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osmium
简介
元素周期表第6周期Ⅶ族元素，铂族金属成员之一。元素符号Os，原子序数76，相对原子质量190．2，属重铂族金属。
1803年英国科学家坦南特(s．Tenilent)溶解粗铂矿时发现锇，因挥发性的0s0。有刺激性臭味而用希腊文osmo(臭味)命名新元素为osmium即锇。他于1804年在英国皇家学会宣布其发现并得到承认。
性质 金属锇为灰蓝色，是已知元素中密度仅低于铱的金属。锇原子为密集六方晶体结构，是一种非常硬的金属，高温硬而脆，1473K温度下的i觅度HV为2940MPa，很难进行加工，锇有鸲。0s、”‘Os两种同位素，其半衰期分别为97d、700d。锇的主要物理性质列举于表1。
锇原子的外电子层构型为[Xe]5d。6s2。锇有从一2到+8的10种价态，常见价态为+2、+3、+4、+6、+8，最常见稳定的化合物是+4、+8价化合物。锇在酸性溶液中的特征价态为+3、+4和+8，容易从一种价态变为另一种价态。
致密锇不溶于酸和王水，粉状锇可被热沸硫酸或浓硝酸氧化生成0s0。。锇粉在室温的空气中可被氧化，于773K温度下燃烧。未经煅烧的海绵锇在空气中容易自燃，生成0s0。。锇和碱金属氯化物混合加热氯化时，生成氯锇酸盐MezOscl。(Me代表碱金属)。这类氯锇酸盐能被水蒸气分解成HCl和Osot。锇和碱(Na0H、KOH、Na2C03)、氧化剂(Na202、NaN03)一起熔融生成可溶于水的锇酸盐Mezosot。当酸化锻(Ⅵ)的水溶液时会发生生成锇(Ⅶ)和锇(Ⅳ)的反应。
表1镶的主要物理性质
| 性 质 | 数 值 |
|
原子半径r/pm 离子半径r/pm 熔点T/K 沸点T/K 熔化热Q/kJ·mol-1 气化热Q/kJ·mol-1 密度ρ/kg·m-3 热导率λ/W·m-1·K-1 电阻率ρ/Ω·m 磁化率λ/m3·kg-1 摩尔体积Vm/cm3 线胀系数αl/K-1 电负性 蒸气压p/Pa |
134 Os2+89，Os3+81，Os4+67 3327 5300 29.3 738.06 22570(293K) 87.6(300K) 8.12×10-8(273K) +6.5×10-10(s) 8.43 6.1×10-6 2.2 1.333×10-6(1773K) |
化合物 重要化合物有0s0。、卤配合物、0sS。、硫脲配合物等，如表2所列。
表2镶的主要化合物
| 化合物名称 | 存在形态及性质 |
| 四氧化锇(OsO4) |
白色或淡黄色，是锇冶金中的重要中间产物。熔点313.6K，沸点402.2K，极易挥发，具有特殊 臭味。可溶于水，生成H2OsO5。易溶于CCl4和CCl3。在碱性溶液中生成〔OsO4(OH)2〕2+、〔OsO4OH (H2O)〕-1等不稳定+8价化合物，加热时+8价化合物还原成+6价化合物。在弱还原剂的碱液中可 得Na2〔OsO4〕或K2〔OsO4〕。OsO4在中性水溶液或盐酸液中可被甲醇、乙醇等还原成OsO2沉淀 物。OsO4是强氧化剂，对加氢和合成氨反应有催化作用 |
| 卤配合物 |
H2OsCl6·6H2O为红色结晶，在空气中潮解;Na2〔OsCl6〕·2H2O为深色，可溶于水或乙醇;其 钾盐、铵盐在冷水中微溶，加热时溶解度增大 亚硝基卤化物K2〔OsNOCl5〕为红色晶体，K2〔OsNOBr5〕为褐红色晶体，K2〔OsNOI5〕为褐 黑色晶体，三者在水中稳定 |
续表2
| 化合物名称 | 存在形态及性质 |
| 硫化物(OsS2) |
黑棕色无定性沉淀物，真空中于843K下转为晶体，973K分解为锇和硫，973～1073K通氢还原 为金属锇。OsS2不溶于盐酸，可溶于王水和硝酸，加热时逸出OsO4。在冶金中利用OsO4逸出的特 性，使锇和其他铂族金属分离 |
| 硫脲配合物 |
〔Os(NH2CSNH2)6Cl3〕为红色配合物，在6mol/LH2SO4或6mol/LHClO4中稳定;当溶液中有 大量氯化物存在时，可生成Os〔NH2CSNH2〕5Cl3和〔Os(NH2CSNH2)4〕Cl3;当硫脲不足时可生 成难溶的配合物 |
| 氨配合物 |
〔OsO2(NH3)4〕Cl2(费雷米盐)为黄色，难溶于水和乙醇，但在水溶液中易分解，析出OsO4 和黑色沉淀物 (NH4)2OsCl6氯锇酸铵为红色晶体，在H2OsCl6酸性溶液中加入NH4Cl生成。锇精炼时的产物。 |
资源 锇的地壳丰度为1×10-7%。主要产于和基性、超基性岩有关的铬铁矿、铜铁矿和砂矿中，少数产于钼矿。主要矿物为与铱形成的金属间化合物，并含少量钌、铂。如： 铱锇矿含Ir65.4%～79.1%、Os13.4%～31.2%，钌少量;铂锇钌矿含Pt46.6%～72.6%、Os18%～49.3%、Ru7.6%; 钌锇铱矿含Ir43.1%～51.4%、Os33.1%～38.5%、Ru10.7%～14.7%; 锇铱矿含Os41.8%～86.5%、Ir12.3%～18.9%、Ru0%～8.9%; 锇铱钌矿含Os41.4%～49.5%、Ir19.6%～41. 0%、Ru10.9%～18.6%。另外，含铂族金属较高的铁陨石中锇的最高含量可达17g/t。锇有质量数184、186、187、188、189、190、192 7个天然同位素，其丰度 (质量分数ω/%) 分别为0.018、1.59、1.64、13.3、16.1、26.4和41.0。锇主要产自前苏联和南非等地。
用途 锇主要用作合金硬化元素，所制得的锇合金用于电接触材料、笔尖、唱针、罗盘针尖等。在有机合成中用作催化剂合成卤醇、聚合物。在医学、生物学、物理化学及冶金学中的用途正在开发之中。
冶金 从锇铱矿或含铂族金属铜镍共生硫化矿至产出纯锇一般经过铂族金属富集、铂族金属分离和锇精炼三个阶段，从含锇铂族金属精矿或锇铱矿生产锇粉的原则工艺流程如图。
从含铂族金属铜镍共生硫化矿提取锇先重选、浮选后得到含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿。在含铂族金属铜镍共生硫化矿精矿熔炼和吹炼中，贵金属富集在中间产物高镍锍或铜镍合金中，此时锇的富集率取决于熔炼、吹炼的气氛和条件。在氧化气氛下锇的损失大，富集率低于其他铂族金属。此外，锇的氧化挥发损失主要发生在物料熔化前的升温阶段，一旦物料熔化，锇即被金属捕集，进一步的氧化挥发损失较小。从高镍锍或铜镍合金中分离贱金属后，便得到40%的含锇铂族金属精矿。从含铂族金属铜镍共生硫到产出含锇铂族金属精矿的过程属铂族金属富集阶段 (见铂)。
从含锇铂族金属精矿制取锇粉的工艺流程
从含锇铂族金属精矿中分离锇的最好方法是将锇氧化为OsO4蒸馏，并用碱液吸收得锇吸收液。在铂族金属分离过程中先蒸馏提取锇、钌，可避免或减少这两种金属的损失。
锇吸收液经重蒸馏精制、沉淀出氯锇酸铵并在氢气中煅烧产出锇粉的过程属锇精炼阶段。