Реферати українською » Биология и химия » Осмій - "Образа" благородного металу


Реферат Осмій - "Образа" благородного металу

Страница 1 из 2 | Следующая страница

С.І.Венецкий

Пам'ятаєте в Гоголя: "Народився Акакій Акакійович проти ночі, за умови що не змінює пам'ять, на 23 березня...Родильнице надали вплинув на вибір будь-який з трьох імен, яке вона хоче вибрати:Моккия, Сесія чи назвати дитини в ім'я мученикаХоздазата. "Ні, - подумала покійниця, - ім'-те всі такі". Щоб догодити їй, розгорнули календар іншому місці; вийшли знову три імені:Трифилий,Дула іВарахасий. "Ось це, - вимовила стара, - сама імена, я право ніколи й не чула таких. Нехай би щеВарадат чиВарух, боТрифилий іВарахасий". Щепереворотили сторінку - вийшли:Павсикакий іВахтисий. "Ну Я бачу, - сказала стара, - що, видно, його така доля. Якщо вже то нехай краще буде він називатися, як і її батько його. Тато був Акакій, то нехай із сином буде Акакій". Ось тому й стався Акакій Акакійович".

Не знаємо, чи довго англійський хімікСмитсонТеннант придумував ім'я одного з двох відкритих їм у 1804 року хімічних елементів -осмию, але пощастило цьому "новонародженому" максимум, ніж герою гоголівської "Шинелі". Річ у тім, що "осмій" у перекладі грецького означає... "запах".

Погодьтеся: для шляхетного металу (а осмій як представника платинової групи металів цілком резонно носить цю титул) таку назву, м'яко кажучи, неспроможна служити прикрасою. Тим паче, що найближча родина гордо іменуються палладієм (тезко богині АфіниПаллади),иридием (грецькою "веселка"),родием ("Роза"), рутенієм (від латинського назви Росії), то образа стає гірше.

Чому ж УкраїніТеннант був такийнемилостив до свого "похреснику"? Перш ніж це питання, розповімо про події, що передували відкриттю осмію. У 1804 року відомий англійський учений Вільям Волластон, добрячепоинтриговав які були науковий світ (докладніше звідси розказано в нарисі про паладії "Жарт англійського хіміка"), повідомив на засіданні Королівського суспільства, що, аналізуючи сиру (природну) платину, то побачив у ній невідомі раніше метали, названі ним палладієм іродием. Обидва знайшли у частині платини, яка розчинялася царському горілці, та заодно взаємодії залишався що й нерозчинний залишок. Він, як магніт, приваблював собі багатьох хіміків, справедливополагавших, що у ньому може ховатися який-небудь невідомий доти елемент.

Близькі успіху були французиКолле-Дескотиль,Фуркруа іВоклен. Вони вже помічали, що з розчиненні сирої платини царському горілці виділявся чорний дим, а при сплавцінерастворимого залишку з їдким розжарюй утворювалися сполуки, які "погодилися" проти розчинення.Фуркруа іВоклен припустили, що цей елемент частково зникає як диму, а не та частина його, якої вдається у такий спосіб "евакуюватися", надає агресорові посильну опір, не в ньому навіть розчинятися. Вчені поквапилися дати новому елементу ім'я - ">птен", що грецькою означає "крилатий, летючий".

Але цю назву пурхнуло, як метелик, і канув у Лету, оскільки невдовзіТеннант зумів розділити ">птен": насправді він був природний сплав різних металів. Одне з них учений назвавиридием - за розмаїтість забарвлення солей, а інший -осмием, оскільки йогочетирехокись,виделявшаяся при розчиненні в кислоті чи у воді продуктусплавленияосмиридия (це у подальшому почали називати колишній ">птен") зі лугом, мала неприємний, дратівливий запах, схоже на запахи хлору і підгнилої редьки. Пізніше з'ясувалося, як і сам метал здатний видавати такий "аромат", щоправда, слабший:тонкоизмельченний осмій поступово окислюється надворі, перетворюючись начетирехокись. Певне, до душі припав цей запахТеннанту, і він у серцях вирішив увічнити в назві відкритого їм елемента своє найсильніше враження від першого побачення з нею.

По одежі стрічають, розумно проводжають. Навіть якщо запах так колір -оловянно-белий зсеровато-голубим відливом - вважатимуться "одягом" осмію, його характеристики як хімічного елемента як і металу у цій прислів'ю слід зарахувати до "розуму".

Тож чим може похвалитися нашого героя? Насамперед, як було зазначено, своїм шляхетним походженням. Погляньте періодичну систему елементів: у правій частині її окремо тримається сімейство платиноїдів, що складається з двох тріад.

У верхню тріаду входять легкі платинові метали - рутеній, родій, паладій (у світі щодо: будь-який представник цієї трійки у півтора рази важче заліза).

У другій тріаді зібралися справжнібогатири-тяжеловеси - осмій, іридій і платина. Цікаво, що довго вчені дотримувалися такого порядку зростання атомних терезів цих елементів: платина - іридій - осмій. Але коли його Д.І. Менделєєв створював свою періодичну систему, йому доводилося старанно перевіряти, уточнювати, а де й виправляти атомні ваги багатьох елементів. Одному проробити усю цю роботу можна було нелегко, тому Менделєєв привертав до роботи інших хіміків.

То як йому відрекомендували Ю. У. Лермонтову, що була як родичкою великого поета, а й висококваліфікованим хіміком, учений попросив її уточнити атомні ваги платини, іридію і осмію, оскільки вони викликали в нього велике сумнів. На його думку, найменший атомний вагу мав бути з осмію, а найбільший - у платини. Серія точних експериментів, проведенихЛермонтовой, підтвердила правоту творця періодичного закону. Тим самим визначено нинішнє розташування елементів у цій тріаді - перевернулося на місце.

>Осмий має рекордну щільність серед усіх мешканців періодичної системи - 22,5г/см3. Щоб врівноважити гирьку від цього металу, довелося б понад 40 кримінальних так само за обсягомгирек з йогоантипода-лития. Якщо звичайну пляшку заповнити порошком осмію, вона буде важче відра із жовтою водою.

Але хоч би яким унікальним є цю рису осмію, воно практично використовується у техніці. На відміну відтугоплавкости, твердості, міці й інших справді цінних властивостей металів, велика щільність не приносить лаврів її володарю. Аналогію можна знайти й у житті: люди завжди цінували силу, швидкість, спритність, а гігантський вагу чи зростання людини лише викликають здивування й сумнівний інтерес.

Втім, у осмію і такі ділові якості, які можуть навіяти поваги до нього. Невипадково, він є дорогий із усіх шляхетних металів, хоч і найменш "шляхетний" їх (ви вже знаєте, щомелкораздробленний осмій нездатна протистояти кисню повітря навіть за кімнатної температурі, тоді як він "родичі" славляться насамперед своєю незвичайній хімічної стійкістю). Проте, тоді як 1966 року платина цінувалася на світовому ринку 4,3 разу більше золота, а іридій в 5,3 разу, то аналогічний коефіцієнт для осмію дорівнював 7,5. Багато в чому в цьому природа, яка тільки нагромадила запаси осмію, а й примудрилася так заховати наявні в неї крихти цього елемента (5 * 10-6% маси земної кори), що незаконний видобуток їх вбирається у копієчку. Якщо світова продукція більшості металів обчислюється тисячами і навіть мільйонами тонн, то тут для осмію лік охочих іде на кілограми.

Одна з головних достоїнств осмію - її дуже висока твердість; у тому з нею можуть конкурувати деякі метали. Саме тому під час створення сплавів з найвищої зносостійкості до складу вводять осмій.Авторучки з золотим пером - непоодинокі. Однак золото - досить м'який метал, а перу довгі роки роботи доводиться волею хазяїна подолати на папері довгі кілометри шляху. Звісно, папір - не напилок і наждак, проте витримати таке випробування можуть лише деякі метали. І все-таки кінчики пір'їн виходить із цієї важкою роллю. Як? Секрет простий: їх зазвичай виготовляють з сплавів осмію коїться з іншимиплатиноидами, найчастіше з який був відомий вамосмиридия. Без перебільшення можна сказати, що перу, "броньованому"осмием, зносу немає.

Виняткова твердість, хорошакоррозионная стійкість, високе опір зносу, відсутність магнітних властивостей роблятьосмиридий прекрасним матеріалом для шпичаки компасному стрілки, осей і опорточнейших вимірювальних приладів та вартових механізмів. З нього виготовляють ріжучі крайки хірургічних інструментів, різців для художньої обробки слонової кості.

Те, що осмій і іридій часто "виступають дуетом" - як природного сплаву, пояснюється як цінними властивостямиосмиридия. а й за велінням долі, котра побажала, щоб у земної корі ці елементи пов'язувалися надзвичайно міцними узами. У нинішньому вигляді самородків ні той, ні другий метал у природі не виявлено, затеосмистий іридій іиридистий осмій - добре відомі мінерали (називаються вони відповідноневьянскит ісисертскит): у першому переважає іридій, у другому - осмій.

Іноді ці мінерали зустрічаються самостійно, але частіше входять до складу самородної платини. Поділ в компоненти (так званийаффинаж) - процес, до складу якого безліч стадій, одній із якихосмиридий випадає в осад. І тепер майже найскладніше і в усій цій "історії" - розлучити осмій і іридій. Але найчастіше - у цьому тож немає потреби: як вже знаєте, сплав широко застосовують у техніці, і варто вона значно дешевше, ніж, наприклад, чистий осмій. Адже, щоб виділити цей метал з сплаву, потрібно здійснити стільки хімічних операцій, що сама їх перелік зайняв би велике місце. Кінцевий продукт довгою технологічному ланцюжку - металевий осмій чистотою 99,9%.

Поруч із твердістю, ще одна перевага осмію -тугоплавкость. По температурі плавлення (близько 3 тис °З) перевищив як своїх шляхетних побратимів - платиноїдів, але й більшість інших металів. Завдяки своєїтугоплавкости осмій потрапив у біографію електричної лампочки: ще часи, коли електрику доводило свою перевагу над іншим джерелом світла - газом, німецький учений До.Ауер фонВельсбах запропонував замінити в лампі розжарювання вугільний волосокосмиевим.Лампи стали споживати втричі менше енергії і давали приємний, рівний світло. Та цим відповідальній посаді осмій так важко протримався: спочатку його змінив менш дефіцитний тантал, однак невдовзі і той змушений був поступитись місцем самомутугоплавкому з тугоплавких - вольфрамові, котрий за сьогодні несе свою вогненну вахту.

Щось подібне є сталося зосмием й у іншій сфері його застосування - у виробництві аміаку. Сучасний спосіб синтезу цього сполуки, запропонований ще 1908 року відомим німецьким хіміком ФріцемГабером. немислимий й без участі каталізаторів. Перші каталізатори, що були цієї мети, виявляли свій творчий хист лише за високих температур (вище 700 °З), і до того ж були невідь що ефективні. Спроби відшукати їм заміну довго нічого не наводили. Нове слово у "вдосконаленні цього процесу сказали вчені лабораторії Вищої технічної школи Карлсруе: вони запропонували запровадити у ролі каталізаторатонкораспиленний осмій. (До речі, будучи дуже твердим, осмій до того ж час дуже крихкий, тому губку цього металу можна без великих зусиль роздрібнити і перетворити на порошок.) Промислові досліди показали, що гра варта свічок: температуру процесу вдалося знизити понад 100 градусів, та й вихід готової продукції помітно зріс.

Попри те що що уосмию довелося й тут зійти зі сцени (зараз, наприклад, для синтезу аміаку використовують недорогі, але ефективні залізні каталізатори), вважатимуться, що він зсунув важливу проблему з місця.Каталитическую діяльність осмій продовжує й у наші дні: застосування їх у реакціях гідрогенізації органічних речовин дає чудові результати. Цим першу чергу зумовлена великий попит на осмій із боку хіміків: на хімічні потреби витрачається майже половину його світового видобутку.

Елемент № 76 представляє неабиякий інтерес як об'єкт наукових досліджень про. Природний осмій складається з семи стабільних ізотопів із масовими числами 184, 186-190 і 192. Цікаво, що менше масове число ізотопу цього елемента, проте вона: якби частку найтяжчого ізотопу (>осмия-192) доводиться 41%, то найлегший з семи "братів" (>осмий-184) має лише 0,018% загальних "запасів".

Оскільки ізотопи відрізняються одна від друга лише масою атомів, а, по своїм фізико-хімічним "нахилам" вони цілком схожі між собою, то розподілити їх дуже складно. Саме тому навіть "крихти" ізотопів деяких елементів стоять неймовірно дорого: так, кілограмосмия-187 оцінюється на світовому ринку 14 мільйонів. Щоправда, останнім часом вчені навчилися "розлучати" ізотопи з допомогою лазерних променів, і сподіватися, що ціни на всі ці "товари неширокого споживання" будуть помітно знижено. Подібно іншим платиновим металам, осмій виявляє кілька валентностей. Найчастіше зустрічаються сполуки, де осмій чотирьох- ішестивалентен, однак за взаємодії з киснем він "пускає у хід" всі вісім своїхвалентних зв'язків.

З сполук осмію найбільше практичного значення має йоготетраоксид (так-так, той самий, якому елемент так "зобов'язаний" своїм назвою). У ролі каталізатора вона виступає при синтезі деяких лікарських засобів. У медицині та біології її використовують якокрашивающее засіб при мікроскопічному дослідженні тварин і звинувачують рослинних тканин. Слід пам'ятати, що безневинні на цей вид блідо-жовті кристаличетирехокиси осмію - сильний отрута, дратівливий шкіру слизові оболонки, шкідливо діючий у вічі.

Примітна особливістьчетирехокиси осмію: її розчинність в органічних рідинах значно вища, ніж у воді. Так, при умовах у склянці води розчиняється всього 14 грамів цієї речовини, а склянцічетиреххлористого вуглецю понад 700 кримінальних грамів.

У атмосфері сірчаних парів порошок осмію спалахує, як сірник, створюючи сульфід.

>Всеядний фтор при кімнатної температурі не йде наосмию ніякого "шкоди", але за нагріванні до 250-300 °З утворюється ряд фторидів. З часу, коли в 1913 року вперше отримані два летючихфторида осмію, вважалося, що й формулиOsF6 іOsF8. Однак у 1958 року з'ясувалося, щофторидOsF8, півстоліття "прожив" у хімічній літературі, насправді будь-коли існував, а зазначені сполуки відповідають формуламOsF5 іOsF6. Порівняно нещодавно вченим вдалося одержати іще однафторидOsF7, який за нагріванні вище 100 °З розпадається наOsF6 й елементарний фтор.

Окис осмію використовують як чорного барвника для живопису по порцеляні: солі цього елемента застосовують у мінералогії як сильнітравители. А більшістьосмиевих сполук, зокрема різноманітні комплекси (осмій виявляє притаманну всім платиновим металам спроможність до освіті комплексних сполук), і навіть його сплави (крім який був відомийосмиридия та деякі сплавів коїться з іншимиплатиноидами, вольфрам і

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація