اسمیم

اسمیم (Osmium) از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی است. نشانه کوتاه آن Os و عدد اتمی آن ۷۶ است. این فلز از گروه پلاتین است و با چگالی ۲۲.۵۹ گرم بر سانتی‌متر مکعب متراکم‌ترین عنصر موجود در طبیعت و کمیاب‌ترین فلز در پوسته زمین است. یک فلز انتقالی سخت و شکننده به رنگ خاکستری متمایل به آبی می‌باشد. اسمیوم اگر سخترین فلز نباشد یکی از سخترین فلزهاست که در بعضی آلیاژها همراه پلاتین و ایریدیوم استفاده می‌شود. اسمیوم به صورت غیرترکیبی به صورت آلیاژ در سنگ معدن پلاتین یافت می‌شود. اسمیوم که یونانی آن osme به معنی رایحه می‌باشد. این عنصر در سال 1803 توسط اسمیتسون تنانت در لندن به همراه ایریدیوم در کنار عمل حل پلاتین در تیزاب سلطانی ( Aqua Regia ) کشف شد.

اسمیم، ₇₆Os

اسمیم
تلفظ	‎/ˈɒzmiəm/‎ ​(OZ-mee-əm)
ظاهر	آبی نقره‌ای
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۱۹۰٫۲۳(۳)[1]
اسمیم در جدول تناوبی
Ru ↑ Os ↓ Hs رنیم ← اسمیم → ایریدیم
عدد اتمی (Z)	76
گروه	گروه ۱۲
دوره	دوره 6
بلوک	بلوک-d
دسته	Transition metal
آرایش الکترونی	[Xe] 4f^14 5d^6 6s^2
لایه الکترونی	2, 8, 18, 32, 14, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	3306 K ​(3033 °C, ​5491 °F)
نقطه جوش	5285 K ​(5012 °C, ​9054 °F)
چگالی (near r.t.)	22.59 g/cm^3
در حالت مایع (at m.p.)	20 g/cm^3
حرارت همجوشی	57.85 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	738 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	24.7 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 3160 3423 3751 4148 4638 5256
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	−4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8 (یک اکسید اسیدی ملایم)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 2.2
انرژی یونش	1st: 840 kJ/mol 2nd: 1600 kJ/mol
شعاع اتمی	empirical: 135 pm
شعاع کووالانسی	pm 144±4
Color lines in a spectral range خط طیف نوری اسمیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​دستگاه بلوری شش‌گوشه
سرعت صوت thin rod	4940 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی	5.1 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی	87.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	81.2 n Ω·m (at 0 °C)
رسانش مغناطیسی	پارامغناطیس[2]
مدول برشی	222 GPa
مدول حجمی	462 GPa
نسبت پواسون	0.25
سختی موس	7.0
سختی برینل	3920 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-04-2
ایزوتوپ‌های اسمیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول ^184Os 0.02% >5.6×10^13 y (not observed) εε 1.452 ^184W ^185Os syn 93.6 d ε 1.013 ^185Re ^186Os 1.59% 2.0×10^15 y α 2.822 ^182W ^187Os 1.96% ^187Os ایزوتوپ پایدار است که 111 نوترون دارد ^188Os 13.24% ^188Os ایزوتوپ پایدار است که 112 نوترون دارد ^189Os 16.15% ^189Os ایزوتوپ پایدار است که 113 نوترون دارد ^190Os 26.26% ^190Os ایزوتوپ پایدار است که 114 نوترون دارد ^191Os syn 15.4 d β^− 0.314 ^191Ir ^192Os 40.78% >9.8×10^12 y (not observed) β^−β^− 0.414 ^192Pt ^193Os syn 30.11 d β^− 1.141 ^193Ir ^194Os syn 6 y β^− 0.097 ^194Ir

این فلز بسیار شکننده با چگالی زیاد می باشد. ساخت این فلز به صورت غیر طبیعی بسیار دشوار می‌باشد. پودر اسمیوم وقتی در معرض هوا قرار بگیرد، تترواکسید اسمیوم(OsO4) را که ماده ای بسیار سمی است، می‌سازد. اکسید آن یک ماده اکسید کننده قوی بوده و بوی شدیدی دارد و در دمای 130 درجه سلسیوس به جوش می‌آید.

اسمیوم به خاطر چگالی بالای آن معمولا به عنوان سخترین فلز که حتی از ایریدیوم هم سختتر است، شناخته می‌شود. البته محاسبات در شبکه فضایی از محاسبات معمولی که چگالی kg/m3 22650 را به ایریدیوم و kg/m3 22661 را به اسمیوم اختصاص می‌دهد، دقیقتر بوده و نتایج مورد اطمینانتری را ارائه می‌دهد. بنابراین در حال حاظر نمی‌توان یک مرز مشخصی را از نظر چگالی برای اسمیوم و ایریدیوم قائل شد، چرا که آنها کاملا به هم نزدیک هستند.

این فلز در میان خانواده پلاتین بیشترین دمای ذوب و پایینترین فشار بخار را داراست. حالتهای اکسیداسیون معمولی اسمیوم +4 و +3 می‌باشد، ولی حالتهای اکسیداسیون +1 تا +8 نیز مشاهده شده است.[3]

استخراج

این فلز انتقالی به صورت طبیعی در Osmiridium که یک آلیاژ طبیعی از ترکیب ایریدیوم و اسمیوم است در رسوبات رودخانه ای که منبع استخراج فلزات گروه پلاتین در کوهای اورال و آمریکای شمالی و جنوبی است یافت می‌شود. این فلز همچنین در سنگ معدنهای نیکل دار ، در منطقه سادبری انتاریو به همراه دیگر فلزات گروه پلاتین یافت می‌شود که استخراج به این روش صرفه اقتصادی بیشتری دارد.

کاربردها

از آنجا که اکسید این فلز بی‌نهایت سمی می‌باشد، به‌ندرت به‌صورت خالص از آن استفاده می‌شود و اغلب به صورت آلیاژ با دیگر فلزات در مواردی که نیاز به دوام بالا دارند، کاربرد دارد. آلیاژ اسمیوم به همراه دیگر فلزات پلاتین بسیار سخت بوده و در مواردی که نیاز به آلیاژهای سخت دارند، مانند نوک خودکار ، سوزنهای گرامافون ، لوله ، محور ابزار ، لوازم گوناگون و اتصالات الکترونیک کاربرد دارد. تترا اکسید اسمیوم برای تشخیص اثرانگشت و رنگ کردن بافتهای چرب برای اسلایدهای میکروسکپی کاربرد دارد. آلیاژ 90% پلاتین و 10% اسمیوم در کاشتهای جراحی مانند ضربان ساز و جایگزینی دریچه های ریوی استفاده می‌شود.

ایزوتوپها

اسمیوم هفت ایزوتوپ طبیعی دارد که پنج تا از آنها پایدارند: Os-187، Os-188، Os-189، Os-190 و Os-192 که فراوان ترین آنها می‌باشد. Os-184 , Os-186 نیمه عمر زیادی داشته و برای اهداف کاربردی می‌توان آنها را ایزوتوپ پایدار در نظر گرفت. Os-187 دخترخوانده Rhenium -187 بوده که نیمه عمر آن 4.56 x 1010 می‌باشد و اغلب با نسبت Os-187/Os-186 اندازه گیری می‌شود. این نسبت ، همانند نسبت Re-187/Os-187 که همانند شهاب سنگ برای تعیین عمر زمین استفاده می‌شود. به هر حال مهمترین کاربرد قابل توجه اسمیوم در تعیین تاریخ در ترکیب با ایریدیوم ، برای تجزیه و تحلیل لایه‌های کوارتز صدمه دیده ( Shocked Quartz ) در طول K-T boundary که به انقراض دایناسورها در 65 میلیون سال پیش انجامید، می‌باشد.

ویژگی‌های فیزیکی این عنصر

• عدد اتمی: ۷۶
• جرم اتمی: ۱۹۰٫۲۳
• نقطه ذوب: C° ۳۰۲۷
• نقطه جوش: C° ۵۰۱۲
• شعاع اتمی: Å ۱٫۹۲
• ظرفیت: ۴
• رنگ: خاکستری متمایل به آبی
• حالت استاندارد: جامد
• نام گروه: ۸

[4]

منابع

1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". شیمی محض و کاربردی(نشریه). 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
2. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
3. https://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Os.html
4. https://www.webelements.com/osmium/

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ اسمیم موجود است.