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Osmium ist nicht nur das seltenste bekannte Edelmetall, sondern derzeit das seltenste Element der Erde überhaupt. Osmium wird gemeinsam mit Platin gefördert. In 10.000 t Platinerz sind nur 30 Gramm Osmium enthalten. Die Trennung dieser beiden Metalle ist komplex und daher sehr teuer.

Osmium ist nicht zuletzt aufgrund seiner Seltenheit so wertvoll. Es hat die höchste Wertdichte aller acht Edelmetalle und ist sogar um ein Vielfaches seltener als Gold und Silber. So passt alles abbaubare Osmium der Welt in einen Würfel mit einer Kantenlänge von gerade einmal 2,1 Metern. Dieses geringe Vorkommen macht Osmium zum wertvollsten Edelmetall der Erde

Osmium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Os und der Ordnungszahl 76; im Periodensystem der Elemente steht es in der 8. Gruppe, der Eisengruppe. Es ist ein hartes, sprödes, blaugraues oder blauschwarzes Übergangsmetall und gehört zu den Platinmetallen. Osmium besitzt die höchste Dichte und den höchsten Kompressionsmodul aller Elemente.

Biologische Funktionen von Osmium sind weder im menschlichen noch in anderen Organismen bekannt. Technisch wird Osmium wegen seines hohen Preises nur verwendet, wenn Haltbarkeit und Härte ausschlaggebend sind.

Geschichte

Osmium wurde 1804 von Smithson Tennant zusammen mit Iridium im Rückstand von in Königswasser aufgelöstem Platin entdeckt. Der Name „Osmium“ entstammt dem rettichartigen Geruch (altgriech. ὀσμή osmē) seines in geringer Konzentration vorhandenen flüchtigen Tetroxids.

Die erste wichtige Anwendung des Metalls war am Anfang des 20. Jahrhunderts seine Verwendung als Material für Glühfäden in Glühbirnen durch Carl Auer von Welsbach. Der Name der Firma Osram leitet sich von den dazu eingesetzten Metallen Osmium und Wolfram ab. In der Anwendung hatte die Verwendung von Osmium jedoch einige Nachteile. Neben dem hohen Preis war vor allem die schwierige Verarbeitung ein Problem. Osmium ist spröde und kann nicht zu Fäden gezogen werden. Daher wurden die Glühfäden durch Spritzen einer osmiumhaltigen Paste und anschließendes Verglühen der organischen Bestandteile hergestellt.[5] Die so erhaltenen Fäden waren allerdings zu dick für hohe Spannungen und außerdem empfindlich gegenüber Erschütterungen und Spannungsschwankungen. Nach kurzer Zeit wurden sie zunächst durch Tantal und schließlich durch Wolfram ersetzt.[6]

Vorkommen

Osmium ist mit einem Anteil von 1 · 10−6 % an der Erdkruste sehr selten.[7] Es ist fast immer mit den anderen Platinmetallen Ruthenium, Rhodium, Iridium, Palladium und Platin vergesellschaftet. Osmium kommt häufig gediegen, aber auch gebunden als Sulfid, Selenid oder Tellurid vor.

Die Osmiumvorkommen werden zwischen primären und sekundären Lagerstätten unterschieden. Primäre Lagerstätten sind Kupfer-, Nickel-, Chrom- oder Eisenerze, in denen geringe Mengen an Platinmetallen in gebundener Form enthalten sind. Es gibt keine eigenständigen Osmiumerze. Neben diesen Erzen existieren sekundäre Lagerstätten oder Seifenlagerstätten, in denen Osmium und die anderen Platinmetalle gediegen vorkommen. Dabei sind die Metalle nach Verwitterung vom Wasser ausgewaschen worden und haben sich – bedingt durch ihre hohe Dichte – an geeigneten Stellen angereichert. Osmium kommt dabei vor allem in den natürlichen Legierungen Osmiridium und Iridosmium vor, die neben Osmium vor allem Iridium enthalten und nach ihrem überwiegenden Bestandteil unterschieden werden.

Die wichtigsten Vorkommen sind die platinmetallreichen Nickelerze in Kanada (Sudbury, Ontario), Russland (Ural) und Südafrika (Witwatersrand). Sekundäre Lagerstätten befinden sich am Fuß des Urals, in Kolumbien, Äthiopien und auf Borneo.

Gewinnung und Darstellung

Die Herstellung von Osmium ist aufwändig und erfolgt im Zuge der Gewinnung anderer Edelmetalle, wie Gold oder Platin. Die dazu verwendeten Verfahren nutzen die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Edelmetalle und ihrer Verbindungen aus, wobei nach und nach die Elemente voneinander getrennt werden.

Als Ausgangsmaterial dienen edelmetallhaltige Erze oder Anodenschlamm aus der Nickel- oder Goldproduktion. Das Erz wird zunächst in Königswasser gelöst. Dabei gehen Gold, Palladium und Platin in Lösung, die anderen Platinmetalle und Silber bleiben zurück. Das Silber reagiert zunächst zu unlöslichem Silberchlorid, das mit Bleicarbonat und Salpetersäure (Bildung von Silbernitrat) entfernt werden kann. Durch Schmelzen mit Natriumhydrogensulfat und anschließendem Auslaugen kann Rhodium als Rhodiumsulfat gelöst und abgetrennt werden. Danach wird der verbleibende Rückstand mit Natriumperoxid geschmolzen, dadurch werden Osmium und Ruthenium gelöst und das unlösliche Iridium bleibt zurück. Wenn diese Lösung mit Chlor behandelt wird, entstehen die flüchtigen Stoffe Rutheniumtetroxid und Osmiumtetroxid. Bei Zugabe von alkoholischer Natronlauge löst sich nur Osmiumtetroxid und kann auf diese Weise vom Ruthenium getrennt werden. Das Osmium wird mit Ammoniumchlorid als Komplex ausgefällt und schließlich mit Wasserstoff zu metallischem Osmium reduziert:

Verwendung

Für das Element gibt es wegen seiner Seltenheit, seines komplizierten Herstellungsverfahrens und des damit einhergehenden hohen Preises von 350 US-Dollar pro Feinunze (Stand Juni 2007)[14] verhältnismäßig wenige technische Anwendungen. Aufgrund der hohen Giftigkeit der Oxide wird Osmium selten in reinem Zustand verwendet. In abrasiven und verschleißenden Anwendungen wie Schreibkugeln in Kugelschreibern, phonografischen Abtastnadeln, Wellen und Zapfen im Instrumentenbau sowie elektrischen Kontakten kommen harte osmiumhaltige Legierungen der Platinmetalle zum Einsatz. Eine Legierung aus 90 % Platin und 10 % Osmium wird zu medizinischen Implantaten und künstlichen Herzklappen verarbeitet sowie in Herzschrittmachern verwendet. Manchmal wird Osmium als Katalysator für Hydrierungen benutzt.

Symbol: Os

Atommasse: 190,23 u

Schmelzpunkt: 3.033 °CSiedepunkt: 5.027 °C

Elektronenkonfiguration: [Xe] 4f145d66s2

Ordnungszahl: 76

Entdeckungsdatum: 1803

CAS-Nummer: 7440-04-2