Osmium tetroxide (auch genannt Osmium tetraoxide) ist die chemische Zusammensetzung mit der Formel OsO. Die Zusammensetzung ist für seinen vielen Gebrauch trotz der Seltenheit des Osmiums beachtenswert. Es hat auch mehrere interessante Eigenschaften, ein seiend, dass der Festkörper flüchtig ist.

Physikalische Eigenschaften

Osmium tetroxide besteht als ein blaßgelb-brauner kristallener Festkörper (monokline Kristallsymmetrie) mit einem charakteristischen scharfen einem Chlor ähnlichen Gestank. Das Elementname-Osmium wird aus osme, Griechisch für den Gestank abgeleitet. OsO ist flüchtig: es Subkalke bei der Raumtemperatur. Es ist in einer breiten Reihe von organischen Lösungsmitteln auflösbar, und in Wasser gemäßigt auflösbar, mit dem es umkehrbar reagiert, um osmic Säure (sieh unten) zu bilden. Reines Osmium tetroxide ist wahrscheinlich farblos, und es ist darauf hingewiesen worden, dass sein gelber Farbton wegen des Osmium-Dioxyds (OsO) Unreinheiten ist. Das Osmium tetroxide Molekül ist vierflächig und deshalb nichtpolar. Diese Nichtwidersprüchlichkeit hilft OsO, in beladene Zellmembranen einzudringen. OsO ist in CCl 518mal mehr auflösbar als in Wasser.

Struktur und Elektronkonfiguration

Mit einer d Konfiguration, wie man erwartet, bildet Os (VIII) vierflächige Komplexe, wenn gebunden, zu vier ligands. Vierflächige Strukturen werden für die elektronisch zusammenhängenden Oxyde MnO und CrO gesehen.

Das Osmium von OsO hat einen formellen Oxydationsstaat +8, der höchste für ein Übergang-Metall bekannte Oxydationsstaat. Das Osmium-Atom hat acht Wertigkeitselektronen. Wenn man annimmt, dass zwei Elektronen durch jedes vom vier Oxyd ligands geschenkt werden, das Gesamtelektron sind den Komplex wert ist 16, wie auch gesehen, für das isoelectronic Art-Permanganat und Chromat.

Der hohe Oxydationsstaat des Osmiums in dieser Zusammensetzung kann vergleichsweise der Hauptgruppe und mit dem Übergang metallenen Chemie rational erklärt werden. Ebenso die Elemente in Gruppen 3 bis 7 Form-Zusammensetzungen, die denjenigen analog sind, die durch Elemente in Gruppen 13 bis 17 (z.B gebildet sind. TiCl und GeCl, VF und AsF, CrO und SeO, usw.), könnten wir annehmen, dass die Elemente in der Gruppe 8 Zusammensetzungen gebildet haben, die denjenigen analog sind, die durch das edle Benzin gebildet sind. Das, ist wie demonstriert, durch die Existenz von Zusammensetzungen wie OsO und XeO der Fall.

Synthese

OsO wird langsam gebildet, wenn Osmium-Puder mit O an der Umgebungstemperatur reagiert. Die Reaktion des festen Hauptteils verlangt Heizung zu 400 °C.

:Os + 2 O  OsO

Reaktionen

Oxofluorides

Osmium bildet mehrere oxofluorides, von denen alle zur Feuchtigkeit sehr empfindlich sind.

Purpurroter cis-OsOF formt sich an 77 K in einer wasserfreien HF Lösung:

: OsO + 2 KrF  cis-OsOF + 2 Kr + O

OsO reagiert auch mit F, um gelben OsOF zu bilden:

: 2 OsO + 2 F  2 OsOF + O

OsO reagiert mit einer Entsprechung von [MÄNNERN] F an 298 K und 2 Entsprechungen an 253 K:

: OsO + [MÄNNER] F  [MÄNNER] [OsOF]

: OsO + 2 [MÄNNER] F  [MÄNNER] [cis-OsOF]

Oxydation von alkenes

OsO katalysiert den cis-dihydroxylation von alkenes durch Wasserstoffperoxid oder verwandte Quellen von Sauerstoff-Atomen in Gegenwart von Wasser. Die Reaktion, die katalysiert wird, ist

:RC=CR + HO  FERNSTEUERUNG (OH)-C (OH) R.

In Bezug auf den Mechanismus trägt OsO zu alkenes RC=CR bei, um zyklische "esters" RCOOsO zu gewähren, die Hydrolyse erleben, um den benachbarten diol zu geben und ein reduziertes Osmium-Oxyd (Os) zu veröffentlichen:

Basen von Lewis wie tertiäre Amine und Pyridin vergrößern die Reaktionsrate. Diese "Ligand-Beschleunigung" entsteht über die Bildung des Zusatzes OsOL, der schneller zum alkene beiträgt. Wenn das Amin chiral ist, dann kann der dihydroxylation mit enantioselectivity fortfahren (sieh Sharpless asymmetrischer dihydroxylation).

OsO wird in katalytischen Beträgen wegen seiner Giftigkeit und hoher Kosten verwendet. Der Osmium-Katalysator wird durch das Oxidieren von Agenten, wie HO, N-methylmorpholine N-Oxyd regeneriert (NMO, sieh Upjohn dihydroxylation), und KFe (CN). Diese Oxidieren-Reagenzien reagieren mit dem alkenes selbstständig nicht. Andere Quellen des Osmiums tetroxide schließen Kalium osmate (VI) dihydrate ein (KOsO · 2HO) und Osmium (III) Chlorid-Hydrat (OsCl · xHO), die zum Osmium (VIII) in Gegenwart von solchem oxidants oxidieren.

Verschiedene Reaktionen

OsO reagiert mit den meisten Kohlenhydraten nicht. Es löst sich in der alkalischen wässrigen Lösung auf, dem osmate Anion OsO (OH) zu geben. OsO ist eine Säure von Lewis, und wenn die Basen von Lewis Amine sind, können die Oxyde Ersatz erleben. So mit NH erhält man das Nitrido-Oxyd:

:OsO + NH + KOH  K [Os (N) O] + 2 HO

[Os (N) O] ist Anion isoelectronic und isostructural mit OsO. Mit primärem Amin tert-BuNH erhält man die entsprechende imido Ableitung:

:OsO + 4 MeCNH  Os (NCMe) + 4 HO

OsO ist in tert-butanol sehr auflösbar, und in der Lösung wird durch molekularen Wasserstoff auf Osmium-Metall sogleich reduziert. Der aufgehobene Osmium-Blechkanister verwendet werden, um hydrogenation eines großen Angebotes an organischen Chemikalien zu katalysieren, die doppelte oder dreifache Obligationen enthalten.

:OsO + 4 H (g)  Os (s) + 4 HO

OsO erlebt "reduktiven carbonylation" mit dem Kohlenmonoxid im Methanol an 400 K und 200 Bar des Drucks, um dreieckige Traube Os (CO) zu erzeugen:

:3 OsO + 24 CO  Os (CO) + 12 CO

In dieser Reaktion ändert Osmium Oxydationsstaat um acht Einheiten.

Gebrauch

Organische Synthese

In der organischen Synthese wird OsO weit verwendet, um alkenes zum benachbarten diols zu oxidieren, zwei hydroxyl Gruppen an derselben Seite (syn Hinzufügung) hinzufügend. Sieh Reaktion und Mechanismus oben. Diese Reaktion ist sowohl katalytisch (Upjohn dihydroxylation) als auch asymmetrisch (Sharpless asymmetrischer dihydroxylation) gemacht worden.

Osmium tetroxide wird auch im katalytischen Betrag in Sharpless oxyamination verwendet, um benachbarten amino-alcohols zu geben.

In der Kombination mit Natrium periodate wird OsO für die oxidative Spaltung von alkenes verwendet (Oxydation von Lemieux-Johnson), wenn der periodate dient, sowohl um den diol zu zerspalten, der durch dihydroxylation gebildet ist, als auch OsO zurück zu OsO wiederzuoxidieren. Die Nettotransformation ist dazu identisch, das durch ozonolysis erzeugt ist. Unter einem Beispiel von der Gesamtsynthese von Isosteviol.

Biologische Färbung

OsO ist ein weit verwendetes in der Übertragungselektronmikroskopie (TEM) verwendetes Färbereagenz, um Unähnlichkeit zum Image zur Verfügung zu stellen. Als ein Lipid-Fleck ist es auch in der Abtastung der Elektronmikroskopie (SEM) als eine Alternative nützlich, Überzug zu stottern. Es bettet ein schweres Metall direkt in Zellmembranen ein, eine hohe sekundäre Elektronemission ohne das Bedürfnis nach dem Überzug die Membran mit einer Schicht von Metall schaffend, das Details der Zellmembran verdunkeln kann. In der Färbung der Plasmamembran bindet Osmium tetroxide Phospholipid-Hauptgebiete, so Unähnlichkeit mit dem benachbarten Protoplasma (Zytoplasma) schaffend. Zusätzlich wird Osmium tetroxide auch verwendet, um biologische Proben in Verbindung mit HgCl zu befestigen. Seine schnellen tödlichen geistigen Anlagen werden verwendet, um Muster wie protozoa schnell zu töten. OsO stabilisiert viele Proteine durch das Umwandeln von ihnen in Gele, ohne Struktureigenschaften zu zerstören. Gewebeproteine, die von OsO stabilisiert werden, werden durch alcohols während Wasserentzugs nicht gerinnen gelassen. Osmium tetroxide wird auch als ein Fleck für lipids in der optischen Mikroskopie verwendet. OsO beschmutzt auch die menschliche Hornhaut (sieh Sicherheitsrücksichten).

Polymer-Färbung

Es wird auch verwendet, um Copolymerisate bevorzugt, das am besten bekannte Beispiel zu beschmutzen, das Block-Copolymerisate ist, wo eine Phase befleckt sein kann, um die Mikrostruktur des Materials zu zeigen. Zum Beispiel haben Block-Copolymerisate des Styrols-butadiene eine polybutadiene Hauptkette mit Polystyrol-Endkappen. Wenn behandelt, mit OsO reagiert die butadiene Matrix bevorzugt und absorbiert so das Oxyd. Die Anwesenheit eines schweren Metalls ist genügend, um den Elektronbalken zu blockieren, so werden die Polystyrol-Gebiete klar in dünnen Filmen in TEM gesehen.

Osmeth

OsO kann wiederverwandt und in der Form von osmeth, einem goldenen kristallenen Festkörper versorgt werden. Osmeth ist OsO complexed mit hexamine und strahlt toxische Ausströmungen im Vergleich mit reinem OsO nicht aus. Es kann in tetrahydrofuran (THF) aufgelöst und in einer wässrigen Pufferlösung verdünnt werden, einen verdünnten (0.25 %) Arbeitslösung von OsO zu machen.

Osmium-Erzraffinierung

OsO ist ein Zwischenglied in der Osmium-Erzraffinierung. Osmium-Rückstände werden mit dem Formen von NaO [OsO (OH)] Anionen reagiert, die, wenn reagiert, mit dem Chlor (Kl.) Benzin und, Form OsO geheizt hat. Das Oxyd wird im alkoholischen Formen von NaOH [OsO (OH)] Anionen aufgelöst, der, wenn reagiert, mit NHCl, OsOCl (NH) bildet. Das wird unter Wasserstoff (H) reines zurücklassendes Gasosmium (Os) entzündet.

Zusatz von Buckminsterfullerene

OsO hat die Bestätigung des Fußballball-Modells von buckminsterfullerene, ein 60 Atom-Kohlenstoff allotrope berücksichtigt. Der Zusatz, der von einer Ableitung von OsO gebildet ist, war C (OsO) (4-tert-butylpyridine). Der Zusatz hat die Symmetrie des fullerene gebrochen, Kristallisierung und Bestätigung der Struktur von C durch die Röntgenstrahl-Kristallographie berücksichtigend.

Sicherheitsrücksichten

OsO ist sogar an niedrigen Aussetzungsniveaus hoch giftig, und muss mit passenden Vorsichtsmaßnahmen behandelt werden. Insbesondere die Einatmung bei Konzentrationen ganz unter denjenigen, an denen ein Geruch wahrgenommen werden kann, kann zu Lungenödem und nachfolgendem Tod führen. Erkennbare Symptome können Stunden nehmen, um nach der Aussetzung zu erscheinen.

OsO beschmutzt auch die menschliche Hornhaut, die zu Blindheit führen kann, wenn richtige Sicherheitsvorsichtsmaßnahmen nicht beobachtet werden. Die erlaubte Aussetzungsgrenze für das Osmium tetroxide (8-stündiger gewogener Mittelwert des Zeit-) ist 2 µg/m. Osmium tetroxide kann in Plastik eindringen und wird deshalb im Glas in einem kalten Platz versorgt.

Am 6. April 2004 haben britische Nachrichtendienstquellen geglaubt, dass sie einen Anschlag vereitelt hatten, ein Bombe-Beteiligen OsO explodieren zu lassen. Vom Neuen Wissenschaftler interviewte Experten haben Osmium-Tetroxide'S-Giftigkeit versichert, obwohl einige die Schwierigkeiten hervorgehoben haben, sie in einer Waffe zu verwenden: Osmium tetroxide ist sehr teuer. Das Osmium tetroxide kann durch die Druckwelle zerstört werden; welche restliche toxische Ausströmungen auch durch die Druckwelle ebenso verstreut werden können.

Links

• Internationale Chemische Sicherheitskarte 0528
• NIOSH Taschenhandbuch zu chemischen Gefahren
• DER BBC-Bericht über die Bombe plant
• BBC, Was Osmium tetroxide Artikel ist
• Osmium Tetroxide: Molekül des Monats
• Chemische Reaktionen