Osmio

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Osmio
   

76
Os
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

renio ← osmio → iridio

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
Metallo grigio lucente
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicoosmio, Os, 76
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco8(VIIIB), 6, d
Densità22 661 kg/m³
Durezza7
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico5D4
Proprietà atomiche
Peso atomico190,23
Raggio atomico (calc.)130 pm
Raggio covalente128 pm
Raggio di van der Waals136 pm[1]
Configurazione elettronica[Xe]4f145d66s2
e per livello energetico2, 8, 18, 32, 14, 2
Stati di ossidazione2, 3, 4, 5, 8[2]
Struttura cristallinaesagonale
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione3 306 K (3 033 °C)
Punto di ebollizione5 285 K (5 012 °C)
Volume molare8,42×10−6 /mol
Entalpia di vaporizzazione627,6 kJ/mol
Calore di fusione31,8 kJ/mol
Tensione di vapore2,52 Pa a 3 300 K
Velocità del suono4940 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-04-2
Elettronegatività2,2
Calore specifico130 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica1,09×107/m·Ω
Conducibilità termica87,6 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione840 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1 600 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
184Os0,02% 1,12×1013 anniα1,452180W
185Ossintetico 93,6 giorniε1,013185Re
186Os1,59% >2×1015 anniα2,822182W
187Os1,96% È stabile con 111 neutroni
188Os13,24% È stabile con 112 neutroni
189Os16,15% È stabile con 113 neutroni
190Os26,26% È stabile con 114 neutroni
191Ossintetico 15,4 giorniβ0,314191Ir
192Os40,78% È stabile con 116 neutroni
194Ossintetico 6 anniβ0,097194Ir
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

L'osmio è l'elemento chimico di numero atomico 76 e il suo simbolo è Os.

È un metallo di transizione del periodo del platino: è un metallo duro, di color blu-grigio o blu nerastro e si usa in alcune leghe con il platino e l'iridio. Si trova in natura in lega con il platino, nei minerali di quest'ultimo. Il suo tetrossido si usa nel rilevamento delle impronte digitali, il metallo puro o legato nei contatti elettrici, nei pennini delle penne stilografiche e in altre applicazioni dove è necessaria una estrema durezza e resistenza all'usura. Per questo viene utilizzato dai vetrai per asportare graffi e abrasioni da vetri e specchi.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Cristalli di osmio ad elevata purezza

L'osmio metallico è estremamente denso, di color bianco-blu, fragile e lucido anche ad alte temperature, ma è estremamente difficile da ottenere. La polvere di osmio è ottenibile più facilmente, ma in queste condizioni l'osmio reagisce con l'ossigeno dell'aria ossidandosi in tetrossido di osmio (OsO4), che è velenoso. Quest'ossido è anche un potente agente ossidante, ha un forte odore caratteristico e bolle a 130 °C.

Per la sua grande densità l'osmio è in genere considerato l'elemento più pesante di tutti, superando di poco l'iridio; con il calcolo della densità a partire dalla matrice cristallina si ottengono risultati più affidabili delle misure dirette, ottenendo per l'iridio un risultato di 22650 kg/m³ contro 22661 kg/m³ per l'osmio. Volendo distinguere i vari isotopi, il più pesante risulta l'osmio-192.

Questo metallo ha anche il più alto punto di fusione e la più bassa tensione di vapore del gruppo del platino. Gli stati di ossidazione più comuni dell'osmio sono +4 e +3, ma può assumere tutti gli stati da +1 a +8.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

A causa dell'estrema tossicità del suo ossido, l'osmio è raramente usato puro; viene invece spesso legato ad altri metalli in applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura. Le leghe di osmio sono molto dure e, eventualmente addizionate di altri metalli del gruppo del platino, trovano impiego nella produzione di pennini per penne stilografiche, puntine di giradischi, perni e contatti elettrici.

Il tetrossido di osmio ha trovato impiego nel rilevamento delle impronte digitali e nella colorazione dei tessuti grassi per la preparazione di vetrini per microscopia. Una lega 90:10 platino:osmio è usata per produrre impianti chirurgici quali stimolatori cardiaci e valvole polmonari.

Il tetrossido di osmio e l'osmiato di potassio trovano uso come agenti ossidanti nella sintesi chimica.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

L'osmio (dal greco ὀσμή (osmè) = odore) fu scoperto nel 1803 da Smithson Tennant, a Londra. Lo isolò insieme con l'iridio dal residuo ottenuto dallo scioglimento del platino nell'acqua regia. Insieme due chimici francesi Antoine-François de Fourcroy e Louis Nicolas Vauquelin identificarono un metallo in un residuo di platino che chiamavano "ptène".[3]

Nel 2001, presso il Lawrence Livermore National Laboratory (California) un campione di osmio è stato sottoposto a una pressione di 60 GPa e la sua resistenza alla compressione (il modulo di carico) è risultata essere superiore a quella del diamante (462 GPa contro 443 GPa), ritenuta da sempre quella più grande in assoluto. Tale caratteristica apre nuove frontiere per lo sviluppo di applicazioni industriali con l'utilizzo di osmio (per esempio per il taglio di acciaio ad alte temperature).[4][5]

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

L'osmio si trova nell'osmio nativo (o osmiridio), una lega naturale di osmio e iridio, e nelle sabbie fluviali ricche di platino degli Urali e delle Americhe. Si trova inoltre nei minerali di nichel della regione di Sudbury, nell'Ontario, accompagnato ad altri metalli del gruppo del platino. Benché la concentrazione di questi metalli sia esigua, il grande volume di minerale trattato rende la produzione di questi metalli rari economicamente possibile[non chiaro].

Composti[modifica | modifica wikitesto]

Il più comune è il tetrossido di osmio OsO4.

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

L'osmio in natura si presenta come una miscela di sette isotopi, di cui cinque sono stabili; 187Os, 188Os, 189Os, 190Os ed il più abbondante 192Os. 184Os e 186Os sono instabili, ma la loro emivita è talmente lunga da poter essere considerati stabili per qualsiasi applicazione pratica.

187Os è il prodotto del decadimento di 187Re, la cui emivita è 4,56×1010 anni. Il rapporto 187Os/188Os insieme al rapporto 187Re/187Os viene usato per la datazione di rocce di origine terrestre e meteorica.

La più notevole datazione basata sull'osmio è quella che, insieme con la misura del tenore di iridio, è stata condotta sullo strato di quarzo lungo la giunzione K-T risalente a circa 65 milioni di anni fa che segna il periodo di estinzione dei dinosauri.

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

Il tetrossido di osmio è altamente tossico. Concentrazioni di osmio nell'aria dell'ordine di 10−7 g/m³ sono ritenute sufficienti a causare congestione delle vie respiratorie e danni a pelle e occhi.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Osmio, su lenntech.it. URL consultato il 28 aprile 2013.
  2. ^ Tavola periodica interattiva, su multimedia.bovolentaeditore.com. URL consultato il 28 aprile 2013.
  3. ^ (EN) Rolf Haubrichs, Pierre-Leonard Zaffalon, Osmium vs. ‘Ptène’: The Naming of the Densest Metal | Johnson Matthey Technology Review, in Johnson Matthey Technology Review, 13 giugno 2017.
  4. ^ Hyunchae Cynn; John E. Klepeis; Choong-Shik Yoo; David A. Young, Osmium has the Lowest Experimentally Determined Compressibility, in Physical Review Letters, vol. 88, n. 13, 2002, DOI:10.1103/PhysRevLett.88.135701. URL consultato il 20-10-2010
  5. ^ (EN) J.R. Minkel, Osmium is Stiffer than Diamond, su focus.aps.org, Physical Review Focus, 2002. URL consultato il 20 ottobre 2010.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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