Osmio: proprietà, composti

L’osmio è un metallo di transizione del blocco d appartenente al Gruppo 8 e al 6° Periodo avente configurazione elettronica [Xe] 4f14 5d6 6s2.
Il chimico britannico Smithson Tennant nel 1803 lo scoprì  insieme all’iridio nel residuo scuro che si ottiene dopo la dissoluzione del platino in acqua regia.

Unitamente al rutenio, rodio, palladio,  platino e iridio che occupano posizioni contigue nella Tavola Periodica fa parte dei metalli del gruppo del platino caratterizzati da proprietà fisiche e chimiche simili e presenti negli stessi giacimenti minerari.

Viene rinvenuto in natura allo stato nativo dove si trova si trova in granuli informi dispersi in una matrice, in leghe naturali costituite da osmio e iridio come l’osmiridio o in depositi di rame e nichel in cui è presente il platino.

Da un punto di vista industriale è ottenuto come sottoprodotto della raffinazione del nichel.

Proprietà

Si presenta come un metallo di colore bianco-blu e ha una densità di 22.6 g/cm3 superiore a quella ti tutti gli elementi. E’ infatti noto per la sua lucentezza unica che si manifesta in particolare al riflesso della luce solare e della luce artificiale a LED.

Contrariamente agli altri metalli  è duro ma fragile anche a temperature elevate, ha bassa tensione di vapore e una temperatura di fusione molto elevata pertanto è di difficile lavorazione e non trova applicazioni se non in leghe metalliche in genere con platino o indio a cui conferisce particolare durezza.

Nella sua forma cristallina non solo è stabile ma è anche considerato il più nobile dei metalli preziosi, in quanto non può essere attaccato da sostanze che dissolvono altri metalli preziosi.

Presenta numeri di ossidazione che vanno da -2 a +8 sebbene quelli più comuni siano +2, +3,+4 e +8.

Non è un metallo particolarmente reattivo: non reagisce con l’acqua e con l’ossigeno dell’aria a meno che non sia ridotto in polvere sottile.

L’osmio è infatti piroforico e in tali condizioni reagisce con l’ossigeno dando luogo alla formazione di tetrossido di osmio mentre se non si trova in forma di polvere reagisce con l’ossigeno solo a caldo.

La reazione di formazione del tetrossido di osmio, composto altamente tossico è:
Os(s) + 2 O2(g) → OsO4(s)

Dal tetrossido di osmio per reazione con una base si ottengono gli osmiati  OsO2(OH)22-  di colore rosso in cui l’osmio ha numero di ossidazione +6

Reazione con gli alogeni

Reagisce con un eccesso di fluoro a 600°C e 400 atm per dare il fluoruro di osmio (VII) di colore giallo:

2 Os(s) + 7 F2(g)→ 2 OsF7(s)

mentre in condizioni più blande si ha la formazione di fluoruro in cui il metallo presenta numero di ossidazione +6  anch’esso di colore giallo:

Os(s) + 3 F2(g)→ OsF6(s)

Reagisce sia con il cloro che con il bromo a caldo e sotto pressione per formare cloruro di osmio (IV) di colore rosso e bromuro di osmio (IV) di colore nero:

Os(s) + 2 Cl2(g)→ OsCl4(s)

Os(s) + 2 Br2(g)→ OsBr4(s)

Usi

Forma metallo carbonili usati nella sintesi di cluster dove presenta numeri di ossidazione -1 come in Na2[Os4(CO)13]  e -2 in Na2[Os(CO)4]
Le leghe dell’osmio sono utilizzate per pennini di penne stilografiche, aghi, contatti elettrici e nelle valvole cardiache.

Il tetrossido di osmio viene usato come catalizzatore in alcune reazioni chimiche come la sintesi dell’ammoniaca e nella diidrossilazione degli alcheni con ottenimenti di dioli vicinali con i due gruppi ossidrilici sullo stesso lato della molecola secondo un meccanismo stereospecifico in cis.

Trova utilizzo nelle punte delle penne stilografiche,  aghi delle bussole,  cuscinetti degli orologi e gli aghi del grammofono, dove la sua estrema durezza e resistenza alla corrosione impediscono l’usura.

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