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锇是元素周期表第六周期Ⅷ族元素,元素符号Os,原子序数76,相对原子质量190.23,属重铂族金属,是已知的密度最大的金属。锇存在于锇铱矿中。将含锇的固体在空气中焙烧,将挥发出的四氧化锇利用醇碱溶液吸收,得到锇酸盐后用氢气还原制得金属锇。可用来制造超高硬度的合金。锇同铑、钌、铱或铂的合金,常用作电唱机、自来水笔尖及钟表和仪器中的轴承。
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发现历史

1803年,法国化学家科勒德士戈蒂等人研究了铂系矿石溶于王水后的渣子。他们宣布残渣中有两种不同于铂的新金属存在,它们不溶于王水。1804年,泰纳尔发现并命名了它们。其中一个曾被命名为ptenium,后来改为osmium(锇),元素符号定为Os。ptenium来自希腊文中“易挥发”,osmium来自希腊文osme,原意是“臭味”,这是因为四氧化锇OsO4的熔点只有41℃,易挥发,气体有刺激性气味。

矿藏分布

锇属铂系元素。铂系元素几乎完全成单质状态存在,高度分散在各种矿石中。例如原铂矿、硫化镍铜矿、磁铁矿等。铂系元素几乎无例外地共同存在,形成天然合金。在含铂系元素矿石中,通常以铂为主要成分,而其余铂系元素则因含量较小,必须经过化学分析才能被发现。由于锇、铱、钯、铑和钌都与铂共同组成矿石,因此它们都是从铂矿提取铂后的残渣中发现的。铂系元素化学性质稳定。它们中除铂和钯外,不但不溶于普通的酸,而且不溶于王水。铂很易溶于王水,钯还溶于热硝酸中。所有铂系元素都有强烈形成配位化合物的倾向。

物理性质

每层电子排布:2,8,18,32,14,2

原子体积:8.49cm3/mol

地壳含量:0.0001ppm

太阳中含量:0.002ppm

晶体结构:晶胞为六方晶胞。

晶胞参数:a=273.44pm;b=273.44pm;c=431.73pm;α=90°;β=90°;γ=120°

莫氏硬度:7

声音在其中的传播速率:4940m/s

电离能(kJ/mol)

M-M+840

M+-M2+1600

M2+-M3+2400

M3+-M4+3900

M4+-M5+5200

M5+-M6+6600

M6+-M7+8100

M7+-M8+9500

化学性质

反射色锡白带浅蓝。反射率:67.5(绿光),66(橙光),67(红光)。平行c轴切面双反射清楚。非均质弱到中强,浅粉红、红、古铜色和灰到深蓝。

锇是已知金属单质中密度最大的,其密度达到22.48g/cm3,熔点3045℃,沸点在5027℃以上。六方密集晶格。灰蓝色金属,质硬而脆,放在铁臼里捣,就会很容易地变成粉末,锇粉呈蓝黑色,且锇金属粉末可自燃。锇的蒸气有剧毒,会强烈地刺激人的眼部粘膜,严重时会造成失明。

金属锇在空气中十分稳定,粉末状的锇易氧化。浓硝酸、浓硫酸、次氯酸钠溶液都可以使其氧化。在室温下易与氧气反应生成氧化锇(OsO2),加热可生成易挥发且有剧毒的四氧化锇(OsO4)。

化合物

二氧化锇

化学式为OsO2,有两种晶型(1)分子量222.20,为桔棕色晶体,相对密度11.37(21.4℃),加热到500℃时30%转化为四氧化锇。不溶于水和酸类;(2)分子量222.20,黑色粉末,相对密度7.71(21℃),加热至350~400℃转变成红棕色晶体。不溶于水,溶于稀盐酸。在氧中加热锇粉或由四氧化锇加热分解制得。

四氧化锇

化学式为OsO4,分子量254.20,CAS号为20816-12-0,为白色或淡黄色结晶,有类似氯的气味,蒸汽压0.93kPa(20℃),熔点41.0℃,沸点130℃,微溶于水,溶于乙醇、乙醚、四氯化碳、氨水,密度为4.91g/cm3,主要用于催化剂、氧化剂、化学试剂,还用于医药和制造白热气灯的纱罩等。

六氯合锇(Ⅲ)酸钠

又名六氯锇酸钠,化学式为Na2[OsCl6],分子量为448.90,橙色斜方柱状晶体。溶于水、醇。向四氧化锇溶液中加入氯化钠及还原剂(如酒精)制得。

二硫化锇

化学式为OsS2,分子量为254.33,为黑色立方晶体,受热分解,密度9.47g/cm3,不溶于水、碱类,溶于硝酸,由锇和硫加热直接化合而得。

二碲化锇

化学式为OsTe2,分子量为443.40,为灰黑色晶体,熔点约600℃,不溶于酸,遇硝酸而分解。

铱锇矿

矿物名称:铱锇矿,Iridosmine。

化学组成:IrOs,多含有少许铂、铑、钌、铜、铁等。

鉴定特征:不熔融,遇酸不溶解。加硝石烧时散发一种特异的恶臭(OsO4)将烧后熔渣溶于水中,则有黑色铱粉沉淀。

成因产状:在中国主要产于超基性岩铬铁矿型铂矿床及砂矿中,与自然铂、铱铂矿、硫镍钯铂矿、铬尖晶石等成组合。

著名产地:世界著名产地有乌拉尔、南美的察科、哥伦比亚的北部、美国俄勒冈等地。

名称来源:依据其成分组成命名。

晶体形态:六方薄板状晶形。

晶系:六方晶系。

用途

锇在工业中可以用做催化剂。合成氨或进行加氢反应时用锇做催化剂,就可以在不太高的温度下获得较高的转化率。如果在铂里掺进一点锇,就可做成硬度大且锋利的锇铂合金手术刀。利用锇与一定量的铱可制成锇铱合金,比如某些高级金笔的笔尖上那颗银白色的小圆点即锇铱合金,锇铱合金坚硬耐磨,可以做钟表和重要仪器的轴承,使用年限很长。

世界纪录

世界上密度最大的金属元素:元素周期表第六周期Ⅷ族元素,铂族金属成员之一,其密度为22.59g/cm3,是目前已知的密度最大的金属。(吉尼斯世界纪录)

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