Олово
Станум (Sn) — хімічний елемент з атомним номером 50 та атомною масою 118,69 , що утворює просту речовину, метал олово (цину).
Загальна характеристика
Станум — поширений елемент, його кларк у земній корі О,8·10-3 % за масою. Він має тенденцію до накопичення в пізніх продуктах еволюції магматичних розплавів — пегматитах, а також в гідротермальних утвореннях. Відомо понад 20 основних мінералів Стануму, з яких промислове значення мають каситерит SnO2 (78,6 %) — головний мінерал олов'яних руд, а також станін Cu2FeSnS4 (27,7 %), тиліт PbSnS2 (30,4 %), франкеїт Pb5Sn3Sb2S14 (17 %) і циліндрит Pb3Sn4Sb2S14.
Проста речовина Стануму, олово - м'який сріблясто-білий метал, стійкий до хімічних реаґентів. Його густина 5846 кг/м3, tплав. 231,9 °C; tкип 2620 °C, питомий електричний опір 0,115·10-6 Ом·м (20 °C). Межа міцності при розтягненні 16,6 МПа, відносне подовження 80-90 %, твердість за Брінеллем 38,3-41,2 МПа.
Олово має три алотропні видозміни: звичайне - біле (тетрагональне), крихке (ромбічне) - утворюється при температурі понад 160 °C, сіре (кубічне). Остання модифікація - неметал, має структуру алмазу, стійка до -13 °C, найшвидший перехід з білого олова в сіре відбувається при -48 °C.
Історія
Олово в сплавах з міддю визначило "бронзовий вік’’ (4000-1000 років до н. е.) матеріальної культури людства. Видобуток його вівся в старовину на території Англії, Болівії, Китаю і на Кавказі.
Ізотопи
Станум має найбільшу кількість стабільних ізотопів із усіх хімічних елементів - 9. Вони мають атомні маси від 112 до 124, за винятком мас 113, 121 та 123. Найбільше в рудах ізотопів 120Sn - майже третина, 118Sn та 116Sn, найменше 115Sn. Ізотопи з парним масовим числом не мають ядерного спіна, а ізотопи з непраним масовим числом мають спін 1/2. Ізотопи 115Sn, 117Sn та 119Sn серед тих, які найпростіше детектуються за допомогою ядерного магнітного резонансу.
Таке велике число стабільних ізотопів вважається наслідком того, що атомний номер стануму 50 - одне з магічних чисел. Існує також 28 нестабільних ізотопів, а весь діапазон можливих атомних мас простягяється від 99 до 137. Крім 126Sn, у якого період напіврозпаду 230 тис. років, усі решту живуть мешне року. Серед цих ізотопів подвійно-магічний 100Sn.
Утворення
Станум утворюється внаслідок s-процесу в зорях із масою від 0,6 до 10 сонячних. Цей процес відбувається при бета-розпаді ядра атома Індію після захоплення ним нейтрона.
Хімічні сполуки
При нагріванні в кисневій атмосфері цина утворює діоксид SnO2 (каситерит). SnO2 амфотерний і утворює солі станатів (SnO2−
3) з основами та солі стануму(IV) з кислотами. Існують також станати зі структурою [Sn(OH)6]2−, на кшталт K2[Sn(OH)6], хоча у вільному стані кислота H2[Sn(OH)6] невідома.
Станум об'єднюється безпосередньо з хлором утворюючи станум(IV) хлорид, але при реакції з соляною кислотою утворюється станум(II) хлорид з виділенням водню у вигляді газу. Існує кілька інших сполук Стануму із ступенями окисення +2 та +4, наприклад станум(II) сульфід та станум(IV) сульфід. Проте існує тільки один гідрид — станан (SnH4), в якому Станум має ступінь окиснення +4[1].
Найбільше практичне значення має станум(II) хлорид, що використовується як відновник та як протрава при фарбуванні тканин. При нанесенні сполук Стануму на скло методом розпилювання утворюються електропровідні покриття, які знайшли застосування в панельному освітленні та при виготовленні морозостійкого вітрового скла для автомобілів.
Такі сполуки Стануму, як станум(II) флуорид SnF2 додаються до деяких продуктів, що використовуються при догляді за зубами[2][3]. SnF2 можна змішувати з абразивами на основі кальцію, тоді як звичний натрій флуорид в суміші з кальцієвими сполуками поступово втрачає свою хімічну активність[4]. Показано також, що він ефектившіний від флуориду натрію при запобіганні гінгівіту[5].
Отримання
Країна | Запаси | База |
---|---|---|
КНР | 1700 | 3500 |
Малайзія | 1000 | 1200 |
Перу | 710 | 1000 |
Індія | 800 | 900 |
Бразилія | 540 | 2500 |
Болівія | 450 | 900 |
Росія | 300 | 350 |
Таїланд | 170 | 250 |
Австралія | 150 | 300 |
Інші | 180 | 200 |
Олово добувають з олов'яних, олово-вольфрамових, олово-срібних і олово-поліметалічних руд. Збагачення руд проводиться гравітаційними методами і флотацією. Середній вміст Sn в концентратах, що виготовляються в Малайзії – 74,47%, Індонезії – 70%, Таїланді – 72%, Болівії – 32%. У Великобританії випускається концентрат із вмістом 45 і 55% Sn. Значну кількість олова отримують через вторинну переробку кольорового металобрухту.
Провідним виробником і водночас споживачем олова у світі є Китай.
Застосування
Цина знайшла широке застосування завдяки своїй легкоплавкості, м'якості, ковкості, хімічній стійкості і здатності давати високоякісні сплави (напр., підшипникових бабітів). Використовується для виробництва білої жерсті і фольги. До основних галузей споживання цини належать: харчова (40 %), авіаційна, автомобільна, суднобудівна і радіотехнічна промисловість, а також гальванопластика, скляна і текстильна промисловість.
Олово - важлива складова частина припоїв. Традиційно більшість припоїв були сплавами олова зі свинцем, в яких вміст олова становив від 5% до 70% за вагою. Однак, 2006 року Європейський Союз обмежив застосування свинцю, що збільшило попит на олово.
Nb3Sn є надпровідником II роду із критичною температурою 18 К. Його використовують для виготовлення надпровідних електромагнітів.
Біологічна роль
Цина не має жодної біологічної ролі для людини[джерело?]. Саме олово не отруйне, хоча більшість його солей отруйні. Органометалічні сполуки олова використовуються як бактеріоциди і фунгіциди, вони входять до складу отрут проти блощиць.
Див. також
Література
- Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім.. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет - Донецьк:"Вебер", 2008. – 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
Виноски
- ↑ Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; (1985). Tin. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (German) (вид. 91–100). Walter de Gruyter. с. 793—800. ISBN 3110075113.
- ↑ Crest Pro Health. Процитовано 5 травня 2009.
- ↑ Colgate Gel-Kam. Процитовано 5 травня 2009.
- ↑ Hattab, F. (April 1989). The State of Fluorides in Toothpastes. Journal of Dentistry. 17 (2): 47—54. doi:10.1016/0300-5712(89)90129-2. PMID 2732364.
- ↑ Perlich, MA; Bacca, LA; Bollmer, BW; Lanzalaco, AC; McClanahan, SF; Sewak, LK; Beiswanger, BB; Eichold, WA; Hull, JR (1995). The clinical effect of a stabilized stannous fluoride dentifrice on plaque formation, gingivitis and gingival bleeding: a six-month study. The Journal of Clinical Dentistry. 6 (Special Issue): 54—58. PMID 8593194.
- ↑ Carlin, Jr., James F. Minerals Yearbook 2006: Tin (PDF). United States Geological Survey. Процитовано 23 листопада 2008.