Osmium (Os) — Element 76: Eigenschaften und Fakten

Q: Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Osmium?

Die Elektronenkonfiguration von Osmium im Grundzustand ist [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 14, 2.

Struktur

Das Osmium-Atom

Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.

Orbitalwolke

Unterschalen — eine zur Darstellung auswählen

Elektronen pro Schale

n=1 2
n=2 8
n=3 18
n=4 32
n=5 14
n=6 2

Osmium hat 6 besetzte Schalen, die insgesamt 76 Elektronen enthalten. Die äußerste Schale enthält 2 – diese Elektronen bestimmen die chemischen Eigenschaften.

Protonen: 76
Elektronen: 76
Neutronen (häufigstes Isotop, Os-192): 116
Oxidationsstufen: -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8

Gemessene Werte

Eigenschaftsübersicht

Jeder Balken zeigt, wo Osmium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 22,59 g/cm³ 92%

Schmelzpunkt 3306 K 97%

Siedepunkt 5285 K 96%

Spezifische Wärme 0,13 J/g·K

Wärmeleitfähigkeit 87,6 W/m·K 78%

Atomar

Atomradius 135 pm 25%

Kovalenzradius 144 pm

Van-der-Waals-Radius 216 pm

Elektronisch

Elektronegativität 2,2 78%

Ionisierungsenergie 814,3 kJ/mol 70%

Elektronenaffinität 106,1 kJ/mol 71%

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 0,002 mg/kg 35%

Identität

SymbolOs

Ordnungszahl76

Atommasse190,23 u

KategorieÜbergangsmetall

Blockd

Kristallstrukturhexagonal dicht gepackt

Oxidationsstufen-2, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7, +8

Entdeckt1803

Entdeckt vonTennant & Wollaston

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Gleiches Element, andere Neutronenzahl

Isotope von Osmium

Alle Osmium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 76, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Das häufigste, Os-192, hat 116 Neutronen und macht 40,78 % des natürlichen Elements aus.

In der Natur vorkommende Isotope von Osmium mit ihrem Anteil am natürlichen Element
ISOTOP	Neutronen	Natürliche Häufigkeit	Halbwertszeit	Zerfallsart
Os-184	108	0,02 %	>5,6 × 10¹³ J	2β⁺
Os-186	110	1,59 %	2,0 × 10¹⁵ J	α
Os-187	111	1,96 %	Stabil	—
Os-188	112	13,24 %	Stabil	—
Os-189	113	16,15 %	Stabil	—
Os-190	114	26,26 %	Stabil	—
Os-192 häufigstes	116	40,78 %	Stabil	—

Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse minus Ordnungszahl, ergibt für Osmium 114, doch das häufigste Osmium-Atom hat 116 Neutronen: Die Atommasse, 190,23, ist ein Mittelwert über alle natürlichen Isotope.

Zerfallsarten

2β⁺: doppelte Positronenemission
α: Alphazerfall

Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.

Größe, maßstabsgetreu

Wie groß ist das Atom von Osmium?

Radius 135 pm — das entspricht 0,135 nm; etwa 3,7 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.

Temperaturbereich

Fest, flüssig, gasförmig — und wann

Osmium ist über einen Bereich von 1979 K flüssig, von 3306 K bis 5285 K.

Wo es steht

Position in der Tabelle

Osmium befindet sich in Periode 6, Gruppe 8. Alle Elemente in Gruppe 8 besitzen die gleiche Anzahl an Außenelektronen und verhalten sich deshalb so ähnlich.

Andere Übergangsmetalle

21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru

Alle Übergangsmetalle

Die Geschichte

Was Osmium ist und wie wir es gefunden haben

Osmium (Os) ist das Element 76, ein hartes, sprödes, bläulich-weißes Metall der Gruppe 8 und eines der sechs Platinmetalle. Mit einer Dichte von 22,59 g/cm³ ist es das dichteste natürlich vorkommende Element, etwas dichter als Iridium. Es schmilzt bei 3.033 °C (3.306 K) und siedet bei 5.012 °C (5.285 K).

Atombau und Isotope

Osmium hat 76 Elektronen in sechs Schalen, angeordnet als 2, 8, 18, 32, 14, 2, mit der Konfiguration [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s². Im Osmiumtetroxid (OsO₄) erreicht es die Oxidationsstufe +8, was nur sehr wenigen Elementen gelingt.

Natürliches Osmium hat sieben Isotope; Osmium-192 ist mit etwa 41 % das häufigste. Ein Teil des Osmium-187 in Gesteinen stammt aus dem langsamen radioaktiven Zerfall von Rhenium-187, wodurch das Paar Rhenium und Osmium zu einer Uhr für die Datierung von Erzen, Meteoriten und Erdöl wird.

Die Entdeckung von Osmium

Der schwarze Rückstand (1803)

1803 löste der englische Chemiker Smithson Tennant, der mit William Hyde Wollaston an der Raffination von Platin arbeitete, Rohplatin in Königswasser und untersuchte den schwarzen unlöslichen Rückstand, den andere für Graphit gehalten hatten. Er fand darin zwei neue Metalle, Osmium und Iridium. Französische Chemiker, die denselben Rückstand untersuchten, kamen im selben Jahr zu ähnlichen Ergebnissen.

Der Name

Tennant benannte das Osmium nach dem griechischen osme, Geruch, wegen des scharfen, stechenden Geruchs des flüchtigen Oxids, das beim Erhitzen des Rückstands mit Alkali entstand.

Das dichteste Element

Lange war unklar, ob Osmium oder Iridium das dichtere Metall ist. Genaue Röntgenmessungen ihrer Kristallstrukturen entschieden die Frage zugunsten von Osmium, um etwa 0,1 %.

Anwendungen

Wofür Osmium verwendet wird

Harte Legierungen

Osmium ist zu spröde und beim Erhitzen an Luft zu gefährlich, um allein verwendet zu werden. Legierungen von Osmium mit Iridium, Platin oder anderen Platinmetallen sind sehr hart und verschleißfest und wurden für die Spitzen von Füllfederhalterfedern, Grammophonnadeln, Lagerzapfen von Instrumenten und elektrische Kontakte verwendet.

Chemie und Mikroskopie

Elektronenmikroskopie: Osmiumtetroxid fixiert und färbt Fette in biologischen Proben und macht so Zellmembranen sichtbar.
Organische Synthese: Osmiumtetroxid addiert zwei Hydroxygruppen an Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen; die asymmetrische Variante, die K. Barry Sharpless entwickelte, wurde mit dem Nobelpreis für Chemie 2001 gewürdigt.

Geologie

Die Rhenium-Osmium-Datierung bestimmt das Alter von Sulfiderzen, Erdölmuttergesteinen und Meteoriten, und Osmiumisotope in Meeressedimenten zeichnen frühere Änderungen der Verwitterung und große Meteoriteneinschläge auf, darunter den, der die Kreidezeit beendete.

Im Alltag

Osmium gehört zu den am wenigsten genutzten Metallen, und die Weltproduktion ist sehr gering. Begegnen wird man ihm kaum, außer in den harten Spitzen einiger hochwertiger Füllfederhalter und in älteren Plattenspielernadeln. Kristallisiertes Osmium wird außerdem als Sammler- und Anlagemetall verkauft.

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

0,002 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 35 % der Elemente

Häufigkeit

Osmium gehört mit etwa 0,002 ppm (Teilen pro Million) zu den seltensten Elementen der Erdkruste. Man nimmt an, dass der größte Teil des irdischen Osmiums bei der Entstehung des Planeten in den Kern abgesunken ist, und Meteoriten enthalten weit mehr davon als Krustengestein.

Minerale

Es kommt als natürliche Legierung mit Iridium vor, Osmiridium und Iridosmium genannt, in platinführenden Flussschottern und in Nickel- und Kupfererzen sowie in seltenen Mineralen wie Erlichmanit (Osmiumsulfid).

Produktion

Osmium wird in kleinen Mengen als Nebenprodukt der Platin- und Nickelraffination gewonnen, hauptsächlich in Südafrika, Russland und Kanada.

Handhabung

Sicherheit

Osmiumtetroxid

Kompaktes Osmiummetall ist wenig gefährlich, doch Osmiumpulver reagiert langsam mit dem Sauerstoff der Luft, und erhitztes Osmium verbrennt, wobei Osmiumtetroxid (OsO₄) entsteht. Diese flüchtige, hochgiftige Verbindung riecht stechend, ähnlich wie Chlor. Ihr Dampf kann die Hornhaut schädigen und vorübergehende oder dauerhafte Blindheit verursachen, und er reizt Lunge und Haut.

Expositionsgrenzwerte

In den Vereinigten Staaten liegt der OSHA-Grenzwert für Osmiumtetroxid in der Luft am Arbeitsplatz bei 0,002 mg pro Kubikmeter, einer der niedrigsten Grenzwerte für einen Stoff überhaupt.

Sichere Handhabung

Osmiumtetroxid nur im Abzug, in verschlossenen Ampullen oder als Lösung, mit Chemikalienschutzbrille und Handschuhen handhaben.
Osmiumpulver nicht an der Luft erhitzen und nicht außerhalb einer inerten Atmosphäre mahlen.
Verschüttetes Osmiumtetroxid mit Maiskeimöl oder Natriumsulfit behandeln, die es zu weniger gefährlichen Verbindungen reduzieren.

Weiter entdecken

Osmium in den Werkzeugen

Schnelle Antworten

Osmium: häufige Fragen

Was ist Osmium?

Osmium (Symbol Os) ist Element 76 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in Periode 6, Gruppe 8. Das dichteste natürlich vorkommende Element: Ein Liter Osmium wiegt 22,6 kg. Bei Raumtemperatur ist es fest.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Osmium?

Die Elektronenkonfiguration von Osmium im Grundzustand ist [Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s²; sie ergibt 6 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 14, 2.

Wie hoch sind der Schmelz- und der Siedepunkt von Osmium?

Osmium schmilzt bei 3306 K (3032,9 °C) und siedet bei 5285 K (5011,9 °C). Damit gehört es zu den feuerfestesten Elementen — es bleibt bei Temperaturen fest, bei denen die meisten Metalle verdampfen.

Wie hoch ist die Atommasse von Osmium?

Die Standardatommasse von Osmium beträgt 190,23 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.

Wie viele Neutronen hat Osmium?

Das häufigste Osmium-Atom, Os-192, hat 116 Neutronen: seine Massenzahl 192 minus seine Ordnungszahl 76. Es macht 40,78 % des natürlichen Elements aus. Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (190,23) minus Ordnungszahl, ergibt dagegen 114, weil die Atommasse ein Mittelwert über alle natürlichen Isotope von Osmium ist.

Wie hoch ist die Dichte von Osmium?

Osmium hat eine Dichte von 22,59 g/cm³. Wasser hat eine Dichte von 1,0 g/cm³, daher ist ein Block aus Osmium ungefähr 22,6× schwerer.

Wie hoch ist die Elektronegativität von Osmium?

Osmium hat eine Elektronegativität von 2,2 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.

Wer entdeckte Osmium und wann?

Osmium wurde 1803 von Tennant & Wollaston entdeckt. Herkunft des Namens: Griechisch osme, „Geruch“.

Wie häufig kommt Osmium auf der Erde vor?

Osmium macht etwa 0,002 mg/kg der Erdkruste aus — es ist tatsächlich selten, weshalb es teuer ist.

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