锇
原子序數為76的化學元素
锇（拼音：é，注音：ㄜˊ，粤拼：ngo4，音同“鹅”；英语：Osmium；旧译銤[2]、鐭），是一种化学元素，其化学符号为Os，原子序数为76，原子量为190.23 u。锇是一种坚硬、易碎的铂系过渡金属，具有独特的蓝白色光泽。锇是自然界中密度最高的元素，密度有22.59 g/cm3。锇一般以痕量存在于自然中，大部分在铂矿藏的合金当中，是地壳中存量最低的稳定元素之一。锇与铂、铱及其他铂系元素形成的合金具有超强的耐用性和硬度，能用于制造钢笔笔头和电触头等。[3]但由于锇金属坚硬易碎且熔点极高，难以塑形、加工，且在空气中容易形成具高挥发性和高毒性的四氧化锇，再加上锇本身非常稀有且昂贵，因此金属态的锇应用很少。
性质
物理性质
锇呈蓝白色，其密度比铱稍高，是密度最高的稳定元素。[4]从X射线散射数据计算出的密度数值最准确。这种方法得出铱的密度为22.562 ± 0.009 g/cm3，而锇的密度为22.587 ± 0.009 g/cm3。[5]
锇金属坚硬，在高温下可保持光泽。锇的压缩性非常低，因此体积模量非常高，在395和462 GPa之间，与钻石的443 GPa相约。在压力为4 GPa的情况下，锇的硬度也比较高。[6][7][8]由于坚硬易碎，蒸气压低（铂系元素中最低），熔点极高（所有元素中第四高），所以固体锇很难塑形，生产过程十分困难。
化学性质
锇可以形成氧化态为−2至+8的化合物。最常见的氧化态有+2、+3、+4和+8。+8态是任何元素可达至的最高氧化态，除锇以外拥有+8态的只有氙、[9][10]钌、[11]𬭶、[12]铱、[13]钚[14]和锔（尚未确定）。[15]氧化态为−1和−2的Na2[Os4(CO)13]和Na2[Os(CO)4]反应性很强，可用于合成锇的原子簇化合物。[16][17]
最常见的+8态化合物是锇粉末在空气中形成的四氧化锇。四氧化锇是一种浅黄色晶体，挥发性高，可溶于水，味道很强，具有毒性。锇粉末的味道与四氧化锇一样。[18]四氧化锇与碱反应会形成红色的锇酸OsO4(OH)2−2，与氨则形成次氮基锇酸OsO3N−。[19][20][21]四氧化锇在130 °C气化，是一种强氧化剂。相比之下，二氧化锇（OsO2）则是黑色的不挥发物质，反应性和毒性也远低于四氧化锇。
锇可以形成各种卤化物，包括五氟化锇（OsF5）、三氯化锇（OsCl3）、三溴化锇（OsBr3）、三碘化锇（OsI3）等等。锇的氧化态较低时，大直径的卤素可以使两者的化合物更加稳定，所以以上的三卤化物存在，但三氟化锇（OsF3）尚未被发现。唯一一种氧化态为+1的锇化合物是碘化锇（OsI）。锇在一些羰基配合物中的氧化态为0，例如十二羰基三锇（Os3(CO)12）。[19][20][23][24]
同位素
历史
1803年，史密森·特南特和威廉·海德·沃拉斯顿在英国伦敦发现了锇元素。[29]锇的发现与铂以及其他铂系元素息息相关。17世纪，人们在哥伦比亚乔科省的银矿中发现了铂。[30]化学家后来发现这种金属不是合金，而是一种新元素，并在1748年发表了这一发现。[31]他们将铂溶于王水（盐酸和硝酸的混合物），以产生稳定的盐。每一次实验都有留有少量黑色的不可溶残留物。[32]约瑟夫·普鲁斯特以为残留物是石墨。[32]维多·科莱-德科提尔（Victor Collet-Descotils）、福尔克拉伯爵安东万·弗朗索瓦（Antoine François, comte de Fourcroy）和路易-尼古拉·沃克兰在1803年同样观测到这一残留物，但因未能取得足够的物质而无法进行更多的实验。[32]
1803年，史密森·特南特分析了这些残留物，并推断其中必含新的金属元素。沃克朗把该粉末来回在酸碱中浸洗，[33]取得了一种挥发性氧化物。他认为这是新元素的氧化物，并把新元素命名为“ptene”，源于希腊文的“πτηνος”（ptènos），即“有翼的”。[34][35]特南特则拥有更大量的残留物，并在不久后辨认出两种新元素，也就是锇和铱。[32][33]他再对产物加入氢氧化钠，在加热后制成了一种黄色溶液（很可能是顺[Os(OH)2O4]2−）。溶液经过酸化后，他用蒸馏法取得了OsO4。[34]由于制成的四氧化锇具有强烈的焦味，所以他把这一新元素命名为现名“osmium”，源于希腊文“οσμή”（osme），即“臭味”。[36]锇元素的发现被记录在1804年6月21日致皇家学院的一封信中。[32][37]
存量
生产
锇是镍和铜开采和提炼过程的副产品。在镍和铜的电解精炼过程中，金、银等贵金属、铂系元素以及硒和碲等非金属元素都会积聚在正电极上。[44][45]这一泥状物质要进入溶液才可把其中的金属分离出来。具体方法取决于混合物的成分，但主要有两种：加入过氧化钠后溶于王水，或直接溶于氯和氢氯酸的混合溶液。[42][46]锇、钌、铑和铱不可溶于王水，可从铂、金等金属分离开来。铑与熔化的硫酸氢钠反应后会再分离出来。剩余的物质中含有钌、锇和铱，其中铱不可溶于氧化钠。加入氧化钠会产生水溶的钌盐和锇盐，而在氧化后，这些盐会变成挥发性的RuO4和OsO4。氯化铵可将前者沉淀为(NH4)3RuCl6。
溶解后的锇要从其他铂系元素中分离出来。分离方法包括蒸馏法和用适当的有机溶剂把四氧化锇提取出来。[47]特南特和沃拉斯顿所用的方法类似于前者。两种方法所得出的产物与氢进行还原反应，产生粉状或海绵状锇粉末，再经粉末冶金手法进行加工。[48]
应用
由于锇的氧化物具有高挥发性和高毒性，而锇金属容易形成氧化物，所以其金属态的应用很少。人们一般使用的是耐用性很强的锇合金。铱锇合金非常坚硬，可同其他铂系金属用于制造需耐用的钢笔笔头、机器枢轴及电触头等。1945年至1955年左右的留声机唱针头也含有铱锇合金。虽然锇合金比钢和铬耐用，但是却远比蓝宝石和钻石逊色，因此最终被淘汰了。[53]
四氧化锇可用于指纹识别，[54]以及在光学和电子显微镜照相中对脂组织进行染色。四氧化锇的氧化性很强，所以能与未饱和碳﹣碳键反应，从而连接油脂。因此在染色的同时，它还会固定生物膜。锇原子的电子密度极高，在透射电子显微镜（TEM）下能大大提高对比度。未经处理的碳物质在TEM下的对比度很低（见图）。[22]铁氰化锇（OsFeCN）也有染色兼固定的性质。[55]
四氧化锇和锇酸钾是化学合成过程中重要的氧化剂，但都是剧毒。夏普莱斯不对称双羟基化反应中，锇酸将双键转换为邻二醇。巴里·夏普莱斯因这一发现而在2001年获得诺贝尔化学奖。[56][57]OsO4非常昂贵，所以化学家一般改用KMnO4。虽然产量会降低，但后者的价格远没有锇高。[58]
1898年，奥地利化学家卡尔·奥尔·冯·威尔士巴赫（Auer von Welsbach）发明了用锇作为灯丝的电灯，并在1902年推出市场。不过，钨的熔点是所有金属中最高的，用于电灯时还能增加光效和延长灯泡寿命，所以在几年后就把锇淘汰了。[34]
锇的紫外线反射率很高：锇对600 Å波长的反射率是金的两倍。[60]锇因此被用于大小有限的太空紫外光谱仪。多个太空航天飞机任务曾搭载镀锇镜子进入太空，但不久后人们发现近地轨道中的氧自由基足以破坏锇涂层。[61]
![锇、银和金制镜子在太空任务之后因氧化而变黑[66][67]](/wiki/File:NASAmirroroxidation.jpg)
安全
参考资料
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外部链接
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