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 Os Protonen/elektronen 76
Groep 8 Isotopen 186Os, 187Os, 188Os, 189Os, 190Os, 192Os
Periode Elektronenconfiguratie [Xe] 6s2 4f14 5d6
Blok d Elektronegativiteit 1,5 (Pauling)
Bij kamertemperatuur vast Atoomstraal 134 10-12m
Dichtheid 22600 kg m-3 Relatieve atoommassa 190.2
Smeltpunt 3033 oC
(3306 K)
Soortelijke warmte J kg-1K-1
Kookpunt 5012 oC
(5285 K)
Warmtegeleidingscoëfficiënt W m-1K-1

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 kataly?sator. 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 ijzergebaseerde katalysatoren ook een prima resultaat opleverden.

Kompasnaald

Ook bij een kompasnaald geldt dat het gekozen materiaal buitengewoon hard en corrosiebesten­dig 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

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 platiname­talen 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.

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 osmiumhoudende 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.

Deel dit op: