Chapitres
- 01. Présentation de l'Osmium
- 02. Origine et étymologie de l'Osmium
- 03. La découverte de l'osmium, un peu d'histoire
- 04. Origine sur Terre
- 05. Les principaux isotopes de l'osmium
- 06. L'osmium sous forme de corps simples
- 07. Les ions de l'osmium en solution aqueuse
- 08. Les Composés à base d'osmium
- 09. Sécurité et osmium
- 10. Utilisations courantes de l'osmium
Présentation de l'Osmium
L'osmium (noté Os) est l'élément chimique qui porte le numéro atomique 76 dans la classification périodique des éléments.
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Os |
| Numéro atomique | 76 |
| Famille | métaux de transition |
| Groupe (colonne) | 8 |
| Période (ligne) | 6 |
| Bloc (sous couche électronique) | d |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique (isotope principal) | 192 u |
| Structure électronique | (K)2(L)8(M)18(N)30(O)14(P)2 |
| Configuration électronique | 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d66s2 |
| Propriétés physico-chimique | |
| électronégativité | 2.2 |
| Masse molaire atomique (g/mol) | 190,2 |
Cet élément fait partie de la famille chimique des métaux de transition. Il appartient à la même période que l'or et le platine.
C'est un métal dit platinoïde, groupe représentant l'ensemble des métaux qui ont des propriétés remarquables pour des métaux de transition et similaires à celles du platine. Ce groupe englobe le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'iridium et le platine (parfois le rhénium y est également associé)
Ce sont des métaux très peu réactifs, ce qui leur confère une forte résistance à la corrosion et à l'oxydation, même dans des conditions de fortes températures.
Par ailleurs, ils ont d'importantes capacités à catalyser les réactions chimiques (c'est-à-dire accélération de la réaction chimique, ou amélioration de son rendement, afin de la rendre rentable).
Ils ont également d'excellentes propriétés mécaniques et de conduction électrique très intéressantes pour l'industrie.
Ces métaux sont souvent retrouvés dans les mêmes gisement. L'osmium, est en particulier souvent présent dans des gisements contenant de l’iridium.
A noter que l'osmium est l'élément chimique le plus dense retrouvé sur Terre, plus "lourd" que le plomb ! Ce serait le métal le plus rare sur Terre.
Origine et étymologie de l'Osmium
Le nom "osmium" est formé à partir du grec "osme" qui signifie "odeur". Ce nom a été choisi en raison de l'odeur particulièrement prononcée de l'oxyde d'osmium.
La découverte de l'osmium, un peu d'histoire
L'osmium fut découvert pour la première fois par le chimiste britannique Smithson Tennant en 1803, lors d’expériences de dissolution de platine dans de l'eau régale (mélange d'acide chlorhydrique et nitrique concentrés).
Dans les résidus de dissolution, non attaqués par l'eau régale, se trouvait l'osmiure d'iridium.
C'est au cours de la séparation de l'osmium et de l'iridium que fut produit l'oxyde d'osmium, à l'odeur caractéristique, à l'origine de son nom.
Origine sur Terre
L'origine de l'osmium (ainsi que l'ensemble des platinoïdes) à la surface de la Terre n'est pas totalement élucidée :
- Pour certains, il s'agirait d'un métal formé dès la nébuleuse solaire primitive, à l'origine de la formation du système solaire. Sa présence à des profondeurs suffisantes pour y trouver des températures supérieures à son point de fusion lui aurait permis de remonter vers la surface de la terre par convection.
- Pour d'autres, il serait d'origine extraterrestre. Il serait issu, comme le platine, d'impact de météorite sur terre. Ceci expliquerait sa présence à la surface de la terre, alors que c'est un métal sidérophile (avec de forte affinité avec le fer) constituant du noyau de la Terre. Aujourd'hui ont utilise d'ailleurs la présence d'osmium pour identifier d'ancien cratères de météorites et les dater.
Les principaux isotopes de l'osmium
Isotopes non radioactifs
L'osmium a de nombreux isotopes naturels stables, allant des masses atomiques 187 à 192, excepté le 191 qui n'existe pas à l'état naturel.
L'isotope osmium 192 est le plus abondant, cependant il n'est pas largement majoritaire, à l'image des isotopes du platine, mais à l'inverse de ce que l'on peu l'observer sur beaucoup d'éléments.
L'abondance respective de isotopes de l'osmium est la suivante :
- osmium 192 : 41 %
- osmium 190 : 26 %
- osmium 189 : 16 %
- osmium 188 : 13 %
- osmium 187 : 2 %
Sa grande stabilité, entraîne une faible réactivité de l'osmium, et c'est donc un élément souvent retrouvé à l'état natif. Par contre, il est rarement pur, mais aggloméré à de l'iridium, du platine ou du nickel.
C'est un métal rare, que l'on retrouve en faible quantité dans des minerais de certains des gisements mondiaux. Le grand volume des gisements concernés permet la rentabilité de son exploitation. Géographiquement, sur terre, on le trouve dans l'Oural en Russie, et sur l'ensemble continent américain.
A noter que l'isotope 187 est le noyau fils de la très lente désintégration du rhénium 187 (temps de demi-vie d'environ 40 milliards d'années). Il est utilisé pour la datation de certains phénomènes géologiques.
Radioisotopes naturels
L'osmium possède deux radioisotopes naturels, les isotopes 184 et 186. Leur désintégration est extrêmement lente (millier de milliards d'années), ils sont donc souvent considérés comme stables.
Leurs désintégrations radioactives se fait selon un processus de désintégration α.
Grâce à sa désintégration radioactive, le radioisotope 186 est également utilisé pour la datation de certains phénomènes.
Les isotopes synthétiques de l'osmium
De nombreux radioisotopes synthétiques de l'osmium ont pu être synthétisés artificiellement. Le plus stable a un temps de demi-vie de 6 ans. Les plus instables de quelques secondes à quelques heures.
Les radioisotopes plus légers que les isotopes non radioactifs de l'osmium, se désintègrent principalement selon des radioactivités α et β-.
Les radioisotopes plus lourd que les isotopes stables de l'osmium, se désintègrent principalement selon des radioactivités β+.
L'osmium sous forme de corps simples
L'osmium est un métal gris avec des reflets bleuâtres. Il est extrêmement dur et cassant. Il ne réagit avec le dioxygène qu'à haute température, en formant de l'oxyde d'osmium IV.
Il ne réagit pas avec l'eau mais peut réagir avec les acides et les dihalogènes.
Les ions de l'osmium en solution aqueuse
L'osmium n'est pas soluble dans des solvants aqueux et ne forme donc pas d'ion osmium purs en solution aqueuse.
Les Composés à base d'osmium
Le tetroxyde d'osmium de formule OsO4 est le composé à base d'osmium le plus courant. Ce composé toxique peut être utilisé en chimie comme catalyseur de réaction chimique.
Il a longtemps été employé pour effectuer des relevés d'empreintes digitales.
Il peut être produit lors de l'oxydation de l'osmium métallique par le dioxygène à haute température.
Sécurité et osmium
Le tetroxyde d'osmium est très toxique et très volatile, ce qui rend sa manipulation délicate. Il est donc nécessaire de porter les équipements personnels de protection adaptés (masque, lunettes, gants, et blouse) et de travailler sous aspiration.
Si l'osmium métal n'est pas toxique pour l'homme, sous forme de poudre il devient beaucoup plus réactif à l'air, et pourra donc facilement former des oxydes toxiques. Le traitement des déchets industriels de l'osmium est donc un enjeu majeur pour l'environnement.
Utilisations courantes de l'osmium
L'osmium a des propriétés chimiques et mécaniques très intéressantes pour l'industrie :
- son inertie chimique et sa bonne conductivité électrique en font un métal de choix dans les alliages pour l'industrie de la microélectronique. Les connectiques contenant de l'osmium sont de bonne qualité et stable dans le temps.
- Sa résistance mécanique et, encore une fois, sa résistance à l'oxydation sont des atouts important pour des outils très exposés aux contraintes mécaniques ou à des manipulations humaines répétées, donc aux chocs :
- pointes de stylo plume
Pointe de stylo plume composé d'un alliage à base d'osmium. - aiguilles de phonographes (ancêtre du tourne-disque aujourd'hui remplacé par des appareils à lecture optique ou par l'informatique)
- pivots pour divers instruments.
- pointes de stylo plume
- Ses propriétés de catalyseur chimique en font un métal de choix pour les pots catalytiques visant à réduire les émissions de gaz nocifs des véhicules. En effet les catalyseurs contenus dans ces pots d'échappement permettent une transformation plus rapide et plus massive des gaz nocifs émis (monoxyde de carbone, oxydes d'azotes, et résultants de la combustion incomplète des hydrocarbures) en matières plus neutres telles que l'eau, le dioxyde de carbone, ou le diazote.
L'osmium est également exploité en médecine pour des implants chirurgicaux nécessitant une dureté importante. Ainsi, un alliage osmium/platine à 10% en osmium est utilisé pour des implants en chirurgie cardiaque.
Cependant, l'osmium n'est pas utile uniquement pour ses propriétés exploitables industriellement. Son utilisation est également efficace pour identifier et effectuer de la datation de certains phénomènes passés.
En effet, son origine extra-terrestre permet d'identifier des zones d'impact de météorites car ce sont des zones où sa concentration y est anormalement élevée. De plus, la lente désintégration radioactive de l'isotope 186, combinée à l'apparition de l'osmium 187 suite à la désintégration radioactive du rhénium, le ratio isotopique Os 187/ Os 186 dépend des régions du globe.
Ces ratio isotopiques sont utilisés en datation par comparaison avec le ratio "normal".
| Sources |
Vous avez aimé cet article ? Notez-le !
Loading...
Si vous désirez une aide personnalisée, contactez dès maintenant l’un de nos professeurs !