ऑस्मियम (Os): गुणधर्म, अभिक्रियाएँ और उपयोग | JEE/NEET रसायन विज्ञान

परिचय

ऑस्मियम (Os) आवर्त सारणी के समूह 8 का एक संक्रमण धातु है, जिसे मुख्य रूप से सबसे घने प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्व के रूप में जाना जाता है। इसका उच्च घनत्व, अत्यधिक कठोरता और उच्च गलनांक इसके विशेष अनुप्रयोगों में योगदान करते हैं, विशेष रूप से मिश्र धातुओं और उत्प्रेरक के रूप में। यह प्लैटिनम समूह धातुओं (PGMs) से संबंधित है।

CBSE/JEE त्वरित पुनरीक्षण नोट्स

• प्रतीक: Os
• परमाणु संख्या: 76
• परमाणु द्रव्यमान: 190.23 g/mol
• समूह: 8
• आवर्त: 6
• ब्लॉक: d-ब्लॉक (संक्रमण धातु)
• घनत्व: 22.59 g/cm³ (उच्चतम ज्ञात घनत्व)
• गलनांक: 3033 °C
• क्वथनांक: 5012 °C
• प्रकृति: चांदी-नीला, भंगुर, कठोर धातु
• सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +2, +3, +4, +6, +8 (सबसे सामान्य और स्थिर +4 और +8 हैं)

इलेक्ट्रॉन विन्यास और आबंध व्यवहार

• मूल अवस्था इलेक्ट्रॉन विन्यास: [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s²
  • 4f इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति (जो भरे हुए हैं) लैंथेनाइड्स के बाद आने वाली 6वें आवर्त की संक्रमण धातुओं की विशेषता है।
• आबंध व्यवहार:
  • ऑस्मियम ऑक्सीकरण अवस्थाओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करता है, जिसमें +8 किसी भी संक्रमण धातु के लिए ज्ञात उच्चतम है (उदाहरण के लिए, OsO₄ में)।
  • अपनी उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं (+6, +8) में, ऑस्मियम मुख्य रूप से सहसंयोजक यौगिक बनाता है। ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड (OsO₄) एक चतुष्फलकीय ज्यामिति वाला एक आणविक यौगिक है, जो इसके बंधों में महत्वपूर्ण सहसंयोजक प्रकृति को इंगित करता है।
  • निम्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं में यौगिकों में आमतौर पर अधिक आयनिक या धात्विक आबंध शामिल होते हैं।

महत्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रियाएँ

ऑस्मियम एक स्थूल धातु के रूप में अपेक्षाकृत निष्क्रिय होता है, लेकिन बारीक विभाजित या गर्म करने पर यह आसानी से अभिक्रिया करता है।

1. ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया (ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड का निर्माण): जब हवा या ऑक्सीजन में गर्म किया जाता है, तो ऑस्मियम अपना सबसे स्थिर ऑक्साइड, ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड बनाता है, जो अत्यधिक वाष्पशील और विषैला होता है। Os(s) + 2O₂(g) → OsO₄(s) ध्यान दें: OsO₄ एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक है।

2. हैलोजन के साथ अभिक्रिया (उदाहरण के लिए, क्लोरीन): ऑस्मियम उच्च तापमान पर क्लोरीन जैसे हैलोजेन के साथ अभिक्रिया करके ऑस्मियम हैलाइड बनाता है। Os(s) + 2Cl₂(g) → OsCl₄(s) (ऑस्मियम(IV) क्लोराइड)

3. ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड का अपचयन: ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड को निम्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं में या ऑस्मियम धातु में अपचयित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड द्वारा अपचयन: OsO₄(s) + 4H₂S(g) → OsS₂(s) + 4H₂O(l) (सरलीकृत; मध्यवर्ती उत्पाद बना सकता है)

4. अम्लों के साथ अभिक्रिया: स्थूल ऑस्मियम अम्लों के प्रति काफी प्रतिरोधी होता है, जिसमें एक्वा रेजिया भी शामिल है, लेकिन बारीक विभाजित ऑस्मियम को प्रबल ऑक्सीकारक अम्लों द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकृत किया जा सकता है।

औद्योगिक और जैविक महत्व

औद्योगिक उपयोग

• कठोर बनाने वाली मिश्र धातुएँ: ऑस्मियम को अन्य प्लैटिनम समूह धातुओं (विशेष रूप से इरिडियम, जिससे ऑस्मिरिडियम बनता है) के साथ मिश्रित किया जाता है ताकि अत्यधिक कठोर और घर्षण-प्रतिरोधी मिश्र धातुएँ बनाई जा सकें। इन मिश्र धातुओं का उपयोग इसमें किया जाता है:
  • पेन की निब (फाउंटेन पेन)
  • विद्युत संपर्क
  • फोनोग्राफ सुई
  • उपकरण धुरी
  • भारी-भरकम विद्युत स्विच संपर्क
• उत्प्रेरण: ऑस्मियम यौगिक, विशेष रूप से ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड (OsO₄), कार्बनिक संश्लेषण में महत्वपूर्ण उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं।
  • एल्कीन का डाइहाइड्रॉक्सिलीकरण: OsO₄ एल्कीन के स्टीरियोविशिष्ट सिन-डाइहाइड्रॉक्सिलीकरण के लिए महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, अपजॉन डाइहाइड्रॉक्सिलीकरण और शार्पलेस असममित डाइहाइड्रॉक्सिलीकरण में), जो C=C द्विबंधों को डायोल में परिवर्तित करता है।
• इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए अभिरंजन: ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड का उपयोग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में जैविक ऊतकों के लिए अभिरंजक के रूप में किया जाता है। लिपिड को ठीक करने और अभिरंजीत करने की इसकी क्षमता कोशिकीय संरचनाओं को देखने के लिए कंट्रास्ट प्रदान करती है।

जैविक महत्व

• विषाक्तता: ऑस्मियम की कोई ज्ञात जैविक भूमिका नहीं है। ऑस्मियम यौगिक, विशेष रूप से ऑस्मियम टेट्राऑक्साइड (OsO₄), अत्यधिक विषैले होते हैं। OsO₄ वाष्पशील है और इसके वाष्प आँखों और श्वसन पथ में गंभीर जलन पैदा कर सकते हैं, जिससे ऊतक क्षति और यहाँ तक कि अंधापन भी हो सकता है। इसे फ्यूम हुड में अत्यधिक सावधानी के साथ संभालना चाहिए।