ઓસ્મિયમ (Os): ગુણધર્મો, પ્રતિક્રિયાઓ અને ઉપયોગો | JEE/NEET રસાયણ વિજ્ઞાન

પ્રસ્તાવના

ઓસ્મિયમ (Os) એ આવર્ત કોષ્ટકના ગ્રુપ 8 માં આવેલી સંક્રાંતિ ધાતુ છે, જે મુખ્યત્વે સૌથી ઘનતા ધરાવતા કુદરતી રીતે મળતા તત્વ તરીકે ઓળખાય છે. તેની ઉચ્ચ ઘનતા, અત્યંત કઠિનતા અને ઉચ્ચ ગલનબિંદુ તેના વિશિષ્ટ ઉપયોગોમાં ફાળો આપે છે, ખાસ કરીને મિશ્રધાતુઓ (alloys) માં અને ઉત્પ્રેરક તરીકે. તે પ્લેટિનમ ગ્રુપ ધાતુઓ (PGMs) માં શામેલ છે.

CBSE/JEE ઝડપી પુનરાવર્તન નોંધો

• પ્રતીક: Os
• પરમાણુ ક્રમાંક: 76
• પરમાણુ દળ: 190.23 g/mol
• સમૂહ: 8
• આવર્ત: 6
• બ્લોક: d-બ્લોક (સંક્રાંતિ ધાતુ)
• ઘનતા: 22.59 g/cm³ (સૌથી વધુ જાણીતી ઘનતા)
• ગલનબિંદુ: 3033 °C
• ઉત્કલનબિંદુ: 5012 °C
• પ્રકૃતિ: ચાંદી જેવું વાદળી, બરડ, સખત ધાતુ
• સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ: +2, +3, +4, +6, +8 (સૌથી સામાન્ય અને સ્થિર +4 અને +8 છે)

ઇલેક્ટ્રોન રચના અને બંધન વર્તન

• ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન રચના: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s²
  • 4f ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી (જે ભરેલા હોય છે) લેન્થેનાઇડ્સ પછીના 6ઠ્ઠા આવર્તના સંક્રાંતિ ધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે.
• બંધન વર્તન:
  • ઓસ્મિયમ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની વિશાળ શ્રેણી દર્શાવે છે, જેમાં +8 કોઈપણ સંક્રાંતિ ધાતુ માટે જાણીતી સર્વોચ્ચ અવસ્થા છે (દા.ત., OsO₄ માં).
  • તેની ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં (+6, +8), ઓસ્મિયમ મુખ્યત્વે સહસંયોજક સંયોજનો બનાવે છે. ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડ (OsO₄) એ ટેટ્રાહેડ્રલ ભૂમિતિ ધરાવતું આણ્વીય સંયોજન છે, જે તેના બંધનોમાં નોંધપાત્ર સહસંયોજક લક્ષણ દર્શાવે છે.
  • નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં સંયોજનોમાં સામાન્ય રીતે વધુ આયનીય અથવા ધાત્વિક બંધન હોય છે.

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

ઓસ્મિયમ એક બલ્ક ધાતુ તરીકે પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય છે પરંતુ જ્યારે તેને બારીક વિભાજિત કરવામાં આવે અથવા ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે.

1. ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા (ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડનું નિર્માણ): જ્યારે હવા અથવા ઓક્સિજનમાં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઓસ્મિયમ તેનો સૌથી સ્થિર ઓક્સાઇડ, ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડ બનાવે છે, જે અત્યંત અસ્થિર અને ઝેરી છે. Os(s) + 2O₂(g) → OsO₄(s) નોંધ: OsO₄ એક શક્તિશાળી ઓક્સિડેશનકર્તા પદાર્થ છે.

2. હેલોજન સાથેની પ્રતિક્રિયા (દા.ત., ક્લોરિન): ઓસ્મિયમ ક્લોરિન જેવા હેલોજન સાથે ઊંચા તાપમાને પ્રતિક્રિયા કરીને ઓસ્મિયમ હેલાઇડ્સ બનાવે છે. Os(s) + 2Cl₂(g) → OsCl₄(s) (ઓસ્મિયમ(IV) ક્લોરાઇડ)

3. ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડનું રિડક્શન: ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડને નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં અથવા ઓસ્મિયમ ધાતુમાં રિડ્યુસ કરી શકાય છે. દાખલા તરીકે, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ દ્વારા રિડક્શન: OsO₄(s) + 4H₂S(g) → OsS₂(s) + 4H₂O(l) (સરળ કરેલ; મધ્યવર્તી ઉત્પાદનો બની શકે છે)

4. એસિડ સાથેની પ્રતિક્રિયા: બલ્ક ઓસ્મિયમ એસિડ્સ, જેમાં એક્વા રેજિયા (aqua regia) નો સમાવેશ થાય છે, પ્રત્યે મોટાભાગે પ્રતિરોધક છે, પરંતુ બારીક વિભાજિત ઓસ્મિયમ મજબૂત ઓક્સિડેશનકર્તા એસિડ્સ દ્વારા ધીમે ધીમે ઓક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે.

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક ઉપયોગો

• સખ્ત મિશ્રધાતુઓ: ઓસ્મિયમને અન્ય પ્લેટિનમ ગ્રુપ ધાતુઓ (ખાસ કરીને ઇરીડિયમ, ઓસ્મિરીડિયમ બનાવે છે) સાથે મિશ્ર કરીને અત્યંત સખત અને ઘસારા-પ્રતિરોધક મિશ્રધાતુઓ બનાવવામાં આવે છે. આ મિશ્રધાતુઓનો ઉપયોગ થાય છે:
  • પેન ટીપ્સ (ફાઉન્ટેન પેન)
  • ઇલેક્ટ્રિકલ કોન્ટેક્ટ્સ
  • ફોનોગ્રાફ નીડલ્સ
  • ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ પિવોટ્સ
  • હેવી-ડ્યુટી ઇલેક્ટ્રિકલ સ્વિચ કોન્ટેક્ટ્સ
• ઉત્પ્રેરણ: ઓસ્મિયમ સંયોજનો, ખાસ કરીને ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડ (OsO₄), કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં મહત્વપૂર્ણ ઉત્પ્રેરક તરીકે સેવા આપે છે.
  • આલ્કિન્સનું ડાયહાઇડ્રોક્સિલેશન: OsO₄ આલ્કિન્સના સ્ટીરિયોસ્પેસિફિક સિન-ડાયહાઇડ્રોક્સિલેશન માટે મહત્વપૂર્ણ છે (દા.ત., અપજોહન ડાયહાઇડ્રોક્સિલેશન અને શાર્પલેસ અસમપ્રમાણ ડાયહાઇડ્રોક્સિલેશનમાં), જે C=C દ્વિબંધને ડાયોલ્સમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
• ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી માટે સ્ટેનિંગ: ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીમાં જૈવિક પેશીઓ માટે સ્ટેનિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે. લિપિડ્સને ફિક્સ અને સ્ટેઇન કરવાની તેની ક્ષમતા કોષીય રચનાઓ જોવા માટે વિપરીતતા (contrast) પ્રદાન કરે છે.

જૈવિક મહત્વ

• ઝેરીપણું: ઓસ્મિયમની કોઈ જાણીતી જૈવિક ભૂમિકા નથી. ઓસ્મિયમ સંયોજનો, ખાસ કરીને ઓસ્મિયમ ટેટ્રોક્સાઇડ (OsO₄), અત્યંત ઝેરી હોય છે. OsO₄ અસ્થિર છે અને તેની વરાળ આંખો અને શ્વસનતંત્રમાં ગંભીર બળતરા પેદા કરી શકે છે, જેનાથી પેશીઓને નુકસાન અને અંધત્વ પણ થઈ શકે છે. તેને ફ્યુમ હૂડમાં અત્યંત સાવધાનીપૂર્વક સંભાળવું જોઈએ.