Brom.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 .

Electronii de valență sunt indicați cu caractere aldine. Aparține familiei de elemente p. Deoarece cel mai mare număr cuantic principal este 4, iar numărul de electroni din nivelul energetic exterior este 7, bromul este situat în a 4-a perioadă, grupa VIIA a Tabelului Periodic. Diagrama de energie pentru electronii de valență arată astfel:

germaniu.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 .

Electronii de valență sunt indicați cu caractere aldine. Aparține familiei de elemente p. Deoarece cel mai mare număr cuantic principal este 4, iar numărul de electroni din nivelul energetic exterior este 4, germaniul este situat în a 4-a perioadă, grupa IVA din Tabelul Periodic. Diagrama de energie pentru electronii de valență arată astfel:

Cobalt.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 .

Electronii de valență sunt indicați cu caractere aldine. Aparține familiei de elemente d. Cobaltul este situat în perioada a 4-a, grupa VIIB a Tabelului Periodic. Diagrama de energie pentru electronii de valență arată astfel:

Cupru.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

Electronii de valență sunt indicați cu caractere aldine. Aparține familiei de elemente d. Deoarece cel mai mare număr cuantic principal este 4, iar numărul de electroni din nivelul energetic exterior este 1, cuprul este situat în a 4-a perioadă, Grupa I a Tabelului Periodic. Diagrama de energie pentru electronii de valență arată astfel.

Fiecare element chimic al tabelului periodic și substanțele simple și complexe formate de acesta sunt unice. Au proprietăți unice și multe au o contribuție incontestabilă semnificativă la viața umană și la existența în general. Elementul chimic staniu nu face excepție.

Cunoașterea oamenilor cu acest metal datează din cele mai vechi timpuri. Acest element chimic a jucat un rol decisiv în dezvoltarea civilizației umane; până în prezent, proprietățile staniului sunt utilizate pe scară largă.

Tin în istorie

Primele mențiuni ale acestui metal, care, așa cum credeau oamenii anterior, avea chiar și unele proprietăți magice, pot fi găsite în textele biblice. Tinul a jucat un rol decisiv în îmbunătățirea vieții în timpul epocii bronzului. La acea vreme, cel mai durabil aliaj metalic pe care îl deținea omul era bronzul, care poate fi obținut prin adăugarea elementului chimic staniu la cupru. Timp de câteva secole, totul, de la unelte la bijuterii, a fost făcut din acest material.

După descoperirea proprietăților fierului, aliajul de staniu nu a încetat să fie folosit; desigur, nu este folosit la aceeași scară, dar bronzul, precum și multe dintre aliajele sale, sunt folosite în mod activ de către om astăzi în industrie. , tehnologie și medicină, alături de sărurile acestui metal, de exemplu, precum staniul clor, care se obține prin reacția staniului cu clorul, acest lichid fierbe la 112 grade Celsius, se dizolvă bine în apă, formează hidrați cristalini și fumează în aer.

Poziția elementului în tabelul periodic

Elementul chimic staniu (numele latin stannum - „stannum”, scris cu simbolul Sn) a fost plasat pe bună dreptate de Dmitri Ivanovici Mendeleev la numărul cincizeci, în perioada a cincea. Are un număr de izotopi, cel mai comun izotop 120. Acest metal se află și în subgrupul principal al celui de-al șaselea grup, alături de carbon, siliciu, germaniu și fleroviu. Locația sa prezice proprietăți amfotere; staniul este în egală măsură caracterizat atât de caracteristici acide, cât și de bază, care vor fi descrise mai detaliat mai jos.

Tabelul periodic arată și masa atomică a staniului, care este 118,69. Configurația electronică este 5s 2 5p 2, care în compoziția substanțelor complexe permite metalului să prezinte stări de oxidare +2 și +4, dând doi electroni doar din subnivelul p sau patru din s- și p-, complet. golirea întregului nivel exterior.

Caracteristicile electronice ale elementului

În funcție de numărul atomic, spațiul perinuclear al unui atom de staniu conține până la cincizeci de electroni; aceștia sunt localizați pe cinci niveluri, care, la rândul lor, sunt împărțite într-un număr de subniveluri. Primele două au doar subniveluri s- și p, iar începând de la al treilea există o împărțire triplă în s-, p-, d-.

Să luăm în considerare cea externă, deoarece structura sa și umplerea cu electroni determină activitatea chimică a atomului. Într-o stare neexcitată, elementul prezintă o valență de doi; la excitare, un electron trece de la subnivelul s la o poziție liberă în subnivelul p (poate conține maximum trei electroni nepereche). În acest caz, staniul prezintă o stare de valență și oxidare de 4, deoarece nu există electroni perechi, ceea ce înseamnă că în timpul interacțiunii chimice nimic nu îi ține la subniveluri.

Substanța metalică simplă și proprietățile sale

Staniul este un metal de culoare argintie care aparține grupului de metale fuzibile. Metalul este moale și relativ ușor de deformat. O serie de caracteristici sunt inerente unui astfel de metal precum staniul. O temperatură sub 13,2 este limita de tranziție a modificării metalice a staniului în formă de pulbere, care este însoțită de o schimbare a culorii de la alb-argintiu la gri și o scădere a densității substanței. Staniul se topește la 231,9 grade și fierbe la 2270 grade Celsius. Structura cristalină tetragonală a staniului alb explică zdrobirea caracteristică a metalului atunci când este îndoit și încălzit la îndoire prin frecarea cristalelor substanței unul împotriva celuilalt. Staniul gri are un sistem cubic.

Proprietățile chimice ale staniului sunt duble; acesta intră atât în ​​reacții acide, cât și în reacții bazice, prezentând proprietăți amfotere. Metalul reacționează cu alcalii, precum și cu acizi precum sulfuric și nitric și este activ atunci când reacționează cu halogenii.

Aliaje de staniu

De ce sunt folosite mai des aliajele cu un anumit procent de componente constitutive în locul metalelor pure? Cert este că aliajul are proprietăți pe care metalul individual nu le are, sau aceste proprietăți sunt mult mai puternice (de exemplu, conductivitatea electrică, rezistența la coroziune, pasivarea sau activarea caracteristicilor fizice și chimice ale metalelor dacă este necesar etc.). Staniul (fotografia arată o probă de metal pur) face parte din multe aliaje. Poate fi folosit ca supliment sau substanță de bază.

Astăzi, sunt cunoscute un număr mare de aliaje ale unui metal precum staniul (prețul lor variază mult), să luăm în considerare cele mai populare și utilizate (utilizarea anumitor aliaje va fi discutată în secțiunea corespunzătoare). În general, aliajele stannum au următoarele caracteristici: ductilitate ridicată, duritate și rezistență scăzute.

Câteva exemple de aliaje

Cei mai importanți compuși naturali

Staniul formează o serie de compuși naturali - minereuri. Metalul formează 24 de compuși minerali, cei mai importanți pentru industrie fiind oxidul de staniu - casiteritul, precum și stanina - Cu 2 FeSnS 4. Staniul este împrăștiat în scoarța terestră, iar compușii formați de acesta sunt de origine magnetică. Sărurile acizilor politinici și silicații de staniu sunt, de asemenea, utilizate în industrie.

Staniul și corpul uman

Elementul chimic staniu este un oligoelement în conținutul său cantitativ din corpul uman. Acumularea sa principală este în țesutul osos, unde conținutul normal de metal contribuie la dezvoltarea sa în timp util și la funcționarea generală a sistemului musculo-scheletic. Pe lângă oase, staniul este concentrat în tractul gastrointestinal, plămâni, rinichi și inimă.

Este important de reținut că acumularea excesivă a acestui metal poate duce la otrăvirea generală a corpului, iar expunerea mai lungă poate duce chiar la mutații nefavorabile ale genelor. Recent, această problemă a devenit destul de relevantă, deoarece starea ecologică a mediului lasă de dorit. Există o probabilitate mare de intoxicație cu staniu în rândul locuitorilor megalozelor și zonelor din apropierea zonelor industriale. Cel mai adesea, otrăvirea are loc prin acumularea de săruri de staniu în plămâni, de exemplu, clorură de staniu și altele. În același timp, lipsa de microelement poate provoca întârzierea creșterii, pierderea auzului și căderea părului.

Aplicație

Metalul este disponibil pentru vânzare la multe fabrici și companii metalurgice. Disponibil sub formă de lingouri, tije, sârmă, cilindri, anozi fabricați dintr-o substanță simplă pură precum staniul. Prețul variază de la 900 la 3000 de ruble pe kg.

Staniul în forma sa pură este rar folosit. Aliajele și compușii săi - sărurile - sunt utilizate în principal. Staniul pentru lipit se foloseste in cazul pieselor de prindere care nu sunt expuse la temperaturi ridicate si la sarcini mecanice puternice din aliaje de cupru, otel, cupru, dar nu este recomandata pentru cele din aluminiu sau aliajele acestuia. Proprietățile și caracteristicile aliajelor de staniu sunt descrise în secțiunea corespunzătoare.

Lipiturile sunt folosite pentru lipirea microcircuitelor; în această situație, aliajele pe bază de metal precum staniul sunt de asemenea ideale. Fotografia ilustrează procesul de utilizare a unui aliaj de staniu-plumb. Poate fi folosit pentru a efectua lucrări destul de delicate.

Datorită rezistenței ridicate a staniului la coroziune, se folosește la fabricarea fierului cositor (tabla de tablă) - conserve de tablă pentru produse alimentare. În medicină, în special în stomatologie, staniul este folosit pentru umplerea dinților. Conductele casei sunt acoperite cu tablă, iar rulmenții sunt fabricați din aliajele sale. Contribuția acestei substanțe la inginerie electrică este, de asemenea, neprețuită.

Ca electroliți se folosesc soluții apoase de săruri de staniu, cum ar fi fluoroborați, sulfați și cloruri. Oxidul de staniu este o glazură pentru ceramică. Prin introducerea diverșilor derivați de staniu în materiale plastice și sintetice, pare posibilă reducerea inflamabilității acestora și a emisiilor de fum nocivi.

TIN (lat. Stannum), Sn, element chimic cu număr atomic 50, masă atomică 118,710. Există diverse presupuneri cu privire la originea cuvintelor „stannum” și „staniu”. Latinul „stannum”, care uneori este derivat din saxonul „sta” - puternic, dur, însemna inițial un aliaj de argint și plumb. „Tin” a fost numele dat plumbului într-un număr de limbi slave. Poate că numele rusesc este asociat cu cuvintele „ol”, „staniu” - bere, piure, miere: pentru a le depozita erau folosite vase de tablă. În literatura engleză, cuvântul staniu este folosit pentru a denumi staniu. Simbolul chimic pentru staniu Sn este „stannum”.

Staniul natural este format din nouă nuclizi stabili cu numere de masă 112 (într-un amestec de 0,96% din masă), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 ( 24,03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%) și un staniu-124 slab radioactiv (5,94%). 124Sn este un emițător b, timpul său de înjumătățire este foarte lung și se ridică la T1/2 = 1016-1017 ani. Staniul este situat în a cincea perioadă în grupa IV a sistemului periodic de elemente al lui D.I. Mendeleev. Configurația stratului electronic exterior este 5s25p2. În compușii săi, staniul prezintă stări de oxidare +2 și +4 (valența II și respectiv IV).

Raza metalică a atomului neutru de staniu este de 0,158 nm, razele ionului Sn2+ sunt 0,118 nm iar ionul Sn4+ este de 0,069 nm (numărul de coordonare 6). Energiile de ionizare secvențială ale atomului neutru de staniu sunt 7,344 eV, 14,632, 30,502, 40,73 și 721,3 eV. Conform scalei Pauling, electronegativitatea staniului este de 1,96, adică staniul se află la granița convențională dintre metale și nemetale.

Informații de chimie

Radiochimie

Radiochimie - studiază chimia substanțelor radioactive, legile comportamentului lor fizic și chimic, chimia transformărilor nucleare și procesele fizice și chimice care le însoțesc. Radiochimia are următoarele caracteristici: lucrul cu...

Stark, Johannes

Fizicianul german Johannes Stark s-a născut la Schickenhof (Bavaria) în familia unui proprietar de pământ. A studiat la școlile secundare din Bayreuth și Regensburg, iar în 1894 a intrat la Universitatea din München, unde și-a susținut teza de doctorat în 1897...

Th - Toriu

TORIU (lat. Toriu), Th, element chimic din grupa III a tabelului periodic, număr atomic 90, masă atomică 232,0381, aparține actinidelor. Proprietăți: radioactiv, cel mai stabil izotop este 232th (timp de înjumătățire 1,389&m...

Elementul chimic staniu este unul dintre cele șapte metale antice cunoscute omenirii. Acest metal face parte din bronz, care este de mare importanță. În prezent, elementul chimic staniu și-a pierdut popularitatea, dar proprietățile sale merită o analiză și un studiu detaliat.

Ce este un element

Este situat în a cincea perioadă, în a patra grupă (subgrupul principal). Acest aranjament indică faptul că elementul chimic staniu este un compus amfoter capabil să prezinte atât proprietăți bazice, cât și acide. Masa atomică relativă este de 50, deci este considerat un element ușor.

Particularități

Elementul chimic staniu este o substanță plastică, maleabilă, ușoară, de culoare alb argintiu. Pe măsură ce este folosit, își pierde strălucirea, ceea ce este considerat un dezavantaj al caracteristicilor sale. Staniul este un metal dispersat, deci există dificultăți în extracția sa. Elementul are un punct de fierbere ridicat (2600 de grade), un punct de topire scăzut (231,9 C), conductivitate electrică ridicată și maleabilitate excelentă. Are rezistență ridicată la rupere.

Staniul este un element care nu are proprietăți toxice și nu are un efect negativ asupra organismului uman, prin urmare este solicitat în producția de alimente.

Ce alte proprietăți are staniul? Atunci când alegeți acest element pentru a face vase și conducte de apă, nu va trebui să vă temeți pentru siguranța dumneavoastră.

Găsirea în corp

Prin ce altceva se caracterizează staniul (un element chimic)? Cum se citește formula sa? Aceste probleme sunt discutate în programa școlară. În corpul nostru, acest element este localizat în oase, favorizând procesul de regenerare a țesutului osos. Este clasificat ca un macronutrient, prin urmare, pentru o viață plină, o persoană are nevoie de la două până la zece mg de staniu pe zi.

Acest element intră în organism în cantități mai mari cu alimente, dar intestinele absorb nu mai mult de cinci procente din aport, astfel încât probabilitatea de otrăvire este minimă.

Cu lipsa acestui metal, creșterea încetinește, apare pierderea auzului, compoziția țesutului osos se modifică și apare chelie. Otrăvirea este cauzată de absorbția prafului sau vaporilor acestui metal, precum și a compușilor acestuia.

Proprietăți de bază

Densitatea staniului este medie. Metalul este foarte rezistent la coroziune, motiv pentru care este folosit în economia națională. De exemplu, staniul este solicitat în fabricarea conservelor de tablă.

Prin ce altceva se caracterizează staniul? Utilizarea acestui metal se bazează și pe capacitatea sa de a combina diferite metale, creând un mediu extern rezistent la medii agresive. De exemplu, metalul în sine este necesar pentru cositorirea articolelor și ustensilelor de uz casnic, iar lipiturile sale sunt necesare pentru inginerie radio și electricitate.

Caracteristici

În ceea ce privește caracteristicile sale externe, acest metal este similar cu aluminiul. În realitate, asemănarea dintre ele este nesemnificativă, limitată doar de lejeritate și luciu metalic, rezistență la coroziune chimică. Aluminiul prezintă proprietăți amfotere, astfel încât reacţionează cu ușurință cu alcalii și acizii.

De exemplu, dacă aluminiul este expus la acid acetic, se observă o reacție chimică. Staniul, pe de altă parte, poate reacționa numai cu acizi puternici concentrați.

Avantajele și dezavantajele staniului

Acest metal practic nu este folosit în construcții deoarece nu are rezistență mecanică mare. Practic, în zilele noastre nu se folosește metalul pur, ci aliajele sale.

Să subliniem principalele avantaje ale acestui metal. Maleabilitatea este de o importanță deosebită; este folosită în procesul de fabricare a articolelor de uz casnic. De exemplu, suporturile și lămpile din acest metal arată estetic plăcut.

Acoperirea cu staniu reduce semnificativ frecarea, protejând astfel produsul de uzura prematură.

Printre principalele dezavantaje ale acestui metal, se poate menționa rezistența sa scăzută. Staniul este nepotrivit pentru fabricarea de piese și componente care implică sarcini semnificative.

Exploatarea metalelor

Topirea staniului se realizează la o temperatură scăzută, dar din cauza dificultății extracției sale, metalul este considerat o substanță scumpă. Datorită punctului de topire scăzut, la aplicarea staniului pe suprafața unui metal, se pot realiza economii semnificative de energie electrică.

Structura

Metalul are o structură omogenă, dar în funcție de temperatură sunt posibile diferite faze ale acestuia, care diferă în caracteristici. Printre cele mai frecvente modificări ale acestui metal, remarcăm varianta β, care există la o temperatură de 20 de grade. Conductivitatea termică și punctul său de fierbere sunt principalele caracteristici date pentru staniu. Când temperatura scade de la 13,2 C, se formează o modificare α numită staniu gri. Această formă nu are plasticitate și maleabilitate și are o densitate mai mică deoarece are o rețea cristalină diferită.

La trecerea de la o formă la alta, se observă o modificare a volumului, deoarece există o diferență de densitate, ceea ce duce la distrugerea produsului de staniu. Acest fenomen se numește „ciuma staniului”. Această caracteristică duce la faptul că aria de utilizare a metalului este redusă semnificativ.

În condiții naturale, staniul poate fi găsit în roci sub formă de oligoelement și sunt cunoscute și formele sale minerale. De exemplu, casiteritul conține oxidul său, iar pirita de staniu conține sulfura sa.

Productie

Minereurile de staniu cu un conținut de metal de cel puțin 0,1 la sută sunt considerate promițătoare pentru prelucrarea industrială. Dar în prezent sunt exploatate și zăcăminte în care conținutul de metal este de doar 0,01 la sută. Pentru extragerea mineralului se folosesc diverse metode, ținând cont de specificul zăcământului, precum și de varietatea acestuia.

Minereurile de staniu se prezintă în principal sub formă de nisipuri. Extracția se reduce la spălarea sa constantă, precum și la concentrația mineralului. Este mult mai dificil să se dezvolte un zăcământ primar, deoarece sunt necesare structuri suplimentare, construcția și exploatarea minelor.

Concentratul mineral este transportat la o instalație specializată în topirea metalelor neferoase. Apoi, minereul este îmbogățit în mod repetat, zdrobit și apoi spălat. Concentratul de minereu este restaurat folosind cuptoare speciale. Pentru a restabili complet staniul, acest proces este efectuat de mai multe ori. În etapa finală, procesul de curățare a staniului brut de impurități se realizează folosind o metodă termică sau electrolitică.

Utilizare

Principala caracteristică care permite utilizarea staniului este rezistența ridicată la coroziune. Acest metal, precum și aliajele sale, sunt printre cei mai rezistenți compuși la substanțele chimice agresive. Mai mult de jumătate din cositorul produs în lume este folosit pentru a face tablă. Această tehnologie, asociată cu aplicarea unui strat subțire de staniu pe oțel, a început să fie folosită pentru a proteja conservele de coroziunea chimică.

Capacitatea de rulare a staniului este folosită pentru a produce țevi cu pereți subțiri din aceasta. Datorită instabilității acestui metal la temperaturi scăzute, utilizarea sa casnică este destul de limitată.

Aliajele de staniu au o valoare a conductibilității termice semnificativ mai scăzute decât oțelul, astfel încât pot fi utilizate pentru producția de chiuvete și căzi, precum și pentru fabricarea diferitelor fitinguri sanitare.

Staniul este potrivit pentru producerea de articole decorative și de uz casnic minore, pentru realizarea de veselă și pentru crearea de bijuterii originale. Acest metal plictisitor și maleabil, atunci când este combinat cu cuprul, a devenit mult timp unul dintre cele mai preferate materiale ale sculptorilor. Bronzul combină rezistența ridicată și rezistența la coroziune chimică și naturală. Acest aliaj este solicitat ca material decorativ și de construcție.

Staniul este un metal rezonant tonal. De exemplu, atunci când este combinat cu plumbul, se obține un aliaj care este folosit la fabricarea instrumentelor muzicale moderne. Clopotele de bronz sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri. Un aliaj de staniu și plumb este folosit pentru a crea țevi de orgă.

Concluzie

Atenția din ce în ce mai mare a producției moderne la problemele legate de protecția mediului, precum și la problemele legate de menținerea sănătății publice, a influențat compoziția materialelor utilizate la fabricarea electronicelor. De exemplu, a existat un interes crescut pentru tehnologia procesului de lipire fără plumb. Plumbul este un material care dăunează semnificativ sănătății umane, motiv pentru care nu mai este folosit în inginerie electrică. Cerințele de lipit au devenit mai stricte, iar aliajele de staniu au început să fie folosite în locul plumbului periculos.

Staniul pur nu este practic utilizat în industrie, deoarece apar probleme cu dezvoltarea „ciumei staniului”. Dintre principalele domenii de aplicare ale acestui element rar împrăștiat, evidențiem producția de fire supraconductoare.

Acoperirea suprafețelor de contact cu cositor pur vă permite să creșteți procesul de lipire și să protejați metalul de coroziune.

Ca urmare a trecerii la tehnologia fără plumb de către mulți producători de oțel, aceștia au început să folosească staniu natural pentru a acoperi suprafețele de contact și plumburile. Această opțiune vă permite să obțineți un strat de protecție de înaltă calitate la un cost accesibil. Datorită absenței impurităților, noua tehnologie nu este considerată doar ecologică, ci face și posibilă obținerea de rezultate excelente la un cost accesibil. Producătorii consideră staniul un metal promițător și modern în inginerie electrică și electronică radio.

Staniul este unul dintre puținele metale cunoscute de om încă din timpurile preistorice. Staniul și cuprul au fost descoperite înainte de fier, iar aliajul lor, bronzul, este, aparent, primul material „artificial”, primul material preparat de om.
Rezultatele săpăturilor arheologice sugerează că chiar și cinci milenii î.Hr. oamenii au știut să topească singuri staniul. Se știe că egiptenii antici au adus staniu pentru producerea bronzului din Persia.
Acest metal este descris sub numele de „trapu” în literatura antică indiană. Numele latin pentru staniu, stannum, provine din sanscrita „sta”, care înseamnă „solid”.

Mențiunea staniului se găsește și la Homer. Aproape zece secole î.Hr., fenicienii au livrat minereu de staniu din Insulele Britanice, numite pe atunci Cassiteride. De aici și denumirea de casiterit, cel mai important dintre mineralele de staniu; compoziția sa este Sn0 2. Un alt mineral important este stanin, sau pirita de staniu, Cu 2 FeSnS 4 . Restul de 14 minerale ale elementului nr. 50 sunt mult mai puțin comune și nu au nicio semnificație industrială.
Apropo, strămoșii noștri aveau minereuri de staniu mai bogate decât noi. A fost posibilă topirea metalului direct din minereurile aflate la suprafața Pământului și îmbogățite în timpul proceselor naturale de intemperii și levigare. În zilele noastre, astfel de minereuri nu mai există. În condițiile moderne, procesul de obținere a staniului este în mai multe etape și necesită forță de muncă. Minereuri din care se topește staniul acum, au compoziție complexă: pe lângă elementul nr. 50 (sub formă de oxid sau sulfură), de obicei conțin siliciu, fier, plumb, cupru, zinc, arsen, aluminiu, calciu, wolfram și alte elemente. Minereurile de staniu de astăzi conțin rareori mai mult de 1% Sn, iar placerii conțin și mai puțin: 0,01-0,02% Sn. Aceasta înseamnă că pentru a obține un kilogram de staniu trebuie extras și prelucrat cel puțin o sută de minereu.

Cum se obține staniul din minereuri?

Producerea elementului nr. 50 din minereuri și placeri începe întotdeauna cu îmbogățirea. Metodele de îmbogățire a minereurilor de staniu sunt destul de variate. În special, se utilizează metoda gravitațională, bazată pe diferența de densitate a mineralelor principale și a mineralelor însoțitoare. În același timp, nu trebuie să uităm că cei care îi însoțesc nu sunt întotdeauna rase goale. Acestea conțin adesea metale valoroase, cum ar fi wolfram, titan și lantanide. În astfel de cazuri, ei încearcă să extragă toate componentele valoroase din minereul de staniu.
Compoziția concentratului de staniu rezultat depinde de materiile prime și, de asemenea, de metoda prin care a fost obținut acest concentrat. Conținutul de staniu din acesta variază de la 40 la 70%. Concentratul este trimis la cuptoare de prăjire (la 600-700 ° C), unde impuritățile relativ volatile de arsen și sulf sunt îndepărtate din acesta. Și majoritatea fierului, antimoniului, bismutului și a altor metale sunt leșiate cu acid clorhidric după ardere. După ce se face acest lucru, tot ce rămâne este să separă staniul de oxigen și siliciu. Prin urmare, ultima etapă a producției de staniu brut este topirea cu cărbune și fluxuri în cuptoare reverberative sau electrice. Din punct de vedere fizico-chimic, acest proces este similar cu cel al furnalului: carbonul „preia” oxigenul din staniu, iar fluxurile transformă dioxidul de siliciu în zgură, care este ușoară în comparație cu metalul.
Există încă destul de multe impurități în tabla brută: 5-8%. Pentru a obține metal de calitate (96,5-99,9% Sn), se folosește focul sau, mai rar, rafinarea electrolitică. Iar staniul necesar industriei semiconductoarelor cu o puritate de aproape șase nouă - 99,99985% Sn - se obține în principal prin metoda topirii zonelor.

O altă sursă

Pentru a obține un kilogram de staniu, nu este necesar să procesați o sută de minereu. O poți face altfel: „smulge” 2000 de conserve vechi.
Există doar o jumătate de gram de conserve pe borcan. Dar înmulțite cu scara producției, aceste jumătate de grame se transformă în zeci de tone... Ponderea staniului „secundar” în industria țărilor capitaliste este de aproximativ o treime din producția totală. În țara noastră funcționează aproximativ o sută de instalații industriale de recuperare a staniului.
Cum scoți tabla din tablă? Este aproape imposibil să faci acest lucru prin mijloace mecanice, așa că folosesc diferența dintre proprietățile chimice ale fierului și staniului. Cel mai adesea, staniul este tratat cu clor gazos. Fierul nu reacționează cu el în absența umidității. Se combină foarte ușor cu clorul. Se formează un lichid fumos - clorură de staniu SnCl 4, care este utilizat în industria chimică și textilă sau trimis la un electrolizor pentru a obține staniu metalic din acesta. Și „vârtejul” va începe din nou: vor acoperi foile de oțel cu această tablă și vor obține tablă. Se va face borcane, borcanele vor fi umplute cu mâncare și sigilate. Apoi le vor deschide, vor mânca conservele și le vor arunca. Și apoi (nu toți, din păcate) vor ajunge din nou în fabrici „secundare” de tablă.
Alte elemente circulă în natură cu participarea plantelor, microorganismelor etc. Ciclul staniului este opera mâinilor umane.

Staniu în aliaje

Aproximativ jumătate din producția mondială de staniu merge în conserve. Cealaltă jumătate merge la metalurgie, pentru a produce diverse aliaje. Nu vom vorbi în detaliu despre cel mai faimos dintre aliajele de staniu - bronzul, adresând cititorii la articolul despre cupru - o altă componentă importantă a bronzurilor. Acest lucru este cu atât mai justificat cu cât există bronzuri fără staniu, dar nu există bronzuri „fără cupru”. Unul dintre principalele motive pentru crearea bronzurilor fără staniu este deficitul elementului nr. 50. Cu toate acestea, bronzul care conține staniu rămâne încă un material important atât pentru inginerie mecanică, cât și pentru artă.
Echipamentul necesită și alte aliaje de staniu. Cu toate acestea, nu sunt folosite aproape niciodată ca materiale structurale: nu sunt suficient de puternice și sunt prea scumpe. Dar au alte proprietăți care fac posibilă rezolvarea unor probleme tehnice importante cu costuri relativ mici ale materialelor.
Cel mai adesea, aliajele de staniu sunt folosite ca materiale antifricțiune sau lipituri. Primele vă permit să păstrați mașinile și mecanismele, reducând pierderile prin frecare; acestea din urmă conectează piese metalice.
Dintre toate aliajele antifricțiune, babbits de staniu, care conțin până la 90% staniu, au cele mai bune proprietăți. Lipiturile plumb-staniu moi și cu punct de topire scăzut udă bine suprafața majorității metalelor și au o ductilitate ridicată și rezistență la oboseală. Cu toate acestea, domeniul lor de aplicare este limitat din cauza rezistenței mecanice insuficiente a lipiturilor în sine.
Staniul este inclus și în aliajul tipografic garta. În sfârșit, aliajele pe bază de staniu sunt foarte necesare pentru inginerie electrică.Cel mai important material pentru condensatoarele electrice este staniol, acesta este staniu aproape pur, transformat în foi subțiri (ponderea altor metale în staniol nu depășește 5%).
Apropo, multe aliaje de staniu sunt adevărați compuși chimici ai elementului nr. 50 cu alte metale. Când este fuzionat, staniul interacționează cu calciul, magneziul, zirconiul, titanul și multe elemente de pământuri rare. Compușii formați în acest caz sunt destul de refractari. Astfel, stanidura de zirconiu Zr 3 Sn 2 se topește doar la 1985° C. Și aici nu este de vină doar refractaritatea zirconiului, ci și natura aliajului, legătura chimică dintre substanțele care îl formează. Sau alt exemplu. Magneziul nu poate fi clasificat ca un metal refractar; 651 ° C este departe de un punct de topire record. Staniul se topește la o temperatură și mai scăzută - 232° C. Iar aliajul lor - compusul Mg2Sn - are un punct de topire de 778° C.
Faptul că elementul nr. 50 formează destul de numeroase aliaje de acest fel ne face să criticăm afirmația că doar 7% din staniul produs în lume este consumat sub formă de compuși chimici. Aparent, aici vorbim doar de compuși cu nemetale.

Compuși cu nemetale

Dintre aceste substanțe, clorurile sunt cele mai importante. Iodul, fosforul, sulful și multe substanțe organice se dizolvă în tetraclorura de staniu SnCl 4. Prin urmare, este folosit în principal ca un solvent foarte specific. Diclorura de staniu SnCl 2 este folosită ca mordant pentru vopsire și ca agent reducător în sinteza coloranților organici. Un alt compus al elementului nr. 50, stanatul de sodiu Na 2 Sn0 3, are aceleași funcții în producția de textile. În plus, face mătasea mai grea.
Industria folosește oxizi de staniu într-o măsură limitată. SnO este folosit pentru a produce sticlă rubin, iar Sn0 2 - glazură albă. Cristalele galben-aurie de disulfură de măsline SnS 2 sunt adesea numite foițe de aur, care sunt folosite pentru a „auri” lemnul și gipsul. Aceasta, ca să spunem așa, este cea mai „anti-modernă” utilizare a compușilor de staniu. Dar cele mai moderne?
Dacă avem în vedere doar compușii de staniu, atunci aceasta este utilizarea stanatului de bariu BaSn0 3 în inginerie radio ca un dielectric excelent. Iar unul dintre izotopii de staniu, il9Sn, a jucat un rol semnificativ în studiul efectului Mössbauer - un fenomen care a condus la crearea unei noi metode de cercetare - spectroscopia de rezonanță gamma. Și acesta nu este singurul caz în care un metal antic a servit științei moderne.
Folosind exemplul staniului gri - una dintre modificările elementului nr. 50 - a fost dezvăluită o legătură între proprietățile și natura chimică a materialului semiconductor, iar acesta, aparent, este singurul lucru pentru care staniul gri poate fi amintit cu un cuvânt bun: a făcut mai mult rău decât bine. Vom reveni la această varietate de element nr. 50 după ce am vorbit despre un alt grup mare și important de compuși ai staniului.

Despre organostan

Există o mare varietate de compuși organo-elementali care includ staniu. Prima dintre ele a fost primită în 1852.
La început, substanțele din această clasă au fost obținute într-un singur mod - într-o reacție de schimb între compușii anorganici de staniu și reactivii Grignard. Iată un exemplu de astfel de reacție:
SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl (R aici este un radical de hidrocarbură, X este un halogen).
Compușii compoziției SnR4 nu au găsit o aplicație practică largă. Dar din ele se obțin și alte substanțe organostanice, ale căror beneficii sunt neîndoielnice.

Interesul pentru organotin a apărut pentru prima dată în timpul Primului Război Mondial. Aproape toți compușii organici de staniu obținuți până atunci erau toxici. Acești compuși nu au fost folosiți ca substanțe toxice; toxicitatea lor pentru insecte, mucegaiuri și microbi dăunători a fost folosită mai târziu. Pe baza de acetat de trifenilstaniu (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3, a fost creat un medicament eficient pentru combaterea bolilor fungice ale cartofilor și sfeclei de zahăr. Acest medicament s-a dovedit a avea o altă proprietate utilă: a stimulat creșterea și dezvoltarea plantelor.
Pentru a combate ciupercile care se dezvoltă în aparatele industriei celulozei și hârtiei, se folosește o altă substanță - hidroxidul de tributil staniu (C 4 H 9) 3 SnOH. Acest lucru îmbunătățește considerabil performanța echipamentului.
Dilauratul de dibutilstaniu (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2 are multe „profesii”. Se foloseste in practica veterinara ca remediu impotriva helmintilor (viermilor). Aceeași substanță este utilizată pe scară largă în industria chimică ca stabilizator pentru clorură de polivinil și alte materiale polimerice și ca catalizator. Viteză
reacția de formare a uretanilor (monomeri de cauciuc poliuretanic) în prezența unui astfel de catalizator crește de 37 de mii de ori.
S-au creat insecticide eficiente pe baza de compuși organostanici; Ochelarii organostanic protejează în mod fiabil împotriva razelor X, plumbul polimeric și vopselele organostanic sunt folosite pentru a acoperi părțile subacvatice ale navelor pentru a preveni creșterea moluștelor pe ele.
Toți aceștia sunt compuși ai staniului tetravalent. Domeniul limitat al articolului nu ne permite să vorbim despre multe alte substanțe utile din această clasă.
Compușii organici ai staniului divalent, dimpotrivă, sunt puțini la număr și până acum nu au găsit aproape nicio utilizare practică.

Despre tablă gri

În iarna geroasă a anului 1916, un transport de staniu a fost trimis pe calea ferată din Orientul Îndepărtat către partea europeană a Rusiei. Dar ceea ce a ajuns la fața locului nu au fost lingouri alb-argintii, ci mai ales pulbere fină cenușie.
Cu patru ani mai devreme, a avut loc un dezastru cu expediția exploratorului polar Robert Scott. Expediția care se îndrepta spre Polul Sud a rămas fără combustibil: s-a scurs din vasele de fier prin cusături lipite cu tablă.
Cam în aceiași ani, celebrul chimist rus V.V.Markovnikov a fost abordat de comisariat cu o solicitare de a explica ce se întâmplă cu ceainicele din conserve care erau furnizate armatei ruse. Ceainic, care a fost adus în laborator ca exemplu ilustrativ, a fost acoperit cu pete cenușii și excrescențe care s-au prăbușit chiar și atunci când sunt lovite ușor cu mâna. Analiza a arătat că atât praful, cât și excrescențele constau numai din cositor, fără impurități.

Ce s-a întâmplat cu metalul în toate aceste cazuri?
Ca multe alte elemente, staniul are mai multe modificări alotropice, mai multe stări. (Cuvântul „alotropie” este tradus din greacă ca „o altă proprietate”, „o altă întorsătură.”) La temperaturi normale peste zero, staniul arată astfel încât nimeni să nu se îndoiască că aparține clasei metalelor.
Metal alb, ductil, maleabil. Cristalele albe de staniu (numite și beta staniu) sunt tetragonale. Lungimea marginilor rețelei cristaline elementare este de 5,82 și 3,18 A. Dar la temperaturi sub 13,2 ° C, starea „normală” a staniului este diferită. De îndată ce acest prag de temperatură este atins, începe o restructurare în structura cristalină a lingoului de staniu. Staniul alb este transformat în staniu gri sau alfa sub formă de pulbere, iar cu cât temperatura este mai mică, cu atât este mai mare rata de conversie. Atinge maximul la minus 39°C.
Cristale de staniu gri de configurație cubică; dimensiunile celulelor lor elementare sunt mai mari - lungimea marginii este de 6,49 A. Prin urmare, densitatea staniului gri este vizibil mai mică decât a staniului alb: 5,76 și, respectiv, 7,3 g/cm3.
Rezultatul transformării staniului alb în gri este uneori numit „ciumă de staniu”. Petele și excrescentele de pe ceainicele armatei, cărucioarele cu praf de tablă, cusăturile devenite permeabile la lichid sunt consecințele acestei „boli”.
De ce nu se întâmplă acum povești similare? Dintr-un singur motiv: au învățat să „trateze” ciuma de cositor. Natura sa fizico-chimică a fost clarificată și s-a stabilit modul în care anumiți aditivi afectează susceptibilitatea metalului la „ciumă”. S-a dovedit că aluminiul și zincul promovează acest proces, în timp ce bismutul, plumbul și antimoniul, dimpotrivă, îl contracarează.
Pe lângă staniul alb și gri, a fost descoperită o altă modificare alotropică a elementului nr. 50 - staniu gamma, stabil la temperaturi de peste 161 ° C. O trăsătură distinctivă a unui astfel de staniu este fragilitatea. Ca toate metalele, staniul devine mai ductil odată cu creșterea temperaturii, dar numai la temperaturi sub 161 ° C. Apoi își pierde complet ductilitatea, transformându-se în staniu gamma și devine atât de fragil încât poate fi zdrobit în pulbere.

Încă o dată despre lipsa măturii

Adesea, articolele despre elemente se termină cu speculațiile autorului despre viitorul „eroului” său. De regulă, este desenat în lumină roz. Autorul articolului despre cositor este lipsit de această oportunitate: viitorul staniului - un metal, fără îndoială, cel mai util - este neclar. Nu este clar dintr-un singur motiv.
În urmă cu câțiva ani, Biroul American de Mine a publicat calcule din care a rezultat că rezervele dovedite ale elementului nr. 50 ar dura în lume cel mult 35 de ani. Adevărat, după aceasta, au fost găsite mai multe zăcăminte noi, inclusiv cele mai mari din Europa, situate pe teritoriul Republicii Populare Polone. Și totuși, lipsa de cositor continuă să îngrijoreze experții.
Prin urmare, terminând povestea despre elementul nr. 50, vrem să vă reamintim încă o dată de necesitatea de a salva și proteja tabla.
Lipsa acestui metal i-a îngrijorat chiar și pe clasicii literaturii. Îți amintești de Andersen? „Douăzeci și patru de soldați erau exact la fel, iar cel de-al douăzeci și cincilea soldat avea un singur picior. A fost ultimul turnat și nu era suficientă tablă.” Acum cutia lipsește destul de mult. Nu degeaba chiar și soldații de tablă cu două picioare au devenit rari - cei din plastic sunt mai des întâlniți. Dar, cu tot respectul pentru polimeri, aceștia nu pot înlocui întotdeauna staniul.
IZOTOPI. Staniul este unul dintre cele mai „multiizotopice” elemente: staniul natural este format din zece izotopi cu numere de masă 112, 114-120, 122 n 124. Cel mai comun dintre ei este i20Sn, reprezentând aproximativ 33% din totalul staniului terestru. De aproape 100 de ori mai puțin decât staniul-115, cel mai rar izotop al elementului nr. 50.
Alți 15 izotopi de staniu cu numere de masă 108-111, 113, 121, 123, 125-132 au fost obținuți artificial. Durata de viață a acestor izotopi este departe de a fi aceeași. Astfel, staniul-123 are un timp de înjumătățire de 136 de zile, iar staniul-132 de doar 2,2 minute.

DE CE BRONZUL S-A NUMIT BRONZ? Cuvântul „bronz” sună aproape la fel în multe limbi europene. Originea sa este asociată cu numele unui mic port italian de la Marea Adriatică - Brindisi. Prin acest port, bronzul a fost livrat în Europa în timpurile străvechi, iar în Roma antică acest aliaj era numit „es Brindisi” - cupru din Brindisi.
ÎN ONOAREA INVENTATORULUI. Cuvântul latin frictio înseamnă frecare. De aici și denumirea de materiale anti-fricțiune, adică materiale „împotriva trepium”. Se uzează puțin și sunt moi și ductile. Principala lor aplicație este fabricarea de cochilii de rulmenți. Primul aliaj antifricțiune pe bază de staniu și plumb a fost propus în 1839 de inginerul Babbitt. De aici și numele unui grup mare și foarte important de aliaje antifricțiune - Babbitts.
jKECTb PENTRU CONSERVARE. Metoda de conservare pe termen lung a alimentelor prin conservare în borcane din tablă a fost propusă pentru prima dată de bucătarul francez F. Superior în 1809
DIN FUNDUL OCEANULUI. În 1976, a început să funcționeze o întreprindere neobișnuită, care este abreviată ca REP. Aceasta înseamnă: întreprindere de explorare și exploatare. Este situat în principal pe nave. Dincolo de Cercul Arctic, în Marea Laptev, în zona Golfului Vankina, REP extrage din fundul mării nisip purtător de staniu. Aici, la bordul uneia dintre nave, se află o uzină de îmbogățire.
PRODUCȚIE ÎN GLOBALĂ. Conform datelor americane, producția globală de staniu la sfârșitul secolului trecut era de 174-180 de mii de tone.