Osmio

Propiedades físicas del Osmio

Estado ordinario: Sólido

Densidad: 22610 kg/m3

Volumen molar: 8,42·10-6

Módulo de comprensibilidad: 462 GPa

Metales de transición

Número atómico: 76

Masa atómica: 190, 23 u

Grupo: 8

Electronegatividad: 2,2 (Pauling)

Radio atómico (calc): 185 pm (Radio de Bohr)

Período: 6 

Estados de oxidación: 8, 7, 6, 5,4, 3, 2, 1, 0, -1, -2

Energía de ionización del Osmio

1.ª Energía de ionización 840 kJ/mol

2.ª Energía de ionización 1600 kJ/mol

Propiedades térmicas del Osmio

Calor de fusión: 29,3 kJ/mol

Conductividad térmica: 87,6 W/(K·m)

Calor de atomización: 791 kJ/mol

Punto de ebullición: 5285 K (5012 °C)

Calor de vaporización: 678,0 kJ/mol

Punto de fusión: 3306 K (3033 °C)

Datos cristalográficos del Osmio

Grupo espacial: P6(3)/mmc

Longitudes de celda unidad/pm: a=2,714 A°; c=4,314 A° 

Estructura cristalina: hexagonal

Abundancia del Osmio

Corteza terrestre: 1×104

Isótopos

Isótopos: 184Os, 186Os,187Os, 188Os, 189Os, 190Os, 192Os 

Historia

Los descubridores del osmio fueron Smithson Tennant y William Hyde, quienes realizaron la hazaña en Londres, Inglaterra, en el año 1803. El descubrimiento del osmio se debe al previo hallazgo, en Chocó, Colombia, del conocido metal platino. Este, llegó a Europa con el apodo de platina, por su parecido y supuesta relación con la plata. Sin embargo, en 1748, fue publicado el artículo demostrador de que era un metal completamente distinto y no una aleación de otros. 

El platino, al ser un nuevo elemento, levantó un gran interés y fue estudiado por gran variedad de químicos. Al disolverlo en agua regia (ácido clorhídrico y ácido nítrico) para crear sales solubles, ocurría algo extraño. Los científicos siempre observaban una pequeña cantidad de cierto residuo oscuro e insoluble. Al examinarlo a fondo, se pensó que podía ser grafito o iridio. 

En 1803, dos químicos franceses, Antoine-François de Fourcroy y Louis Nicolas Vauquelin, notaron un metal distinto en ese residuo. Al mismo lo llamaron “ptène”. Luego, Smithson Tennant analizó el mismo residuo y determinó que, de seguro, contenía un metal nuevo. 

Vauquelin lo trató con álcali y ácidos, obteniendo un óxido volátil desconocido que, creyó, pertenecía a un nuevo metal. Lo llamó “pteno”. Pero Tennant, quien poseía una cantidad mucho mayor del residuo, continuó su investigación. En poco tiempo, logró determinar la presencia de iridio y otro metal, al cual llamó osmio.  

El osmio es un metal muy raro en la corteza terrestre. Hoy en día, se obtiene principalmente del procesamiento de platino y níquel.

Aplicaciones

El osmio en muy pocas ocasiones se utiliza en su estado puro. Esto se debe a la volatilidad y a la extrema toxicidad de su óxido. Sin embargo, bastante a menudo se alea con otros metales para lograr aplicaciones de alta resistencia al desgaste. 

Las aleaciones del osmio son muy duras, sobre todo con otros metales del grupo del platino. Estas se utilizan, por ejemplo, en las puntas de plumas estilográficas, ejes de instrumentos y contactos eléctricos. Son conocidas por tener gran resistencia al desgaste de un uso continuo.

El tetróxido de osmio se ha utilizado, del mismo modo, para la detección huellas dactilares. También en la tinción de tejidos grasos para microscopía óptica y electrónica. Los átomos de osmio son muy densos en electrones. Esta propiedad mejora el contraste de la imagen en los estudios con microscopio electrónico de transmisión de materiales biológicos.

Igualmente, el tetróxido de osmio y el osmiato de potasio, su derivado, son importantes oxidantes en síntesis orgánica. El osmiato se utiliza en la dihidroxilación asimétrica de Sharpless, para convertir un enlace doble en un diol vecinal. Por este hallazgo, Karl Barry Sharpless recibió el premio Nobel de Química en 2001.

En 1898, Auer von Welsbach creó la bombilla Olslamp con un filamento hecho de osmio. Aunque luego de unos años, el osmio fue remplazado por wolframio, por ser este último un metal más estable. El fabricante de bombillas Osram creó su nombre uniendo los dos elementos utilizados en sus filamentos: osmio y wolframio.

Los espejos con revestimiento de osmio fueron utilizados en varias misiones espaciales, en el Transbordador STS. Sin embargo, fueron desechados al notar que los radicales de oxígeno son muy abundantes en la órbita terrestre baja. Estos pueden llegar a deteriorar significativamente la capa de osmio.

Efectos del Osmio para la salud

He aquí algunos de los principales inconvenientes para el bienestar humano

Toxicidad del osmio  

El tetróxido de osmio es altamente tóxico. Es suficiente con muy bajas concentraciones del mismo en el aire para provocar serios perjuicios. Entre ellos, pueden mencionarse: congestión pulmonar, daños cutáneos, así como graves afectaciones oculares.

Puede ser absorbido por inhalación de su vapor, inhalación de su aerosol o ingestión. Una contaminación peligrosa de tetróxido de osmio puede ocurrir por la evaporación de esa sustancia a 20°C. Los síntomas son sensación de quemadura, tos, dolor de cabeza, respiración sibilante, falta de aire y alteraciones visuales. Estos pueden presentarse con retraso.

Osmio sobre la piel humana, ojos y boca

En la piel, provoca enrojecimiento, quemaduras cutáneas, dolor, decoloración cutánea y ampollas. En los ojos, enrojecimiento, dolor, visión borrosa, pérdida de visión y graves quemaduras profundas. En caso de ingestión, causa calambres abdominales, sensación de quemadura, conmoción o colapso.

Producción

El osmio es obtenido, en su mayor parte, como un subproducto de la minería. También del procesamiento de otros minerales como níquel o cobre. Como parte del proceso de electrorrefinado del cobre y el níquel, se desprenden metales. Estos se depositan en el fondo, formando un residuo llamado “lodo anódico”. Ahí se juntan metales nobles como la plata y el oro, así como metales del grupo platino. 

Para separar los metales, primero se deben poner en solución. Esto puede lograrse por la utilización de varios métodos. Uno de ellos es la fusión con peróxido de sodio, seguida de la disolución en agua regia. Otro es la disolución en una mezcla de cloro con ácido clorhídrico. El osmio y otros se desprenden del platino, oro y los metales básicos por su insolubilidad en agua regia. Se convierten en un residuo sólido.

En dicho residuo quedan osmio, rutenio, rodio e iridio. Al tratarlo con óxido de sodio, se producen sales de rutenio y osmio solubles en agua. Tras la oxidación formando óxidos volátiles, se separan el RuO4 y el OsO4 por precipitación de (NH4)3RuCl6 con cloruro de amonio. 

Luego de disolverse, se separa el osmio de los otros metales del grupo de metales de platino por destilación o extracción con disolventes orgánicos del tetróxido de osmio volátil. El primer método es muy parecido al que usaron Tennent y Wollaston para el descubrimiento del Osmio.