Станум

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Станум (олово, цина) (Sn)
Атомний номер 50
Зовнішній вигляд
простої речовини
сріблясто-білий, м'який метал
Tin-2.jpg
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
118,71 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 162 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
708,2(7,34) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Kr] 4d10 5s2 5p2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 141 пм
Радіус іона (+4e)71 (+2)93 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
1,96
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 4, 2
Термодинамічні властивості
Густина 7,31 г/см³
Питома теплоємність 0,222 Дж/(K моль)
Теплопровідність 66,8 Вт/(м К)
Температура плавлення 505,1 K
Теплота плавлення 7,07 кДж/моль
Температура кипіння 2543 K
Теплота випаровування 296 кДж/моль
Молярний об'єм 16,3 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки тетрагональна
Період ґратки 5,820 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 170,00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Станум або олово (Sn)  — хімічний елемент з атомним номером 50 та атомною масою 118,69 , що утворює просту речовину, метал олово (цину[1]). В українській хімічній термінології радянського періоду оловом називали як хімічний елемент, так і його просту речовину, тоді як термін «станум», запроваджений в ході реформи хімічної термінології, може вживатися лише стосовно хімічного елемента (але не простої речовини). Давня традиційна назва «цина» (що може стосуватися також і цинку[2]) в українській хімічній літературі радянського й післярадянського періоду практично не вживається.

Загальна характеристика[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

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 гідридстанан (SnH4), в якому Станум має ступінь окиснення +4[3].

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[4][5]. SnF2 можна змішувати з абразивами на основі кальцію, тоді як звичний натрій флуорид в суміші з кальцієвими сполуками поступово втрачає свою хімічну активність[6]. Показано також, що він ефектившіний від флуориду натрію при запобіганні гінгівіту[7].

Отримання[ред.ред. код]

Докладніше у статті Олов'яна промисловість
Світові запаси олова в тис. т[8]
Країна Запаси База
КНР КНР 1700 3500
Малайзія Малайзія 1000 1200
Перу Перу 710 1000
Індія Індія 800 900
Бразилія Бразилія 540 2500
Болівія Болівія 450 900
Росія Росія 300 350
Таїланд Таїланд 170 250
Австралія 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[ред.ред. код]

Цина знайшла широке застосування завдяки своїй легкоплавкості, м'якості, ковкості, хімічній стійкості і здатності давати високоякісні сплави (наприклад, 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[ред.ред. код]

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[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

Виноски[ред.ред. код]

  1. Російсько-український словник УАН під редакцією А. Кримського
  2. http://hrinchenko.com/slovar/znachenie-slova/63758-cyna.html#show_point Словарь української мови / Упор. з дод. влас. матеріалу Б. Грінченко : в 4-х т. — К. : Вид-во Академії наук Української РСР, 1958. Том 4, ст. 429.
  3. 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. 
  4. «Crest Pro Health». Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2009-05-05. 
  5. «Colgate Gel-Kam». Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2009-05-05. 
  6. Hattab F. The State of Fluorides in Toothpastes. // Journal of Dentistry, 17 (April 1989) (2) С. 47–54. — DOI:10.1016/0300-5712(89)90129-2. — PMID:2732364.
  7. 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 (1995) (Special Issue) С. 54–58. — PMID:8593194.
  8. Carlin, Jr., James F. «Minerals Yearbook 2006: Tin» (PDF). United States Geological Survey. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2008-11-23.