Белое олово свойства и применение. Воздействие на человеческий организм

Олово (лат. stannum), sn, химический элемент iv группы периодической системы Менделеева; атомный номер 50, атомная масса 118,69; белый блестящий металл, тяжёлый, мягкий и пластичный. Элемент состоит из 10 изотопов с массовыми числами 112, 114-120, 122, 124; последний слабо радиоактивен; изотоп 120 sn наиболее распространён (около 33%).

Историческая справка. Сплавы О. с медью - бронзы были известны уже в 4-м тыс. до н. э., а чистый металл во 2-м тыс. до н. э. В древнем мире из О. делали украшения, посуду, утварь. Происхождение названий «stannum» и «олово» точно не установлено.

Распространение в природе. О. - характерный элемент верхней части земной коры, его содержание в литосфере 2,5·10 –4 % по массе, в кислых изверженных породах 3·10 –4 %, а в более глубоких основных 1,5·10 –4 %; ещё меньше О. в мантии. Концентрирование О. связано как с магматическими процессами (известны «оловоносные граниты», пегматиты, обогащённые О.), так и с гидротермальными процессами; из 24 известных минералов О. 23 образовались при высоких температурах и давлениях. Главное промышленное значение имеет касситерит sno 2 , меньшее - станнин cu 2 fesns 4. В биосфере О. мигрирует слабо, в морской воде его лишь 3·10 –7 %; известны водные растения с повышенным содержанием О. Однако общая тенденция геохимии О. в биосфере - рассеяние.

Физические и химические свойства. О. имеет две полиморфные модификации. Кристаллическая решётка обычного b -sn (белого О.) тетрагональная с периодами а = 5,813 å, с =3,176 å; плотность 7,29 г / см 3 . При температурах ниже 13,2 ° С устойчиво a -sn (серое О.) кубической структуры типа алмаза; плотность 5,85 г / см 3 . Переход b ® a сопровождается превращением металла в порошок, t пл 231,9 ° С, t kип 2270 ° С. Температурный коэффициент линейного расширения 23·10 –6 (0-100 ° С); удельная теплоёмкость (0 ° С) 0,225 кдж /(кг ·К), т. е. 0,0536 кал /(г · ° С); теплопроводность (0 ° С) 65,8 вт /(м ·К), т. е. 0,157 кал /(см ·- сек · ° С); удельное электрическое сопротивление (20 ° С) 0,115·10 –6 ом · м , т. е. 11,5·10 –6 ом · см . Предел прочности при растяжении 16,6 Мн / м 2 (1,7 кгс / мм 2) " , относительное удлинение 80-90%; твёрдость по Бринеллю 38,3-41,2 Мн / м 2 (3,9-4,2 кгс / мм 2). При изгибании прутков О. слышен характерный хруст от взаимного трения кристаллитов.

В соответствии с конфигурацией внешних электронов атома 5 s 2 5 p 2 О. имеет две степени окисления: +2 и +4; последняя более устойчива; соединения sn (П) - сильные восстановители. Сухим и влажным воздухом при температуре до 100 ° С О. практически не окисляется: его предохраняет тонкая, прочная и плотная плёнка sno 2 . По отношению к холодной и кипящей воде О. устойчиво. Стандартный электродный потенциал О. в кислой среде равен - 0,136 в . Из разбавленных hcl и h 2 so 4 на холоду О. медленно вытесняет водород, образуя соответственно хлорид sncl 2 и сульфат snso 4 . В горячей концентрированной h 2 so 4 при нагревании О. растворяется, образуя sn (so 4) 2 и so 2 . Холодная (О ° С) разбавленная азотная кислота действует на О. по реакции:

4sn + 10hno 3 = 4sn (no 3) 2 + nh 4 no 3 + 3h 2 o.

При нагревании с концентрированной hno 3 (плотность 1,2-1,42 г / см 3) О. окисляется с образованием осадка метаоловянной кислоты h 2 sno 3 , степень гидратации которой переменна:

3sn+ 4hno 3 + n h 2 o = 3h 2 sno 3 · n h 2 o + 4no.

При нагревании О. в концентрированных растворах щелочей выделяется водород и образуется гексагидростаннат:

sn + 2КОН + 4Н 2 О = k 2 + 2h 2 .

Кислород воздуха пассивирует О., оставляя на его поверхности плёнку sno 2 . Химически двуокись sno 2 очень устойчива, а окись sno быстро окисляется, её получают косвенным путём. sno 2 проявляет преимущественно кислотные свойства, sno - основные.

С водородом О. непосредственно не соединяется; гидрид snh 4 образуется при взаимодействии mg 2 sn и соляной кислоты:

mg 2 sn + 4hcl = 2mgcl 2 + snh 4 .

Это бесцветный ядовитый газ, t kип -52 ° С; он очень непрочен, при комнатной температуре разлагается на sn и h 2 в течение нескольких суток, а выше 150 ° С - мгновенно. Образуется также при действии водорода в момент выделения на соли О., например:

sncl 2 + 4hcl + 3mg = 3mgcl 2 + snh 4 .

С галогенами О. даёт соединения состава snx 2 и snx 4 . Первые солеобразны и в растворах дают ионы sn 2+ , вторые (кроме snf 4) гидролизуются водой, но растворимы в неполярных органических жидкостях. Взаимодействием О. с сухим хлором (sn + 2cl 2 = sncl 4) получают тетрахлорид sncl 4 ; это бесцветная жидкость, хорошо растворяющая серу, фосфор, йод. Раньше по приведённой реакции удаляли О. с вышедших из строя лужёных изделий. Сейчас способ мало распространён из-за токсичности хлора и высоких потерь О.

Тетрагалогениды snx 4 образуют комплексные соединения с h 2 o, nh 3 , окислами азота, pcl 5 , спиртами, эфирами и многими органическими соединениями. С галогеноводородными кислотами галогениды О. дают комплексные кислоты, устойчивые в растворах, например h 2 sncl 4 и h 2 sncl 6 . При разбавлении водой или нейтрализации растворы простых или комплексных хлоридов гидролизуются, давая белые осадки sn (oh) 2 или h 2 sno 3 · n h 2 o. С серой О. даёт нерастворимые в воде и разбавленных кислотах сульфиды: коричневый sns и золотисто-жёлтый sns 2 .

Получение и применение. Промышленное получение О. целесообразно, если содержание его в россыпях 0,01%, в рудах 0,1%; обычно же десятые и единицы процентов. О. в рудах часто сопутствуют w, zr, cs, rb, редкоземельные элементы, Та, nb и др. ценные металлы. Первичное сырьё обогащают: россыпи - преимущественно гравитацией, руды - также флотогравитацией или флотацией.

Концентраты, содержащие 50-70% О., обжигают для удаления серы, очищают от железа действием hcl. Если же присутствуют примеси вольфрамита (fe, mn) wo 4 и шеелита cawo 4 , концентрат обрабатывают hcl; образовавшуюся wo 3 ·h 2 o извлекают с помощью nh 4 oh. Плавкой концентратов с углём в электрических или пламенных печах получают черновое О. (94-98% sn), содержащее примеси cu, pb, fe, as, sb, bi. При выпуске из печей черновое О. фильтруют при температуре 500-600 ° С через кокс или центрифугируют, отделяя этим основную массу железа. Остаток fe и cu удаляют вмешиванием в жидкий металл элементарной серы; примеси всплывают в виде твёрдых сульфидов, которые снимают с поверхности О. От мышьяка и сурьмы О. рафинируют аналогично - вмешиванием алюминия, от свинца - с помощью sncl 2 . Иногда bi и pb испаряют в вакууме. Электролитическое рафинирование и зонную перекристаллизацию применяют сравнительно редко для получения особо чистого О.

Около 50% всего производимого О. составляет вторичный металл; его получают из отходов белой жести, лома и различных сплавов. До 40% О. идёт на лужение консервной жести, остальное расходуется на производство припоев, подшипниковых и типографских сплавов. Двуокись sno 2 применяется для изготовления жаростойких эмалей и глазурей. Соль - станнит натрия na 2 sno 3 ·3h 2 o используется в протравном крашении тканей. Кристаллический sns 2 («сусальное золото») входит в состав красок, имитирующих позолоту. Станнид ниобия nb 3 sn - один из наиболее используемых сверхпроводящих материалов.

Н. Н. Севрюков.

Токсичность самого О. и большинства его неорганических соединений невелика. Острых отравлений, вызываемых широко используемым в промышленности элементарным О., практически не встречается. Отдельные случаи отравлений, описанные в литературе, по-видимому, вызваны выделением ash 3 при случайном попадании воды на отходы очистки О. от мышьяка. У рабочих оловоплавильных заводов при длительном воздействии пыли окиси О. (т. н. чёрное О., sno) могут развиться пневмокониозы , у рабочих, занятых изготовлением оловянной фольги, иногда отмечаются случаи хронической экземы. Тетрахлорид О. (sncl 4 ·5h 2 o) при концентрации его в воздухе свыше 90 мг / м 3 раздражающе действует на верхние дыхательные пути, вызывая кашель; попадая на кожу, хлорид О. вызывает её изъязвления. Сильный судорожный яд - оловянистый водород (станнометан, snh 4), но вероятность образования его в производственных условиях ничтожна. Тяжёлые отравления при употреблении в пищу давно изготовленных консервов могут быть связаны с образованием в консервных банках snh 4 (за счёт действия на полуду банок органических кислот содержимого). Для острых отравлений оловянистым водородом характерны судороги, нарушение равновесия; возможен смертельный исход.

Органические соединения О., особенно ди- и триалкильные, обладают выраженным действием на центральную нервную систему. Признаки отравления триалкильными соединениями: головная боль, рвота, головокружение, судороги, парезы, параличи, зрительные расстройства. Нередко развиваются коматозное состояние, нарушения сердечной деятельности и дыхания со смертельным исходом. Токсичность диалкильных соединений О. несколько ниже, в клинической картине отравлений преобладают симптомы поражения печени и желчевыводящих путей. Профилактика: соблюдение правил гигиены труда.

О. как художественный материал. Отличные литейные свойства, ковкость, податливость резцу, благородный серебристо-белый цвет обусловили применение О. в декоративно-прикладном искусстве. В Древнем Египте из О. выполнялись украшения, напаянные на другие металлы. С конца 13 в. в западно-европейских странах появились сосуды и церковная утварь из О., близкие серебряным, но более мягкие по абрису, с глубоким и округлым штрихом гравировки (надписи, орнаменты). В 16 в. Ф. Брио (Франция) и К. Эндерлайн (Германия) начали отливать парадные чаши, блюда, кубки из О. с рельефными изображениями (гербы, мифологические, жанровые сцены). А. Ш. Буль вводил О. в маркетри при отделке мебели. В России изделия из О. (рамы зеркал, утварь) получили широкое распространение в 17 в.; в 18 в. на севере России расцвета достигло производство медных подносов, чайников, табакерок, отделанных оловянными накладками с эмалями. К началу 19 в. сосуды из О. уступили место фаянсовым и обращение к О. как художественному материалу стало редким. Эстетические достоинства современных декоративных изделий из О. - в чётком выявлении структуры предмета и зеркальной чистоте поверхности, достигаемой литьём без последующей обработки.

Лит.: Севрюков Н. Н., Олово, в кн.: Краткая химическая энциклопедия, т. 3, М., 1963, с. 738-39; Металлургия олова, М., 1964; Некрасов Б. В., Основы общей химии, 3 изд., т. 1, М., 1973, с. 620-43; Рипан p., Четяну И., Неорганическая химия, ч. 1 - Химия металлов, пер. с рум., М., 1971, с. 395-426; Профессиональные болезни, 3 изд., М., 1973; Вредные вещества в промышленности, ч. 2, 6 изд., М, 1971; tardy, les e tains fran c ais, pt. 1-4, p., 1957-64; mory l., sch o nes zinn, m u nch., 1961; haedeke h., zinn, braunschweig, 1963.

химический элемент, Sn

Металл, защищающий другие металлы от коррозии

Металл, из которого был сделан стойкий солдатик в сказке Андерсена

Металл, который в избытке можно добыть с поверхности консервных банок

Металл, применяемый в качестве припоя

Мягкий ковкий серебристо-белый металл

Мягкий металл, применяемый для пайки

Один из семи металлов, которые персы носили от сглаза

Серебристо-белый металл, мягкий и пластичный

Солдатский металл (сказочное)

Химический элемент, мягкий серебристо-белый металл

По-латински «Stannum» (станнум)

Металл для лужения

Касситерид

Химический элемент, металл

Металл, ставший причиной гибели экспедиции Роберта Скотта на Южный полюс

Серебристая капелька на паяльнике

Металл для лудильщика

Мягкий металл колец Альманзора

Смесь солей этого металла - «желтая композиция» - издавна использовалась как краситель для шерсти

Из какого металла делают «белую жесть»?

Латинское название этого металла переводится, как «твердый», хотя он один из самых мягких и легкоплавких

Металл-припой

Переведите с латинского слово «станнум»

Основа станиоли

Материал для стойких солдатиков

Металл, «станнум»

Тяжелый и мягкий металл

Лудильный металл

Солдатики, металл

После индия

Металл для солдатиков

Хрупкий на морозе металл

Мягкий металл

Побратим свинца

После индия у Менделеева

Металл, Sn

Покрытие консервных банок

Компонент касситерита

Металл для стойких солдатиков

Плоть игрушечной армии

Металл для пайки

. «Sn» для химика

Металл лудильщиков

Касситерит это чья руда?

Солдатский металл (сказоч.)

Металл колец Альманзора

Латинское «станнум»

Из чего делают «белую жесть»?

Капелька на паяльнике

Металл в составе припоев

Между индием и сурьмой

Защитное покрытие жести

Металл, «болеющий чумой»

Менделеев его назначил 60-м

Мягкий и легкий металл

Предшественник сурьмы в таблице

Металл для ложек и солдатиков

Преемник индия в таблице

В таблице он после индия

Менделеев его определил шестидесятым по счету

Вслед за индием в таблице

Металл номер шестьдесят

Металл в основе фольги

Менделеев его назначил шестидесятым

Шестидесятая графа Менделеева

Металл Свадьбы роз

Менделеев его назначил шестидесятым по счету

Металл в составе пьютера

Метал для припоя

Химический элемент для солдатиков

Предтеча сурьмы в таблице

В таблице он перед сурьмой

Перед сурьмой в таблице

Металл, пригодный для пайки

Серебристый металл

. «мягкотелый» металл

Спаивающий металл

Между индием и сурьмой в таблице

Пятидесятый элемент

Идущий следом за индием в таблице

Sn в таблице

Металл для солдатика

Металл, погубивший Скотта

Материал для мундирных пуговиц

Пятидесятый металл в таблице

До сурьмы в таблице

Основа медали за четвертое место для участников чемпионата США по фигурному катанию

Последыш индия в таблице

Материал для солдатиков

После индия в таблице

Последователь индия

Металл с символом Sn

Металл игрушечных солдатиков

Химический элемент под названием Sn

Химический элемент под номером пятьдесят

Последователь индия в таблице

Химический элемент, мягкий ковкий серебристо-белый металл

Наименование химического элемента

. "Sn" для химика

. "Мягкотелый" металл

Из какого металла делают "белую жесть"

Из чего делают "белую жесть"

Касситерит это чья руда

Латинское "станнум"

Латинское название этого металла переводится, как "твердый", хотя он один из самых мягких и легкоплавких

Менделеев его назначил 60-м в таблице

Металл, "болеющий чумой"

Металл, "станнум"

Переведите с латинского слово "станнум"

По-латински "Stannum" (станнум)

Смесь солей этого металла - "желтая композиция" - издавна использовалась как краситель для шерсти

Ср. крушец (металл) пепельно-серебристый, белее свинца, весьма мягкий, легкоплавкий, легкий весом, более прочих удобный для паянья и для отливки простых мелких вешиц; стар. свинец, откуда пословица: Слово олово, веско. Лить олово, святочное гаданье. Только у молодца и золотца, что пуговка оловца! Оловянная кружка или оловянка ж. и оловяник м. Оловянная руда, колчедан, припой. Оловяничник, оловянщик м. отливающий, работающий оловянную посуду. Оловолей, оловолитель м. церк. оловогадатель, отливающий олово в воду, для гаданья, предсказаний. Оловянные глаза, мутные и бездушные; оловянный глаз, с бельмом. Оловок м. зап. карандаш

Химическ. элемент по "фамилии" Sn

Что за химический элемент Sn?

Химическ. элемент по «фамилии» Sn

О́лово (лат. Stannum; обозначается символом Sn) - элемент главной подгруппы четвёртой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 50. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово - пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Олово образует две аллотропические модификации: ниже 13,2 °C устойчиво α-олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше 13,2 °C устойчиво β-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой.

История

Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, так как изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов бронзы (см. История меди и бронзы), изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э.. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35-11 века до н. э.).

Происхождение названия
Латинское название stannum, связанное с санскритским словом, означающим «стойкий, прочный», первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67 % олова; к IV веку этим словом стали называть собственно олово.
Слово олово - общеславянское, имеющее соответствия в балтийских языках (ср. лит. alavas, alvas - «олово», прусск. alwis - «свинец»). Оно является суффиксальным образованием от корня ol- (ср. древневерхненемецкое elo - «жёлтый», лат. albus - «белый» и пр.), так что металл назван по цвету.

Производство

В процессе производства рудоносная порода (касситерит) подвергается дроблению до размеров частиц в среднем ~ 10 мм, в промышленных мельницах, после чего касситерит за счет своей относительно высокой плотности и массы отделяется от пустой породы вибрационно-гравитационном методом на обогатительных столах. В дополнение применяется флотационный метод обогащения/очистки руды. Полученный концентрат оловянной руды выплавляется в печах. В процессе выплавки восстанавливается до свободного состояния посредством применения в восстановления древесного угля, слои которого укладываются поочередно со слоями руды.

Применение

1. Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова - в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова - бронза (с медью). Другой известный сплав - пьютер - используется для изготовления посуды. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb 3 Sn.
2. Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.
3. Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
4. Двуокись олова - очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.
5. Смесь солей олова - «жёлтая композиция» - ранее использовалась как краситель для шерсти.
6. Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.

Олово (лат. Stannum ; обозначается символом Sn) - элемент главной подгруппы четвёртой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 50. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово - пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета.

Когда человек впервые познакомился с оловом точно сказать нельзя. Олово и его сплавы известны человечеству с древнейших времен. Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, так как изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов бронзы, изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35-11 века до н. э.). По другим данным сплавы олова с медью, так называемые оловянные бронзы, по-видимому, стали использоваться более чем за 4000 лет до нашей эры. А с самим металлическим оловом человек познакомился значительно позже, примерно около 800 года до нашей эры. Из чистого олова в древности изготовляли посуду и украшения, очень широко применяли изделия из бронзы.

Олово - редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Кларковое содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10 −4 до 8·10 −3 % по массе. Основной минерал олова - касситерит (оловянный камень) SnO 2 , содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5 % Sn).

В незагрязнённых поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограмм на дм³, увеличиваясь в районе оловорудных месторождений, оно попадает в воды за счёт разрушения в первую очередь сульфидных минералов, неустойчивых в зоне окисления. ПДК Sn = 2 мг/дм³.

Олово является амфотерным элементом, то есть элементом, способным проявлять кислотные и основные свойства. Это свойство олова определяет и особенности его распространения в природе. Благодаря этой двойственности олово проявляет литофильные, халькофильные и сидерофильные свойства. Олово по своим свойствам проявляет близость к кварцу, вследствие чего известна тесная связь олова виде окиси (касситерита) с кислыми гранитоидами (литофильность), часто обогащёнными оловом, вплоть до образования самостоятельных кварц-касситеритовых жил. Щелочной характер поведения олова определяется в образовании довольно разнообразных сульфидных соединений (халькофильность), вплоть до образования самородного олова и различных интерметаллических соединений, известных в ультраосновных породах (сидерофильность).

В общем можно выделить следующие формы нахождения олова в природе:

1. Рассеянная форма; конкретная форма нахождения олова в этом виде неизвестна. Здесь можно говорить об изоморфно рассеянной форме нахождения олова вследствие наличия изоморфизма с рядом элементов (Ta, Nb, W - с образованием типично кислородных соединений; V, Cr, Ti, Mn, Sc - с образованием кислородных и сульфидных соединений). Если концентрации олова не превышают некоторых критических значений, то оно изоморфно может замещать названные элементы. Механизмы изоморфизма различны.
2. Минеральная форма: олово установлено в минералах-концентраторах. Как правило, это минералы, в которых присутствует железо Fe +2: биотиты, гранаты, пироксены, магнетиты, турмалины и т. д. Эта связь обусловлена изоморфизмом, например по схеме Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3 . В оловоносных скарнах высокие концентрации олова установлены в гранатах (до 5,8 вес.%) (особенно в андрадитах), эпидотах (до 2,84 вес.%) и т. д.

Физические и химические свойства олова

Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде b-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2°C. Белое олово - это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем - октаэдр. Плотность b-Sn 7,228 г/см 3 . Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.

При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в a-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома - тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход b-Sn a-Sn сопровождается увеличением удельного объема на 25,6% (плотность a-Sn составляет 5,75 г/см 3), что приводит к рассыпанию олова в порошок. В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой». В результате этой «чумы» пуговицы на обмундировании солдат, их пряжки, кружки, ложки рассыпались, и армия могла потерять боеспособность. (Подробнее об «оловянной чуме» см. интересные факты об олове, ссылка внизу этой страницы).

Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, b-Sn - металл, а a-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К a-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал E °Sn 2+ /Sn равен –0.136 В, а E пары °Sn 4+ /Sn 2+ 0.151 В.

При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150°C:

Sn + O 2 = SnO 2 .

При нагревании олово реагирует с большинством неметаллов. При этом образуются соединения в степени окисления +4, которая более характерна для олова, чем +2. Например:

Sn + 2Cl 2 = SnCl 4

С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:

Sn + 4HCl = SnCl 4 + H 2

Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl 3 , H 2 SnCl 4 и других, например:

Sn + 3HCl = HSnCl 3 + 2H 2

В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной - реагирует очень медленно.

Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте образуется оловянная кислота b-SnO 2 ·nH 2 O (иногда ее формулу записывают как H 2 SnO 3). При этом олово ведет себя как неметалл:

Sn + 4HNO 3 конц. = b-SnO 2 ·H 2 O + 4NO 2 + H 2 O

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла. В результате реакции образуется соль нитрат олова (II):

3Sn + 8HNO 3 разб. = 3Sn(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

При нагревании олово, подобно свинцу, может реагировать с водными растворами щелочей. При этом выделяется водород и образуется гидроксокомплекс Sn (II), например:

Sn + 2KOH +2H 2 O = K 2 + H 2

Гидрид олова - станнан SnH 4 - можно получить по реакции:

SnCl 4 + Li = SnH 4 + LiCl + AlCl 3 .

Этот гидрид весьма нестоек и медленно разлагается уже при температуре 0°C.

Олову отвечают два оксида SnO 2 (образующийся при обезвоживании оловянных кислот) и SnO. Последний можно получить при слабом нагревании гидроксида олова (II) Sn(OH) 2 в вакууме:

Sn(OH) 2 = SnO + H 2 O

При сильном нагреве оксид олова (II) диспропорционирует:

2SnO = Sn + SnO 2

При хранении на воздухе монооксид SnO постепенно окисляется:

2SnO + O 2 = 2SnO 2 .

При гидролизе растворов солей олова (IV) образуется белый осадок - так называемая a-оловянная кислота:

SnCl 4 + 4NH 3 + 6H 2 O = H 2 + 4NH 4 Cl.

H 2 = a-SnO 2 ·nH 2 O + 3H 2 O.

Свежеполученная a-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:

a-SnO 2 ·nH 2 O + KOH = K 2 ,

a-SnO 2 ·nH 2 O + HNO 3 = Sn(NO 3) 4 + H 2 O.

При хранении a-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в b-оловянную кислоту, которая отличается большей химической инертностью. Данное изменение свойств связывают с уменьшением числа активных HO–Sn группировок при стоянии и замене их на более инертные мостиковые –Sn–O–Sn– связи.

При действии на раствор соли Sn (II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):

Sn 2+ + S 2– = SnS

Этот сульфид может быть легко окислен до SnS 2 раствором полисульфида аммония:

SnS + (NH 4) 2 S 2 = SnS 2 + (NH 4) 2 S

Образующийся дисульфид SnS 2 растворяется в растворе сульфида аммония (NH 4) 2 S:

SnS 2 + (NH 4) 2 S = (NH 4) 2 SnS 3 .

Четырехвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и других.

Этап выплавки.

Для восстановления касситерит плавят с углеродсодержащими материалами в отражательных или особого типа шахтных печах. Шахтные оловоплавильные печи применяются с давних времен; в них с использованием дутья сжигается служащий восстановителем древесный уголь, который загружается слоями, чередующимися со слоями касситерита. В более распространенных отражательных печах в качестве топлива используется каменный уголь; они действуют аналогично мартеновским сталеплавильным печам, причем руда смешивается с антрацитом и известняком. Печи обоих типов дают шлаки, богатые оловом (до 25%). Шлаки подвергают доработке переплавкой при значительно более высокой температуре с добавлением новых количеств восстановителя. В результате получается черновое олово с высоким содержанием железа - так называемая железистая печная настыль. Процесс требует строгого контроля, иначе и вторичные шлаки будут содержать слишком большой процент олова.

Этап рафинирования.

Чистота первичного олова зависит от исходной руды, но чаще всего оно требует рафинирования, которое может проводиться либо термическим, либо электролитическим способом.

Термическое рафинирование. Черновое олово, содержащее 97-99% Sn, рафинируют от примесей в обогреваемых стальных полусферических котлах при температуре около 300° С. Железо и медь удаляют добавлением в расплав угля и серы, мышьяк и сурьму отделяют в виде соединений и сплавов с алюминием, свинец - действием SnCl 2 , а висмут - в виде соединений с кальцием и магнием. Рафинированный металл содержит 99,75-99,95% Sn.

Электролитическое рафинирование. Метод электролитического рафинирования был разработан компанией "Америкэн смелтинг энд рифайнинг" в применении к боливийским рудам, отличающимся высокой степенью загрязненности. Электролит содержит 8% серной кислоты, 4% крезол- и фенолсульфокислоты и 3% двухвалентного олова (Sn 2+). Электролизные ванны и вспомогательное оборудование примерно такие же, как и при рафинировании меди. Рабочая температура 35° С. Чистота электролитического олова (>99,98%) выше, чем термически рафинированного. Дополнительной очисткой по методу зонной плавки получают особо чистое олово для полупроводниковой техники (99,995% Sn).

Получение олова из вторсырья

Для того чтобы получить килограмм металла, не обязательно перерабатывать центнер руды. Можно поступить иначе: «ободрать» 2000 старых консервных банок.

Всего лишь полграмма олова приходится на каждую банку. Но помноженные на масштабы производства эти полуграммы превращаются в десятки тонн... Доля «вторичного» олова в промышленности западных стран составляет примерно треть общего производства.

Механическими способами извлечь олово из жести (из неё делаются консервные банки) почти невозможно, поэтому используют различие в химических свойствах железа и олова. Чаще всего жесть обрабатывают газообразным хлором. Железо в отсутствие влаги с ним не реагирует. Олово же соединяется с хлором очень легко. Образуется дымящаяся жидкость – хлорное олово SnCl 4 , которое применяют в химической и текстильной промышленности или отправляют в электролизер, чтобы получить там из него металлическое олово.

• Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова - в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова - бронза (с медью). Другой известный сплав - пьютер - используется для изготовления посуды. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb 3 Sn.
• Золотисто-желтые кристаллы дисульфида олова применяются мастерами для имитации сусального золота при золочении гипсовых и деревянных рельефов.
  Водным раствором дихлорида олова обрабатывают стекло и пластмассу перед нанесением на их поверхность тонкого слоя какого-либо металла. Дихлорид олова входит также в состав флюсов, применяемых при сварке металлов. Оксид олова применяется в производстве рубинового стекла и глазурей.

• Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.

• Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.

• Двуокись олова - очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.
• На основе оловоорганических соединений созданы эффективные инсектициды; оловоорганические стекла надежно защищают от рентгеновского облучения, полимерными свинец- и оловоорганическими красками покрывают подводные части кораблей, чтобы на них не нарастали моллюски.

• Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.
• Олово имеет непосредственное отношение к рождению мелодичных звуков в самых различных колоколах, поскольку оно входит в состав медных сплавов, применяемых для их отливки. Но оказывается, оно способно петь вполне самостоятельно: у чистого олова не менее выдающиеся музыкальные способности. Слушая торжественные звуки органной музыки, мало кто из слушателей догадывается, что чарующие звуки рождаются в большинстве случаев в оловянных трубах. Именно они придают звуку особую чистоту и силу.
• Среди множества других полезных свойств соединений олова - защита древесины от гниения, уничтожение насекомых-вредителей и многое другое.

Влияние олова на человека

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)·10 –4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз - поражение легких. Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м 3 , ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках - 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека - 2 г.

Оловянная чума

Есть у олова свойство, которое называют «оловянной чумой». Металл «простужается» на морозе уже при -13°С и начинает постепенно разрушаться. При температуре -33 °С свойство прогрессирует с невероятной быстротой - оловянные изделия превращаются в серый порошок. Именно из-за оловянной чумы до нас не дошли известнейшие коллекции оловянных солдатиков из прошлого.

Почему сейчас не случаются подобные истории? Только по одной причине: оловянную чуму научились «лечить». Выяснена ее физико-химическая природа, установлено, как влияют на восприимчивость металла к «чуме» те или иные добавки. Оказалось, что алюминий и цинк способствуют этому процессу, а висмут, свинец и сурьма, напротив, противодействуют ему.

Запасы олова в мире

Запасы олова на земле достаточно невилики и составляют около 5,6 млн.тонн. Крупными запасами олова обладает Китай – 30,52% в мировых. Достаточно заметны на общем фоне запасы олова в Индонезии – 14,4%, Перу – 12,8%, Боливии – 8%, Бразилии – 9,7% и Малайзии – 9% в мировых запасах олова на январь 2010 года.

Производство олова в мире

Производство рафинированного олова в мире в последние годы неуклонно растет. Его динамика была следующей (тыс. т): 2000 г. - 270, 2003 г. - 280, 2006 г. - 325.

Добыча олова в 2009 году увеличилась на 2% до 306 тыс. тонн. Добыча олова в мире осуществляется теми странами, которым принадлежат наибольшие его запасы. В 2009 году крупнейшими странами традиционно стали Китай, с добычей 37,6% в мировых показателях, Индонезия – 32,7% и Перу 12,4%, в мировом объеме добычи. Россия занимает достаточно низкое место в показателях мировой добычи олова со значением 0,3% в мировых объемах добычи.
Мировое производство олова рафинированного в 2009 году снизилось на 2% до 315 тыс.тонн. Крупнейшей компанией по производству рафинированного олова является YUNNAN TIN, которая занимает в общем объеме производства в 2009 году 18%. PT TIMAH на втором месте с долей 13% в мировых показателях. На третьем месте MINSUR – 13%. MALAYSIA SMELTING CORP по итогам 2009 года занимает четвертое место с долей 12,5% в общемировом производстве.

На долю Индонезии приходится порядка 30% выпуска олова в мире. В самой же Индонезии основным регионом по производству этого цветного металла является провинция Банки-Белитунга. В оловянной отрасли занято примерно 40% всей рабочей силы страны. Индонезия в 2007 г. ввела квоты на экспорт олова с целью поддержания его цены на мировом рынке. В 2006 г. Индонезия произвела около 120 тыс. т олова.

Цены на олово с 2006 по 2007 год выросли с 8 тыс. $ за тонну рафинированного металла до 15 тыс. $ а затем до 20 тыс. $ во второй половине 2010 года.

Запасы олова в России

В СНГ запасы олова сосредоточены в России, Кыргызстане и Казахстане. Добыча основной массы олова в СНГ ведется российскими предприятиями. В России же находится и единственный в СНГ производитель металлического олова - ОАО "Новосибирский оловокомбинат". Это предприятие контролирует оловодобывающие активы России и Кыргызстана.

Россия обеспечена запасами олова в достаточном количестве. Но только в условиях высоких цен на олово разработка месторождений становится достаточно рентабельной, так как они находятся в труднодоступных местах Дальнего Востока и на большом расстоянии от производителя олова.

Основными потребителями олова в СНГ являются производители белой жести (ОАО "ММК", АО "Миттал Стил Темиртау", ОАО "Запоржсталь") и производители сплавов, в основном припоев.

По оценке экспертов Infomine в ближайшие годы следует ожидать роста потребления олова, в первую очередь в России. Растет производство консервов, флоат-стекла, наблюдается рост производства в машиностроении, которое сейчас поддерживается на уровне руководства страны. Не исключено, что потребление в перспективе до 2010 г. не будет обеспечено внутренним производством, и в Россию увеличится импорт олова и его сплавов.

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

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству р-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 7, бром расположен в 4-м периоде, VIIA группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

Германий.

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

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству p-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 4, германий расположен в 4-м периоде, IVA группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

Кобальт.

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

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству d-элементов. Кобальт расположен в 4-м периоде, VIIB группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

Медь.

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

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству d-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 1, медь расположена в 4-м периоде, IВ группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид.