekundäre Lagersteden oder Sepenlagersteden, in de Osmium un de annern Platinmetallen gediegen vörkamt. De Metallen sünd dorbi dör Verweddern vun’t Water utwaschen worrn un hebbt sik vun wegen jemehr hoge Dicht an egente Steden aflagert. Osmium kummt dorbi vör allen in de natürlich Legeren Osmiridium un Iridosmium vör, de neven Osmium vör allen Iridium bargt un na jemehrn Hööftbestanddeel ünnerscheedt warrt.

De wichtigsten Vörkamen sünd de platinrieken Nickelierzen in Kanada (Sudbury, Ontario), Russland (Ural) un Süüdafrika (Witwatersrand). Sekundäre Lagersteden gifft dat an’n Foot vun’n Ural, in Kolumbien, Äthiopien un op Borneo.

Winnen un Dorstellen

Dat Herstellen vun Osmium is teemlich opwännig un geiht in’n Rahmen vunt Winnen vun annere Eddelmetallen as Gold oder Platin vunstatten. De Verfohren dorför nütt de ünnerscheedlichen Egenschoppen vun de enkelten Eddelmetallen un jemehr Verbinnen ut, wobi de Metallen na un na vunenanner scheedt warrt.

De Utgangsmaterialen sünd Ierzen, de Eddelmetall bargt, oder Anodenmudd ut de Nickel- oder Goldprodukschoon. Dat Ierz warrt dorbi toeerst in Königswater lööst. Dorbi lööst sik Gold, Palladium un Platin, wiel de annern Platinmetallen un Sülver torüchblievt. Dat Sülver reageert toeerst to dat nich lösliche Sülverchlorid, dat mit Bliecarbonat un Salpetersüür (Billn vun Sülvernitrat) wegmaakt warrn kann. Dör Smölten mit Natriumhydrogencarbonat un ansluten Utlaugen kann Rhodium as Rhodiumsulfat löst un afscheedt warrn. De verblieven Rüchstand warrt mit Natriumperoxid smölt, wobi Osmium un Ruthenium lööst warrt. Dat unlösliche Iridium blifft torüch. Wenn disse Lösen mit Chlor behannelt warrt, entstaht de flüchtigen Stoffen Rutheniumtetroxid un Osmiumtetroxid. Bi Togaav vun alkoholische Natronlauge lööst sik blots Osmiumtetroxid un kann so vun’t Rhutenium scheedt warrn. Dat Osmium warrt mit Ammoniumchlorid as Kumplex utfällt un opletzt mit Waterstoff to metallsch Osmium reduzeert.

\mathrm {OsO_{2}(NH_{3})_{4}Cl_{2}+3\ H_{2}\longrightarrow }

\mathrm {Os+4\ NH_{4}^{+}+2\ Cl^{-}+2\ OH^{-}}

Osmium warrt blots in bannig lütte Mengden wunnen. De Produkschoonsmengde jeed Johr liegt weltwiet bi ruchweg 100 kg.^[5]

Egenschoppen

physikaalsch

Metallsch Osmium is en Swormetall vun stahlblaue Klöör, dat ok bi högere Temperaturen glimmern deit. Dat Metall kristalliseert in en hexagonal Kristallsystem.

Osmium is vör Iridium dat Elemente mit de hööchsten Dicht. Kristallograafsche Bereken geevt för Osmium 22,59 g/cm³ un för Iridium 22,56 g/cm³^[1] in natürliche Isotopenandelen. Dormit is Osmium dat dichteste natürliche Element op de Eer.

Vun all Platinmetallen hett Osmium den hööchsten Smöltpunkt un den sietsten Dampdruck. Sien Kompressionsmodul vun 462 GPa is dat hööchste vun all bekannte Elementen un Verbinnen. Dormit is dat Metall sogor weniger komprimeerbor as Demant mit 443 GPa..^[6] Ünner de Sprungtemperatur vun 0,66 K^[7] warrt Osmium to’n Supraleider.

cheemsch

Osmium höört to de Eddelmetallen, un is dormit teemlich reakschoonstraach. Dat regaeert direkt blots mit de Nichmetallen Fluor, Chlor un Suerstoff. En Reakschoon vun Suerstoff un kumpakt Osmium kummt eerst bi Rootgloot vör, wiel fien verdeelt Osmium ok al bi Ruumtemperatur in Sporen hoochgiftig Osmiumtetroxid billt.

In nichoxideeren Mineralsüren lööst sik Osmium nich, un sülvst Königswater kann Osmium bi siete Temperaturen nich oplösen. Starke Oxidatschoonsmiddel, as to’n Bispeel kunzentreerte Salpetersüür, hitte Swevelsüür, as ok alkalische Oxidatschoonssmölten as Natriumperoxid- un Kaliumchloratsmölten, griept Osmium an.

Isotopen

Vun Osmium sünd 34 Isotopen un 6 Karnisomeren bekannt, wovun söven Isotopen natürlich vörkamt. ¹⁹²Os is mit’n Andeel vun 40,78 %^[8] vun dat natürlich vörkamen Osmium dat fakenste Isotop, ¹⁸⁴Os mit 0,02 %^[8] dat roorste. Dat eenzige natürlich Isotop, dat radioaktiv is, is dat ¹⁸⁶Os. De Radioaktivität is mit en Halfweertstiet vun 2 Billiarden Johren aver blots swack. Dorblangen gifft dat noch 27 kortlevige Isotopen vun ¹⁶²Os bit ¹⁹⁶Os^[8], de jüst as de kortlevigen Karnisomeren blots künstlich herstellbor sünd.

De beiden Isotopen ¹⁸⁷Os un ¹⁸⁹Os künnt för karnspintomograafsche Ünnersöken bruukt warrn. Vun de künstlichen Nukliden warrt ¹⁸⁵Os (Halfweertstiet 96,6 Daag) un ¹⁹¹Os (15 Daag) as Tracer insett. De Proportschoon vun ¹⁸⁷Os to ¹⁸⁶Os kann in Rhenium-Osmium-Chronometers to’n Öllerbestimmen in Iesenmeteoriten bruukt warrn, vun wegen dat ¹⁸⁷Re langsom to ¹⁸⁷Os verfallt (Halfweertstiet 4,12 · 10¹⁰ Johren^[8])^[9].

Bruuk

Osmium hett wegen sien roor Vörkamen un sien kumplizeert Herstellverfohren en teemlich hogen Pries vun 350 US-Dollar för en Fienunz (Stand Juli 2007). Dorüm gifft dat blots wenig technische Anwennen för dat Metall. Vun wegen de hoge Giftigkeit vun de Osmiumoxiden warrt dat Metall nich faken in’n reinen Tostand verwennt. In abrasive un sleten Anwennen as Schrievkugels in Kugelschrievers, phonograafsche Aftastnadeln, Wellen un Tappens in’n Instrumentenbo as ok in elektrische Kuntakten warrt harde Legeren vun de Platinmetallen insett. En Legeren ut 90 % Platin un 10 % Osmium warrt to medizinsche Implantaten un künstliche Hartklappen verarbeit un ok in Hartschrittmakers bruukt. Mitünner warrt Osmium as Katalysater för Hydreeren bruukt.

Nawies

Osmium kann över dat Osmiumtetroxid nawiest warrn. En eenfacken Nawies, de vun wegen de Giftigkeit aver nich antoraden is, weer över den tyypschen Geruch vun dat Osmiumtetroxid. Man ok cheemsche Nawiesen sünd mööglich. Dorbi warrt en Proov op Filterpapeer mit Benzidin- oder Kaliumhexacyanoferratlösen tohopen bröcht. Mit Benzidin verfarvt sik dat Papeer in’n Biwesen vun Osmiumtetroxid vigelett, mit Kaliumhexacyanoferrat hellgröön.^[10]

In de modernen Analytik sünd disse Nawiesen nich mehr vun Bedüden. Man kann Osmium vundaag mit instrumentelle Verfohren as de Neutronenaktivierungsanalys, Voltammetrie, Atomspektrometrie oder Massenspektrometrie nich blots nawiesen, man ok nipp un nau quantitativ bestimmt warrn. De NMR-Spektroskopie un Röntgenbögen laat de Strukturanalytik vun orgaanschen as ok vun anorgaanschen Osmiumverbinnen to.

Sekerheitshenwiesen

Osmiumtetroxid is hoochgiftig. Stoff kann en Lungenreizen mit Hyperämie bit hen to’n Lungenödem utlösen as ok to Huut- un Ogenschaden föhren.^[11] Vun wegen dat an de Luft ut pulverig Osmium jümmer ok lütte Mengden vun Osmiumtetroxid entstaht, mutt ok bi disse Form vun’t Element oppasst warrn.

Metallsch Osmium kann as Stoff oder as fien verdeelt Pulver licht tünnern. In kukmpakte Form brennt dat aver nich. To’n Löschen vun Osmiumbrännen mööt Metallbrandlöschers (Klass D) oder Löschpulver bruukt warrn. Water dröff op keen Fall bruukt warrn vun wegen de Explosionsgefohr dör den Waterstoff, de dorbi entsteiht.^[12]

Verbinnen

Vun Osmium sünd Verbinnen un Komplexen in de Oxidatschoonsstopen vun -II bit +VIII bekannt, wobi +IV de bestännigste Oxidatschoonsstoop is. Tosamen mit Ruthenium un Xenon tellt Osmium to de wenigen Elementen, de de hööchste bekannte Oxidatschoonsstoop vun +VIII billt. Mit de meisten Nichmetallen billt Osmium Verbinnen as Oxiden, Halogeniden, Sulfiden, Telluriden un Phosphiden.

Osmiumtetroxid

Osmiumtetroxid (OsO₄)is de bekannteste Verbinnen vun’t Eddelmetall un een vun de wenigen bestännigen Verbinnen, in de Osmium de Oxidatschoonstall +VIII hett. De Verbinnen billt sik dör Inwirken vun Oxidatschoonsmiddels as Salpetersüür op metallsch Osmium. Dat is en licht flüchtigen Faststoff, de’n bannig oxideeren Wirken hett. Invn Ünnerscheed to vele annere Oxidatschoonsmiddel kann de Reakschoon ünner stereocheemsche Kontroll aflopen. Vun wegen disse Egenschop hett de Verbinnen eenige Anwennen funnen, liekers dat se’n düchtige Toxizität opwiest un bannig düer is. Osmiumtetroxid warrt dorüm tomeist blots in katalytische Mengden insett

Bruukt warrt dat to’n Fixeeren un Kuntrastverstarken vun Lipiden (Fetten) un Zellmembranen in de Elektronenmikroskopie un bi’t Sporensekern (Fingerafdrück) insett. In de orgaanschen Chemie warrt dat as Oxidatschoonsmiddel bi de cis-Hydroxyleren vun Alkenen to vicanale Diolen as ok bi de Jacobsen-Katsuki-Reakschoon oder de Sharpless-Epoxideren för de stereoselektiven Epoxideren insett.

Annere Osmiumverbinnen

Mit Suerstoff billt Osmium noch wietere Verbinnen, neemlich de Oxiden Osmiumtrioxid (OsO₃) un Osmiumdioxid (OsO₂). Dat Trioxid is blots in de Gasphaas bestännig, dat Dioxid is dorgegen en bestännigen hoochsmölten Faststoff in Rutil-Struktur.

Mit de Halogenen Fluor, Chlor, Brom un Iod sünd vele Verbinnen bekannt. De mööglichen Oxidatschoonsstopen vun’t Osmium gaht dorbi vun +VII bi Osmium(VII)-fluorid bit +I bi Osmium(I)-iodid.

Komplexverbinnen

Blangen disse Verbinnen sünd en ganze Reeg Komplexverbinnen bekannt. Vun’t Osmiumtrioxid leidt sik de Osmaten af, wat anionische Suerstoffkomplexen vun’t Osmium sünd. Ok mit annere Liganden as Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid, Cyanid un Stickstoffmonoxid sünd vele Komplexen in verschedene Oxidatschoonsstopen bekannt. Mit orgaansche Liganden as Cyclopentadien kann de Osmiumkomplex Osmocen billt warrn, de to de Metallocenen tellt. Blangen klassische Komplexen, bi de jede Metall-Ligand-Binnen eendüdig bestimmt warrn kann, gifft dat ok nich-klassische Komplexen. Bi jem leegt Metallcluster ut mehrere Osmiumatomen vör. Jemehr nipp un naue Gestalt kann mit Help vun de Wade-Regeln bestimmt warrn.

Literatur

Holleman-Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102. Oplaag). Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie (Band 1, 9. Oplaag). München 2000, ISBN 3-423-03217-0.
M. Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie (1. Oplaag). Heidelbarg 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente (1. Oplaag). Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente - das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3

Borns

↑ ^a ^b J. W. Arblaster: Densities of Osmium and Iridium, in: Platinum Metals Review, 1989, 33, 1, 14–16.
↑ Gleihlamp bi wissen.de
↑ 100 Johr Osram, September 2006 (pdf, 4,6 MB)
↑ Hans Breuer: dtv-Atlas Chemie, Band 1. 9. Oplaag, dtv-Verlag, 2000, ISBN 3-423-03217-0.
↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag 1999, ISBN 3-7776-0736-3
↑ Osmium is Stiffer than Diamond. Physical Review Focus, 27. März 2002
↑ webelements.com: thermische Egenschoppen vun Osmium (engl.)
↑ ^a ^b ^c ^d G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: The Nubase evaluation of nuclear and decay properties
↑ J. L. Birck; M. Roy-Barman; C. J. Allegre, The rhenium osmium chronometer: The iron meteorites revisited, in: Meteoritics, 1991, 26, 318
↑ N. A. Tananaeff, A. N. Romanjuk: Tüpfelmethode zum Nachweis von Osmium. Analytisch Laboratorium vun’t Kiewer Industrie-Institut, 1936.
↑ Sekerheitsdatenblatt Osmiumtetroxid (Merck)
↑ Indrag to Osmiumpulver in der GESTIS-Stoffdatenbank vun’t BGIA, afropen an’n 20. September 2007