El tetróxido de osmio (también óxido de osmio (VIII) ) es el compuesto químico con la fórmula OsO 4 . El compuesto es notable por sus muchos usos, a pesar de su toxicidad y la rareza del osmio . También tiene una serie de propiedades inusuales, una de las cuales es que el sólido es volátil . El compuesto es incoloro, pero la mayoría de las muestras aparecen amarillas. [5] Lo más probable es que esto se deba a la presencia de la impureza OsO 2 , que es de color amarillo-marrón. [6] En biología, su propiedad de unirse a los lípidos lo ha convertido en una tinción muy utilizada en microscopía electrónica.
El óxido de osmio (VIII) forma cristales monoclínicos . [3] [7] Tiene un olor a cloro característico . El nombre del elemento osmio se deriva de osme , griego para olor . El OsO 4 es volátil: se sublima a temperatura ambiente . Es soluble en una amplia gama de disolventes orgánicos. También es moderadamente soluble en agua, con la que reacciona reversiblemente para formar ácido ósmico (ver más abajo). [8] El óxido de osmio (VIII) puro es probablemente incoloro [9] y se ha sugerido que su tonalidad amarilla se debe al dióxido de osmio(OsO 2 ) impurezas. [10] La molécula de tetróxido de osmio es tetraédrica y, por lo tanto, no polar. Esta no polaridad ayuda al OsO 4 a penetrar las membranas celulares cargadas. OsO 4 es 518 veces más soluble en tetracloruro de carbono que en agua.
El osmio de OsO 4 tiene un número de oxidación de VIII; sin embargo, el metal no posee una carga 8+ correspondiente ya que el enlace en el compuesto es en gran medida de carácter covalente (la energía de ionización requerida para producir una carga 8+ formal también supera con creces las energías disponibles en las reacciones químicas normales). El átomo de osmio tiene ocho electrones de valencia (6s 2 , 5d 6 ) con enlaces dobles a los cuatro ligandos de óxido que dan como resultado un complejo de 16 electrones . Esto es isoelectrónico con iones de permanganato y cromato .
OsO 4 se forma lentamente cuando el polvo de osmio reacciona con O 2 a temperatura ambiente. La reacción del sólido a granel requiere calentamiento a 400 °C. [11]
Los alquenos se suman al OsO 4 para dar especies de diolatos que se hidrolizan a cis -dioles. El proceso neto se llama dihidroxilación. Esto procede a través de una reacción de cicloadición [3 + 2] entre el OsO 4 y el alqueno para formar un éster de osmato intermedio que se hidroliza rápidamente para producir el diol vecinal . Como los átomos de oxígeno se agregan en un paso concertado, la estereoquímica resultante es cis .
El OsO 4 es caro y altamente tóxico, lo que lo convierte en un reactivo poco atractivo para usar en cantidades estequiométricas . Sin embargo, sus reacciones se vuelven catalíticas mediante la adición de reoxidantes para reoxidar el subproducto Os(VI) de nuevo a Os(VIII). Los reactivos típicos incluyen H2O2 ( hidroxilación de Milas ), N-óxido de N-metilmorfolina ( dihidroxilación de Upjohn ) y K3Fe (CN) 6 /agua. Estos reoxidantes no reaccionan con los alquenos por sí solos. Se pueden usar otros compuestos de osmio como catalizadores, incluidas las sales de osmato (VI) ([OsO 2 (OH) 4)] 2− y tricloruro de osmio hidratado (OsCl 3 · x H 2 O). Estas especies se oxidan a osmio (VIII) en presencia de dichos oxidantes. [12]