اسمیم

(تغییرمسیر از اوسمیم)

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. این فلز، یک فلز انتقالی سخت و شکننده به رنگ خاکستری متمایل به آبی است. اسمیوم یکی از سخت‌ترین فلزهاست که در بعضی آلیاژها همراه پلاتین و ایریدیم استفاده می‌شود. اسمیم به‌صورت غیرترکیبی به صورت آلیاژ در سنگ معدن پلاتین یافت می‌شود. این عنصر در سال ۱۸۰۳ 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)
ظاهرآبی نقره‌ای
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)۱۹۰٫۲۳(۳)[۱]
اسمیم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
Ru

Os

Hs
رنیماسمیمایریدیم
عدد اتمی (Z)76
گروهگروه ۸
دورهدوره 6
بلوکبلوک-d
دسته Transition metal
آرایش الکترونی[Xe] 4f14 5d6 6s2
2, 8, 18, 32, 14, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPجامد
نقطه ذوب3306 K ​(3033 °C, ​5491 °F)
نقطه جوش5285 K ​(5012 °C, ​9054 °F)
چگالی (near r.t.)22.59 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)20 g/cm3
حرارت همجوشی57.85 kJ/mol
آنتالپی تبخیر 738 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی24.7 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)
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: 2.2
انرژی یونش
  • 1st: 840 kJ/mol
  • 2nd: 1600 kJ/mol
شعاع اتمیempirical: 135 pm
شعاع کووالانسی pm 144±4
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری اسمیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوریدستگاه بلوری شش‌گوشه
Hexagonal crystal structure for اسمیم
سرعت صوت thin rod4940 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی5.1 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی87.6 W/(m·K)
رسانش الکتریکی81.2 n Ω·m (at 0 °C)
رسانش مغناطیسیپارامغناطیس[۲]
مدول برشی222 GPa
مدول حجمی462 GPa
نسبت پواسون0.25
سختی موس7.0
سختی برینل3920 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس7440-04-2
ایزوتوپ‌های اسمیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
184Os 0.02% >5.6×1013 y
(not observed)
εε 1.452 184W
185Os syn 93.6 d ε 1.013 185Re
186Os 1.59% 2.0×1015 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% >9.8×1012 y
(not observed)
ββ 0.414 192Pt
193Os syn 30.11 d β 1.141 193Ir
194Os syn 6 y β 0.097 194Ir
| منابع

این فلز، بسیار شکننده با چگالی زیاد است. پودر اسمیم وقتی در معرض هوا قرار بگیرد، اسمیم تتراکسید (OsO4) را که ماده‌ای بسیار سمی است، می‌سازد. اکسید آن یک مادهٔ اکسیدکنندهٔ قوی بوده و بوی شدیدی دارد و در دمای ۱۳۰ درجهٔ سلسیوس به جوش می‌آید.

اسمیم به خاطر چگالی بالای آن معمولاً به عنوان سخت‌ترین فلز که حتی از ایریدیم 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 اسمیم اختصاص می‌دهد، دقیق‌تر بوده و نتایج مورد اطمینان‌تری را ارائه می‌دهد؛ بنابراین در حال حاضر نمی‌توان یک مرز مشخصی را از نظر چگالی برای اسمیوم و ایریدیوم قائل شد، چرا که آنها کاملاً به هم نزدیک هستند.

این فلز در میان خانوادهٔ پلاتین، بیشترین دمای ذوب و پایین‌ترین فشار بخار را داراست. حالت‌های اکسیداسیون معمولی اسمیم +۴ و +۳ است، ولی حالت‌های اکسیداسیون +۱ تا +۸ نیز مشاهده شده‌است.[۳]

استخراج ویرایش

این فلز انتقالی به صورت طبیعی در Osmiridium که یک آلیاژ طبیعی از ترکیب ایریدیوم و اسمیوم است در رسوبات رودخانه‌ای که منبع استخراج فلزات گروه پلاتین در کوه‌های اورال و آمریکای شمالی و جنوبی است یافت می‌شود. این فلز همچنین در سنگ‌معدن‌های نیکل‌دار، در منطقهٔ سادبری انتاریو به همراه دیگر فلزات گروه پلاتین یافت می‌شود که استخراج به این روش، صرفهٔ اقتصادی بیشتری دارد.

کاربردها ویرایش

از آن‌جا که اکسید این فلز، بسیار سمی است، به‌ندرت به‌صورت خالص از آن استفاده می‌شود و اغلب به صورت آلیاژ با دیگر فلزات در مواردی که نیاز به دوام بالا باشد، کاربرد دارد. آلیاژ اسمیوم به همراه دیگر فلزات پلاتین بسیار سخت بوده و در مواردی که نیاز به آلیاژهای سخت دارند، مانند نوک خودنویس، سوزن‌های گرامافون، لوله، محور ابزار، لوازم گوناگون و اتصالات الکترونیک کاربرد دارد. اسمیم تتراکسید برای تشخیص اثر انگشت و رنگ کردن بافت‌های چرب برای اسلایدهای میکروسکوپی کاربرد دارد. آلیاژ ۹۰٪ پلاتین و ۱۰٪ اسمیم در کاشت‌های جراحی مانند ضربان‌ساز قلب و جایگزینی دریچه‌های ریوی استفاده می‌شود.

ایزوتوپ‌ها ویرایش

مولکول اسمیوم هفت ایزوتوپ طبیعی دارد که پنج تا از آن‌ها پایدارند: Os-187، Os-188، Os-189، Os-190 و Os-192 که فراوان‌ترین آن‌هاست. Os-184 و Os-186 نیمه‌عمر زیادی داشته و برای اهداف کاربردی می‌توان آن‌ها را ایزوتوپ پایدار در نظر گرفت. Os-187 دخترخواندهٔ Rhenium -187 بوده که نیمه‌عمر آن 4.56 x ۱۰۱۰ می‌باشد و اغلب با نسبت Os-187/Os-186 اندازه‌گیری می‌شود. این نسبت، همانند نسبت Re-187/Os-187 که همانند شهاب‌سنگ برای تعیین عمر زمین استفاده می‌شود. به هر حال مهم‌ترین کاربرد قابل توجه اسمیم، در تعیین تاریخ در ترکیب با ایریدیم، برای تجزیه و تحلیل لایه‌های کوارتز صدمه‌دیده (Shocked Quartz) در طول مرز کرتاسه-پالئوژن که به انقراض دایناسورها در ۶۵ میلیون سال پیش انجامید، می‌باشد.

ویژگی‌های فیزیکی ویرایش

منابع ویرایش

  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. «Periodic Table of Elements: Osmium - Os (EnvironmentalChemistry.com)». environmentalchemistry.com. دریافت‌شده در ۲۰۲۲-۰۴-۱۵.
  4. https://www.webelements.com/osmium/