Hulp bij leren Periodiek systeem

Osmium

chemisch-element

76

Os/Osmium

Osmium heeft de hoogste dichtheid van alle elementen: een espressokopje met het metaal weegt meer dan een kilo. Het blauwig glanzende metaal is ongeveer even zeldzaam als goud en komt ook net als goud in metallische vorm in de natuur voor. Je vindt het als legeringselement in zeer harde materialen voor bijvoorbeeld vulpenpunten, elektrische contacten en naalden. Het werd ook gebruikt voor de naald van oude fonografen (de voorloper van de platenspeler).

Symbool

Protonen/elektronen

Groep

Isotopen

¹⁸⁴Os, ¹⁸⁶Os, ¹⁸⁷Os, ¹⁸⁸Os, ¹⁸⁹Os, ¹⁹⁰Os, ¹⁹²Os

Periode

Elektronenconfiguratie

[Xe] 4f¹⁴5d⁶6s²

Blok

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,32,14,2

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,5 (Pauling)

Dichtheid

22600 kg m^-3

Atoomstraal

134 ^. 10^-12m

Smeltpunt

3033 ^oC (3306 K)

Relatieve atoommassa

190.2

Kookpunt

5008 ^oC (5281 K)

Soortelijke warmte

130 J kg⁻¹ K⁻¹

Warmtegeleidingscoëfficiënt

Selecteer

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Vulpenpunt

Een vulpenpunt moet zeer corrosiebestendig, sterk, hard en slijtvast zijn. In sommige (dure) pennen zijn ze gemaakt uit een osmium-iridiumlegering met de naam osmiridium. Ook legeringen met ruthenium en wolfraam worden gebruikt.

Katalysator

Osmium is net als andere platinametalen (platina zelf, maar ook bijvoorbeeld ruthenium, rhodium en palladium) een goede katalysator. Osmium was een van de eerste katalysatoren voor het bekende Haber-Bosch proces dat stikstof uit de lucht bindt in ammoniak. De ontwikkelaars bij BASF kochten de complete wereldvoorraad op. Deze investering bleek tevergeefs, want niet veel later (in 1908) bleek dat ijzer gebaseerde katalysatoren ook een prima resultaat opleverden.

Kompasnaald

Ook bij een kompasnaald geldt dat het gekozen materiaal buitengewoon hard en corrosie bestendig en bovendien magnetisch moet zijn. Vooral in de betere, zeer nauwkeurige en betrouwbare kompassen wordt daarom een osmium-iridiumlegering toegepast. Denk bijvoorbeeld aan het stuurkompas van schepen.

Lager van klok of horloge

In klokken en horloges van goede kwaliteit vind je osmium-iridiumlegeringen vanwege de bijzonder duurzame eigenschappen van dit materiaal. Het is zeer hard en corrosiebestendig en garandeert dus een langdurig goede werking van het uurwerk.

Sieraden

Sieraden bevatten soms osmiumlegeringen. Deze zijn blinkend zilverwit met een blauwachtige glans die een heel speciale effect kan geven. De goede corrosiebestendigheid van de legeringen is in deze toepassing ook van belang.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

Elektrische contacten (in elektronica)
Gloeidraad in lampen (Os/W, ‘osram’; de naam van de legering werd merknaam)
Katalysator bij de antivriesbereiding en hydrogeneren van organische verbindingen
Kogellagers voor precisieapparatuur
Medische instrumenten

In verbindingen

Katalysator	Os-carbonylcomplexen
Kleuren en prepareren van weefsels voor elektronenmicroscopisch onderzoek	OsO₄
Kleurstof voor textiel	OsO₄
Reagens voor adrenaline	OsO₄
Detectie van vingerafdrukken (forensisch onderzoek)	OsO₄

Naam & ontdekking

Naam

De naam osmium komt van het Griekse woord osme voor geur, stank. Het element dankt die naam aan osmiumtetraoxide (OsO₄), dat bij het bereiden van osmium als tussenproduct ontstaat. Het heeft vervelende, doordringende geur.

Ontdekking

De Engelse chemicus Smithson Tennant (foto) ontdekte osmium in 1803 in het residu dat ontstaat bij de verwerking van platina-erts. Het platina lost op in koningswater, maar er ontstaat ook een donkere, onoplosbare neerslag. Andere chemici veronderstelden dat dit koolstof zou zijn, maar Tennant was een andere mening toegedaan. Hij had de nodige ervaring met koolstof; zo toonde hij als eerste aan dat diamant een vorm van zuiver koolstof is. Dankzij een uitgekiende chemische behandeling van het residu ontdekte Tennant zowel osmium als iridium.

Tennant was de zakenpartner van William Hyde Wollaston die veel geld wist te verdienen met de verwerking van platinaerts. Wollaston (foto) is de ontdekker van palladium (1802) en rhodium (1804), ook in ruw platina.

Voorkomen

Osmium is een zeldzaam element. Met een gewichtsaandeel van 1,5.10^-7 % van de aardkorst staat het op 76 in de ranglijst van meest voorkomende elementen; één plaats onder goud.

Ertsen van de platina metalen en gouderts bevatten vaak kleine hoeveelheden osmium, doorgaans in metallische (gedegen) toestand. Ook in koper- en nikkelertsen worden kleine hoeveelheden osmium aangetroffen.

Winning

De belangrijkste wingebieden liggen in Zuid-Afrika (Witwatersrand), Rusland (Oeral en Siberië), Madagaskar, Tasmanië, Indonesië (Kalimantan), Canada en Japan.

Bereiding

Vroeger

Het eerste osmium werd geïsoleerd uit het residu dat ontstaat bij het oplossen van ruw platina in koningswater. De Engelse chemicus Smithson Tennant smolt het residu met lood en behandelde het zowel met zuur als alkali. Het leverde hem de oxiden van respectievelijk osmium en iridium op. Het oxide van osmium (OsO₄) was gemakkelijk af te dampen en met behulp van waterstof tot osmium te reduceren.

Tegenwoordig

Men verkrijgt zuiver osmium door osmium houdende ertsen of mineralen met zuurstof om te zetten in het vluchtige osmiumtetraoxide. Vervolgens wordt deze stof opgelost in alcoholische loog, waarna ammoniumchloride wordt toegevoegd. Er ontstaat OsO₂(NH₃)₄Cl₂ dat na zuivering met waterstof tot metallisch osmium wordt gereduceerd.

In toenemende mate isoleert men osmium uit de restanten van de platina-, koper-, zilver- en nikkelwinning. Daarvoor wordt het in koningswater onoplosbare deel gesmolten met natriumwaterstofsulfaat (NaHSO₄) en vervolgens opgelost in water. Wederom vormt zich een residu, dat gesmolten wordt met natriumperoxide (Na₂O₂). Toevoegen van water leidt tot een oplossing, waar chloorgas doorheen wordt geleid. Daarbij ontstaat het vluchtige osmiumtetraoxide (OsO₄), dat verder wordt bewerkt volgens de eerder genoemde methode.

De winning uit anodeslib van de nikkel- of koperwinning neemt steeds toe; ook wordt de ‘klassieke’ methode voor het scheiden van platina meer en meer vervangen door vloeistof-vloeistofextractie en ionenwisseling.

Voor de meeste toepassingen wordt osmium overigens niet gescheiden van de andere platinametalen (bijvoorbeeld iridium), maar verwerkt tot een direct te gebruiken legering.

Bekijk foto’s en filmpjes