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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Osmium

L’osmium est un métal d’aspect gris-bleu de la famille des platinoïdes, possédant une résistance très élevée à la corrosion. C’est le plus dense des éléments (22.6 g/cm3, double de celle du plomb). Il fait partie des éléments les plus rares au sein de la croûte terrestre, son abondance étant évaluée à 50 microgrammes par tonne. On le trouve aussi bien à l’état pur, natif, que combiné à l’iridium (élément 77), le nickel ou le cuivre.

L’osmium n’est pas toxique en lui-même ; par contre un de ses dérivés, le tétroxyde OsO4, solide à température ambiante tout en étant très volatil, est l’un des corps chimiques les plus agressifs connus. Moins d’un milligramme de cet oxydant très puissant peut causer des dommages irréversibles aux yeux (cécité) et au système respiratoire (œdème pulmonaire souvent fatal).
Actuellement, l’osmium est obtenu comme élément secondaire en provenance des scories de la métallurgie du cuivre et du nickel. L’osmium y est présent en compagnie d’autres métaux nobles comme le platine ou le ruthénium. Après mise en solution (milieu oxydant), l’osmium est séparé des autres métaux du groupe du platine par formation du tetroxyde OsO4 volatil. Le métal est obtenu après réduction de l’oxyde par l’hydrogène.

Osmium natif, Neïva, Oblast d’Ekaterinburg, Oural - Crédits photo : David Hospital, janvier 2018

Étymologie  : L’osmium tire son nom du grec "osme" (odeur). Le métal et la majorité de ses dérivés sont inodores, mais les chercheurs se sont rendus compte que le fait de chauffer l’osmium finement divisé à l’air au-dessus de 200°C s’accompagnait d’une odeur agressive rappelant celle du dichlore, attribuée à la formation du tétroxyde OsO4.

Origine : L’osmium est un élément produit à 91% par capture de neutrons rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides dans les coeurs très denses des étoiles sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. Il est aussi synthétisé à 9% par capture lente de neutrons dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).

Historique  : La découverte de l’osmium est étroitement liée à celle du platine et des autres métaux du même groupe (platinoïdes). En 1803, les savants anglais S. Tennant et W. Hyde Wollaston étudièrent la solubilité du platine dans une solution d’eau régale (mélange très oxydant obtenu à partir de solutions aqueuses d’acides nitrique et chlorhydrique) ; un résidu noir, peu abondant, résistait à l’attaque acide oxydante. Par un procédé comprenant divers traitements acides et alcalins, ce résidu put être séparé en deux nouveaux éléments métalliques, nommés par la suite iridium et osmium. L’osmium a été parmi les premiers catalyseurs du procédé Haber de synthèse de l’ammoniac. Des catalyseurs moins coûteux à base de fer et d’oxydes de fer ont été introduits peu après.

Smithson Tennant (1761-1815) - Crédits photo : wikimedia.org
William Hyde Wollaston (1766-1828) - Crédits photo : Scan from Platinum Metals Review, 2003, page 176, wikimedia.org

L’osmium dans la vie courante :
L’osmium n’a que peu d’applications dans la vie courante. En raison du risque de formation à l’air de son oxyde OsO4 très toxique, il est de préférence utilisé sous forme d’alliage, tel l’osmiridium, lequel est particulièrement dur : les applications principales sont les plumes ou pointes de stylos, aiguilles type « saphirs », instruments à pivot et contacteurs électriques.
L’osmium, comme le tétroxyde ont une certaine application comme catalyseurs en chimie, limitée par le coût.

Plume en osmiridum (arrière-plan en écriture cyrillique) - Crédits photos : Petar Milošević, 2017

L’osmium à l’Institut UTINAM  : Il n’y pas d’applications pour l’osmium à l’Institut UTINAM.