OSMIUM TETROKSIDA DAPAT BERFUNGSI SEBAGAI PEWARNA BIOLOGIS

OSMIUM TETROKSIDA atau osmium(VIII) oksida adalah  senyawa kimia dengan rumus OsO4. Senyawa ini penting untuk banyak kegunaannya, terlepas dari kelangkaan osmium. Osmium tetroksida juga mempunyai banyak sifat-sifat yang menarik, pertama zat padat ini volatil. Senyawa ini tidak berwarna, tetapi kebanyakan sampel menampilkan warna kuning. Hal ini kemungkinan besar karena kehadiran pengotor OsO2, yang berwarna kuning-coklat.

Nama IUPAC oksida osmium ialah Osmium tetroksida; nama sistematikanya Tetraoksoosmium; nama lainnya Osmium-tetroksida. Adapun sifat-sifatnya adalah:

 

  • Rumus molekul: OsO4
  • Berat molekul: 254,23 gr/mol
  • Penampilan: Zat padat putih volatile
  • Bau: Tajam, seperti klor
  • Densitas: 4,9 gr/cm3
  • Titik lebur: 40,25 °C (104,45 °F; 313,40 K)
  • Titik lebur: 129,7 °C (265,5 °F; 402,8 K)
  • Kelarutan dalam air: 5,70 gr/100 mL (10 °C); 6,23 gr/100 mL (25 °C)
  • Kelarutan dalam pelarut lain: Larut dalam pelarut organic pada umumnya; 375 gr/100 mL (CCl4); NH4OH; Fosfor oksiklorida
  • Struktur Kristal: Monoklin, mS20
  • Gugus ruang: C2/c; a = 0,4515 nm, b = 0,52046 nm, c = 0,80838 nm, α = 77,677°, β = 73,784°, γ = 64,294°
  • MSDS: ICSC 0528
  • Indeks Uni Eropa: 076-001-00-5
  • Klasifikasi Uni Eropa: Sangat beracun (T+); Korosif (C)

 

SIFAT FISIKA

Osmium(VIII) oksida membentuk kristal monoklin. Oksida ini memiliki bau yang karakteristik seperti klor. Nama unsur Osmium berasal dari osme, kata Yunani untuk odor (bau). OsO4 volatil: ia menyublim pada suhu kamar. Oksida ini larut dalam banyak pelarut organik. Oksida ini juga agak larut dalam air, dengan mana ia bereaksi secara timbal-balik yang membentuk asam osmat (lihat di bawah).

Osmium(VIII) oksida murni kemungkinan tidak berwarna dan telah menunjukkan bahwa rona kuningnya karena pengotor osmium dioksida (OsO2). Molekul osmium tetroksida tetrahedral dan karena itu non-polar. Non-polaritas inilah yang membantu OsO4 menembus membran sel bermuatan. OsO4 518 kali lebih larut dalam karbon tetraklorida dibandingkan dalam air.

STRUKTUR DAN KONFIGURASI ELEKTRON

Osmium dari OsO4 mempunyai bilangan oksidasi VIII, diketahui tertinggi untuk suatu logam transisi, namun logam ini tidak memiliki muatan 8+ yang berhubungan karena ikatan dalam senyawa ini adalah secara luas berkarakter kovalen (energi ionisasi yang diperlukan untuk menghasilkan muatan formal 8+ juga jauh melebihi energi yang tersedia dalam reaksi kimia normal).

Atom osmium memiliki 8 elektron valensi (6s2, 5d6) dengan ikatan rangkap untuk empat ligan oksida yang menghasilkan sebuah kompleks 16 elektron. Ini adalah isoelektronik dengan ion-ion permanganat dan kromat.

SINTESIS

OsO4 terbentuk secara lambat ketika serbuk osmium bereaksi dengan O2 pada suhu biasa. Reaksi zat padat curah ini memerlukan pemanasan hingga 400 °C.

 

Os + 2O2 → OsO4

REAKSI

Oksidasi Alkena

Alkena ditambahkan pada OsO4 memberikan spesies diolat yang menghidrolisis menjadi cis-diol. Proses bersihnya disebut dihidroksilasi. Ini dihasilkan melalui reaksi sikloadisi [3 + 2] antara OsO4 dan alkena yang membentuk zat-antara ester osmat yang dengan segera terhidrolisis menjadi vicinal diol. Karena atom oksigen ditambahkan dalam langkah terpadu stereokimia yang dihasilkan adalah cis.

OsO4 mahal dan sangat beracun, membuat oksida ini sebagai reagen tidak menarik untuk digunakan dalam jumlah stoikiometrik. Namun reaksinya dibuat katalitik dengan menambahkan reagen untuk reoksidasi hasil-samping Os(VI) kembali ke Os(VIII). Reagen khas meliputi H2O2, N-metilmorfolin N-oksida (NMO, lihat dihidroksilasi Upjohn) dan K3Fe(CN)6, karena ini tidak akan bereaksi dengan alkena  sendiri. Senyawa osmium lain dapat digunakan sebagai katalis, termasuk garam osmat(VI) ([OsO2(OH)4)]2−, dan  osmium triklorida hidrat (OsCl3·xH2O). Spesies ini dioksidasi menjadi osmium(VIII) dengan adanya oksidan tersebut.

Basa Lewis seperti amina tertier dan piridina meningkatkan laju dihidroksilasi. “Ligan-akselerasi” ini muncul melalui pembentukan adduk OsO4L, yang menambah lebih cepat menjadi alkena. Bila amina ini kiral, maka dihidroksilasi dapat dihasilkan bersama enansioselektif (lihat dihidroksilasi asimetrik Sharpless). OsO4 tidak bereaksi dengan karbohidrat pada umumnya.

Proses ini dapat ditingkatkan untuk memberikan aldehida dalam oksidasi Lemieux-Johnson, yang menggunakan periodat untuk mencapai pemecahan diol dan untuk menghasilkan muatan katalitik OsO4. Proses ini setara dengan proses ozonolisis.

Kimia Koordinasi

OsO4 ialah asam Lewis dan oksidan ringan. Kebanyakan dari reaksi ini mencerminkan pola ini. Dengan larutan basa encer memberikan anion perosmat OsO4(OH)22−. Spesies ini tereduksi dengan mudah menjadi anion osmat, OsO2(OH)44−.

Bila basa Lewisnya amina, adduk juga terbentuk. Dengan tert-BuNH2 derivatif imido dihasilkan:

OsO4 + Me3CNH2 → OsO3(NCMe3) + H2O

Demikian pula, dengan NH3 diperoleh kompleks nitrido:

OsO4 + NH3 + KOH → K[Os(N)O3] + 2 H2O

Anion [Os(N)O3] adalah isoelektronik dan isostruktural dengan OsO4.

OsO4 sangat larut dalam tert-butil alkohol dan dalam larutan dengan mudah direduksi oleh hidrogen molekuler menjadi logam  osmium. Logam osmium yang disuspensikan dapat digunakan untuk mengkatalisis hidrogenasi berbagai macam zat kimia organik yang mengandung ikatan rangkap dua atau tiga.

OsO4 + 4 H2 → Os (s) + 4 H2O

OsO4 mengalami “karbonilasi reduktif” dengan karbon monoksida dalam metanal pada suhu 400 K dan tekanan 200 bar menghasilkan cluster segi-tiga Os3(CO)12:

3 OsO4 + 24 CO → Os3(CO)12 + 12 CO2

Oksofluorida

Osmium membentuk beberapa oksofluorida, semuanya sangat sensitif terhadap kelembaban. Bentuk cis-OsO2F4 ungu pada 77 K dalam larutan HF anhidrat:

OsO4 + 2 KrF2cis-OsO2F4 + 2 Kr + O2

OsO4 juga bereaksi dengan F2 membentuk OsO3F2 berwarna kuning:

2 OsO4 + 2 F2 → 2 OsO3F2 + O2

OsO4 bereaksi dengan yang setara satu dari [Me4N]F pada 298 K dan yang setara 2 pada 253 K:

OsO4 + [Me4N]F → [Me4N][OsO4F]

OsO4 + 2 [Me4N]F → [Me4N]2[cis-OsO4F2]

KEGUNAAN

Sintesis Organik

Dalam sintesis organik OsO4 digunakan secara luas untuk mengoksidasi alkena menjadi vicinal diol, yang menambahkan dua gugus hidroksil pada sisi yang sama (adisi syn). Lihat reaksi dan mekanisme di atas. Reaksi ini telah dibuat baik katalitik  (dihidroksilasi Upjohn) maupun asimetrik (asimetrik Sharpless).

Osmium(VIII) oksida juga digunakan dalam sejumlah katalitik dalam oksiaminasi Sharpless memberikan vicinal amino-alkohol.

Dalam kombinasinya dengan natrium periodat, OsO4 digunakan untuk pemecahan oksidatif alkena (oksidasi Lemieux-Johnson) ketika periodat berfungsi baik untuk memecah diol yang terbentuk oleh dihidroksilasi, maupun reoksidasi OsO3 kembali ke  OsO4. Transformasi bersih identik dengan yang dihasilkan oleh ozonolisis. Di bawah ini satu contoh dari sintesis total isosteviol.

Pewarnaan Biologis

OsO4 merupakan zat pewarna yang digunakan dalam mikroskop elektron transmisi (TEM) untuk memberikan kontras pada gambar. Sebagai penanda lipida, itu juga berguna dalam scanning electron microscopy (SEM) sebagai alternatif untuk sputter coating. Inimelekatkan logam berat langsung ke membran sel, menciptakan tingkat hamburan elektron yang tinggi tanpa perlu lapisan membran dengan lapisan logam, yang dapat mengaburkan rincian dari membran sel. Dengan pewarnaan membran plasma, osmium(VIII) oksida mengikatbagian kepala fosfolipid, sehingga menciptakan kontras dengan protoplasma tetangga (sitoplasma).

Selain itu, osmium(VIII) oksida juga digunakan untuk memperbaiki sampel biologis dalam hubungannya dengan HgCl2. Kemampuannya membunuh cepat digunakan untuk dengan cepat membunuh spesimen seperti protozoa.

OsO4 menyetabilkan banyak protein dengan meng-ubahnya menjadi gel tanpa merusak fitur-fitur strukturnya. Protein jaringan yang distabilkan oleh OsO4 tidak dikoagulasi oleh alkohol selama dehidrasi.

Osmium(VIII) oksida juga digunakan sebagai pewarna untuk lipida dalam mikroskop optik. OsO4 juga mewarnai kornea mata manusia (lihat pertimbangan keamanan).

Sampel sel yang difiksasi/diwarnai dengan osmium tetroksida (hitam) ditempelkan pada resin epoksi (amber). Sel berwarna hitam akibat dari efek osmium tetroksida.

Pewarnaan Polimer

Osmium tetroksida juga digunakan untuk mewarnai kopolimer secara istimewa, contoh paling terkenal ialah kopolimer hitam di mana satu fase dapat diwarnai sehingga untuk menunjukkan struktur mikro material. Misalnya, kopolimer balok stirena-butadiena memiliki rantai polibutadiena pusat denganpolistirena topiujung.

Bila diolah dengan OsO4, matrik butadiena bereaksi dengan istimewa dan juga menyerap oksidanya. Adanya logam berat cukup untuk menghalangi sinar elektron, sehingga domain polistirena terlihat jernih sebagai film tipis dalam TEM.

Osmeth

OsO4 dapat didaur-ulang dan disimpan dalam bentuk osmeth, kristal emas padat. Osmeth adalah OsO4 yang dikomplekskan dengan heksamin dan tidak memancarkan asap racun sebagai lawan OsO4 murni. OsO4 dapat dilarutkan dalam tetrahidrofuran (THF) dan diencerkan dalam larutan buffer berair untuk membuat larutan OsO4 encer (0.25%).

Pemurnian Bijih Osmium

OsO4 adalah suatu zat-antara dalam pemurnian bijih osmium. Residu osmium bereaksi dengan Na2O2 membentuk anion [OsO4(OH)2]2−, yang saat bereaksi dengan gas klor (Cl2) dan dipanaskan, membentuk OsO4. Oksida ini dilarutkan dalam  NaOH alkoholik membentuk anion [OsO2(OH)4]2− , yang  bila direaksikan dengan NH4Cl, membentuk OsO2Cl2(NH4)4. Ini dibakar di bawah gas hidrogen yang meninggalkan osmium (Os) murni.

Adisi Buckminsterfullerene

OsO4 diperbolehkan untuk konfirmasi model bola sepak Buckminsterfullerene, sebuah alotrop atom karbon 60. Hasil adisi (adduck), terbentuk dari turunan OsO4, adalah C60(OsO4)(4-tert-butilpiridina)2. Addukfullerene pecah simetri yang memungkin-kan untuk kristalisasi dan konfirmasi struktur C60 dengan kristalografi sinar-X.

KEAMANAN

OsO4 sangat beracun, bahkan pada tingkat pajanan yang rendah, dan harus ditangani dengan cukup hati-hati. Terutama, terhirup pada konsentrasi jauh di bawah mereka di mana bau dapat dirasakan yang dapat menyebabkan edema paru, dan disusul dengan kematian. Gejala nyata dapat mengambil waktu berjam-jam untuk muncul setelah terpapar.

OsO4 juga mewarnai kornea manusia, yang dapat menimbulkan kebutaan bila kewaspadaan keamanan yang sesuai tidak diamati.Batas paparan diperbolehkan untuk osmium(VIII) oksida (8 jam berat rata-rata) adalah 2 gr/m3. Osmium(VIII) oksidadapat menembusplastikdan karena itudisimpan dalamkacadi tempat yangdingin.

Pada tanggal 6 April, sumber-sumber intelijen Inggris 2004 percaya bahwa mereka telah menggagalkan sebuah plot untuk meledakkan bom yang melibatkan OsO4. Ahli diwawancarai oleh New Scientistmenegaskantoksisitas osmium(VIII) oksida, meskipun beberapamenyorotikesulitanmenggunakannya sebagaisenjata: Osmium(VIII) oksidasangat mahal. Osmium(VIII) oksidadapatdihancurkan olehledakan; yang tersisa hanyalah asap beracun yangjugadapatdibubarkan olehledakanjuga.

 

 

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s