الأوزميوم Osmium – الخواص الفيزيائية والكيميائية

ما هو عنصر الأوزميوم Osmium؟

– الأوزميوم Osmium هو عنصر من عناصر الجدول الدوري: العدد الذري = 76، العدد الكتلي = 190

– الرمز الكيميائي لعنصر الأوزميوم يرمز له بالرمز: ¹⁹⁰Os₇₆

– التوزيع الإلكتروني له: Xe]₅₄ 6s² 4f¹⁴ 5d⁶]

– الأوزميوم ينتمي إلى فصيلة الفلزات البلاتينية النبيلة.

– وهو فلز ذو لون فضي أبيض وقساوة عالية؛ ولهذا السبب هو صعب التشغيل.

– ثقيل الوزن حيث يسجل رقما قياسيا بين سكان الجدول الدوري في الكثافة.

– يمتلك الأوزميـوم صفات فيزيائية ملحوظة فهو العنصر الأعلى قيمة لنقطة الانصهار والأقل من حيث ضغط التبخر ضمن مجموعة البلاتين.

– يتفاعل الأوزميـوم النقي مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين أكسيد سام، لذلك يتم استخدام المعدن بأمان من خلال دمجه مع عناصر أو سبائك أخرى.

– الأوزميـوم هو الأكثر كثافة بين جميع العناصر الموجودة في الطبيعة: 250 مل (8.5fl oz) من هذا المعدن (في شكله السائل) يزن 5.5 كجم (12 رطلاً).

– الجدول التالي يوضح الخواص العامة لعنصر الأوزميوم كما يلي:

اكتشافه ووجوده في الطبيعة Discovery of Osmium

– الأوزميوم كلمة يونانية تعني رائحة كريهة.

– اكتشف من قبل العالم (سميثن تينانت) عام 1803 م، بنفس الطريقة التي وجد بها عنصر الإيريديوم.

– حيث كان الأوزميوم هو العنصر المتبقي بعد إذابة البلاتين في الماء الملكي.

– يعتبر عنصراً نادراً جداً في القشرة الأرضية، تقدر نسبته بـ 0.05ppm

– يوحد مع البلاتين في منطقة جبال الأورال، في أمريكا الشمالية والجنوبية، كندا وفي رمال شواطئ بعض الأنهار في روسيا.

– تم العثور على هذا العنصر النادر في خام الأوزميريديوم Osmiridium وهي سبيكة طبيعية من الأوزميـوم الإيريديوم.

تحضير الأوزميوم Preparation of Osmium

– نحصل على الأوزميوم من خامات البلاتين التي يمكن الحصول عليها كرواسب على الأنود في التنقية الإلكترونية للنيكل.

– تبدأ العملية بإزالة الفلزات (البلاتين والذهب والرصاص) من الخام بمعالجته بالماء الملكي ( 1:3 HNO₃, HCl )  

– يلي هذا تسخين الخام مع كربونات الرصاص ثم إضافة حمض النتريك لإذابة الفضة على هيئة نترات الفضة.

– تبقى بعد ذلك مادة صلبة غير قابلة للذوبان تحتوي على أربعة عناصر وهي: Ir ، Ru ، Os ، Rn

– يفصل الأوزميوم منها بعملية صهر ثم إذابة في الماء.

الخواص الكيميائية لعنصر الأوزميوم Chemical properties of Osmium

– لا يتأثر الأوزميوم بالأحماض غير المؤكسدة أو بالماء الملكي.

– لكنه يتفاعل بصعوبة عند درجات الحرارة العالية مع الفلزات ومع العوامل المؤكسدة فمثلاً يمكن تحويل Os إلى 0504 بتأثير HNO₃ المركز.

– يمكن إذابة Os بتعريضه لأبخرة مؤكسدة مثل: Na₂O₂ أو KClO₃، فيتحول إلى أوسمات ^2-[OsO₂(OH)₄] التي يمكن استخلاصها بالماء ثم تعالج بالكلور والتسخين لإنتاج أكسيد الأوزميـوم OsO₄ يكون فيها الأوزميوم ثماني التكافؤ.

– تصل درجة أكسدة الأوزميوم إلى (+8) وهي أكبر درجة أكسدة لعنصر في الجدول الدوري.

– يتميز الأوزميوم بدرجة أكسدة (4).

هاليدات الأوزميوم

– يعرف للأوزميوم أعلى هاليد في المجموعة وهو OsF₇ ويعد OsCl₅ أعلى مركب كلوريد وكذلك OsI₃, OsBr₄ يعتبران أعلى مركب بروميد ويوديد على التوالي.

– فلوريد الأوزميـوم مادة صفراء اللون يمكن الحصول عليها بتفاعل مباشر بين فلز الأوزميوم وغاز الفلور عند درجة الحرارة 600م وضغط 400 جو

– وفي ظروف عملية أخف من ذلك يتكون الهاليد OsF₆ ذو درجة انصهار منخفضة، والذي يتميه بعنف في الماء وينطلق F₂ كما في التفاعل الآتي:

OsF₆ → OsF₄ + F₂

استخدامات الأوزميوم Uses of Osmium

(1) إن الميزة الأساسية للأوزميوم تكمن في قساوته العالية ولهذا يستخدم للحصول على سبائك تقاوم التلف إلى أقصى حد ممكن ونستفيد من هذه السبائك في الصناعة الآتية كما يلي:

•  رؤوس أقلام الحبر ذات الريش الذهبية
•  رؤوس عقارب البوصلة
•  محاور وركائز أجهزة القياس الدقيقة جداً
• الساعات
• النصال الحادة في أدوات الجراحة
• الأزاميل المخصصة لنحت عاج الفيل.

(2) يستعمل كمحفز في صناعة النشادر وفي تفاعلات هدرجة المواد العضوية.

(3) أهم مركبات الأوزميوم من الناحية العملية هو رابع أكسيد الأوزميوم وأهميته كما يلي:

 (أ) يلعب دور الوسيط أثناء اصطناع بعض العقاقير الطبية.

(ب) يستعمل في الطب والبيولوجيا كمادة ملونة أثناء الفحص المجهري لأنسجة الحيوان والنبات حيث يستخدم أكسيد الأوزميوم لتسليط الضوء على الأشياء داخل الخلية

(جـ) علاوة على ذلك يستعمل كدهان أسود للرسم والكتابة على الخزف.

(د) كما يتمسك مسحوق أكسيد الأوزميوم الأسود ببصمات الأصابع الزيتية.

(4) يستعمل النظير Os–187 في عمليات تأريخ الأرض والصخور النيزكية.

(5) كما أن إبرة مشغل الأسطوانات القديم مصنوعة من الأوزميوم.

(6) يقوم أكسيد الأوزميـوم الأحمر بتلوين الخلايا بحيث يمكن رؤيتها بوضوح تحت مجهر قوي، بينما يسمح مسحوق الأكسيد الأسود بالكشف عن بصمات الأصابع في التحقيقات الجنائية.

(7) يتم استخدام سبيكة الأوزميوم الصلبة في حبيبات قلم الحبر.

تأثير الأوزميوم على الإنسان

–  إن بلورات رابع أكسيد الأوزميـوم ذات اللون الأصفر الباهت هي سم قوي يؤذي العين ويخرب الجلد والغشاء المخاطي.

– المراجع: 

• دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر.
• The Periodic Table Book – A Visual Encyclopedia of Elements written by Tom Jackson – consultant Jack Challoner – Great Britain 2017