Osmium

Osmium je drahý kov, ve svých sloučeninách dosahuje oxidačního čísla v rozmezí -II až VIII. Společně s iridiem a platinou patři do triády těžkých platinových kovů.

Atomové číslo	76	Počet stabilních izotopů	5
Atomová hmotnost	190,23	Elektronová konfigurace	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 4s²
Teplota tání [°C]	3033	Teplota varu [°C]	5012
Elektronegativita	2,2	Hustota [g.cm^-3]	22,59

Vlastnosti osmia

Obsah

Izotopy

Osmium má sedm přírodních izotopů, z nichž pět je stabilních.

Izotop	Zastoupení v přírodě [%]	Poločas rozpadu
¹⁸⁴Os	0,02	3,0×10¹³ let
¹⁸⁶Os	1,59	2,0×10¹⁵ let
¹⁸⁷Os	1,96	stabilní
¹⁸⁸Os	13,24	stabilní
¹⁸⁹Os	16,15	stabilní
¹⁹⁰Os	26,26	stabilní
¹⁹¹Os	40,78	stabilní

Vybrané izotopy osmia

Známe 30 umělých izotopů osmia,[4] nejdelší poločas rozpadu má ¹⁹⁴Os s poločasem rozpadu šest let.[5]

¹⁹¹Os

Tento izotop se využívá k přípravě jaderného izomeru ^191mIr pro nukleární medicínu.[6]

$$^{191}_{\ \ 76}\textrm{Os}\ \rightarrow\ ^{191m}_{\ \ \ \ \ 77}\textrm{Ir}\ +\ ^{\ \ \ 0}_{-1}\beta$$

Výskyt a využití

V přírodě doprovází platinové kovy, patří mezi nejtěžší prvky. Vzácně se v přírodě vyskytuje jako osmiridium, což je slitina osmia s iridiem a často obsahuje i další platinové kovy. Nerozpouští se v lučavce královské.

Kovové osmium. Zdroj: Alchemist-hp/Commons

Využití nachází ve slitinách s vysokou tvrdostí (např. s iridiem v osmiridiu) a jako součást heterogenních katalyzátorů.

Chemické vlastnosti

Je chemicky značně odolné, do roztoku jej lze převést alkalickým tavením s hydroxidem nebo peroxidem sodným. Jemné práškové osmium se na vzduchu samovolně oxiduje na oxid osmičelý.

Oxidy

Oxid osmičelý (OsO₄) má tetraedrickou geometrii ale poměrně ochotně vytváří komplexní ionty, kde má osmium koordinační číslo 6. Je bezbarvý, ale často má nažloutlou barvu, což je způsobeno přítomností malého množství oxidu osmičitého. Vzniká přímou oxidací kovového osmia vzduchem.

Oxid osmičelý v ampuli. Zdroj: W. Oelen/Commons

Je to Lewisova kyselina a mírné oxidační činidlo, alkeny dokáže oxidovat na cis-dioly.

Oxidace alkenu oxidem osmičelým. Zdroj: Project Osprey/Commons

S vodnými roztoky reaguje za vzniku komplexních aniontů [OsO₄(OH)₂]^2-, které lze snadno redukovat na [OsO₂(OH)₄]^2-.

Reakcí amoniaku, OsO₄ a KOH vzniká trioxonitridoosmičelan draselný, K[Os(N)O₃].

Oxid osmičitý (OsO₂) je hnědočerná krystalická látka, nerozpustná ve vodě, ale rozpustná v kyselině chlorovodíkové. Lze jej připravit oxidací osmia mírnými oxidačními činidly, např. chlorečnanem sodným nebo oxidem osmičelým.

Os + OsO₄ → 2 OsO₂

Karbonyly

Reakcí oxidu osmičelého s oxidem uhelnatým za zvýšené teploty a tlaku vzniká triosmium dodekakarbonyl.

3 OsO₄ + 24 CO → Os₃(CO)₁₂ + 12 CO₂

Struktura triosmium dodekakarbonylu. Zdroj: Nothingserious/Commons

NMR

Osmium má dva NMR aktivní izotopy ¹⁸⁷Os a ¹⁸⁹Os. Standardem pro Os NMR je OsO₄.

Díky spinu ½ má ¹⁸⁷Os užší signály než ¹⁸⁹Os NMR, ale má podstatně nižší citlivost. Při měření se nejčastěji využívá nepřímé detekce.

Jádro ¹⁸⁹Os má kvadrupól, z toho důvodu poskytuje široké signály. Toto jádro se měří lépe na spektrometrech s nižším polem.

	¹⁸⁷Os	¹⁸⁹Os
Spin	1/2	3/2
Zastoupení v přírodě	1,96 %	16,15 %
Jaderný magnetický moment μ/μ_N	+0,06465189	+0,659933
Rozsah chemických posunů	-5000 až 0 ppm
Relativní citlivost k ¹H	2,43×10^-7	3,95×10^-4
Relativní citlivost k ¹³C	1,43×10^-3	2,32

Chemické posuny

OsO₄	0	Klastry osmia	-2200-(-2800)
CpOs(phosphine)₂Br	-3000-(-3500)	CpOs(phosphine)₂Alk(en)yl	-4500-(-4900)