О́СМИЙ

О́СМИЙ (лат. Osmium), Os, хи­мич. эле­мент VIII груп­пы ко­рот­кой фор­мы (8-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; ат. н. 76, ат. м. 190,23; от­но­сит­ся к пла­ти­но­вым ме­тал­лам. В при­ро­де шесть ста­биль­ных изо­то­пов: ¹⁸⁴Os (0,02%), ¹⁸⁷Os (1,96%), ¹⁸⁸Os (13,24%), ¹⁸⁹Os (16,15%), ¹⁹⁰Os (26,26%), ¹⁹²Os (40,78%) и один сла­бо­ра­дио­ак­тив­ный ¹⁸⁶Os (1,59%, α-из­лу­ча­тель с Т_1/2 2·10¹⁵ лет); ис­кус­ст­вен­но по­лу­че­ны ра­дио­ак­тив­ные изо­то­пы с мас­со­вы­ми чис­ла­ми 162–196.

Историческая справка

Эле­мент от­крыт в 1804 англ. хи­ми­ком С. Тен­нан­том, ко­то­рый совм. с У. Вол­ла­сто­ном раз­де­лил ми­не­рал ос­ми­рид, вхо­дя­щий в со­став пла­ти­но­вой ру­ды. Назв. про­ис­хо­дит от греч. οσμη – за­пах (по рез­ко пах­ну­ще­му тет­ра­ок­си­ду OsO₄).

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние О. в зем­ной ко­ре 5·10^–6% по мас­се (от­но­сит­ся к ред­ким и рас­се­ян­ным эле­мен­там). Встре­ча­ет­ся вме­сте с др. пла­ти­но­вы­ми ме­тал­ла­ми в мед­но-ни­ке­ле­вых и мед­но-мо­либ­де­но­вых ру­дах. Об­ра­зу­ет ред­кие ми­не­ра­лы в ви­де спла­вов с Ir (не­вьян­скит с пре­об­ла­да­ни­ем Ir и сы­серт­скит с пре­об­ла­да­ни­ем Os), суль­фи­дов и ар­се­ни­дов. Изо­топ ¹⁸⁷Os на­ка­п­ли­ва­ет­ся в ме­сто­ро­ж­де­ни­ях Re. 

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма О. 4f¹⁴5d⁶6s²; в со­еди­не­ни­ях про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния +4, +6 и +8, ре­же +1, +3 и +5; энер­гии ио­ни­за­ции Os⁰→ Os⁺→ Os²⁺→ Os³⁺ со­от­вет­ст­вен­но рав­ны 8,5, 17 и 25 эВ; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 2,1; атом­ный ра­ди­ус 135 пм, ион­ный ра­ди­ус умень­ша­ет­ся от 72 пм (Os⁴⁺, ко­ор­ди­нац. чис­ло 6) до 53 пм (Os⁸⁺, ко­ор­ди­нац. чис­ло 4).

В сво­бод­ном ви­де О. – се­реб­ри­сто-голу­бо­ва­тый ме­талл (при вы­со­ких темп-рах бле­стя­щий); кри­стал­лич. ре­шёт­ка – гек­са­го­наль­ная плот­но­упа­ко­ван­ная; плот­ность 22 610 кг/м³ (пре­восхо­дит все ос­таль­ные ве­ще­ст­ва); t_пл ок. 3030 °С, t_кип ок. 5030 °С; те­п­ло­про­вод­ность 88 Вт/(м·К), твёр­дость по Бри­нел­лю 3–4 ГПа, по Мо­осу 7,0. О. очень хру­пок, ме­ха­ни­че­ски де­фор­ми­ру­ет­ся с тру­дом (штам­пов­ка не­воз­мож­на, ков­ка и про­кат­ка осу­ще­ст­ви­мы лишь при темп-рах вы­ше 1500 °С), в инерт­ной ат­мо­сфе­ре и ва­куу­ме труд­но­ле­туч.

О. – наи­ме­нее хи­ми­че­ски ус­той­чи­вый из пла­ти­но­вых ме­тал­лов: в тон­ко­из­мель­чён­ном ви­де окис­ля­ет­ся на воз­ду­хе уже при ком­нат­ной темп-ре, пре­вра­ща­ясь в ле­ту­чий тет­ра­ок­сид OsO₄, при на­гре­ва­нии вос­пла­ме­ня­ет­ся. Ком­пакт­ный О. на воз­ду­хе ус­той­чив до 400 °С. По­рош­ко­об­раз­ный О. при на­гре­ва­нии взаи­мо­дей­ст­ву­ет с F₂, Cl₂, Br₂, I₂, га­ло­ген­фто­ри­да­ми, P, As, S, др. халь­ко­ге­на­ми, об­ра­зуя фто­ри­ды OsF₄, OsF₅, OsF₆ и OsF₇, хло­ри­ды OsCl₃ и OsCl₄, бро­мид OsBr₃, ио­дид OsI₃, фос­фид OsP₂, ар­се­нид OsAs₂, cульфид OsS₂, се­ле­нид OsSe₂. Лег­ко по­гло­ща­ет Н₂, с СО об­ра­зу­ет кар­бо­ни­лы Os(CO)₅ и Os₃(CO)₁₂, а так­же ком­плек­сы Os(CO)₄X₂ (X – Cl, Br, I).

По­ми­мо свет­ло-жёл­то­го OsO₄ (t_пл 41 °С, t_кип 131 °С; вы­со­ко­ток­си­чен, раз­дра­жа­ет гла­за, сли­зи­стые обо­лоч­ки и ко­жу), из­вест­ны OsO₃, OsO₂ и OsO, а так­же гид­ро­ксид Os(OH)₄. OsO₄ – силь­ный окис­ли­тель, с ос­но­ва­ния­ми об­ра­зу­ет со­ли – ос­ма­ты [OsO₄(OH)₂]^2– (крас­ного цве­та). Су­ще­ст­ву­ют ок­сиф­то­ри­ды OsOF₅, OsO₃F₂ и ок­си­хло­рид OsOCl₄.

Ком­пакт­ный О. не рас­тво­ря­ет­ся в го­ря­чих со­ля­ной и фто­ро­во­до­род­ной ки­сло­тах и цар­ской вод­ке, по­рош­ко­об­раз­ный О. окис­ля­ет­ся го­ря­чи­ми азот­ной и сер­ной ки­сло­та­ми, рас­тво­ра­ми ги­по­хло­ри­тов. В при­сут­ст­вии окис­ли­те­лей О. взаи­мо­дей­ст­ву­ет с рас­плав­лен­ны­ми ще­ло­ча­ми и Na₂O₂ с об­ра­зо­ва­ни­ем со­лей не­ус­той­чи­вой ос­мие­вой ки­сло­ты H₂OsO₄. О. об­ра­зу­ет так­же пе­рос­ма­ты, гид­ро­ксо-, фто­ро- и хло­ро­ос­ма­ты, напр. K₂[OsO₂(OH)₄], K₂OsCl₆ и OsO₂(NH₄)₄Cl₂.

По­лу­че­ние. О. вы­де­ля­ют пу­тём пе­рера­бот­ки кон­цен­тра­та пла­ти­но­вых ме­тал­лов, по­лу­чае­мо­го из шла­мов элек­тро­ли­тич. ра­фи­ни­ро­ва­ния Cu и Ni. Кон­цен­трат про­ка­ли­ва­ют на воз­ду­хе или ос­тат­ки от вы­ще­ла­чи­ва­ния кон­цен­тра­та азот­ной ки­сло­той спе­ка­ют с BaO₂, воз­гон по­гло­ща­ют рас­тво­ром NaOH, оса­ж­да­ют OsO₂(NH₄)₄Cl₂ или K₂[OsO₂(OH)₄], ко­то­рые раз­ла­га­ют до по­рош­ко­об­раз­но­го или губ­ча­то­го О. в вос­ста­но­вит. сре­де.

Ми­ро­вое про­из-во О. ок. 0,6 т/год.

Применение

О. ис­поль­зу­ют гл. обр. в ви­де спла­вов с др. пла­ти­но­вы­ми ме­тал­ла­ми для из­го­тов­ле­ния ус­той­чи­вых к ис­ти­ра­нию де­та­лей точ­ных ин­ст­ру­мен­тов, ча­сов и на­ко­неч­ни­ков перь­ев, элек­трич. кон­так­тов, мед. им­план­та­тов, ка­та­ли­за­то­ров. Спла­вы с Mo или W при­ме­ня­ют в тер­мо­ион­ных ге­не­ра­то­рах. Не­ко­то­рые изо­то­пы О. ис­поль­зу­ют для ядер­но­го син­те­за кли­ни­че­ских ис­точ­ни­ков из­лу­че­ния, ¹⁸⁷Os – для ка­либ­ров­ки масс-спек­тро­мет­ров. OsO₄ ог­ра­ни­чен­но при­ме­ня­ют в ор­га­нич. син­те­зе, для ок­ра­ши­ва­ния тка­ней в био­ло­гии, для об­на­ру­же­ния скры­тых от­пе­чат­ков паль­цев, уси­ле­ния кон­тра­ста при элек­трон­но-мик­ро­ско­пич. ис­сле­до­ва­ни­ях.