كل شيء عن الأوزميوم

الأوزميوم - معدن نادر ينتمي إلى مجموعة البلاتين. تم اكتشافه في إنجلترا نتيجة تجارب على تفاعل البلاتين. اسم الأوزميوم ورد باللغة اليونانية وتعني الترجمة "الرائحة". ما هو مثل هذا المعدن النبيل؟ ما هي مميزاته وما هو استخدامه؟

تم اكتشاف هذا العنصر عن طريق الصدفة في عام 1803 من قبل الكيميائيين الإنجليز سميثسون تينانت وويليام إتش وولاستان. نتيجة للتجارب التي أجريت على تفاعل البلاتين مع خليط من الأحماض (الكبريتيك والنتريك) ، طورت الراسب الناتج رائحة كريهة تذكرنا برائحة الكلور والفجل الفاسد. تم إجراء تجارب مماثلة بواسطة Colle-Descoti و Antoine de Fourcoy و Vauquelin في فرنسا. نتيجة لأبحاثهم ، وجدوا أيضًا مادة غير معروفة في الرواسب غير القابلة للذوبان من البلاتين.

تم تقديم اكتشاف هذه العناصر الكيميائية إلى الجمعية الملكية في لندن من خلال رسالة كتابية من تينانت بتاريخ 21 يونيو 1804. في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية لمندليف ، يقع المعدن تحت الرقم الترتيبي 76. لا يتشكل المعدن في شكله النقي بواسطة شذرات ، لذلك يتم تقديم صيغته الكيميائية في شكل مذاب.

يتم استخلاص العنصر من المواد الخام الثانوية نتيجة فصله عن خامات الإيريديوم والبلاتين والبلاتين والبلاديوم أو خامات النحاس والنيكل. لا يتجاوز الإنتاج السنوي للعنصر بأكمله في العالم حجم 1 طن.

أكبر رواسب في العالم جدير بالذكر مناطق مثل أورال، الجبال و سيبيريا في روسيا ، الولاية الشمالية ألاسكا والدولة الغربية كاليفورنيا في امريكا، كندا في أمريكا الشمالية ، كولومبيا في أمريكا الجنوبية وبعضها دول جنوب افريقيا, أسترالياجزيرة تسمانيا... حاليًا ، يتم النظر في إيداع كبير من الأوزميوم مجمع بوشويل في جنوب إفريقيا، يتم استخراج معظم المادة هناك. مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن أكبر رواسب المعدن موجودة في جنوب إفريقيا ، فإن الأسعار العالمية لهذا المعدن الأرضي النادر مرتفعة للغاية. كازاخستان يعتبر المصدر الرئيسي الوحيد للأوزميوم 187 في العالم. على الرغم من أن الصين لديها احتياطيات خام البلاتين ، إلا أنها لا تملك كميات كبيرة من الأوزميوم.

يتم تخزين المادة في صورة مسحوق ولأنها لا تذوب على شكل بلورات ، فلا يمكن وضع ختم عليها بسبب خصائصها الفيزيائية. لتصنيع سبائك هذا المعدن ، يتم استخدام تسخين شعاع الإلكترون أو القوس من المسحوق ؛ كما يتم استخدام التسخين في بوتقة.

يشبه الأوزميوم معدن فضي مزرق. إنه أحد العناصر الأكثر كثافة ، حيث تبلغ كثافته 22600 كيلوجرام لكل متر مكعب ، ولكن في نفس الوقت المادة هشة للغاية ، ومن السهل أن تنكسر وتتفتت. إنه ذو جاذبية نوعية عالية وقادر على التألق حتى في درجات الحرارة العالية إلى حد ما. نظرًا لمعاييرها ودرجة حرارة انصهارها الكبيرة ، من الصعب تصنيعها آليًا. في الطبيعة ، يوجد على شكل سبعة نظائر ، ستة منها تعتبر مستقرة ، وهي الأوزميوم -184 ، والأوزميوم -187 ، والأوزميوم -188 ، والأوزميوم -189 ، والأوزميوم -190 ، والأوزميوم -192. تم الحصول على النظائر المعدنية المشعة ذات الأعداد الكتلية من 162 إلى 197 في المختبر ، كما تم الحصول على بعض الأيزومرات النووية بشكل مصطنع.

تسبب جميع المركبات التي تحتوي على هذا المعدن تقريبًا أضرارًا للأعضاء الداخلية واضطرابات بصرية وسمعية. في حالة التسمم بأبخرة الأوزميوم ، يمكن أن تحدث اضطرابات لا رجعة فيها في الجسم والموت. أجرى العلماء تجارب على الحيوانات ، كانت نتائجها التطور السريع لفقر الدم ، والافتقار إلى وظيفة الرئة الطبيعية. استنتج أن هذه الوذمة تتطور بسرعة. رباعي أكسيد الأوزميوم ، الذي يستخدم في الطب ، مادة شديدة التآكل. أكثر رائحة كريهة في العالم. في حالة التسمم ، يعاني الجلد ، ويتغير لونه إلى الأخضر أو ​​الأسود ، وغالبًا ما يكون مصحوبًا بقرح وتشققات ، والتي ستستغرق وقتًا طويلاً للشفاء.

موظفو منشآت الإنتاج هم الأكثر تعرضًا للخطر ؛ وفقًا لجميع معايير السلامة ، فهم يعملون فقط في أجهزة التنفس الصناعي والملابس الخاصة. يتم إغلاق جميع الحاويات المحتوية على أكسيد الأوزميوم وتخزينها وفقًا للقواعد. للحصول على معادن nevyanskite ، يتم تحويل البلاتين إلى محلول عن طريق aqua regia. بعد ذلك ، يتم تعريض الراسب الناتج للزنك بكمية 8 أضعاف - يتم تحويل هذه السبيكة بسهولة نسبيًا إلى حالة مساحيق ، والتي يتم دمجها بعد ذلك مع بيروكسيد الباريوم. المرحلة التالية هي معالجة الكتلة الناتجة باستخدام أكوا ريجيا ، والتقطير من خلال الجهاز لفصل رباعي أكسيد الأوزميوم.

من خلال العمل على المادة بمحلول قلوي ، يتم الحصول على الملح. يتأثر المحلول الملحي هيبوسلفيت، ونتيجة لذلك ، بمساعدة كلوريد الأمونيوم ، يترسب المعدن بالفعل في شكل ملح Fremy. يتم غسل المادة المترسبة وتصفيتها وتكلسها. نتيجة كل هذه الإجراءات هي الأوزميوم الإسفنجي. بعد ذلك ، يتم تنظيفه بالأحماض ، ويتم تقليله في فرن كهربائي تحت تيار من الهيدروجين ، ويتم تبريده. وبالتالي الحصول على عينات الأوزميوم تصل إلى 99.9٪.

خصائص هذا العنصر مذهلة من وجهة نظر الكيمياء. أبسط منهم ما يلي.

1. لا يتفاعل الأوزميوم على الإطلاق مع القلويات والأحماض. يكوِّن الأسمنت القابل للذوبان في الماء بالتفاعل مع الذوبان القلوي. التفاعل مع خليط من أحماض النيتريك والهيدروكلوريك يعطي تفاعلًا بطيئًا للغاية.
2. شديد السمية ، حتى في الجرعات المجهرية. أكسيد الأوزميوم السام بشكل خاص ، والذي ينطلق من البلاتين.
3. من المستحيل تحديد درجة غليان المعدن ، لأنها مقاومة للحرارة بشكل خاص.
4. يدخل المعدن الموجود في المسحوق بسهولة في تفاعل التسخين مع هذه المواد: الأكسجين النقي ، والهالوجينات ، وأحماض الكبريتيك أو النيتريك.
5. في المركبات المختلفة ، يتم الحصول على أرقام الأكسيد من -2 إلى +8. الأكثر شيوعًا هي +2 و +3 و +4 و +8.
6. قادرة على تكوين المركبات العنقودية.
7. ترتبط المعادن الرئيسية بالمحاليل الصلبة ويتم تمثيلها بواسطة سبائك الإيريديوم مع الأوزميوم - وهي sysertskite و nevyanskite. علاوة على ذلك ، فإن syserskite له اسم مختلف - الأوزميوم القزحي ، و nevyanskite - الإيريديوم الأسموزي.

كثافة الأوزميوم حوالي 22.61 جرام لكل سنتيمتر مكعب. تتمتع البلورات بلمعان فضي جميل ، مع درجات مختلفة من الرمادي إلى الأزرق. يظهر في السبائك لون أزرق غامق ، وفي المسحوق بنفسجي. جميع المعادن لها لمعان فضي. سمية العنصر تمنع استخدامه في صناعة المجوهرات. الخصائص الفيزيائية الرئيسية هي كما يلي.

1. درجة انصهار هذا العنصر عالية جدًا ، والذوبان ممكن عند درجات حرارة تزيد عن 3000 درجة مئوية.
2. المعدن ليس له خصائص مغناطيسية.
3. صلابة مذهلة. تكتسب السبائك مع إضافة هذا المعدن مقاومة تآكل متزايدة ، وقوة تحمل ، ومقاومة للتآكل ، ومقاومة للإجهاد الميكانيكي.
4. درجة الغليان 5012 درجة مئوية.
5. صلابة موس هي 7.
6. صلابة فيكرز هي 3-4 جيجا باسكال.

نظرًا للتكلفة الكبيرة للعنصر نفسه ، نادرًا ما يستخدم هذا المعدن في الإنتاج الصناعي الضخم. يستخدم الأوزميوم بشكل أساسي في الصناعة الكيميائية ، حيث يتم استخدامه كعامل مساعد. يستخدم رباعي أكسيد الأوزميوم في بعض الأدوية. في التحليلات المعملية ، يتم استخدامه لتلوين الأنسجة الحية ، ويضمن الحفاظ على بنية الخلية.

في صناعة الطيران ، يستخدم الأوزميوم في المعدات الإلكترونية لمعدات تكنولوجيا الطيران والصواريخ ، وكذلك في التصنيع أسلحة نووية. بسبب نقص الخصائص المغناطيسية ، يُستخدم المعدن في صناعة الساعات ذات العلامات التجارية مثل رولكس. عندما يتم استخدام سبيكة الأوزميوم مع البلاتين إنشاء الغرسات الجراحية هي أجهزة تنظيم ضربات القلب أو الصمامات الرئوية.

1. تحت ضغط حوالي 770 جيجا باسكال في الأوزميوم ، تتفاعل الإلكترونات في المدارات الداخلية ، يبقى هيكل المادة دون تغيير.
2. الأوزميوم في الصخور يحتوي على نصف في المائة من الكتلة الكلية لرواسب الخام.
3. بسبب الكثافة العالية يختلف المظهر والوزن الفعلي للمعدن بشكل كبير. لذلك ، فإن زجاجة بلاستيكية سعة 0.5 لتر مملوءة بهذا المسحوق المعدني ستكون أثقل من دلو سعة 10 لتر مملوء بالماء.
4. هذا المعدن هو في الخمسة الأكثر مكلفة.
5. تعتبر تكلفة الأوقية الثلاثية من الأوزميوم سرًا تجاريًا، في المصادر المفتوحة يمكنك العثور على سعر تقريبي لجرام واحد من المادة.
6. بسبب حران الأوزميوم لوحظ في تاريخ المصباح الكهربائي. قدم العالم K. Auer von Welsbach من ألمانيا اقتراحًا لاستبدال خيوط الكربون في المصباح الكهربائي بخيوط الأوزميوم. تبين أن المصابيح أقل استهلاكًا للطاقة بثلاث مرات ، وتحسنت الإضاءة بشكل ملحوظ. صحيح ، سرعان ما تم استبداله بالتنتالوم الأكثر شيوعًا ، والذي تم استبداله بدوره بالتنغستن.
7. حدث وضع مماثل مع المعدن النادر في إنتاج الأمونيا. الطريقة المستخدمة حاليًا لتخليق الأمونيا ، والتي طورها الكيميائي الألماني فريتز هابر في عام 1908 ، مستحيلة بدون استخدام المحفزات.في البداية ، أظهرت المحفزات المستخدمة في ذلك الوقت خصائصها فقط في وجود ظروف درجة حرارة كبيرة ولم يكن لها كفاءة عالية ، لذلك كان البحث عن بديل عاجلاً للغاية. قدم علماء من مختبر المدرسة التقنية العليا في كارلسروه اقتراحًا باستخدام الأوزميوم الدقيق كعنصر تحفيزي. أكدت نتائج الاختبار أن هذه الفكرة جديرة بالاهتمام ، فقد انخفضت درجة الحرارة التحفيزية بأكثر من 100 درجة مئوية ، وزاد إطلاق الأمونيا بشكل كبير. صحيح ، لقد رفضوا في المستقبل من الأوزميوم ، لكنه ساعد في حل مثل هذه المشكلة المهمة.

تلعب الأوزميوم والمعادن النادرة والفريدة الأخرى دور كبير في مختلف الصناعات... حتى مع كل سميته ، فإنه ينقذ حياة الناس وصحتهم.

لمزيد من المعلومات حول الأوزميوم ، انظر الفيديو التالي.