Osmium (Os) – grunnstoff nummer 76

Osmium er et svært tett 5d-overgangsmetall med atomnummer 76. Det kan nå oksidasjonstall +8 i OsO₄, en flyktig og sterkt reaktiv forbindelse som brukes i spesialisert kjemi og mikroskopi.

Fakta om osmium

• Symbol: Os
• Atomnummer: 76
• Atommasse: 190,233 u
• Gruppe: 8
• Periode: 6
• Blokk: d-blokk
• Kategori: overgangsmetall
• Tilstand ved romtemperatur: Fast stoff
• Smeltepunkt: 3032,9 °C
• Kokepunkt: 5011,9 °C
• Elektronkonfigurasjon: [Xe] 4f14 5d6 6s2
• Elektronegativitet: 2,20

Datastatus

Siden skiller bulkmetallet osmium fra den molekylære Os(VIII)-forbindelsen OsO₄ og dens helt andre flyktighet og reaktivitet.

Faglig sikkerhet: OsO₄ er svært giftig og flyktig. Reaksjonene er teori og faglig modell, ikke forslag til skolelaboratorieforsøk.

Elektronkonfigurasjon

Osmium: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s². Dette er elektronkonfigurasjonen for det nøytrale atomet.

Oksidasjonstall

• +8 – finnes i OsO₄
• +4 – viktig i OsO₂ og flere komplekser

Reaksjoner og modeller

• Os + 2 O₂ → OsO₄ – Osmium går formelt fra 0 til +8.
• OsO₄ + 4 H⁺ + 4 e⁻ → OsO₂ + 2 H₂O – Os reduseres fra +8 til +4.
• OsO₄ + 8 H⁺ + 8 e⁻ → Os + 4 H₂O – Halvreaksjonen viser elektronregnskapet fra Os(+8) til metallisk Os.

Osmium viser at oksidasjonstall +8 kan være kjemisk reelt uten et fritt Os⁸⁺-ion

Fra atom til egenskap

I OsO₄ er bindingene sterkt kovalente. +8 er en formell tilordning når O regnes som −2, ikke bevis for et nakent Os⁸⁺-ion.

Videre sammenheng

OsO₄ reagerer lett med elektronrike dobbeltbindinger. Det er grunnen til både syntetisk nytte og behovet for svært kontrollert laboratoriehåndtering.

Osmium under rutenium i gruppe 8

Felles mønster

Ru og Os kan begge danne tetroksider med metall i +8. OsO₄ er spesielt kjent som en stabil, flyktig molekylær forbindelse ved moderate betingelser.

Hvorfor egenskapene endres

Os er tyngre og tettere enn Ru. 5d-orbitalene og relativistiske effekter bidrar til sterke bindinger og en rik høy-oksidasjonstallkjemi.

«Osmium er tett og tungt» betyr ikke at alle osmiumforbindelser er lite flyktige.

Fysisk fase bestemmes av molekyl- og gitterstruktur. OsO₄ består av diskrete molekyler og kan derfor fordampe langt lettere enn metallisk osmium.

Slik bygger du et presist fagsvar

Ved OsO₄: fire O gir −8, derfor er Os +8. Bruk så halvreaksjonen til å vise reduksjon. Hvis oppgaven handler om flyktighet, snakk om molekylær forbindelse versus metallgitter, ikke om atommasse alene.

Fra elektronkonfigurasjon til observerbar egenskap

Osmium er et tydelig eksempel på at stoffegenskapene endres når bindingstypen endres. Metallisk Os er et tett fast stoff; OsO₄ er et molekyl med Os(+8). Overgangen fra metallbinding til kovalent molekylstruktur forklarer både reaktiviteten og den overraskende flyktigheten.

Osmium i Kjemi 2

Osmium er relevant for høy-oksidasjonstallkjemi, organisk oksidasjon, molekylstruktur og avansert komplekskjemi.

Oppgaver

1. Bestem Os i OsO₄.
   Løsningsidé: Fire O gir −8, så Os er +8.
2. Hvor mange elektroner tas opp når Os går fra +8 til +4?
   Løsningsidé: Fire elektroner.
3. Hvorfor er OsO₄ mer flyktig enn metallisk Os?
   Løsningsidé: OsO₄ er molekylært og mangler det sterke, sammenhengende metallgitteret.