Osmiyum (Osmium)

1803 yılında, Smithson Tennant saf olmayan bir platin örneğini hidroklorik ve nitrik asit karışımı olan kral suyunda çözerken osmiyumu keşfetti. Platin çözüldükten sonra geride kalan siyah maddenin aslında indiyum ve osmiyum adlı iki yeni elementin karışımı olduğunu tespit edebildi.

Osmiyum adı, koku anlamına gelen Yunanca osme kelimesinden türetilmiştir. Osmiyum, Tennant’ın birlikte çalıştığı osmiyum tetroksit olan bileşiğin garip kokusu nedeniyle adını almıştır.

Osmiyumun en önemli özelliği tüm elementler arasında en yoğun olanı olmasıdır. Aynı zamanda platin grubu metallerinden (Rutenyum, Rodyum, Paladyum, İridyum ve Platin ile birlikte) biridir ve bir geçiş metalidir.

Osmiyum yedi doğal olarak oluşan izotopa sahiptir. Bunlardan 6’sı kararlı kabul edilirken, 7’nci izotop olan Osmiyum 186’nın yarı ömrü 2×10¹⁵ yıl olup, bu da onu pratik açıdan kararlı kılar. Osmiyumun birkaç radyoaktif izotopu da mevcuttur.

Osmiyum nadir bir elementtir ve yer kabuğunda bulunur. Osmiyum açısından zengin cevherler arasında Osmiridyum ve İridosmin bulunur; bunlardan ilki en yaygın olanıdır. Osmiyum aynı zamanda platinin tüm cevherlerinde de bulunur.

Saf osmiyum metali doğada bulunmaz. Osmiyumun yerkabuğundaki oranı milyonda yaklaşık 0,001 parçadır. Nadiren de olsa osmiyum, diğer platin metalleriyle doğal alaşımlar halinde bulunur: siserskitte (%80’e kadar), iridosminde, aurosmiridyumda (%25) ve az miktarda platinde. Bunun izolasyonuna yönelik işlemler, tüm platin metallerine uygulanan metalürji sanatının ayrılmaz bir parçasıdır.

Bilinen en büyük birincil osmiyum rezervleri arasında Güney Afrika’daki Bushveld magmatik kompleksi yer alır; ancak Rusya’daki Norilsk yakınlarındaki devasa bakır-nikel yatakları ve Kanada’daki Sudbury havzası da önemli osmiyum kaynaklarıdır.

Osmiyum, bilinen en yoğun elementlerden biridir. Son derece sert bir yapıya sahip olup, aşınmaya karşı dayanıklıdır. Saf osmiyum, hava ile temas ettiğinde kararlı olsa da osmiyum tetraoksit (OsO₄) gibi bileşikleri toksik olabilir.

Temel Özellikler:

• Osmiyum mavimsi beyaz renkte ve parlak bir metaldir.
• Osmiyum çok serttir ve çok yüksek sıcaklıklarda bile kırılganlaşır.
• Osmiyum, platin grubu metaller arasında en düşük buhar basıncına ve en yüksek erime noktasına sahip olanıdır.
• Osmiyumun yoğunluğu iridyuma göre biraz daha fazladır, bu nedenle en ağır element olarak kabul edilir.
• Osmiyum, ancak bu sıvılara uzun süre maruz kaldığında asitler veya kral suyu tarafından çözülebilir.
• Metal, ısıtıldığında oksijenle reaksiyona girerek osmiyum tetroksit (OsO₄) oluşturur.
• Osmiyum tetroksit oldukça toksiktir ve osmiyumun tek önemli ticari bileşiğidir.

Uygulamalar:

Nadir bulunması ve dolayısıyla pahalı olması nedeniyle osmiyumun sınırlı sayıda uygulaması vardır. Osmiyumun uygulamaları şunlardır;

• Osmiyum, elde edilen metale sertlik kazandırdığı için alaşım bileşeni olarak kullanılabilir. Örnek olarak platin veya indiyum verilebilir.
• Özel laboratuvar ekipmanlarının üretiminde osmiyum ve platin alaşımları kullanılır.
• İnce öğütülmüş osmiyum metali, örneğin hidrojen ve nitrojenin birleştirilmesiyle amonyak oluşturma sürecinde katalizör olarak kullanılabilir.
• Osmiyum kullanılarak sert alaşımlar üretilebilir. Osmiyum alaşımları tükenmez kalem uçları, dolma kalem uçları, plak çalar iğneleri, pusula iğneleri ve elektrik kontaklarında kullanılır.
• İlk ampul filamanlarında osmiyum kullanılıyordu. Daha sonra bunun yerini, işlenmesi daha kolay olan tungsten aldı.
• İnert bir madde olması nedeniyle osmiyum-platin, cerrahi aletler ve kalp pilleri yapımında kullanılır.
• Osmiyum tetroksit oldukça uçucu ve güçlü bir oksitleyicidir ve yeterli önlemler alındığı sürece kimya endüstrisinde faydalıdır.
• Osmiyum tetroksit, biyolojik örneklerin mikroskobik inceleme için boyanmasında ve parmak izi tespitinde kullanılır.

Osmiyum Üretimi: Osmiyum konsantreleri, nikel ve bakır madenciliğinin yan ürünü olarak veya alternatif olarak platin metalinin cevherlerinden ayrıştırılması sırasında elde edilir. Osmiyum daha sonra uçucu Osmiyum tetroksit OsO₄ elde etmek için damıtma veya organik çözücü ekstraksiyonu ile diğer platin grubu metallerden ayrılır ve daha sonra KOH kullanılarak toplanır ve çökeltilir. Elde edilen tuz indirgenir ve kavrulur; böylece ince bir osmiyum tozu elde edilir.

Kullanım Alanları ve Toksisite: Osmiyumun oksit hali olan “osmiyum tetraoksit” (OsO₄​), çok zehirli bir maddedir. Diğer adı “osmik asit”tir. Uçucu ve zehirli buharlar verir. Havada çok küçük miktarda osmiyum tetraoksit bulunması bile solunum yolları, cilt ve gözde tahrişlere yol açar. Çok keskin, kötü ve ağır bir kokusu vardır.

Parmak izi tespitinde kullanılan bir maddedir. Kuvvetli bir oksidandır. Yağları tutarak biyolojik zarların onarılmasını sağlar. Elektrik kontakları, dokuma boyacılığı gibi alanlarda da kullanımı yaygındır. Aynı zamanda kristalimsi bir katı olan güçlü bir oksitleyici ajanıdır. Organik madde sentezlerinde de kullanılır. Mısırözü yağı gibi poli-doymamış bitkisel yağlarla nispeten atıl bileşiklere hızla indirgenir.

Osmiyum tetraoksit insan derisi için güçlü bir iritandır. Deri ile teması ile dermatitler yapabilmektedir. Diğer metaller ile birlikte antimikrobiyal olarak kullanılmaktadır.

Osmiyum tetroksit, OsO₄, oldukça toksiktir. Havadaki 10^-7 g/m³ kadar düşük konsantrasyonları; akciğer tıkanıklığına, cilt ve göz hasarına neden olabilir. Özellikle oksit hali, yalnızca uygun niteliklere sahip bir kimyager tarafından kullanılmalıdır. Osmiyum tetroksit, buharının ve aerosolünün solunması veya yutulması ile vücuda geçebilir.

Uygulama Alanları: Osmiyum metalinin çok az kullanımı vardır. Bazen platin ve indiyumu  daha sert hale getirmek için alaşımlarına eklenir. Örneğin en iyi kalem uçlarını elde edilebilmek için osmiyum-platin alaşımları kullanılır.  Osmiyum-platin alaşımı saf platinden daha serttir. Bazı osmiyum ve platin alaşımları da özel laboratuar ekipmanı yapmak için kullanılır.

İnce bölünmüş osmiyum metali katalizör olarak kullanılır. Katalizör, bir kimyasal reaksiyonu hızlandırmak veya yavaşlatmak için kullanılan bir maddedir. Katalizör, reaksiyon sırasında herhangi bir değişikliğe uğramaz. Birleşik hidrojen ve nitrojenden amonyak yapma tepkimesinde bir katalizör olarak osmiyum kullanır.

• Mücevherat: Son yıllarda yatırımcılar ve koleksiyonerler için nadir ve değerli bir metal olarak tercih edilmektedir.
• Tıp: Kalp pilleri ve bazı tıbbi cihazlarda osmiyum alaşımları kullanılmaktadır.
• Elektronik: Yüksek dayanıklılığı sayesinde bazı elektrik kontaklarında ve kalıcı mıknatıs üretiminde kullanılır.
• Kimya Endüstrisi: Katalizör olarak bazı kimyasal reaksiyonlarda görev alır.