Osmio

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Osmio
Aspetto
Aspetto dell'elemento
Metallo grigio lucente
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico osmio, Os, 76
Serie metalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco 8(VIIIB), 6, d
Densità 22661 kg/m3
Durezza 7
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Proprietà atomiche
Peso atomico 190,23 amu
Raggio atomico (calc.) 130 (185) pm
Raggio covalente 128 pm
Raggio di van der Waals 0,136 nm[1]
Configurazione elettronica [Xe]4f145d66s2
e per livello energetico 2, 8, 18, 32, 14, 2
Stati di ossidazione 2, 3, 4, 5, 8[2]
Struttura cristallina esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
Punto di fusione 3306 K (3033 °C)
Punto di ebollizione 5285 K (5012 °C)
Volume molare 8,42 × 10-6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione 627,6 kJ/mol
Calore di fusione 31,8 kJ/mol
Tensione di vapore 2,52 Pa a 3300 K
Velocità del suono 4940 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS 7440-04-2
Elettronegatività 2,2
Calore specifico 130 J/(kg K)
Conducibilità elettrica 1,09 × 107 /m Ω
Conducibilità termica 87,6 W/(m K)
Energia di prima ionizzazione 840 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1600 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
184Os 0,02% >5,6 × 1013  anni εε 1,452 184W
185Os sintetico 93,6 giorni ε 1,013 185Re
186Os 1,59% >2 × 1015  anni α 2,822 182W
187Os 1,96% È stabile con 111 neutroni
188Os 13,24% È stabile con 112 neutroni
189Os 16,15% È stabile con 113 neutroni
190Os 26,26% È stabile con 114 neutroni
191Os sintetico 15,4 giorni β- 0,314 191Ir
192Os 1,96% È stabile con 116 neutroni
194Os sintetico 6 anni β- 0,097 194Ir
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

L'osmio è l'elemento chimico di numero atomico 76. Il suo simbolo è Os.

È un metallo di transizione del gruppo del platino: è un metallo duro, fragile, di color blu-grigio o blu nerastro e si usa in alcune leghe con il platino e l'iridio. Si trova in natura in lega con il platino, nei minerali di quest'ultimo. Il suo tetrossido si usa nel rilevamento delle impronte digitali, il metallo puro o legato nei contatti elettrici, nei pennini delle penne stilografiche e in altre applicazioni dove è necessaria una estrema durezza e resistenza all'usura. Per questo viene utilizzato dai vetrai per asportare graffi ed abrasioni da vetri e specchi.

Caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Cristalli di osmio ad elevata purezza

L'osmio metallico è estremamente denso, di color bianco-blu, fragile e lucido anche ad alte temperature, ma è estremamente difficile da ottenere. La polvere di osmio è ottenibile più facilmente, ma in queste condizioni l'osmio reagisce con l'ossigeno dell'aria ossidandosi in tetrossido di osmio (OsO4), che è velenoso. Quest'ossido è anche un potente agente ossidante, ha un forte odore caratteristico e bolle a 130 °C.

Per la sua grande densità l'osmio è in genere considerato l'elemento più pesante di tutti, superando di poco l'iridio; con il calcolo della densità a partire dalla matrice cristallina si ottengono risultati più affidabili delle misure dirette, ottenendo per l'iridio un risultato di 22 650 kg/m³ contro 22 661 kg/m³ per l'osmio. Volendo distinguere i vari isotopi, il più pesante risulta l'osmio-192.

Questo metallo ha anche il più alto punto di fusione e la più bassa tensione di vapore del gruppo del platino. Gli stati di ossidazione più comuni dell'osmio sono +4 e +3, ma può assumere tutti gli stati da +1 a +8.

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

A causa dell'estrema tossicità del suo ossido, l'osmio è raramente usato puro; viene invece spesso legato ad altri metalli in applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura. Le leghe di osmio sono molto dure e, eventualmente addizionate di altri metalli del gruppo del platino, trovano impiego nella produzione di pennini per penne stilografiche, puntine di giradischi, perni e contatti elettrici.

Il tetrossido di osmio ha trovato impiego nel rilevamento delle impronte digitali e nella colorazione dei tessuti grassi per la preparazione di vetrini per microscopia. Una lega 90:10 platino:osmio è usata per produrre impianti chirurgici quali stimolatori cardiaci e valvole polmonari.

Il tetrossido di osmio e l'osmiato di potassio trovano uso come agenti ossidanti nella sintesi chimica.

Storia[modifica | modifica sorgente]

L'osmio (dal greco ὀσμή (osmé) = odore) fu scoperto nel 1803 da Smithson Tennant, a Londra. Lo isolò insieme all'iridio dal residuo ottenuto dallo scioglimento del platino nell'acqua regia.

Disponibilità[modifica | modifica sorgente]

L'osmio si trova nell'osmio nativo (o osmiridio), una lega naturale di osmio e iridio, e nelle sabbie fluviali ricche di platino degli Urali e delle Americhe. Si trova inoltre nei minerali di nichel della regione di Sudbury, nell'Ontario accompagnato ad altri metalli del gruppo del platino. Benché la concentrazione di questi metalli sia esigua, il grande volume di minerale trattato rende la produzione di questi metalli rari economicamente possibile.

Composti[modifica | modifica sorgente]

Il più comune è il tetrossido di osmio OsO4.

Isotopi[modifica | modifica sorgente]

L'osmio in natura si presenta come una miscela di sette isotopi, di cui cinque sono stabili; 187Os, 188Os, 189Os, 190Os ed il più abbondante 192Os. 184Os e 186Os sono instabili, ma la loro emivita è talmente lunga da poter essere considerati stabili per qualsiasi applicazione pratica.

187Os è il prodotto del decadimento di 187Re, la cui emivita è 4,56 × 1010  anni. Il rapporto 187Os/188Os insieme al rapporto 187Re/187Os viene usato per la datazione di rocce di origine terrestre e meteorica.

La più notevole datazione basata sull'osmio è quella che, insieme alla misura del tenore di iridio, è stata condotta sullo strato di quarzo lungo la giunzione K-T risalente a circa 65 milioni di anni fa che segna il periodo di estinzione dei dinosauri.

Precauzioni[modifica | modifica sorgente]

Il tetrossido di osmio è altamente tossico. Concentrazioni di osmio nell'aria dell'ordine di 10-7 g/m3 sono ritenute sufficienti a causare congestione delle vie respiratorie e danni a pelle e occhi.

Curiosità[modifica | modifica sorgente]

Nel 2001, presso il Lawrence Livermore National Laboratory (California) un campione di osmio è stato sottoposto ad una pressione di 600.000 atmosfere e la sua resistenza alla compressione (il modulo di carico) è risultata essere superiore a quella del diamante (462 gigapascal contro 443 gigapascal), ritenuta da sempre quella più grande in assoluto. Tale caratteristica apre nuove frontiere per lo sviluppo di applicazioni industriali con l'utilizzo di osmio (per esempio per il taglio di acciaio ad alte temperature).[3][4]

Questo metallo viene usato nella serie televisiva Fringe, nel sedicesimo episodio della terza stagione (intitolato appunto Os) per la sua proprietà di essere il metallo più pesante in natura. Nello stesso anno, pochi mesi dopo, un'altra serie televisiva, Eureka lo utilizza per la stessa ragione nel quattordicesimo episodio della quarta stagione.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Osmio, lenntech.it. URL consultato il 28 aprile 2013.
  2. ^ Tavola periodica interattiva. URL consultato il 28 aprile 2013.
  3. ^ Hyunchae Cynn; John E. Klepeis; Choong-Shik Yoo; David A. Young, Osmium has the Lowest Experimentally Determined Compressibility in Physical Review Letters, vol. 88, nº 13, 2002, DOI:10.1103/PhysRevLett.88.135701. URL consultato il 20-10-2010
  4. ^ JR Minkel (2002). Osmium is Stiffer than Diamond. Physical Review Focus. URL consultato il 20-10-2010

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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