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(化學元素)

鎖定
鋨是元素週期表第六週期Ⅷ族元素,元素符號Os,原子序數76,相對原子質量190.23,屬重鉑族金屬,是已知的密度最大的金屬單質。 [1] 
鋨存在於鋨銥礦中。將含鋨的固體在空氣中焙燒,將揮發出的四氧化鋨利用醇鹼溶液吸收,得到鋨酸鹽後用氫氣還原製得金屬鋨。可用來製造超高硬度的合金。鋨同的合金,常用作電唱機、自來水筆尖及鐘錶和儀器中的軸承
中文名
外文名
Osmium
CAS登錄號
7440-04-2
EINECS登錄號
231-114-0
熔    點
3045 ℃
沸    點
5027 ℃
水溶性
不易溶於水
密    度
22.59 g/cm³
外    觀
灰藍色金屬,鋨粉呈藍黑色
應    用
用於製造高硬度的合金
安全性描述
S16;S26;S36/S37/S39
危險性符號
F;Xi
危險性描述
R11;R36/37/38;R41
UN危險貨物編號
3089
原子序數
76
元素來源
存在於鋨銥礦中
元素類型
過渡金屬
晶體結構
六方晶胞
元素符號
Os
週    期
第六週期
VIII族
d區
原子量
190.23
電負性
2.2(鮑林標度)
原子半徑
135pm
磁    序
順磁性
電子排布
[Xe] 4f145d66s2

發現歷史

1803年 [2]  ,法國化學家科勒德士戈蒂等人研究了鉑系礦石溶於王水後的渣子。他們宣佈殘渣中有兩種不同於鉑的新金屬存在,它們不溶於王水。1804年,泰納爾發現並命名了它們。其中一個曾被命名為ptenium,後來改為osmium(鋨),元素符號定為Os。ptenium來自希臘文中“易揮發”,osmium來自希臘文osme,原意是“臭味”,這是因為四氧化鋨OsO4的熔點只有41℃,易揮發,氣體有刺激性氣味。

礦藏分佈

最重的金屬——鋨
最重的金屬——鋨(1張)
鋨屬鉑系元素 [2]  鉑系元素幾乎完全成單質狀態存在,高度分散在各種礦石中。例如原鉑礦、硫化鎳銅礦、磁鐵礦等。鉑系元素幾乎無例外地共同存在,形成天然合金。在含鉑系元素礦石中,通常以鉑為主要成分,而其餘鉑系元素則因含量較小,必須經過化學分析才能被發現。由於鋨、都與鉑共同組成礦石,因此它們都是從鉑礦提取鉑後的殘渣中發現的。鉑系元素化學性質穩定。它們中除鉑和鈀外,不但不溶於普通的酸,而且不溶於王水。鉑很易溶於王水,鈀還溶於熱硝酸中。所有鉑系元素都有強烈形成配位化合物的傾向。

物理性質

每層電子排布:2,8,18,32,14,2
原子體積:8.49cm3/mol
地殼含量:0.0001ppm
太陽中含量:0.002ppm
晶體結構:晶胞為六方晶胞。
晶胞參數:a=273.44pm;b=273.44pm;c=431.73pm;α=90°;β=90°;γ=120°
莫氏硬度:7
聲音在其中的傳播速率:4940m/s
電離能(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

化學性質

反射色錫白帶淺藍。反射率:67.5(綠光),66(橙光),67(紅光)。平行c軸切面雙反射清楚。非均質弱到中強,淺粉紅、紅、古銅色和灰到深藍。
鋨是已知金屬單質中密度最大的,其密度達到22.59g/cm3,熔點3045℃,沸點在5027℃以上。六方密集晶格。灰藍色金屬,質硬而脆,放在鐵臼裏搗,就會很容易地變成粉末,鋨粉呈藍黑色,且鋨金屬粉末可自燃。四氧化鋨的蒸氣有劇毒,會強烈地刺激人的眼部粘膜,嚴重時會造成失明。
金屬鋨在空氣中十分穩定,粉末狀的鋨易氧化。濃硝酸濃硫酸次氯酸鈉溶液都可以使其氧化。在室温下易與氧氣反應生成氧化鋨(OsO2),加熱可生成易揮發且有劇毒的四氧化鋨(OsO4)。

化合物

化學式為OsO2,有兩種晶型(1)分子量222.20,為桔棕色晶體,相對密度11.37(21.4℃),加熱到500℃時30%轉化為四氧化鋨。不溶於水和酸類;(2)分子量222.20,黑色粉末,相對密度7.71(21℃),加熱至350~400℃轉變成紅棕色晶體。不溶於水,溶於稀鹽酸。在氧中加熱鋨粉或由四氧化鋨加熱分解制得。
四氧化鋨
化學式為OsO4,分子量254.20,CAS號為20816-12-0,為白色或淡黃色結晶,有類似氯的氣味,蒸汽壓0.93kPa(20℃),熔點41.0℃,沸點130℃,微溶於水,溶於乙醇、乙醚、四氯化碳、氨水,密度為4.91g/cm3,主要用於催化劑、氧化劑、化學試劑,還用於醫藥和製造白熱氣燈的紗罩等。
又名六氯鋨酸鈉,化學式為Na2[OsCl6],分子量為448.90,橙色斜方柱狀晶體。溶於水、醇。向四氧化鋨溶液中加入氯化鈉及還原劑(如酒精)製得。
化學式為OsS2,分子量為254.33,為黑色立方晶體,受熱分解,密度9.47g/cm3,不溶於水、鹼類,溶於硝酸,由鋨和硫加熱直接化合而得。
化學式為OsTe2,分子量為443.40,為灰黑色晶體,熔點約600℃,不溶於酸,遇硝酸而分解。

銥鋨礦

礦物名稱:銥鋨礦,Iridosmine。
化學組成:IrOs,多含有少許鉑、銠、釕、銅、鐵等。
鑑定特徵:不熔融,遇酸不溶解。加硝石燒時散發一種特異的惡臭(OsO4)將燒後熔渣溶於水中,則有黑色銥粉沉澱。
銥鋨礦圖片 銥鋨礦圖片
成因產狀:在中國主要產於超基性岩鉻鐵礦型鉑礦牀及砂礦中,與自然鉑、銥鉑礦、硫鎳鈀鉑礦、鉻尖晶石等成組合。
著名產地:世界著名產地有烏拉爾、南美的察科、哥倫比亞的北部、美國俄勒岡等地。
名稱來源:依據其成分組成命名。
晶體形態:六方薄板狀晶形。
晶系:六方晶系。

用途

鋨在工業中可以用做催化劑 [3]  。如果在鉑裏摻進一點鋨,就可做成硬度大且鋒利的鋨鉑合金手術刀。利用鋨與一定量的銥可製成鋨銥合金,比如某些高級金筆的筆尖上那顆銀白色的小圓點即鋨銥合金,鋨銥合金堅硬耐磨,可以做鐘錶和重要儀器的軸承,使用年限很長。

世界紀錄

世界上密度最大的金屬元素:元素週期表第六週期Ⅷ族元素,鉑族金屬成員之一,其密度為22.59g/cm3,是已知的密度最大的金屬。(吉尼斯世界紀錄)
參考資料
  • 1.    吳麗瓊. 鋨、釕、銥雜環化合物及相關有機物的電化學研究[D]. 廈門大學, 2008.
  • 2.    W.P.Gullith, 黃煒. 發現鋨與銥[J]. 中國貴金屬, 2006(11):30-33.
  • 3.    杜安道, 屈文俊, 李超,等. 錸-鋨同位素定年方法及分析測試技術的進展[J]. 巖礦測試, 2009, 28(3):288-304.