Osmi

Osmi
	76Os
	reni ← osmi → iridi
Aspecte
	Platejada amb un to blavós; ; Cristalls d'osmi; ; ; Línies espectrals de l'osmi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Osmi, Os, 76
Categoria d'elements	Metalls de transició
Grup, període, bloc	8, 6, d
Pes atòmic estàndard	190,23
Configuració electrònica	[Xe] 4f14 5d6 6s2; 2, 8, 18, 32, 14, 2;
Propietats físiques
Fase	Sòlid
Densitat; (prop de la t. a.)	22,59 g·cm−3
Densitat del; líquid en el p. f.	20 g·cm−3
Punt de fusió	3.306 K, 3.033 °C
Punt d'ebullició	5.285 K, 5.012 °C
Entalpia de fusió	57,85 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	738 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	24,7 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2; (òxid àcid feble)
Electronegativitat	2,2 (escala de Pauling)
Energies d'ionització	1a: 840 kJ·mol−1
	2a: 1.600 kJ·mol−1
Radi atòmic	135 pm
Radi covalent	144±4 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Hexagonal ;
Ordenació magnètica	Paramagnètic
Resistivitat elèctrica	(0 °C) 81,2 nΩ·m
Conductivitat tèrmica	87,6 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica	(25 °C) 5,1 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima)	(20 °C) 4.940 m·s−1
Mòdul de cisallament	222 GPa
Mòdul de compressibilitat	462 GPa
Coeficient de Poisson	0,25
Duresa de Mohs	7,0
Duresa de Brinell	3.920 MPa
Nombre CAS	7440-04-2
Isòtops més estables
	Article principal: Isòtops de l'osmi

Per a altres significats, vegeu «osmi natiu».

L’osmi és un element químic de nombre atòmic 76, que es troba en el grup 8 de la taula periòdica dels elements i en el 7è període. El seu símbol és Os. Es tracta d'un metall de transició blanc grisenc, fràgil i dur. Es classifica dins del grup del platí, i s'empra en alguns aliatges amb platí i iridi. Es troba aliat en menes de platí i el seu tetraòxid, ${\ce {OsO4}}$ , s'empra en síntesi orgànica (com a oxidant) i en el procés de tenyit de teixits (per a la seva fixació), per a la seva observació per mitjà de microscòpia electrònica, i en altres tècniques biomèdiques. Els aliatges d'osmi s'empren en contactes elèctrics, puntes de bolígrafs, i altres aplicacions en què és necessària una gran duresa i durabilitat.

HistòriaModifica

El 1803, el químic anglès Smithson Tennant (1761-1815) diluí platí amb aigua règia, que és una barreja d’àcids nítric i clorhídric, i observà que no tot el metall es dissolia. Els investigadors anteriors ja ho havien observat i havien assumit que el residu era grafit, però ell sospitava que era una altra cosa, i ho investigà amb més cura. Amb una combinació de tractaments amb àcids i àlcalis, finalment separà el residu en dos nous elements metàl·lics, que anomenà iridi i osmi, anomenant aquest últim a causa de la forta olor que desprenia. El seu nom deriva del mot grec ὀσμή, osmḗ, 'olor', pel característic punxant olor del seu òxid, ${\ce {OsO4}}$ , ja que el metall en sí és inodor. Tot i que es reconegué com a metall nou, se'n fe poc ús perquè era poc freqüent i difícil de treballar, tot i que es és molt dur i durant un temps s'emprà per a pinces i agulles de gramòfon.^[2]

Estat naturalModifica

Osmi natiu

L'osmi és un element químic extremadament rar a l'escorça de la Terra, ocupa la posició 81a quan a abundància dels elements, amb una concentració mitjana de 0,001 ppm. Els minerals que contenen osmi són osmi natiu 74,80 %, erlichmanita 74,78 %, osarsita 51,89 %, omeiïta 44,89 %, ruteniridosmina 31,27 %, iridi natiu 31,22 %, hexaferro 15,59 %, anduoïta 17,41 %, rutheni natiu 13,85 % i hexamolibdè 5,48 %.^[3] Els aliatges d'osmi i iridi en què hi ha major quantitat d'osmi es coneixen com a osmiridi, contra les que tenen més iridi, anomenades iridiosmi.

Actualment, l’osmi s’obté comercialment com a subproducte del refinament del níquel i d’alguns dels metalls del grup platí més comuns. La producció anual mundial d’osmi és molt baixa, aproximadament 500 kg, que és aproximadament 5 000 vegades inferior a la de l’or.^[4]

PropietatsModifica

Propietats físiquesModifica

Una unça troy (31 g) de germani, ferro, alumini, reni i osmi. L'alta densitat del reni i l'osmi fa que els seus volums siguin petits.

L'osmi és un metall molt dens (22,587 g/cm³), essent l'element químic que la té més alta, seguit de l'iridi i el platí, 22,4 g/cm³ i 21,45 g/cm³ respectivament. El punt de fusió és molt alt, 3033 °C, el major dels elements del platinoides i només superat pel reni amb 3180 °C, el tungstè amb 3410 °C i el carboni amb 3500 °C. El seu punt d'ebullició també és molt alt, 5012 °C, 5a posició encapçalada pel tungstè amb 5660 °C. Té la pressió de vapor més baixa dels platinoides. És blanc grisenc, fràgil, extremadament dur i brillant, fins i tot a altes temperatures, encara que és difícil trobar-lo en aquesta forma.^[5]

Propietats químiquesModifica

Hom pot arribar a trobar l'osmi en estat d'oxidació +8, igual que el ruteni, estat que no assoleix el ferro, que és l'element capçalera d'aquest grup 8. Els estats d'oxidació més típics en són el +4 i el +3, però pot presentar variats estats d'oxidació, des del 0 al +8.^[5]

Òxid d'osmi(VIII)

{\ce {OsO4}}

L’osmi és poc reactiu amb l'aire i no reacciona amb l'aigua. Quan s'escalfa amb oxigen, l'osmi dóna l'òxid d'osmi(VIII) ${\ce {OsO4}}$ molt volàtil (punt de fusió 30 °C i punt d'ebullició 130 °C) i altament tòxic. Exposat a l’aire, l'osmi finament dividit reacciona un poc amb l'oxigen i desprèn l'olor característica del perillós ${\ce {OsO4}}$ , d'on prové el seu nom:^[6]

{\ce {Os(s) + 2O2(g) -> OsO4(s)}}

Quan s'escalfa amb fluor a 600 °C i 400 atm de pressió, el resultat és el fluorur d'osmi(VII):^[6]

{\ce {2Os(s) + 7F2(g) -> 2OsF7(s) [groc]}}

En condicions més suaus s'obté el fluorur d'osmi(VI):

Formula estructural eclipsada de l'osmocè

{\ce {Os(s) + 3F2(g) -> OsF6(s) [groc]}}

També reacciona amb clor i brom sota pressió i amb escalfament donant clorur d'osmi(IV) i bromur d'osmi(IV):

{\ce {Os(s) + 2Cl2(g) -> OsCl2(s) [vermell]}}

{\ce {Os(s) + 2Br2(g) -> OsBr2(s) [negre]}}

És molt resistents a l'atac per àcids, i es dissol millor per fusió alcalina.

També es coneixen el fluorur d'osmi(IV) ${\ce {OsF4}}$ , l'òxid d'osmi(IV) ${\ce {OsO2}}$ , els complexos de carbonil ${\ce {Os3(CO)12}}$ , ${\ce {Os2(CO)9}}$ i ${\ce {Os(CO)5}}$ i l'osmocè ${\ce {Os(C5H5)2}}$ , un dels metal·locens més estables.^[7]

IsòtopsModifica

Article principal: Isòtops de l'osmi

Es coneixen 34 isòtops de l'osmi amb un nombre màssic que va del 162 al 196. L'osmi natural consta d'una barreja de set isòtops estables: osmi 184 (0,02 %), osmi 186 (1,58 % i amb un període de semidesintegració molt elevat, 2×10¹⁵ anys), osmi 187 (1,6 %), osmi 188 (13,3 %), osmi 189 (16,1 %) , osmi 190 (26,4 %) i osmi 192 (41,0 %). La resta són radioisòtops.^[8]

AplicacionsModifica

Tremp de ploma estilogràfica amb un aliatge de metalls platinoides. Fou inventada per John Isaac Hawkins el 1837

Indústria metal·lúrgicaModifica

Els aliatges d'osmi amb platí i iridi són utilitzats en la fabricació de productes que requereixen una gran resistència a la fricció, llapis òptics, tremps de plomes estilogràfiques i puntes de bolígrafs de certes marques.^[9]

Indústria electrònicaModifica

La seva alta conductivitat elèctrica el converteix en una alternativa més eficaç i durable que l'or o el platí en productes electrònics.^[9]

Altres campsModifica

Detecció d'empremtes dactilars

El tetraòxid d'osmi ${\ce {OsO4}}$ s’utilitza com a agent de tinció de lípids en microscòpia i s’ha utilitzat històricament per detectar empremtes digitals,^[9] gràcies a la reacció d'oxidació dels dobles enllaços de compostos orgànics insaturats que es troben en empremtes latents. L'exposició directa a vapors d'òxid d'osmi(VIII) dóna impressions negres entre 1 i 12 hores. Proporciona excel·lents resultats damunt diverses superfícies, especialment les més problemàtiques com la pell humana. Per la seva toxicitat no s'empra de forma rutinària i només en laboratoris degudament equipats.^[10] El mecanisme és:^[11]

Mecanisme d'oxidació d'alquens

ReferènciesModifica

↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press. (anglès)
↑ Emsley, John.. Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5.
↑ «Mineral Species sorted by the element Os Osmium». [Consulta: 26 febrer 2020].
↑ Girolami, Gregory «Osmium weighs in» (en anglès). Nature Chemistry, 4, 11, 2012-11, pàg. 954–954. DOI: 10.1038/nchem.1479. ISSN: 1755-4349.
↑ ^5,0 ^5,1 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data.. 97. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4987-5429-3.
↑ ^6,0 ^6,1 «WebElements Periodic Table » Rhenium » reactions of elements». [Consulta: 24 febrer 2020].
↑ William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data.. 97. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4987-5429-3.
↑ «osmium | Definition, Properties, Uses, & Facts» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 18-12-2019. [Consulta: 26 febrer 2020].
↑ ^9,0 ^9,1 ^9,2 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals : aplicacions i reciclatge. 3a. Iniciativa Digital Politècnica, 2017. ISBN 978-84-9880-666-3.
↑ Martínez, S.A.. El análisis químico de residuos de huellas digitales latentes. Su posible aplicación en el proceso de datación (Tesi). Córdoba, Argentina: Universidad Nacional de Córdoba, 2017, p. 43-44.
↑ Sykes, Peter.. Mecanismos de reacción en química orgánica. Barcelona: Reverté, 1985. ISBN 84-291-7504-0.

En altres projectes de Wikimedia:
	Commons (Galeria)
	Commons (Categoria)

Viccionari

[1] Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press. (anglès)

[2] Emsley, John.. Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5.

[3] «Mineral Species sorted by the element Os Osmium». [Consulta: 26 febrer 2020].

[4] Girolami, Gregory «Osmium weighs in» (en anglès). Nature Chemistry, 4, 11, 2012-11, pàg. 954–954. DOI: 10.1038/nchem.1479. ISSN: 1755-4349.

[:0-5] 5,0 ^5,1 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data.. 97. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4987-5429-3.

[:1-6] 6,0 ^6,1 «WebElements Periodic Table » Rhenium » reactions of elements». [Consulta: 24 febrer 2020].

[7] William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data.. 97. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4987-5429-3.

[8] «osmium | Definition, Properties, Uses, & Facts» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 18-12-2019. [Consulta: 26 febrer 2020].

[:07-9] 9,0 ^9,1 ^9,2 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals : aplicacions i reciclatge. 3a. Iniciativa Digital Politècnica, 2017. ISBN 978-84-9880-666-3.

[10] Martínez, S.A.. El análisis químico de residuos de huellas digitales latentes. Su posible aplicación en el proceso de datación (Tesi). Córdoba, Argentina: Universidad Nacional de Córdoba, 2017, p. 43-44.

[11] Sykes, Peter.. Mecanismos de reacción en química orgánica. Barcelona: Reverté, 1985. ISBN 84-291-7504-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]