Плотность осмия

Осмий — 76 элемент таблицы Менделеева

Осмий – оловянно-белый металл с серовато-голубым оттенком. Это самый тяжелый из всех металлов (его плотность 22,6 г/см3) и один из самых твердых. Тем не менее осмиевую губку можно растереть в порошок, поскольку он хрупок. Плавится осмий при температуре около 3000°C, а температура его кипения до сих пор точно не определена. Полагают, что она лежит где-то около 5500°C.

Большая твердость осмия (7,0 по шкале Мооса), пожалуй, то из его физических свойств, которое используют наиболее широко. Осмий вводят в состав твердых сплавов, обладающих наивысшей износостойкостью. У дорогих авторучек напайку на кончик пера делают из сплавов осмия с другими платиновыми металлами или с вольфрамом и кобальтом. Из подобных же сплавов делают небольшие детали точных измерительных приборов, подверженные износу. Небольшие – потому что осмий мало распространен (5·10–6% веса земной коры), рассеян и дорог. Этим же объясняется ограниченное применение осмия в промышленности. Он идет лишь туда, где при малых затратах металла можно получить большой эффект. Например, в химическую промышленность, которая пытается использовать осмий как катализатор. В реакциях гидрогенизации органических веществ осмиевые катализаторы даже эффективнее платиновых.

Несколько слов о положении осмия среди прочих платиновых металлов. Внешне он мало от них отличается, но именно у осмия самые высокие температуры плавления и кипения среди всех металлов этой группы, именно он наиболее тяжел. Его же можно считать наименее «благородным» из платиноидов, поскольку кислородом воздуха он окисляется уже при комнатной температуре (в мелкораздробленном состоянии). А еще осмий – самый дорогой из всех платиновых металлов. Если в 1966 г. платина ценилась на мировом рынке в 4,3 раза дороже, чем золото, а иридий – в 5,3, то аналогичный коэффициент для осмия был равен 7,5.

Как и прочие платиновые металлы, осмий проявляет несколько валентностей: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ и 8 +. Чаще всего можно встретить соединения четырех- и шестивалентного осмия. Но при взаимодействии с кислородом он проявляет валентность 8+.

Как и прочие платиновые металлы, осмий – хороший комплексообразователь, и химия соединений осмия не менее разнообразна, чем, скажем, химия палладия или рутения.

Интересуетесь топовыми гаджетами и популярными технологическими новинками?👍 Подписывайтесь на телеграм канал @upkitai ( ссылка t.me/upkitai )

Плотность осмия и другие его физические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕОсмий представляет собой синевато-серый твердый, но хрупкий металл (рис. 1), сохраняющий свой блеск даже при сильном нагревании.

Плохо поддается механической обработке. Среди всех простых веществ осмий считается самым плотным, превосходя иридий.

pic3646.png

Рис. 1. Осмий. Внешний вид.

Основные константы осмия приведены в таблице ниже.

Таблица 1. Физические свойства и плотность осмия.

Плотность, г/см3

22,6

Температура плавления, oС

3000

Температура кипения, oС

5000

Тип кристаллической решетки

гексагональная

Электропроводность (Hg = 1)

10

Нахождение осмия в природе

Осмий входит в группу, так называемых платиновых металлов, которые относятся к числу малораспространенных элементов. Относительное содержание его в земной коре оценивается в 5×10-7% (масс.). Будучи весьма распыленным по различным горным породам платиновые металлы очень редко образуют скопления.

Осмий в самородном состоянии встречается только в виде твердого раствора с иридием, его процентное содержание в котором находится на уровне 10 – 50%. Важнейшим минералом осмия считается невьянскит (IrOs-Ir3Os). Никогда не встречается в железных рудах.

Краткое описание химических свойств и плотность осмия

Общеизвестно, что платиновые металлы обладают низкой химической активностью, однако их инертность часто преувеличивают.

Осмий наиболее устойчив к действию кислот – на слитки этого металла не действует даже царская водка. В отличие от других платиновых металлов осмий легко реагирует с кислородом, превращаясь в летучий оксид OsO4.

Os + 2O2 = OsO4.

Активность платиновых металлов существенно возрастает при измельчении: тонко измельченный порошок осмия при слабом нагревании в кислороде даже раскаляется вследствие окисления, он взаимодействует также с крепкой азотной и серной кислотами, расплавленным пиросульфатом калия. Во всех случаях продуктом является тетраоксид.

Os + 8HNO3 (conc) = [Os(H2O)2O4] + 8NO2 + 2H2O.

Лучшим способом перевода осмия в растворимое состояние служит окислительное сплавление с щелочами, приводящее к образованию осматов (VII) Na5OsO6.

Фторирование осмия при повышенном давлении приводит к фториду OsF7, при хлорировании осмий дает смесь три- и тетрахлорида. Нагреванием порошка осмия с бромом в запаянной трубке получают тетрабромид.

2Os + 7F2 = 2OsF7;

2Os + 3Cl2 = 2OsCl3;

Os + 2Cl2 = OsCl4.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание Вычислите плотность а) по кислороду; б) по азоту; в) по воздуху следующих газов: хлороводорода HCl и оксида азота (II).
Решение Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl) = 1 + 35,5 = 36,5.

Dair(HCl) = Mr(HCl) / Mr(air) = 36,5 / 29 = 1,26;

DO2(HCl) = Mr(HCl) / Mr(O2) = 36,5 / 32 = 1,14;

DN2(HCl) = Mr(HCl) / Mr(N2) = 36,5 / 28 = 1,3.

Mr(O2) = 2 ×Ar(O) = 2 × 16 = 32.

Mr(N2) = 2 ×Ar(N) = 2 × 14 = 28.

Mr(NO) = Ar(N) + Ar(O) = 14 + 16 = 30.

Dair(NO) = Mr(NO) / Mr(air) = 30 / 29 = 1,03;

DO2(NO) = Mr(NO) / Mr(O2) = 30 / 32 = 0,9375;

DN2(NO) = Mr(NO) / Mr(N2) = 30 / 28 = 1,07.

Ответ Плотности хлороводорода по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 1,26, 1,14 и 163; плотности оксида азота (II) по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 1,03, 0,9375 и 1,07.

ПРИМЕР 2

Задание Вычислите плотность а) по кислороду; б) по азоту; в) по воздуху следующих газов: оксида азота (V) и бромоводорода HBr.
Решение Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

Mr(HBr) = Ar(H) + Ar(Br) = 1 + 80 = 81.

Dair(HBr) = Mr(HBr) / Mr(air) = 81 / 29 = 2,79;

DO2(HBr) = Mr(HBr) / Mr(O2) = 81 / 32 = 2,53;

DN2(HBr) = Mr(HBr) / Mr(N2) = 81 / 28 = 2,89.

Mr(O2) = 2 ×Ar(O) = 2 × 16 = 32.

Mr(N2) = 2 ×Ar(N) = 2 × 14 = 28.

2)

Mr(N2O5) = 2 ×Ar(N) + 5×Ar(O) = 2 ×14 + 5×16 = 28 + 80 = 108.

Dair(N2O5) = Mr(N2O5) / Mr(air) = 108 / 29 = 3,72;

DO2(N2O5) = Mr(N2O5) / Mr(O2) = 108 / 32 = 3,375;

DH2(N2O5) = Mr(N2O5) / Mr(N2) = 108 / 28 = 3,85.

Ответ Плотности бромоводорода по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 2,79, 2,53 и 2,89; плотности оксида азота (V) по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 3,72, 3,375 и 3,85.

Используемые источники:

  • https://calcsbox.com/post/osmium.html
  • http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/plotnost/plotnost-osmiya/