Quelltext der Seite Osmium

{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name         = Osmium
| Symbol       = Os
| Ordnungszahl = 76
| Serie        = Üm
| Gruppe       = 8
| Periode      = 6
| Block        = d
<!--- Allgemein --->
| Aussehen     = bläulich grau
| CAS          = {{CASRN|7440-04-2}}
| EG-Nummer    = 231-114-0
| ECHA-ID      = 100.028.285
| Massenanteil = 0,001&nbsp;ppm<ref name="Harry H. Binder" />
| Hauptquelle  = <ref>Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind (soweit nicht anders angegeben) aus [https://www.webelements.com/osmium/ www.webelements.com (Osmium)] entnommen.</ref>
<!--- Atomar --->
| Atommasse = 190,23(3)<ref name="CIAAW">[https://www.ciaaw.org/atomic-weights.htm CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013].</ref>
| Atomradius = 130
| AtomradiusBerechnet = 185
| KovalenterRadius = 128
| VanDerWaalsRadius = 
| Elektronenkonfiguration = &#91;[[Xenon|Xe]]&#93; 4[[F-Orbital|f]]<sup>14</sup> 5[[D-Orbital|d]]<sup>6</sup> 6[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit =
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|8,43823|suffix=(20)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-osmium">{{NIST-ASD|osmium|Abruf=2020-06-13}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|814,17|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-osmium">{{Webelements|osmium|atoms|Abruf=2020-06-13}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|17,0|suffix=(1,0)|post=eV<ref name="NIST-ASD-osmium" />}} ≈ {{ZahlExp|1640|post=kJ/mol<ref name="Webelements-osmium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|25,0|suffix=(1,6)|post=eV<ref name="NIST-ASD-osmium" />}} ≈ {{ZahlExp|2410|post=kJ/mol<ref name="Webelements-osmium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|41,0|suffix=(1,7)|post=eV<ref name="NIST-ASD-osmium" />}} ≈ {{ZahlExp|3960|post=kJ/mol<ref name="Webelements-osmium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|55,0|suffix=(1,9)|post=eV<ref name="NIST-ASD-osmium" />}} ≈ {{ZahlExp|5310|post=kJ/mol<ref name="Webelements-osmium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen = 
| Kristallstruktur = hexagonal
| Dichte = 22,59 g/cm<sup>3</sup><ref name="PlatRev">J. W. Arblaster: ''Densities of Osmium and Iridium.'' In: ''Platinum Metals Review.'' 33, 1, 1989, S.&nbsp;14–16; ({{Webarchiv|url=http://www.platinummetalsreview.com/pdf/pmr-v33-i1-014-016.pdf |wayback=20120207064113 |text=Volltext |archiv-bot=2024-04-06 06:51:31 InternetArchiveBot }}; PDF; 209&nbsp;kB).</ref>
| RefTempDichte_K =
| Mohshärte = 7
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|''χ<sub>m</sub>'']] = 1,5 · 10<sup>−5</sup>)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Schmelzpunkt_K = 3400 ± 50<ref>J. W. Arblaster: ''What is the True Melting Point of Osmium?'' In: ''Platinum Metals Review.'' 49, 4, 2005, S.&nbsp;166–168; ([http://www.platinummetalsreview.com/pdf/166-168-pmr-oct05.pdf Volltext]; PDF; 610&nbsp;kB); [[doi:10.1595/147106705X70264]].</ref>
| Schmelzpunkt_C = ca. 3130
| Siedepunkt_K = 5273 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''[[Journal of Chemical & Engineering Data]].'' 56, 2011, S.&nbsp;328–337, [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>
| Siedepunkt_C = 5000
| MolaresVolumen = 8,42 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 678 kJ/mol<ref name="Zhang" />
| Schmelzwärme = 31,8
| Dampfdruck = 2,52
| RefTempDampfdruck_K = 3300
| Schallgeschwindigkeit = 4940
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 293,15
| SpezifischeWärmekapazität = 130
| RefTempSpezifischeWärmekapazität_K =
| ElektrischeLeitfähigkeit = 10,9 · 10<sup>6</sup>
| RefTempElektrischeLeitfähigkeit_K = 
| Wärmeleitfähigkeit = 88
| RefTempWärmeleitfähigkeit_K = 
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = −2, ±0, +2, +3, '''+4''', +6, +8
| Normalpotential = 0,85 [[Volt|V]]<br>(OsO<sub>4</sub>&#8239;+&#8239;8&#8239;H<sup>+</sup>&#8239;+&#8239;8&#8239;e<sup>−</sup> → Os&#8239;+&#8239;4&#8239;H<sub>2</sub>O)
| Elektronegativität = 2,2
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Osmium, Pulver|ZVG=7760|CAS=7440-04-2|Abruf=2020-04-09}}</ref>
| GHS-Piktogramme = Pulver{{GHS-Piktogramme|02|05|07}}
| GHS-Signalwort  = Gefahr
| H               = {{H-Sätze|228|315|318|335}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|210|261|280|302+352|305+351+338}}
| Quelle P        = <ref name="GESTIS" />
<!--- Isotope --->
| Isotope = 
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Os
| Massenzahl = 184
| NH = 0,02
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Os
| Massenzahl = 185
| NH = 0
| Halbwertszeit = 93,6 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektroneneinfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,013
| Zerfallstyp1ZP = [[Rhenium|<sup>185</sup>Re]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Os
| Massenzahl = 186
| NH = 1,58
| Halbwertszeit = >2,0 · 10<sup>15</sup> [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,822
| Zerfallstyp1ZP = [[Wolfram|<sup>182</sup>W]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Os
| Massenzahl = 187
| NH = 1,6
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Os
| Massenzahl = 188
| NH = 13,3
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Os
| Massenzahl = 189
| NH = 16,1
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Os
| Massenzahl = 190
| NH = 26,4
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Os
| Massenzahl = 191
| NH = 0
| Halbwertszeit = 15,4 [[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β]]<sup>−</sup>
| Zerfallstyp1ZE = 0,314
| Zerfallstyp1ZP = [[Iridium|<sup>191</sup>Ir]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Os
| Massenzahl = 192
| NH = '''41,0'''
}}
| NMREigenschaften =
{{Infobox Chemisches Element/NMR
| Symbol = Os
| Massenzahl_1 = 187
| Kernspin_1 = 1/2
| Gamma_1 = 6,161 · 10<sup>6</sup>
| Empfindlichkeit_1 = 1,22 · 10<sup>−5</sup>
| Larmorfrequenz_1 = 4,61
| Massenzahl_2 = 189
| Kernspin_2 = 3/2
| Gamma_2 = 2,076 · 10<sup>7</sup>
| Empfindlichkeit_2 = 0,00234
| Larmorfrequenz_2 = 15,5
}}
}}

'''Osmium''' ({{Audio|De-Osmium.ogg}}) ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Os und der [[Ordnungszahl]] 76; im [[Periodensystem]] der Elemente steht es in der 8. Gruppe, der [[Eisengruppe]]. Es ist ein hartes, sprödes, stahlblaues [[Übergangsmetalle|Übergangsmetall]] und gehört zu den [[Platinmetalle]]n. Osmium besitzt mit 462 GPa den höchsten [[Kompressionsmodul]] aller Elemente, lediglich übertroffen von [[Aggregierte Diamant-Nanostäbchen|aggregierten Diamant-Nanostäbchen]], und mit 22,6 g/cm<sup>3</sup> die höchste [[Dichte]].

Biologische Funktionen von Osmium sind weder im menschlichen noch in anderen [[Organismus|Organismen]] bekannt. Technisch wird Osmium wegen seines hohen Preises nur verwendet, wenn Haltbarkeit und Härte ausschlaggebend sind.

== Geschichte ==
Osmium, das schwerste Homologe der 8. Gruppe im Periodensystem, wurde 1804 von [[Smithson Tennant]] zusammen mit [[Iridium]] im Rückstand von in [[Königswasser]] aufgelöstem [[Platin]] entdeckt. Der Name „Osmium“ entstammt dem rettichartigen Geruch ({{grcS|ὀσμή}} ''{{lang|grc-Latn|osmē}}'' „Geruch, Gestank“) seines in geringer Konzentration vorhandenen flüchtigen [[Osmiumtetroxid|Tetroxids]]. Die zwei französischen Chemiker [[Louis-Nicolas Vauquelin]] und [[Antoine François de Fourcroy|Antoine-François de Fourcroy]] entdeckten zur selben Zeit dieses Metall in Platin und benannten es ''ptène''<ref>{{Literatur|Autor=Rolf Haubrichs, Pierre-Léonard Zaffalon|Titel=Osmium vs. ‘Ptène’: The Naming of the Densest Metal|Hrsg=|Sammelwerk=Johnson Matthey Technology Review|Band=|Nummer=61|Auflage=|Verlag=|Ort=|Datum=2017|Seiten=|ISBN=|DOI=10.1595/205651317x695631|Online=http://www.technology.matthey.com/article/61/3/190-196/}}</ref>.

Die erste wichtige Anwendung des Metalls war am Anfang des 20. Jahrhunderts seine Verwendung als Material für [[Glühfaden|Glühfäden]] in [[Glühlampe]]n durch [[Carl Auer von Welsbach]]. Der Name der Firma [[Osram]] leitet sich von den dazu eingesetzten Metallen Osmium und [[Wolfram]] ab. In der Anwendung hatte die Verwendung von Osmium jedoch einige Nachteile. Neben dem hohen Preis war vor allem die schwierige Verarbeitung ein Problem. Osmium ist spröde und kann nicht zu Fäden gezogen werden. Daher wurden die Glühfäden durch Spritzen einer osmiumhaltigen Paste und anschließendes Verglühen der organischen Bestandteile hergestellt.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.wissen.de/wde/generator/wissen/ressorts/technik/innovationen/ideen_und_erfindungen/index,page=1111430.html |titel=Glühlampe aus dem Lexikon |werk=wissen.de |abruf=2023-04-01}}</ref> Die so erhaltenen Fäden waren allerdings zu dick für hohe [[Elektrische Spannung|Spannungen]] und außerdem empfindlich gegenüber Erschütterungen und Spannungsschwankungen. Nach kurzer Zeit wurden sie zunächst durch [[Tantal]] und schließlich durch Wolfram ersetzt.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.siemens.com/history/pool/beteiligte_unternehmen/aktive_beteiligungen/902k004de_100jahre_osram.pdf |wayback=20130626083920 |text=''100 Jahre Osram.''}} September 2006 (PDF; 4,9&nbsp;MB), S.&nbsp;16.</ref>

== Vorkommen ==
[[Datei:Natural osmium Hokkaido01.jpg|mini|links|Natürliches Osmium (zwei miteinander verschmolzene Kristalle) aus einem Flussbett auf [[Hokkaidō]]]]
Osmium ist mit einem Anteil von 1&nbsp;·&nbsp;10<sup>−8</sup> an der [[Erdkruste]] sehr selten.<ref name="dtv">Hans Breuer: ''dtv-Atlas Chemie.'' Band 1, 9. Auflage. dtv-Verlag, 2000, ISBN 3-423-03217-0.</ref> Es ist fast immer mit den anderen Platinmetallen [[Ruthenium]], [[Rhodium]], [[Iridium]], [[Palladium]] und [[Platin]] [[Paragenese|vergesellschaftet]]. Osmium kommt häufig [[gediegen]], aber auch gebunden als [[Sulfide|Sulfid]], [[Selenide|Selenid]] oder [[Telluride|Tellurid]] vor.

Bei den Osmiumvorkommen wird zwischen primären und sekundären Lagerstätten unterschieden. Primäre Lagerstätten sind [[Kupfer]]-, [[Nickel]]-, [[Chrom]]- oder [[Eisen]][[erz]]e, in denen geringe Mengen an Platinmetallen in gebundener Form enthalten sind. Es gibt keine eigenständigen Osmiumerze.
Neben diesen Erzen existieren sekundäre Lagerstätten oder [[Seifenlagerstätte]]n, in denen Osmium und die anderen Platinmetalle gediegen vorkommen. Dabei wurden die Metalle nach [[Verwitterung]] vom Wasser ausgewaschen und haben sich – bedingt durch ihre hohe [[Dichte]] – an geeigneten Stellen angereichert (vgl. [[Gold]]). Osmium kommt dabei vor allem in den natürlichen Legierungen [[Osmiridium]] und [[Iridosmium]] vor, die neben Osmium vor allem Iridium enthalten und nach ihrem überwiegenden Bestandteil unterschieden werden.

Die wichtigsten Vorkommen sind die platinmetallreichen Nickelerze in Kanada ([[Greater Sudbury|Sudbury]], [[Ontario]]), [[Russland]] ([[Ural]]) und [[Südafrika]] ([[Witwatersrand]]). Sekundäre Lagerstätten befinden sich am Fuß des Urals, in [[Kolumbien]], [[Äthiopien]] und auf [[Borneo]].

== Osmium als Mineral ==
Seit der 1991 erfolgten Neudefinition der Platingruppen-Elementminerale und -legierungen durch Donald C. Harris und Louis J. Cabri werden innerhalb des ternären Systems Os-Ir-Ru alle hexagonalen Legierungen mit Os als Hauptelement als Osmium angesprochen. Die früher parallel verwendeten Mischkristall-Mineralnamen ''Iridosmin'', ''Osmiridium'' und ''Rutheniridosmium'' sind entsprechend diskreditiert und gelten nun als [[Varietät (Mineralogie)|Varietäten]] von Osmium.<ref>{{Literatur |Autor=Donald C. Harris, Louis J. Cabri |Titel=Nomenclature of platinum-group-element alloys: Review and revision |Sammelwerk=The Canadian Mineralogist |Band=29 |Datum=1991 |Seiten=231–237 |Online=[https://rruff.info/uploads/CM29_231.pdf rruff.info] |Format=PDF |KBytes=757 |Abruf=2024-05-03}}</ref>

Osmium ist seit dieser Neudefinition von der [[International Mineralogical Association]] (IMA) als eigenständiges Mineral anerkannt.<ref>{{Internetquelle | autor= Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere | url= https://cnmnc.units.it/files/IMA_Master_List_(2024-07).pdf | titel= The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: July 2024 | werk= cnmnc.units.it | hrsg= IMA/CNMNC, Marco Pasero | datum= 2024-07 | sprache= en | abruf= 2024-08-13 | format= PDF; 3,6&nbsp;MB}}</ref> Gemäß der [[Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage)#Gruppe 1.AF|Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage)]] wird Osmium unter der System-Nr. 1.AF.05 (Elemente – Metalle und intermetallische Verbindungen – Platin-Gruppen-Elemente (PGE) – Rutheniumgruppe)<ref>{{Internetquelle |autor=[[Ernest Henry Nickel|Ernest H. Nickel]], Monte C. Nichols |url=http://cnmnc.units.it/IMA2009-01%20UPDATE%20160309.pdf#page=211 |titel=IMA/CNMNC List of Minerals 2009 |werk=cnmnc.units.it |hrsg=IMA/CNMNC |datum=2009-01 |sprache=en |abruf=2024-04-28 |format=PDF; 1,9&nbsp;MB}}</ref> ([[Systematik der Minerale nach Strunz (8. Auflage)#Gruppe I/A|8. Auflage]]: Osmium-Reihe ''I/A.05a''; beziehungsweise der nachfolgenden [[Lapis-Systematik]]: ''I/A.13-020'') eingeordnet. Die vorwiegend im englischsprachigen Raum verwendete [[Systematik der Minerale nach Dana/Elemente#01.02 Elemente: Platingruppenmetalle und -legierungen|Systematik der Minerale nach Dana]] führt das Element-Mineral unter der System-Nr. 01.02.02.01 (Elemente: Platingruppenmetalle und -legierungen&nbsp;– Osmiumgruppe (Raumgruppe P63/mmc)).<ref>{{Internetquelle |autor=David Barthelmy |url=https://webmineral.com/dana/dana.php?class=01&subclass=02&group=02 | titel= Minerals Arranged by the New Dana Classification. 01.02.02 Osmium group (Space Group P63/mmc) | werk= webmineral.com | sprache= en | abruf= 2024-05-03}}</ref>

Insgesamt sind weltweit bisher mehr als 300 Fundorte für gediegenes Osmium und seine Varietäten dokumentiert (Stand 2024).<ref>Fundortliste für Osmium beim [https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralDataShow?mineralid=2857&sections=12 Mineralienatlas] (deutsch) und bei [https://www.mindat.org/min-3037.html#autoanchor22 Mindat] (englisch), abgerufen am 3. Mai 2024.
</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
[[Datei:Osmium-crystals 2.jpg|mini|links|Osmium-Kristallcluster, gezüchtet mittels einer [[Chemischer Transport|chemischen Transportreaktion]]]]
Die Herstellung von Osmium ist aufwendig und erfolgt im Zuge der Gewinnung anderer Edelmetalle wie [[Gold]] oder [[Platin]]. Die dazu verwendeten Verfahren nutzen die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Edelmetalle und ihrer Verbindungen, wobei nach und nach die Elemente voneinander getrennt werden.

Als Ausgangsmaterial dienen edelmetallhaltige Erze oder [[Anodenschlamm]] aus der [[Nickel]]- oder Goldgewinnung. Das Erz wird zunächst in [[Königswasser]] gelöst. Dabei gehen Gold, [[Palladium]] und Platin in Lösung, die anderen Platinmetalle und [[Silber]] bleiben zurück. Das Silber reagiert zunächst zu unlöslichem [[Silberchlorid]], das mit [[Bleicarbonat]] und [[Salpetersäure]] (Bildung von [[Silbernitrat]]) entfernt werden kann. Durch Schmelzen mit [[Natriumhydrogensulfat]] und anschließendem [[Auslaugung|Auslaugen]] kann [[Rhodium]] als [[Rhodium(III)-sulfat]] gelöst und abgetrennt werden. Danach wird der verbleibende Rückstand mit [[Natriumperoxid]] geschmolzen, wodurch Osmium und [[Ruthenium]] gelöst werden und das unlösliche Iridium zurückbleibt. Wenn diese Lösung mit Chlor behandelt wird, entstehen die flüchtigen Stoffe [[Rutheniumtetroxid]] und [[Osmiumtetroxid]]. Bei Zugabe von alkoholischer Natronlauge löst sich nur Osmiumtetroxid und kann auf diese Weise vom Ruthenium abgetrennt werden. Das Osmium wird mit [[Ammoniumchlorid]] als [[Komplexchemie|Komplex]] ausgefällt und schließlich mit [[Wasserstoff]] zu metallischem Osmium [[Reduktion (Chemie)|reduziert]]:

:<chem>[OsO2(NH3)4]Cl2 + 3 H2 -> Os + 4 NH4^+ + 2 Cl^- + 2 OH^-</chem>

Osmium wird nur in sehr geringen Mengen gewonnen, die Produktionsmenge liegt weltweit bei ca. 100 kg pro Jahr.<ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
[[Datei:Hexagonal dichteste Kugelpackung.svg|mini|links|Kristallstruktur von Os, a&#8239;=&#8239;273,5&nbsp;pm, c&#8239;=&#8239;431,9&nbsp;pm<ref name="Schubert">K. Schubert:'' Ein Modell für die Kristallstrukturen der chemischen Elemente.'' In: ''Acta Crystallographica.'' B30, 1974, S.&nbsp;193–204; [[doi:10.1107/S0567740874002469]].</ref> ]]
[[Datei:Osmium 1-crop.jpg|mini|Osmium als Schmelzperle]]

Metallisches Osmium ist ein auch bei höheren Temperaturen glänzendes [[Schwermetalle|Schwermetall]] von stahlblauer Farbe. Es kristallisiert in einer [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonal-dichtesten Kugelpackung]] in der {{Raumgruppe|P63/mmc|lang}} mit den [[Gitterparameter]]n a&#8239;=&#8239;273,5&nbsp;pm, c&#8239;=&#8239;431,9&nbsp;pm sowie zwei [[Formeleinheit]]en pro Elementarzelle.<ref name="Schubert" />

Osmium ist vor Iridium das Element mit der höchsten [[Dichte]]. Kristallographische Berechnungen ergeben für Osmium 22,59&nbsp;g/cm<sup>3</sup> und für Iridium 22,56&nbsp;g/cm<sup>3</sup><ref name="PlatRev" /> im natürlichen [[Isotopenverhältnis]]. Damit ist Osmium das dichteste auf der Erde natürlich vorkommende Element.

Osmium besitzt von allen [[Platinmetalle]]n den höchsten [[Schmelzpunkt]] und den niedrigsten [[Dampfdruck]]. Sein [[Kompressionsmodul]] von 462&nbsp;[[Pascal (Einheit)|GPa]] ist unter den höchsten aller bekannten Elemente und Verbindungen; damit ist es sogar weniger komprimierbar als Diamant mit 443&nbsp;[[Pascal (Einheit)|GPa]],<ref>''[http://focus.aps.org/story/v9/st16 Osmium is Stiffer than Diamond].'' In: ''Physical Review Focus.'' 27. März 2002.</ref> nur [[aggregierte Diamant-Nanostäbchen]] sind noch härter (bis zu 491&nbsp;[[Pascal (Einheit)|GPa]]). Unterhalb der [[Sprungtemperatur]] von 0,66&nbsp;K<ref name="webelements">Physikalische Eigenschaften von Osmium bei [https://www.webelements.com/osmium/physics.html webelements.com] (engl.)</ref> wird Osmium zum [[Supraleiter]].

=== Chemische Eigenschaften ===
Osmium gehört zu den [[Edelmetalle]]n und ist damit reaktionsträge. Es reagiert direkt nur mit den [[Nichtmetalle]]n [[Fluor]], [[Chlor]] und [[Sauerstoff]]. Eine Reaktion von Sauerstoff und kompaktem Osmium findet erst bei [[Rotglut]] statt. Je nach Reaktionsbedingungen entsteht [[Osmiumtetroxid]] (weniger hohe Temperaturen, hoher Sauerstoffdruck) oder [[Osmiumtrioxid]] (nur in der Gasphase stabil<ref name="Jane E. Macintyre">{{Literatur| Autor=Jane E. Macintyre | Titel=Dictionary of Inorganic Compounds  | Verlag=CRC Press | ISBN=978-0-412-30120-9 | Jahr=1992 | Online={{Google Buch | BuchID=9eJvoNCSCRMC | Seite=3689 }} | Seiten=3689 }}</ref>). Feinverteiltes Osmium bildet schon bei Raumtemperatur in Spuren hochgiftiges Osmiumtetroxid.

In nichtoxidierenden [[Mineralsäure]]n ist Osmium unlöslich, selbst [[Königswasser]] kann Osmium bei niedrigen Temperaturen nicht auflösen. Starke [[Oxidationsmittel]] wie konzentrierte [[Salpetersäure]] und heiße [[Schwefelsäure]] sowie alkalische [[Oxidationsschmelze]]n wie [[Natriumperoxid]]- und [[Kaliumchlorat]]schmelzen können Osmium jedoch angreifen.

== Isotope ==
Von Osmium sind insgesamt 34 Isotope und 6 [[Kernisomere]] bekannt, davon kommen die sieben Isotope mit den Massen 184, 186, 187, 188, 189, 190 und 192 natürlich vor. <sup>192</sup>Os ist mit einem Anteil von 40,78 %<ref name="nubase">G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: ''The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties.'' In: ''Nuclear Physics.'' Band A 729, 2003, S.&nbsp;3–128. {{doi|10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}. ({{Webarchiv|url=http://amdc.in2p3.fr/nubase/nubase2003/Nubase2003.pdf |wayback=20210628055616 |text=PDF |archiv-bot=2022-12-24 11:52:16 InternetArchiveBot }}; 1,0&nbsp;MB).</ref> des natürlichen Osmiums das häufigste Isotop, <sup>184</sup>Os mit 0,02 %<ref name="nubase" /> das seltenste. Als einziges der natürlichen Isotope ist <sup>186</sup>Os [[Radioaktivität|radioaktiv]], jedoch mit über 2 Billiarden Jahren Halbwertszeit nur schwach. Neben diesen gibt es noch weitere 27 kurzlebige Isotope von <sup>162</sup>Os bis <sup>196</sup>Os,<ref name="nubase" /> die wie die kurzlebigen Kernisomere nur künstlich herstellbar sind.

Die zwei Isotope <sup>187</sup>Os und <sup>189</sup>Os können für [[Kernspinresonanz|kernspintomographische]] Untersuchungen verwendet werden. Von den künstlichen Nukliden werden <sup>185</sup>Os (Halbwertszeit 96,6&nbsp;Tage) und <sup>191</sup>Os (15&nbsp;Tage) als [[Tracer (Nuklearmedizin)|Tracer]] verwendet. Das Verhältnis von <sup>187</sup>Os zu <sup>188</sup>Os kann in [[Rhenium-Osmium-Chronometer]]n zur Altersbestimmung in [[Eisenmeteorit]]en benutzt werden, da <sup>187</sup>Re langsam zu <sup>187</sup>Os zerfällt ([[Halbwertszeit]]: 4,12 · 10<sup>10</sup>&nbsp;Jahre<ref name="nubase" />).<ref>J. L. Birck, M. Roy-Barman, C. J. Allegre: ''The Rhenium Osmium Chronometer: The Iron Meteorites Revisited.'' In: ''Meteoritics.'' 26, 1991, S. 318; [https://adsabs.harvard.edu/full/1991Metic..26R.318B (Volltext)]; [https://adsabs.harvard.edu/full/1991LPICo.766...21B Preprint].</ref>

{{Siehe auch|Liste der Isotope/Ordnungszahl 71 bis Ordnungszahl 80#76 Osmium|titel1=Liste der Osmium-Isotope}}

== Verwendung ==
[[Datei:Ingots of Fe, Os, Al, one troy ounce each (1).jpg|mini| Je 1&nbsp;[[Feinunze]] Sammlerbarren aus Eisen, Osmium und Aluminium, hergestellt aus verpresstem und gesintertem Pulver.]]
Für das Element gibt es wegen seiner Seltenheit, seines komplizierten Herstellungsverfahrens und des damit einhergehenden hohen Preises von ca. 400&nbsp;[[US$]] pro [[Unze]] (Osmium powder, Stand 2018)<ref>{{Internetquelle |url=https://www.metalary.com/osmium-price/ |titel=Osmium: Preis |sprache=DE |abruf=2023-01}}</ref> verhältnismäßig wenige technische Anwendungen.<ref>{{Literatur |Titel=Rohstoffrisikobewertung – Platingruppenmetalle |Hrsg=Deutsche Rohstoffagentur |Sammelwerk=DERA Rohstoffinformationen |Nummer=26 |Ort=Berlin |Datum=2014-12 |ISBN=978-3-943566-20-8 |Seiten=44}}</ref> Aufgrund der hohen Giftigkeit der Oxide wird Osmium selten in reinem Zustand verwendet. In [[Schleifmittel|abrasiven]] und [[verschleiß]]enden Anwendungen wie in Spitzen von Füllfederhaltern, phonographischen Abtastnadeln, Wellen und Zapfen im Instrumentenbau sowie elektrischen Kontakten kommen harte osmiumhaltige [[Legierung]]en der Platinmetalle zum Einsatz. Eine Legierung aus 90 % Platin und 10 % Osmium wird zu medizinischen [[Implantat]]en und [[Künstliche Herzklappe|künstlichen Herzklappen]] verarbeitet sowie in [[Herzschrittmacher]]n verwendet. Manchmal wird Osmium als [[Katalysator]] für [[Hydrierung]]en benutzt. Osmium wurde auch in Legierung mit [[Wolfram]] in den Glühfäden der [[Osram]]-Glühlampen verwendet.

== Nachweis ==
Mögliche [[Nachweis (Chemie)|Nachweise]] von Osmium können über das Osmiumtetroxid erfolgen. Ein einfacher, aber wegen der Giftigkeit nicht empfehlenswerter Nachweis wäre über den charakteristischen Geruch des Osmiumtetroxids. Es sind aber auch chemische Nachweise möglich. Dabei wird eine osmiumhaltige Probe auf Filterpapier mit [[Benzidin]]- oder [[Kaliumhexacyanidoferrat(II)|Kaliumhexacyanoferratlösung]] zusammengebracht. Mit Benzidin verfärbt sich das Papier bei Anwesenheit von Osmiumtetroxid violett, mit Kaliumhexacyanoferrat hellgrün.<ref>N. A. Tananaeff, A. N. Romanjuk: ''Tüpfelmethode zum Nachweis von Osmium''. Analytisches Laboratorium des Kiewer Industrie-Institutes, 1936.</ref>

In der modernen [[Analytische Chemie|Analytik]] sind diese Nachweise nicht mehr von Bedeutung; heute kann Osmium mittels instrumenteller Verfahren wie [[Neutronenaktivierungsanalyse]], [[Voltammetrie]], [[Atomspektrometrie]] oder [[Massenspektrometrie]]<ref>Seo JH, Sharma M, Osterberg EC, Jackson BP: ''Determination of Osmium Concentration and Isotope Composition at Ultra-low Level in Polar Ice and Snow.'', Anal Chem. 2018 May 1;90(9):5781–5787, PMID 29627976.</ref> nicht nur nachgewiesen, sondern mit hoher [[Genauigkeit]] [[Quantitative Analyse|quantitativ bestimmt]] werden. Die [[NMR-Spektroskopie]] und [[Röntgenbeugung]] ermöglichen die [[Strukturanalytik]] von organischen und anorganischen Osmiumverbindungen.

== Sicherheitshinweise ==
Metallisches, kompaktes Osmium ist luftbeständig und harmlos.<ref>{{Literatur |Autor=A. I. G. McLaughlin, R. Milton, Kenneth M. A. Perry |Titel=Toxic Manifestations of Osmium Tetroxide |Hrsg= |Sammelwerk=British Journal of Industrial Medicine |Band=3 |Nummer=3 |Auflage= |Verlag= |Ort= |Datum=1946-07 |Seiten=183–186 |PMC=1035752 |PMID=20991177 }}</ref> Das Pulver ist gefährlicher, denn neben seiner Einstufung als „Entzündlich“, „Ätzend“ und „Reizend“ bildet es bereits bei [[Raumtemperatur]] das hochgiftige [[Osmium(VIII)-oxid]]. Stäube davon können eine Lungenreizung mit [[Hyperämie]] bis zum [[Lungenödem]] hervorrufen sowie zu Haut- oder Augenschäden führen.<ref name="Merck">{{Merck|124505|Name=|Abruf=2011-01-19}}</ref> Schon bei Hautkontakt besteht eine Lebensgefahr.<ref>{{GESTIS|Name=Osmium(VIII)-oxid|ZVG=4280|CAS=20816-12-0|Abruf=2024-08-20}}</ref>

Metallisches Osmium ist als fein verteiltes Pulver oder [[Staub]] leicht[[Brennbarkeit|entzündlich]], in kompakter Form aber nicht brennbar. Zum Löschen von Osmiumbränden müssen Metallbrandlöscher (Klasse D) oder [[Löschpulver]] verwendet werden, keinesfalls darf Wasser verwendet werden, wegen der Explosionsgefahr durch entstehenden [[Wasserstoff]] und Sauerstoff.<ref name="GESTIS" />

== Verbindungen ==
Es sind Verbindungen und Komplexe in den Oxidationsstufen von −II bis +VIII bekannt, die stabilste [[Oxidationsstufe]] ist +IV. Osmium zählt zusammen mit Ruthenium und Xenon zu den wenigen Elementen, die die Oxidationsstufe +VIII erreichen. Lediglich Iridium weist eine höhere Oxidationsstufe von +IX auf. Osmium bildet mit den meisten Nichtmetallen Verbindungen wie [[Oxide]], [[Halogenide]], [[Sulfide]], [[Tellur]]ide, und [[Phosphide]].

=== Osmiumtetroxid ===
[[Datei:Osmiumtetroxide1.jpg|mini|Kristalle von Osmiumtetroxid in einer Ampulle]]
[[Osmium(VIII)-oxid]] (OsO<sub>4</sub>) ist die bekannteste Verbindung des Osmiums und eine der wenigen stabilen Verbindungen, in der Osmium die [[Oxidationsstufe]] +VIII besitzt. Die Verbindung bildet sich durch Einwirkung von Oxidationsmitteln wie [[Salpetersäure]] auf metallisches Osmium. Es ist ein leichtflüchtiger Feststoff, der sehr stark [[Oxidation|oxidierend]] wirkt. Im Unterschied zu vielen anderen Oxidationsmitteln kann die Reaktion unter [[Stereochemie|stereochemischer]] Kontrolle ablaufen. Aufgrund dieser Eigenschaften hat die Verbindung trotz der hohen [[Toxizität]] und des hohen Preises einige Anwendungen wie in der [[Sharpless-Dihydroxylierung]] gefunden.<ref>Eric N. Jacobsen, István E. Markó, William S. Mungall, Gottfried K. Schroeder, K. Barry Sharpless: ''Asymmetric dihydroxylation via ligand-accelerated catalysis.'' In: ''[[Journal of the American Chemical Society]].'' 1988, Band 110, Nummer 6, S.&nbsp;1968–1970 {{DOI|10.1021/ja00214a053}}.</ref> Osmiumtetroxid wird häufig nur in [[Katalysator|katalytischen]] Mengen eingesetzt.

Es wird zur Fixierung und Kontrastverstärkung von [[Lipide]]n (Fetten) und [[Biomembran|Zellmembranen]] in der [[Transmissionselektronenmikroskop|Elektronenmikroskopie]] und bei der Spurensicherung ([[Fingerabdruck|Fingerabdrücke]]) eingesetzt. In der [[Organische Chemie|Organischen Chemie]] dient es als Oxidationsmittel zur cis-[[Hydroxylierung]] von Alkenen zu [[vicinal]]en [[Diole]]n.

=== Weitere Osmiumverbindungen ===
Mit Sauerstoff bildet Osmium weitere Verbindungen, die Oxide Osmiumtrioxid OsO<sub>3</sub> und [[Osmium(IV)-oxid|Osmiumdioxid]] OsO<sub>2</sub>. Osmiumtrioxid ist nur in der Gasphase stabil, Osmiumdioxid dagegen ein stabiler, hochschmelzender Feststoff in [[Rutil]]-Struktur.

Mit den Halogenen [[Fluor]], [[Chlor]], [[Brom]] und [[Iod]] sind eine Vielzahl von Verbindungen bekannt. Die möglichen Oxidationsstufen des Osmiums reichen dabei von +VII bei [[Osmium(VII)-fluorid]] bis +I bei [[Osmium(I)-iodid]].

Des Weiteren sind Verbindungen mit [[Arsen]] und [[Schwefel]] bekannt, die auch in der Natur vorkommen und als [[Mineral]]e [[Erlichmanit]] (OsS<sub>2</sub>), [[Osarsit]] (OsAsS) und [[Omeiit]] (OsAs<sub>2</sub>) anerkannt sind.<ref>{{Internetquelle | autor= Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere | url= https://cnmnc.units.it/files/IMA_Master_List_(2024-07).pdf | titel= The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: July 2024 | werk= cnmnc.units.it | hrsg= IMA/CNMNC, Marco Pasero | datum= 2024-07 | sprache= en | abruf= 2024-08-13 | format= PDF; 3,6&nbsp;MB}}</ref>

=== Komplexverbindungen ===
Neben diesen Verbindungen sind zahlreiche [[Komplexchemie|Komplexverbindungen]] bekannt. Vom Osmiumtetroxid leiten sich die [[Osmate (Chemie)|Osmate]], anionische Komplexe des Osmiums ab. Auch mit anderen [[Ligand]]en, wie [[Ammoniak]], [[Kohlenstoffmonoxid]], [[Cyanid]] und [[Stickstoffmonoxid]] sind viele Komplexe in verschiedenen Oxidationsstufen bekannt. Mit [[Organische Chemie|organischen]] Liganden, wie [[Cyclopentadien]] kann der Osmiumkomplex [[Osmocen]], der zu den [[Metallocen]]en gehört, gebildet werden. Neben klassischen Komplexen, bei denen jede Metall-Ligand-Bindung eindeutig bestimmt werden kann, existieren auch nicht-klassische Komplexe. Bei diesen liegen [[Cluster (Physik)|Metallcluster]] aus mehreren Osmiumatomen vor. Ihre konkrete Gestalt kann mit Hilfe der [[Wade-Regel]]n bestimmt werden.

== Literatur ==
* {{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=?}}
* [[Hans Breuer (Physiker)|Hans Breuer]]: ''dtv-Atlas Chemie.'' Band 1, 9. Auflage. München 2000, ISBN 3-423-03217-0.
* [[Michael Binnewies]]: ''Allgemeine und Anorganische Chemie.'' 1. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2004, ISBN 3-8274-0208-5.
* [[N. N. Greenwood]], [[A. Earnshaw]]: ''Chemie der Elemente.'' 1. Auflage. Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9.
* [[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente – das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.

== Weblinks ==
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{{Wiktionary}}
* [[Mineralienatlas:Osmium]] (Wiki)

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Exzellent|10. Oktober 2007|37675831}}

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[[Kategorie:Anerkanntes Mineral]]
[[Kategorie:Hexagonales Kristallsystem]]
[[Kategorie:Elemente (Mineralklasse)]]
[[Kategorie:Metallischer Werkstoff]]
[[Kategorie:Osmium| ]]