اقرأ في هذا المقال
- رباعي أكسيد الأوزميوم
- تطبيقات رباعي أكسيد الأوزميوم في الكيمياء الحيوية
- السمية والأثر الصحي لرباعي أكسيد الأوزميوم
في الكيمياء إن رباعي أكسيد الأوزميوم هو أكسيد الأوزميوم وهو مركب غير عضوي يمتلك الصيغة الكيميائية (OsO4)، ورباعي أكسيد الأوزميوم هو يعد من أهم مركبات الأوزميوم وأكثرها سهولة في التحضير، ويمتلك عدد من التطبيقات المحددة في الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية، كما أنه مصدر مفيد لمركبات الأوزميوم، ومن اللافت للنظر أنه أحد الأكاسيد المتطايرة القليلة للمعدن الثقيل وأنه على الرغم من أن الأوزميوم ثماني التكافؤ (من بين جميع العناصر فقط الأوزميوم والروثينيوم يصلان إلى حالة أكسدة عالية)، وهو عامل مؤكسد يمكن التحكم فيه بشكل معقول، ومن هذه الخاصية الأخيرة تستمد معظم تطبيقاتها.
رباعي أكسيد الأوزميوم
- لقد تم اكتشاف رباعي أكسيد الأوزميوم في عام 1803 ميلادي بواسطة سميثسون تينانت (1761-1815)، وفي نفس العام قام بعزل الأوزميوم المعدني عنه، ولحام مع القلوي المتبقي من المتبقي الأسود بعد معالجة البلاتين الأصلي مع الماء الملكي، يليه عملية استخلاص وتحميض المادة المنصهرة، وصناعيًا فإنه مصنوع من مركزات البلاتين الخام عن طريق تقطير حمض الأكسدة ثم يتم فصله من رابع أكسيد الروثينيوم، ومن الأفضل صنعه في المختبر عن طريق الأكسدة المباشرة لمعدن الأوزميوم أو عن طريق التقطير الحمضي مع كلورات أي مركب أوزميوم تقريبًا.
- إن رباعي أكسيد الأوزميوم مادة صلبة غير قابلة للاحتراق، وهي عديمة اللون إلى صفراء شاحبة لها رائحة كريهة تشبه الكلور، ويتطور ببطء عندما يتعرض مسحوق معدن الأوزميوم للهواء، وهو قابل للذوبان إلى حد ما في الماء وفي العديد من المذيبات العضوية، ولكنه يتفاعل كمؤكسد مع العديد منها، وتُستخدم المادة في التوليفات العضوية، وبشكل أساسي لأكسدة روابط الكربون والكربون غير المشبعة لمركبات ثنائي هيدروكسي (الجليكول)، أما استخدامه الأكثر شيوعًا هو كعامل تلطيخ و “مثبت” في المجهر الإلكتروني للإرسال.
- تتسارع هذه المادة الكيميائية في درجة حرارة الغرفة، ولها ضغط بخار ملحوظ يبلغ حوالي 7 ملم زئبقي عند 20 درجة مئوية (نموذجي للمركب السائل أكثر من المواد الصلبة)، مقارنة بـ 17 ملم زئبقي للماء، 2 ملم زئبقي لعامل الأعصاب السارين، أو 0.07 ملم زئبقي لعامل التقرح خردل الكبريت تحت نفس الظروف، وهي مادة شديدة السمية، حتى بتركيزات منخفضة جدًا، ويجب التعامل معها وفقًا للاحتياطات المناسبة، وقد تمر ساعات بين التعرض وظهور الأعراض الملحوظة، في جميع تفاعلاته الكيميائية تقريبًا، يتم اختزاله إلى مركبات تحتوي على حالات أكسدة منخفضة، مع الأمونيا يتشكل أيون الأوزميامات رباعي السطوح [OsO3.N]، وهو متساوي إلكترونيًا مع (OsO4).
- إن الأوزميوم عبارة عن معدن أزرق – أبيض، يوجد في خامات البلاتين وفي سبيكة الأوزميريديوم التي تحدث بشكل طبيعي، وعند تسخين الأوزميوم في الهواء أو عند تعرض الشكل المقسم بدقة للهواء في درجة حرارة الغرفة فإنه يتأكسد ليشكل رباعي أكسيد (OsO4)، حمض الأسميك، إن رباعي أكسيد الأوزميوم عبارة عن كتلة صلبة بلورية عديمة اللون أو صفراء شاحبة، ويكون سائل فوق 41 درجة مئوية، وهو على شكل بلورات أحادية الميل، يمتلك كثافة 5.1 جم لكل سم مكعب.
- إن رباعي أكسيد الأوزميوم يذوب عند 40.6 درجة مئوية، ويتبخر عند 129.7 درجة مئوية، كما أنه يبدأ التسامي تحت نقطة الغليان، وضغط البخار 11 تور عند 27 درجة مئوية، أما درجة الحرارة الحرجة فهي 405 درجة مئوية، والضغط الحرج 170 ضغط جوي، وهو قابل للذوبان في الماء بشكل معتدل 7.24 جم لكل 100 مل عند 25 درجة مئوية، وهو قابل للذوبان في معظم المذيبات العضوية.
تطبيقات رباعي أكسيد الأوزميوم في الكيمياء الحيوية
- في مجال الكيمياء الحيوية فإنه يتم استخدام المركب على نطاق واسع (عادةً في محلول مائي بنسبة 2 في المائة، وغالبًا ما يسمى “حمض الأسميك”) لدراسات الخلايا والأنسجة، ولقد تم التعرف على خصائصه الفريدة في التثبيت والتلطيخ منذ عام 1861 ميلادي، وهو يستخدم لكل من المرئي والفحص المجهري الإلكتروني للمواد البيولوجية، ولكن التطبيق الأخير ربما يكون هو الأكثر أهمية الآن.
- إن الغرض من التثبيت هو “تجميد” الخلايا دون تدمير أو تعطيل تنظيمها أو هيكلها، يعد التلوين ضروريًا لحل البنية الخلوية عن طريق زيادة الكثافة الظاهرية لبعض أجزاء النسيج فقط، ويعتبر (OsO4) فريدًا من حيث أنه يصلح ويلطخ المواد البيولوجية، وبالنسبة للميكروسكوب الإلكتروني فإن أهم وظائفه هي الحفاظ على البنية التحتية الخلوية الفرعية وقدرتها على إصلاح الأغشية وتلطيخها.
- لأغراض التلوين فإنه غالبًا ما يستخدم مع الأنواع القطبية مثل اليورانيل أو أيونات الرصاص، والطريقة المعتادة المستخدمة هي المعالجة المسبقة للأنسجة بالألدهيدات ثم معالجتها عن طريق الغمر في محلول مائي مخفف من (OsO4)، أو لبخاره متبوعًا بغسل، وتلطيخ إضافي إذا لزم الأمر، ثم التجفيف باستخدام الكحول المضمنة في الراتنج وتقطيعها إلى أقسام رقيقة مناسبة للفحص المجهري، ومثل بعض أنواع رباعي أوكسيد المعادن الثقيلة الأخرى، يمتلك رابع أكسيد الأوزميوم في الإلكتروليت خاصية تمرير أقطاب الحديد.
السمية والأثر الصحي لرباعي أكسيد الأوزميوم
- إن رباعي أكسيد الأوزميوم له عتبة رائحة 0.0019 جزء / مليون، ويعتبر زمن تركيزه المميت (LCt50) 1316 مجم / دقيقة / م 3، على غرار خردل الكبريت، قد يتحمل البشر تركيز أقصى قدره 0.1 جزء في المليون في الهواء لمدة 1.5 ساعة أو 0.0001 جزء في المليون لمدة 6 ساعات دون آثار ضارة، وذكر ماكلولين والمؤلفون المشاركون أن العمال الذين تعرضوا لـ 0.01-0.53 جزء في المليون (0.1-0.6 مجم / م 3) عانوا من التمزق والتهاب الملتحمة واضطرابات الرؤية والصداع والسعال.
- يمكن مقارنة رباعي أكسيد الأوزميوم بعوامل الحرب الكيميائية من حيث السمية، وقد يكون التعرض لجرعات منخفضة قاتلاً، بالإضافة إلى ذلك فإنه يشترك كل من رباعي أكسيد الأوزميوم وعوامل الحرب الكيميائية في تأثيرات فسيولوجية مماثلة، ويُلاحظ أول ظهور للتأثير الفسيولوجي المعروف أيضًا باسم تأثير العتبة عند تركيز أقل لبخار رابع أكسيد الأوزميوم مقارنة بعوامل الحرب الكيميائية مثل الفوسجين أو خردل الكبريت أو حتى عامل الأعصاب السارين.
- نظرًا لأن خردل الكبريت يحتوي على ضغط بخار أقل بكثير فإن رباعي أكسيد الأوزميوم يمكن أن يشكل تهديدًا أكبر للاستنشاق، في ظل نفس الظروف البيئية سيكون هناك بخار رباعي أكسيد الأوزميوم في مكان مغلق أكثر بكثير من بخار خردل الكبريت، ورباعي أكسيد الأوزميوم هو مؤكسد سريع عشوائي لا يميز بين الأنسجة العضوية والمواد غير العضوية.
- أثبتت دراسة السمية الاستنشاقية على الأرانب عدم جدواها، بسبب الاختزال السريع لرباعي أكسيد الأوزميوم عن طريق الجلد والشعر والأغشية المخاطية وما إلى ذلك وكذلك عن طريق جدران الغرفة، قد يؤدي الاستنشاق والابتلاع والتلامس مع الجلد والأغشية المخاطية إلى عواقب وخيمة، نظرًا لارتفاع ضغط البخار، فإن معظم حالات التعرض للبخار، يمكن أن تسبب حروقًا كيميائية شديدة في العينين والجلد والجهاز التنفسي.
- قد يؤدي التلامس قصير الأمد مع البخار إلى حدوث تمزّق مصحوب بالسعال والصداع والدوخة، وتأثير آخر شديد متأخر بعد التعرض عن طريق الاستنشاق هو إصابة الرئة الحادة، والتي قد تتبعها وذمة رئوية غير قلبية، وسيؤدي التلامس المباشر مع محلول رباعي أكسيد الأوزميوم إلى تحويل الجلد إلى اللون الأسود (حروق كيميائية شديدة بسبب خصائص الأكسدة القوية)، وقد ينتج عن ذلك حروق مؤلمة أو التهاب الجلد التماسي اعتمادًا على التركيز، ولا يعتبر رباعي أكسيد الأوزميوم مادة مسرطنة، والموت هو في الأساس نتيجة المضاعفات الناجمة عن التعرض.
