Osmiy tetroksidi - Osmium tetroxide

Osmiy tetroksidi
Osmium tetroksidning yopishqoq modeli
Osmiy tetroksidning shar va tayoqcha modeli
Osmiy tetroksidi 0,1 gramm ampulada.jpg
Ismlar
IUPAC nomi afzal
Osmiy tetraoksidi
Tizimli IUPAC nomi
Tetraoksoosmiy
Boshqa ismlar
Osmiy (VIII) oksidi
Identifikatorlar
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA ma'lumot kartasi100.040.038 Buni Vikidatada tahrirlash
EC raqami
  • 244-058-7
MeSHOsmiy + tetroksid
RTECS raqami
  • RN1140000
UNII
BMT raqamiBMT 2471
Xususiyatlari
OsO4
Molyar massa254,23 g / mol
Tashqi ko'rinishioq uchuvchan qattiq
Hidio'tkir, xlorga o'xshash
Zichlik4,9 g / sm3[1]
Erish nuqtasi 40,25 ° C (104,45 ° F; 313,40 K)
Qaynatish nuqtasi 129,7 ° C (265,5 ° F; 402,8 K)
5.70 g / 100 ml (10 ° C)
6,23 g / 100 ml (25 ° C)
Eriydiganlik375 g / 100 ml (CCl4 )
ko'p organik erituvchilarda eriydi, ammoniy gidroksidi, fosfor oksikloridi
Bug 'bosimi7 mm simob ustuni (20 ° C)[2]
Tuzilishi
Monoklinik, mS20
C2 / c; a = 0,4515 nm, b = 0,52046 nm, c = 0,80838 nm, a = 77,677 °, ph = 73,784 °, ph = 64,294 °[3]
Xavf
Xavfsizlik ma'lumotlari varaqasiICSC 0528
Juda zaharli T + (T +)
Korroziv C (C)
R-iboralar (eskirgan)R26 / 27/28, R34
S-iboralar (eskirgan)(S1 / 2), S7 / 9, S26, S45
NFPA 704 (olov olmos)
O'lim dozasi yoki konsentratsiyasi (LD, LC):
1316 mg / m3 (quyon, 30 min)
423 mg / m3 (kalamush, 4 soat)
423 mg / m3 (sichqoncha, 4 soat)[4]
NIOSH (AQSh sog'lig'iga ta'sir qilish chegaralari):
PEL (Joiz)
TWA 0,002 mg / m3[2]
REL (Tavsiya etiladi)
TWA 0,002 mg / m3 (0,0002 ppm) ST 0,006 mg / m3 (0.0006 ppm)[2]
IDLH (Darhol xavf)
1 mg / m3[2]
Tegishli birikmalar
Boshqalar kationlar
Ruteniy tetroksidi
Bog'liq osmiy oksidlar
Osmiy (IV) oksidi
Boshqacha ko'rsatilmagan hollar bundan mustasno, ulardagi materiallar uchun ma'lumotlar keltirilgan standart holat (25 ° C [77 ° F], 100 kPa da).
☒N tasdiqlang (nima bu tekshirishY☒N ?)
Infobox ma'lumotnomalari

Osmiy tetroksidi (shuningdek osmiy (VIII) oksidi) bo'ladi kimyoviy birikma bilan formula OsO4. Tarkibi toksikligi va kamdan-kam holatiga qaramay, ko'p ishlatilishi bilan diqqatga sazovordir osmiy. Bundan tashqari, u bir qator g'ayrioddiy xususiyatlarga ega, biri qattiq narsa o'zgaruvchan. Murakkab rangsiz, ammo aksariyat namunalar sariq rangda ko'rinadi.[5] Bu, ehtimol, nopoklikning mavjudligi bilan bog'liq OsO2, bu sariq-jigarrang rangga ega.[6]

Jismoniy xususiyatlar

OsO ning kristalli tuzilishi4[3]

Osmiy (VIII) oksidi hosil bo'ladi monoklinik kristallar.[3][7] Uning o'ziga xos xususiyati bor xlor o'xshash hid. The element osmium nomi kelib chiqqan osme, Yunoncha uchun hid. OsO4 o'zgaruvchan: u azizlar da xona harorati. Organik erituvchilarning keng assortimentida eriydi. Bundan tashqari, u suvda o'rtacha darajada eriydi, u bilan reaksiyaga kirishib, ozmik kislotasini hosil qiladi (pastga qarang).[8] Sof osmiy (VIII) oksidi, ehtimol rangsizdir[9] va uning sariq tusiga bog'liq deb taxmin qilingan osmiy dioksid (OsO2) aralashmalar.[10] Osmiy tetroksid molekulasi tetraedral va shuning uchun qutbsizdir. Ushbu noaniqlik OsO ga yordam beradi4 zaryadlangan hujayra membranalariga kirib boring. OsO4 ichida 518 marta ko'proq eriydi to'rt karbonli uglerod suvga qaraganda.

Tuzilishi va elektron konfiguratsiyasi

The osmiy OsO4 bor oksidlanish soni VIII; shu bilan birga, metall mos keladigan 8+ zaryadga ega emas, chunki birikmadagi birikma asosan kovalent belgi bilan ionlanish energiyasi rasmiy 8+ zaryad hosil qilish uchun zarur bo'lgan normal kimyoviy reaktsiyalarda mavjud bo'lgan energiyadan ancha yuqori). Osmiy atomining sakkiztasi bor valentlik elektronlar (6s)2, 5d6) to'rtlikka juft bog'lanish bilan oksid ligandlar natijada a 16 elektron kompleksi. Bu izoelektronik permanganat va xromat ionlari.

Sintez

OsO4 osmiyum kukuni O bilan reaksiyaga kirishganda sekin hosil bo'ladi2 atrof-muhit haroratida. Qattiq massaning reaktsiyasi 400 ° S ga qadar isitishni talab qiladi.[11]

Reaksiyalar

Alkenlarning oksidlanishi

Alkenlar OsO ga qo'shiladi4 bermoq diolat gidrolizlanadigan turlar cis-diollar. Tarmoq jarayoni dihidroksillanish deyiladi. Bu [3 + 2] orqali amalga oshiriladi cycloaddition OsO o'rtasidagi reaktsiya4 va alken natijasida hosil bo'lgan tez gidrolizlanadigan oraliq osmat esterini hosil qiladi vicinal diol. Kislorod atomlari kelishilgan bosqichda qo'shilsa, natijada olingan stereokimyo cis.

Alkenlarning sis-dihidroksillanishining ideal tasviri.

OsO4 qimmat va juda toksik bo'lib, uni ishlatish uchun yoqimsiz reaktivga aylantiradi stexiometrik miqdor. Ammo uning reaktsiyalari amalga oshiriladi katalitik qo'shib reoksidantlar Os (VI) yon mahsulotini Os (VIII) ga qaytarib qaytarish. Oddiy reaktivlarga quyidagilar kiradi H2O2 (Milas gidroksillanishi ), N-metilmorfolin N-oksidi (Uphohn dihidroksillanish ) va K3Fe (CN)6 / suv. Ushbu reoksidantlar alkenlar bilan o'z-o'zidan reaksiyaga kirishmaydi. Boshqa osmiy birikmalaridan katalizator sifatida foydalanish mumkin, shu jumladan osmat (VI) tuzlari ([OsO2(OH)4)]2−va osmiyum triklorid gidrat (OsCl3·xH2O). Ushbu turlar bunday oksidlovchilar ishtirokida osmiygacha (VIII) oksidlanadi.[12]

Uchinchi darajali Lyuis asoslari ominlar va piridinlar dihidroksillanish tezligini oshirish. Ushbu "ligand-tezlanish" ning shakllanishi orqali paydo bo'ladi qo'shib qo'yish OsO4Alkenga tezroq qo'shiladigan L. Agar omin chiral bo'lsa, u holda dihidroksillanish enantioselektivlik bilan davom etishi mumkin (qarang Keskin assimetrik dihidroksillanish ).[13] OsO4 ko'pgina uglevodlar bilan reaksiyaga kirishmaydi.[14]

Jarayon berish uchun uzaytirilishi mumkin aldegidlar ichida Lemieux-Jonson oksidlanishi, ishlatadigan davriy erishmoq diol parchalanishi va OsO ning katalitik yuklanishini qayta tiklash uchun4. Ushbu jarayon shunga o'xshashdir ozonoliz.

Lemieux-Johnson oksidlanish.svg

Muvofiqlashtiruvchi kimyo

OsO tuzilishi3(N-t-Bu) (bir nechta bog'lanish aniq tortilmagan), bu amino spirtga yo'lda alkenlar qo'shadigan osmiy (VIII) -oxo-imid turini aks ettiradi.[15]

OsO4 a Lyuis kislotasi va engil oksidlovchi. U gidroksidi suvli eritma bilan reaksiyaga kirib, perosmat anionini beradi OsO
4(OH)2−
2.[16] Ushbu tur osongina kamayadi osmate anion, OsO
2(OH)2−
4.

Qachon Lyuis bazasi bu omin, qo'shimchalar ham hosil bo'ladi. Shunday qilib OsO4 shaklida saqlanishi mumkin osmeth, unda OsO4 bu murakkab bilan geksamin. Osmetni eritib yuborish mumkin tetrahidrofuran (THF) va suvda suyultiriladi buferli eritma suyultirilgan (0,25%) ish bilan ta'minlash yechim OsO4.[17]

Bilan tert-BuNH2, imido lotin ishlab chiqariladi:

OsO4 + Men3CNH2 → OsO3(NCMe3) + H2O

Xuddi shunday, bilan NH3 bittasini oladi nitrido kompleksi:

OsO4 + NH3 + KOH → K [Os (N) O3] + 2 H2O

[Os (N) O3]− anion OsO bilan izoelektronik va izostrukturali4.

OsO4 ichida juda eriydi tert-butil spirt. Eritmada u vodorod bilan osmiy metaligacha osonlikcha kamayadi. To'xtatilgan osmiy metalidan foydalanish mumkin kataliz qiling gidrogenlash Ikki yoki uch marta bog'lanishni o'z ichiga olgan turli xil organik kimyoviy moddalar.

OsO4 + 4 H2 → Os + 4 H2O

OsO4 bilan "reduktiv karbonillanish" ga uchraydi uglerod oksidi metanolda 400 K va 200 sbar da uchburchak klaster hosil qilish uchun Os3(CO)12:

3 OsO4 + 24 CO → Os3(CO)12 + 12 CO2[11]

Oksofloridlar

Osmium bir nechta oksofloridlarni hosil qiladi, ularning barchasi namlikka juda sezgir cis-Hechqisi yo'q2F4 suvsiz 77 K da hosil bo'ladi HF echim:[18]

OsO4 + 2 KrF2 → cis-Hechqisi yo'q2F4 + 2 Kr + O2

OsO4 shuningdek, F bilan reaksiyaga kirishadi2 sariq OsO hosil qilish uchun3F2:[19]

2 OsO4 + 2 F2 → 2 OsO3F2 + O2

OsO4 [Me] ning ekvivalenti bilan reaksiyaga kirishadi4298 K da N] F va 253 K da 2 ga teng:[11]

OsO4 + [Men4N] F → [Men4N] [OsO4F]
OsO4 + 2 [Men4N] F → [Men4N]2[cis-Hechqisi yo'q4F2]

Foydalanadi

Organik sintez

Organik sintezda OsO4 oksidlanish uchun keng ishlatiladi alkenlar uchun yaqin diollar, ikkitasini qo'shib qo'ying gidroksil bir tarafdagi guruhlar (sin qo'shilishi ). Yuqoridagi reaktsiya va mexanizmga qarang. Ushbu reaktsiya ham katalitik (Uphohn dihidroksillanish ) va assimetrik (Keskin assimetrik dihidroksillanish ).

Osmiy (VIII) oksidi ham katalitik miqdorda ishlatiladi O'tkir oksiaminatsiya bermoq yaqin aminokislotalar.

Bilan birgalikda natriy periodat, OsO4 ning oksidlovchi parchalanishi uchun ishlatiladi alkenlar (Lemieux-Jonson oksidlanishi ) periodat dihidroksillanish natijasida hosil bo'lgan diolni parchalashga va OsO ni oksidlanishiga xizmat qilganda3 orqaga OsO4. Tarmoqli transformatsiya ishlab chiqarilgan bilan bir xil ozonoliz. Isosteviolning umumiy sintezidan misol ostida.[20]

Isosteviol-OsO4.svg

Biologik binoni

OsO4 keng tarqalgan binoni agenti ishlatilgan uzatish elektron mikroskopi (TEM) tasvirga qarama-qarshilikni ta'minlash uchun.[21] Kabi lipid dog ', bu ham foydalidir skanerlash elektron mikroskopi (SEM) ga alternativ sifatida sputter qoplamasi. U og'ir metalni to'g'ridan-to'g'ri hujayra membranalariga singdiradi, bu esa membranani metall qatlam bilan qoplashning hojati bo'lmagan holda elektronlarning yuqori tarqalishini hosil qiladi, bu hujayra membranasining tafsilotlarini yashirishi mumkin. Binoni plazma membranasi, osmiy (VIII) oksidi birikadi fosfolipid mintaqalarni boshqaradi, shu bilan qo'shni bilan kontrast hosil qiladi protoplazma (sitoplazma). Bundan tashqari, osmiy (VIII) oksidi biologik namunalarni HgCl bilan biriktirish uchun ham ishlatiladi2. Uning tez o'ldirish qobiliyatlari protozoa kabi jonli namunalarni tezda yo'q qilish uchun ishlatiladi. OsO4 ko'plab oqsillarni strukturaviy xususiyatlarini yo'q qilmasdan jellarga aylantirish orqali ularni stabillashtiradi. OsO tomonidan stabillashadigan to'qima oqsillari4 degidratatsiya paytida spirtli ichimliklar bilan ivishmaydi.[14] Osmiy (VIII) oksidi, shuningdek, optik mikroskopda lipidlar uchun dog 'sifatida ishlatiladi.[22] OsO4 inson shox pardasini ham qoralaydi (qarang xavfsizlik masalalari ).

Epoksid qatroniga (sarg'ish) kiritilgan osmiy tetroksid (qora) bilan biriktirilgan / bo'yalgan hujayralar namunasi. Osmiy tetroksid ta'siri natijasida hujayralar qora rangga ega.

Polimerlarni bo'yash

Bundan tashqari, u binoni uchun ishlatiladi kopolimerlar imtiyozli ravishda, ma'lum bo'lgan eng yaxshi misol - bu blokli kopolimerlar, bu erda bir fazani bo'yash uchun ko'rsatish mumkin mikroyapı materialning. Masalan, stirol-butadien bloki kopolimerlari markazga ega polibutadien polistirol uchlari bilan zanjir. OsO bilan davolashda4, butadien matritsasi imtiyozli reaksiyaga kirishadi va shu sababli oksidni yutadi. Og'ir metallning mavjudligi elektron nurlarini to'sish uchun etarli, shuning uchun polistirol domenlari ingichka plyonkalarda aniq ko'rinadi TEM.

Osmiy rudasini qayta ishlash

OsO4 ozmiyni uning rudalaridan ajratib olishda oraliq vositadir. Osmiy tarkibidagi qoldiqlar natriy peroksid bilan ishlanadi (Na2O2) Na hosil qiladi2[OsO4(OH)2] eriydi. Ta'sirlanganda xlor, bu tuz OsO beradi4. Qayta ishlashning yakuniy bosqichida xom OsO4 spirtli ichimliklarda eritiladi NaOH Na hosil qiladi2[OsO2(OH)4], davolanishda NH4Cl, berish (NH4)4[OsO2Cl2]. Ushbu tuz ostida kamayadi vodorod osmiy berish.[8]

Buckminsterfullerene adduct

OsO4 ning futbol to'pi modelini tasdiqlash uchun ruxsat berilgan buckminsterfullerene, 60 atom uglerod allotrop. The qo'shib qo'yish, OsO lotinidan hosil bo'lgan4, C edi60(OsO4)(4-tert-butilpiridin )2. Addukt fulleren simmetriyasini sindirib, kristallanish va C tuzilishini tasdiqlashga imkon berdi60 tomonidan Rentgenologik kristallografiya.[23]

Xavfsizlik masalalari

Zahar haqida ogohlantiruvchi yorliq

OsO4 juda zaharli hisoblanadi. Xususan, hid sezilishi mumkin bo'lgan darajadan ancha past bo'lgan konsentratsiyalarda nafas olish mumkin o'pka shishi va keyingi o'lim. E'tiborga loyiq alomatlar ta'sir qilishdan keyin bir necha soat o'tishi mumkin.[iqtibos kerak ]

OsO4 insonga qaytarilmas dog 'tushiradi shox parda, bu ko'rlikka olib kelishi mumkin. Osmium (VIII) oksidi (o'rtacha 8 soatlik o'rtacha) ta'sirining ruxsat etilgan chegarasi 2 µg / m3.[7] Osmiy (VIII) oksidi plastmassa va oziq-ovqat mahsulotlariga kirib borishi mumkin, shuning uchun stakan ichida sovutgich ostida saqlash kerak.[14]

2004 yil 6 aprelda Britaniya razvedka manbalari ular tomonidan uyushtirilgan fitnaning oldini olishgan deb hisoblashdi al-Qoida OsO ishtirokidagi bombani portlatish uchun xayrixohlar4.[24] Mutaxassislar tomonidan suhbat o'tkazildi Yangi olim osmium (VIII) oksidning toksikligini tasdiqladi, garchi ba'zilari uni qurolda ishlatishdagi qiyinchiliklarni ta'kidladilar: osmiy (VIII) oksidi juda qimmat, u portlash natijasida yo'q bo'lib ketishi mumkin, qolgan zaharli tutunlar ham portlash orqali tarqalishi mumkin.[25]

Adabiyotlar

  1. ^ "Osmium tetroksid ICSC: 0528". InChem.
  2. ^ a b v d Kimyoviy xavf-xatarlarga qarshi NIOSH cho'ntak qo'llanmasi. "#0473". Mehnatni muhofaza qilish milliy instituti (NIOSH).
  3. ^ a b v Krebs B.; Hasse, K. D. (1976). "KTcO ning kristalli tuzilmalarini takomillashtirish4, KReO4 va OsO4. Tetraedral okso-anionlar va d oksidlaridagi bog'lanish uzunligi0 O'tish metallari ". Acta Crystallographica B. 32 (5): 1334–1337. doi:10.1107 / S056774087600530X.
  4. ^ "Osmiy tetroksidi (Os kabi)". Darhol hayot va sog'liq uchun kontsentratsiyalar xavfli (IDLH). Mehnatni muhofaza qilish milliy instituti (NIOSH).
  5. ^ Girolami, Gregori (2012). "Osmiyning vazni". Tabiat kimyosi. 4 (11): 954. doi:10.1038 / nchem.1479. PMID  23089872.
  6. ^ Paxta va Uilkinson, rivojlangan noorganik kimyo, p.1002
  7. ^ a b "Osmiy tetroksidi (Os kabi)". Hayotga yoki sog'liqqa zudlik bilan xavf tug'diradigan hujjatlar (IDLH). Kasalliklarni nazorat qilish markazlari.
  8. ^ a b Tompson, M. "Osmiy tetroksidi (OsO)4)". Bristol universiteti. Olingan 2012-04-07.
  9. ^ Butler, I. S .; Harrod, J. F. (1989). Anorganik kimyo: asoslari va qo'llanilishi. Benjamin / Kammings. p. 343. ISBN  978-0-8053-0247-9. Olingan 2012-04-07.
  10. ^ Paxta, F. A. (2007). Ilg'or anorganik kimyo (6-nashr). Nyu-Dehli, Hindiston: J. Vili. p. 1002. ISBN  978-81-265-1338-3.
  11. ^ a b v Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Anorganik kimyo (2-nashr). Prentice Hall. 671-673, 710-betlar. ISBN  978-0-13-039913-7.
  12. ^ Ogino, Y .; Chen, X .; Kvong, H.-L.; Sharpless, K. B. (1991). "Reoksidant sifatida kaliy ferricyaniddan foydalangan holda olefinlarning osmiy-katalizli assimetrik dihidroksilatsiyasida gidroliz / reoksidlanish vaqti to'g'risida". Tetraedr xatlari. 32 (32): 3965–3968. doi:10.1016/0040-4039(91)80601-2.
  13. ^ Berrisford, D. J .; Bolm, C .; Sharpless, K. B. (1995). "Ligand tezlashtirilgan kataliz". Angewandte Chemie International Edition. 34 (10): 1059–1070. doi:10.1002 / anie.199510591.
  14. ^ a b v Hayat, M. A. (2000). Elektron mikroskopiya tamoyillari va usullari: biologik qo'llanmalar. Kembrij universiteti matbuoti. 45-61 bet. ISBN  0-521-63287-0.
  15. ^ Brian S. McGilligan, John Arnold, Geoffrey Wilkinson, Bilquis Hussain-Bates, Michael B. Hursthouse (1990). "Dimesityldioxo-Osmium (VI) ning Donor Ligandlar bilan reaktsiyalari; MO ning reaktsiyalari2(2,4,6-Me3C6H2)2, M = Os yoki Re, azot oksidlari bilan. [2,4,6-Me ning rentgen-kristalli tuzilmalari3C6H2N2]+[OsO2(ONO.)2)2(2,4,6-Me3C6H2)]–, OsO (NBu.)t) (2,4,6-Me3C6H2)2, OsO3(NBut) va ReO3[N (2,4,6-Me.)3C6H2)2]". J. Chem. Soc., Dalton Trans. (8): 2465–2475. doi:10.1039 / DT9900002465.CS1 maint: mualliflar parametridan foydalanadi (havola)
  16. ^ Grinvud, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Elementlar kimyosi (2-nashr). Butterworth-Heinemann. ISBN  978-0-08-037941-8.
  17. ^ Kiernan, J. A. "Re: Osmiy Tetroksidni" yo'q qilish "" Chiqindilar"". G'arbiy Ontario universiteti anatomiya va hujayra biologiyasi bo'limi.
  18. ^ Xrist, K. O .; Dikson, D. A .; Mack, H. G.; Oberxammer, X .; Pagelot, A .; Sanders, J. C. P.; Schrobilgen, G. J. (1993). "Osmium tetraflorid dioksid, cis-Hechqisi yo'q2F4". Amerika Kimyo Jamiyati jurnali. 115 (24): 11279–11284. doi:10.1021 / ja00077a029.
  19. ^ Paxta, S. A. (1997). Qimmatbaho metallar kimyosi. London: Chapman va Xoll. ISBN  0-7514-0413-6.
  20. ^ Snayder, B. B .; Kiselgof, J. Y .; Foxman, B. M. (1998). "(±) -Isosteviol va (±) -Beyer-15-ene-3β, 19-diolning marganets (III) asosidagi oksidlovchi to'rtburchak erkin-radikal siklizatsiyasining umumiy sintezlari". Organik kimyo jurnali. 63 (22): 7945–7952. doi:10.1021 / jo981238x.
  21. ^ Bozzola, J. J .; Rassell, L. D. (1999). "Transmissiya elektron mikroskopiga namunalarni tayyorlash". Elektron mikroskopiya: biologlar uchun asoslar va usullar. Sudbury, MA: Jons va Bartlett. 21-31 betlar. ISBN  978-0-7637-0192-5.
  22. ^ Di Stsipio, F.; Rayondo, S .; Tos, P .; Geuna, S. (2008). "Yorug'lik mikroskopini kuzatish uchun osmiy (VIII) oksidi bilan parafinli miyelinli qobiqni bo'yash uchun oddiy protokol". Mikroskopiya tadqiqotlari va texnikasi. 71 (7): 497–502. doi:10.1002 / jemt.20577. PMID  18320578.
  23. ^ Xokkins, J. M .; Meyer, A .; Lyuis, T. A .; Loren, S .; Hollander, F. J. (1991). "Osmillangan S ning kristalli tuzilishi60: Futbol to'pi doirasini tasdiqlash ". Ilm-fan. 252 (5003): 312–313. doi:10.1126 / science.252.5003.312. PMID  17769278. S2CID  36255748.
  24. ^ "Buyuk Britaniyadagi kimyoviy" bomba fitnasi "bekor qilindi". BBC yangiliklari. 2004-04-06.
  25. ^ Bxattacharya, S. (2004-04-07). "Zaharli bomba da'vosi bo'yicha mutaxassislar ikkiga bo'lindi". Yangi olim.

Tashqi havolalar