Біле олово властивості та застосування. Вплив на організм людини

Олово(лат. stannum), sn, хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 50, атомна маса 118,69; білий блискучий метал, важкий, м'який та пластичний. Елемент складається з 10 ізотопів з масовими числами 112, 114-120, 122, 124; останній слабко радіоактивний; ізотоп 120 sn найбільш поширений (близько 33%).

Історична довідка. Сплави О. з міддю – бронзи були відомі вже у 4-му тис. до н. е., а чистий метал у 2-му тис. до н. е. У стародавньому світі з О. робили прикраси, посуд, начиння. Походження назв «stannum» та «олово» точно не встановлено.

Поширення у природі. О. - характерний елемент верхньої частини земної кори, його вміст у літосфері 2,5 · 10 -4 % за масою, у кислих вивержених породах 3 · 10 -4 %, а у глибших основних 1,5 · 10 -4 %; ще менше О. у мантії. Концентрування О. пов'язане як з магматичними процесами (відомі «оловоносні граніти», пегматити, збагачені О.), так і з гідротермальними процесами; з 24 відомих мінералів О. 23 утворилися при високих температурах та тисках. Головне промислове значення має каситерит sno 2 , менше - станнін cu 2 fesns 4. У біосфері О. мігрує слабо, у морській воді його лише 3 · 10 -7%; відомі водні рослини з підвищеним вмістом О. Проте загальна тенденція геохімії О. у біосфері – розсіювання.

Фізичні та хімічні властивості. О. має дві поліморфні модифікації. Кристалічні грати звичайного b-sn (білого О.) тетрагональні з періодами а = 5,813 å, з=3,176; щільність 7,29 г/ см 3 . При температурах нижче 13,2°С стійко a-sn (сіре О.) кубічної структури типу алмазу; щільність 5,85 г/ см 3 . Перехід b ® a супроводжується перетворенням металу на порошок, tпл 231,9 ° С, t kіп 2270 ° С. Температурний коефіцієнт лінійного розширення 23 · 10 -6 (0-100 ° С); питома теплоємність (0°С) 0,225 кдж/(кгВ·К), тобто 0,0536 кал/(г· ° С); теплопровідність (0°С) 65,8 вт/(мВ·К), тобто 0,157 кал/(см·- сік· ° С); питомий електричний опір (20 ° С) 0,115 · 10 -6 ом· м, Т. е. 11,5 · 10 -6 ом· см. Межа міцності при розтягуванні 16,6 багато/ м 2 (1,7 кгс/ мм 2) " , відносне подовження 80-90%; твердість за Брінеллем 38,3-41,2 багато/ м 2 (3,9-4,2 кгс/ мм 2). При згинанні прутків О. чути характерний хрускіт від взаємного тертя кристалітів.

Відповідно до конфігурації зовнішніх електронів атома 5 s 2 5 p 2 О. має два ступені окислення: +2 і +4; остання більш стійка; з'єднання sn (П) – сильні відновники. Сухим і вологим повітрям при температурі до 100 ° С. практично не окислюється: його оберігає тонка, міцна і щільна плівка sno 2 . По відношенню до холодної та киплячої води О. стійко. Стандартний електродний потенціал О. у кислому середовищі дорівнює - 0,136 в. З розведених hcl і h 2 so 4 на холоду О. повільно витісняє водень, утворюючи відповідно хлорид sncl 2 і сульфат snso 4 . У гарячій концентрованій h 2 so 4 при нагріванні О. розчиняється, утворюючи sn (so 4) 2 і so 2 . Холодна (О °С) розведена азотна кислота діє на О. за реакцією:

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

При нагріванні з концентрованою hno 3 (щільність 1,2-1,42 г/ см 3) О. окислюється з утворенням осаду метаолов'яної кислоти h 2 sno 3 ступінь гідратації якої змінна:

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

При нагріванні О. у концентрованих розчинах лугів виділяється водень і утворюється гексагідростаннат:

sn + 2КОН + 4Н 2 О = k 2 + 2h 2 .

Кисень повітря пасивує О., залишаючи на поверхні плівку sno 2 . Хімічно двоокис sno 2 дуже стійка, а окис sno швидко окислюється, її одержують непрямим шляхом. sno 2 виявляє переважно кислотні властивості, sno – основні.

З воднем О. безпосередньо не з'єднується; гідрид snh 4 утворюється при взаємодії mg 2 sn та соляної кислоти:

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

Це безбарвний отруйний газ, t kіп -52°С; він дуже неміцний, при кімнатній температурі розкладається на sn та h 2 протягом кількох діб, а вище 150°С – миттєво. Утворюється також при дії водню в момент виділення на солі О., наприклад:

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

З галогенами О. дає сполуки складу snx 2 і snx 4 . Перші солеподібні і розчинах дають іони sn 2+ , другі (крім snf 4) гідролізуються водою, але розчиняються в неполярних органічних рідинах. Взаємодією О. із сухим хлором (sn + 2cl 2 = sncl 4) отримують тетрахлорид sncl 4 ; це безбарвна рідина, що добре розчиняє сірку, фосфор, йод. Раніше за наведеною реакції видаляли О. з луджених виробів, що вийшли з ладу. Зараз спосіб мало поширений через токсичність хлору та високі втрати О.

Тетрагалогеніди snx 4 утворюють комплексні сполуки з h 2 o, nh 3 , оксидами азоту, pcl 5 спиртами, ефірами і багатьма органічними сполуками. З галогеноводородними кислотами галогеніди О. дають комплексні кислоти, стійкі в розчинах, наприклад, h 2 sncl 4 і h 2 sncl 6 . При розведенні водою або нейтралізації розчини простих або комплексних хлоридів гідролізуються, даючи білі опади sn (oh) 2 або h 2 sno 3 · n h 2 o. З сіркою О. дає нерозчинні у воді та розведених кислотах сульфіди: коричневий sns та золотисто-жовтий sns 2 .

Отримання та застосування. Промислове отримання О. доцільно, якщо вміст його у розсипах 0,01%, у рудах 0,1%; звичайно ж десяті та одиниці відсотків. О. в рудах часто супроводжують w, zr, cs, rb, рідкісноземельні елементи, Та, nb та ін цінні метали. Первинне сировину збагачують: розсипи – переважно гравітацією, руди – також флотогравітацією чи флотацією.

Концентрати, що містять 50-70% О., випалюють для видалення сірки, очищають від заліза дією hcl. Якщо ж присутні домішки вольфраміту (fe, mn) wo 4 і шееліту cawo 4 концентрат обробляють hcl; wo 3 ·h 2 o, що утворилася, витягують за допомогою nh 4 oh. Плавкою концентратів з вугіллям в електричних або полум'яних печах отримують чорнове О. (94-98% sn), що містить домішки cu, pb, fe, as, sb, bi. При випуску із печей чорнове О. фільтрують при температурі 500-600 °С через кокс або центрифугують, відокремлюючи цим основну масу заліза. Залишок fe і cu видаляють втручанням рідкий метал елементарної сірки; домішки спливають у вигляді твердих сульфідів, які знімають з поверхні О. Від миш'яку та сурми О. рафінують аналогічно - втручанням алюмінію, від свинцю - за допомогою sncl 2 . Іноді bi та pb випаровують у вакуумі. Електролітичне рафінування та зонну перекристалізації застосовують порівняно рідко для отримання особливо чистого О.

Близько 50% всього виробленого О. складає вторинний метал; його отримують з відходів білої жерсті, брухту та різних сплавів. До 40% О. йде на лудіння консервної жерсті, решта витрачається на виробництво припоїв, підшипникових та друкарських сплавів. Двоокис sno 2 застосовується для виготовлення жаростійких емалей та глазурів. Сіль - станніт натрію na 2 sno 3 · 3h 2 o використовується в протруйному фарбуванні тканин. Кристалічний sns 2 («сусальне золото») входить до складу фарб, що імітують позолоту. Станід ніобію nb 3 sn - один із найбільш використовуваних надпровідних матеріалів.

Н. Н. Севрюков.

Токсичність самого О. та більшості його неорганічних сполук невелика. Гострих отруєнь, що викликаються широко використовується у промисловості елементарним О., практично не зустрічається. Окремі випадки отруєнь, описані в літературі, очевидно, викликані виділенням ash 3 при випадковому попаданні води на відходи очищення О. від миш'яку. У робочих оловоплавильних заводів при тривалому впливі пилу окису О. (т. зв. чорне О., sno) можуть розвинутися пневмоконіози, у робітників, зайнятих виготовленням олов'яної фольги, іноді трапляються випадки хронічної екземи. Тетрахлорид О. (sncl 4 ·5h 2 o) при концентрації його в повітрі понад 90 мг/ м 3 дратівливо діє верхні дихальні шляхи, викликаючи кашель; потрапляючи на шкіру, хлорид О. викликає її виразки. Сильна судомна отрута - олов'янистий водень (станнометан, snh 4), але ймовірність утворення його у виробничих умовах мізерна. Тяжкі отруєння при вживанні давно виготовлених консервів можуть бути пов'язані з утворенням у консервних банках snh 4 (за рахунок дії на південь банок органічних кислот вмісту). Для гострих отруєнь олов'янистим воднем характерні судоми, порушення рівноваги; можливий смертельний результат.

Органічні сполуки О., особливо ді- і тріалкільні, мають виражену дію на центральну нервову систему. Ознаки отруєння триалкільними сполуками: біль голови, блювання, запаморочення, судоми, парези, паралічі, зорові розлади. Нерідко розвиваються коматозний стан, порушення серцевої діяльності та дихання зі смертельним наслідком. Токсичність діалкільних сполук О. дещо нижча, у клінічній картині отруєнь переважають симптоми ураження печінки та жовчовивідних шляхів. Профілактика: дотримання правил гігієни праці.

О. як художній матеріал. Відмінні ливарні властивості, ковкість, податливість різцю, благородний сріблясто-білий колір зумовили застосування О. у декоративно-ужитковому мистецтві. У Стародавньому Єгипті з О. виконувалися прикраси, напаяні на інші метали. З кінця 13 ст. у західноєвропейських країнах з'явилися судини та церковне начиння з О., близькі срібним, але м'якіші за абрисом, з глибоким і округлим штрихом гравіювання (написи, орнаменти). У 16 ст. Ф. Бріо (Франція) та К. Ендерлайн (Німеччина) почали відливати парадні чаші, страви, кубки з О. з рельєфними зображеннями (герби, міфологічні, жанрові сцени). А. Ш. Бульвводив О. в маркетріпри оздобленні меблів. У Росії вироби з О. (рами дзеркал, начиння) набули широкого поширення в 17 ст; у 18 ст. північ від Росії розквіту досягло виробництво мідних підносів, чайників, табакерок, оброблених олов'яними накладками з емалями. На початку 19 в. судини з О. поступилися місцем фаянсовим і звернення до О. як художнього матеріалу стало рідкісним. Естетичні переваги сучасних декоративних виробів з О. - у чіткому виявленні структури предмета та дзеркальної чистоти поверхні, що досягається литтям без подальшої обробки.

Літ.:Севрюков Н. Н., Олово, в кн.: Коротка хімічна енциклопедія, т. 3, М., 1963, с. 738-39; Металургія олова, М., 1964; Некрасов Би. Ст, Основи загальної хімії, 3 видавництва, т. 1, М., 1973, с. 620-43; Ріпан p., Четян І., Неорганічна хімія, ч. 1 - Хімія металів, пров. з рум., М., 1971, с. 395-426; Професійні хвороби, 3 видавництва, М., 1973; Шкідливі речовини в промисловості, ч. 2, 6 видавництво, М, 1971; tardy, les e tains fran cais, pt. 1-4, p., 1957-64; mory l., sch o nes zinn, m u nch., 1961; haedeke h., zinn, braunschweig, 1963.

хімічний елемент, Sn

Метал, що захищає інші метали від корозії

Метал, з якого був зроблений стійкий солдатик у казці Андерсена

Метал, який у надлишку можна видобути з поверхні консервних банок

Метал, що використовується як припой

М'який ковкий сріблясто-білий метал

М'який метал, що використовується для паяння

Один із семи металів, які перси носили від пристріту

Сріблясто-білий метал, м'який та пластичний

Солдатський метал (казкове)

Хімічний елемент, м'який сріблясто-білий метал

Латинською «Stannum» (станнум)

Метал для лудіння

Каситерид

Хімічний елемент, метал

Метал, що спричинив загибель експедиції Роберта Скотта на Південний полюс

Срібляста крапелька на паяльнику

Метал для лудильника

М'який метал кілець Альманзора

Суміш солей цього металу – «жовта композиція» – здавна використовувалася як барвник для вовни

З якого металу роблять «білу жерсть»?

Латинська назва цього металу перекладається, як «твердий», хоча він один із м'яких і легкоплавких.

Метал-припій

Перекладіть з латинського слово «станнум»

Основа станіолі

Матеріал для стійких солдатиків

Метал, «станнум»

Тяжкий і м'який метал

Лудильний метал

Солдатики, метал

Після Індія

Метал для солдатиків

Крихкий на морозі метал

М'який метал

Побратим свинцю

Після Індія у Менделєєва

Метал, Sn

Покриття консервних банок

Компонент каситериту

Метал для стійких солдатиків

Плоть іграшкової армії

Метал для паяння

. "Sn" для хіміка

Метал лудильників

Каситерить це чия руда?

Солдатський метал (каз.)

Метал кілець Альманзора

Латинське "станнум"

З чого роблять «білу бляху»?

Крапелька на паяльнику

Метал у складі припоїв

Між індією та сурмою

Захисне покриття жерсті

Метал, що «хворіє на чуму»

Менделєєв його призначив 60-м

М'який та легкий метал

Попередник сурми у таблиці

Метал для ложок та солдатиків

Наступник Індія у таблиці

У таблиці він після Індії

Менделєєв його визначив шістдесятим за рахунком

Слідом за індієм у таблиці

Метал номер шістдесят

Метал в основі фольги

Менделєєв його призначив шістдесятим

Шістдесята графа Менделєєва

Метал Весілля троянд

Менделєєв його призначив шістдесятим за рахунком

Метал у складі п'ютера

Метал для припою

Хімічний елемент для солдатиків

Предтеча сурми у таблиці

У таблиці він перед сурмою

Перед сурмою у таблиці

Метал, придатний для паяння

Сріблястий метал

. «м'якотілий» метал

Спаювальний метал

Між індією та сурмою в таблиці

П'ятдесятий елемент

Той, хто йде слідом за індією в таблиці

Sn у таблиці

Метал для солдатика

Метал, що занапастив Скотта

Матеріал для мундирних гудзиків

П'ятдесятий метал у таблиці

До сурми у таблиці

Основа медалі за четверте місце для учасників чемпіонату США з фігурного катання

Наслідок Індія в таблиці

Матеріал для солдатиків

Після індія у таблиці

Послідовник Індія

Метал із символом Sn

Метал іграшкових солдатиків

Хімічний елемент під назвою Sn

Хімічний елемент під номером п'ятдесят

Послідовник Індія у таблиці

Хімічний елемент, м'який ковкий сріблясто-білий метал

Найменування хімічного елемента

. "Sn" для хіміка

. "М'якотілий" метал

З якого металу роблять "білу жерсть"

З чого роблять "білу бляху"

Каситерит це чия руда

Латинське "станнум"

Латинська назва цього металу перекладається, як "твердий", хоча він один з м'яких і легкоплавких

Менделєєв його призначив 60-м у таблиці

Метал, "хворіє на чуму"

Метал, "станнум"

Перекладіть з латинського слово "станнум"

Латинською "Stannum" (станнум)

Суміш солей цього металу – "жовта композиція" – здавна використовувалася як барвник для вовни

Порівн. крушець (метал) попелясто-сріблястий, біліший за свинець, дуже м'який, легкоплавкий, легкий вагою, більше інших зручний для паяння і для відливання простих дрібних вішиць; старий. свинець, звідки прислів'я: Слово олово, вагомо. Лити олово, святкове ворожіння. Тільки в молодця і золотця, що гудзик оловця! Олов'яний кухоль або олов'янка ж. та олов'яник м. Олов'яна руда, колчедан, припій. Олов'яничник, олов'яник м., що відливає, працює олов'яний посуд. Оловолей, оловлювач м. Церк. оловогадатель, що відливає олово у воду, для ворожіння, передбачень. Олов'яні очі, каламутні та бездушні; олов'яне око з більмом. Карандаш м. зап. олівець

Хімічний. елемент за "прізвищем" Sn

Що це за хімічний елемент Sn?

Хімічний. елемент за «прізвищем» Sn

Олово (лат. Stannum; позначається символом Sn) - елемент головної підгрупи четвертої групи, п'ятого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 50. Належить до групи легких металів. За нормальних умов проста олово - пластичний, ковкий і легкоплавкий блискучий метал сріблясто-білого кольору. Олово утворює дві алотропічні модифікації: нижче 13,2 °C стійко α-олово (сіре олово) з кубічними гратами типу алмазу, вище 13,2 °C стійко β-олово (біле олово) з тетрагональними кристалічними ґратами.

Історія

Олово було відомо людині вже у IV тисячолітті до зв. е. Цей метал був малодоступний і дорогий, тому що вироби з нього рідко зустрічаються серед римських та грецьких старожитностей. Про олову є згадки в Біблії, Четвертій Книзі Мойсеєвій. Олово є (поряд з міддю) одним із компонентів бронзи (див. Історія міді та бронзи), винайденої наприкінці або середині III тисячоліття до н. е.. Оскільки бронза була найбільш міцним із відомих на той час металів і сплавів, олово було «стратегічним металом» протягом усього «бронзового віку», понад 2000 років (дуже приблизно: 35-11 століття до н.е.).

походження назви
Латинська назва stannum, пов'язана з санскритським словом, що означає «стійкий, міцний», спочатку відносилося до сплаву свинцю і срібла, а пізніше до іншого, що імітує його сплаву, що містить близько 67% олова; до IV століття цим словом стали називати власне олово.
Слово олово – загальнослов'янське, що має відповідності у балтійських мовах (пор. літ. alavas, alvas – «олово», прусськ. alwis – «свинець»). Воно є суфіксальним утворенням від кореня ol- (порівн. давньоверхньонімецьке elo – «жовтий», лат. albus – «білий» та ін.), так що метал названий за кольором.

Виробництво

У процесі виробництва рудоносна порода (каситерит) піддається дробленню до розмірів частинок в середньому ~ 10 мм, у промислових млинах, після чого каситерит за рахунок своєї відносно високої щільності та маси відокремлюється від порожньої породи вібраційно-гравітаційним методом на збагачувальних столах. На додаток застосовується флотаційний метод збагачення/очищення руди. Отриманий концентрат олов'яної руди виплавляється у печах. У процесі виплавки відновлюється до вільного стану за допомогою застосування відновлення деревного вугілля, шари якого укладаються по черзі з шарами руди.

Застосування

1. Олово використовується в основному як безпечне, нетоксичне, корозійностійке покриття в чистому вигляді або сплавах з іншими металами. Головні промислові застосування олова - у білій жерсті (луджене залізо) для виготовлення тари харчових продуктів, у припоях для електроніки, у будинкових трубопроводах, у підшипникових сплавах та у покриттях з олова та його сплавів. Найважливіший сплав олова – бронза (з міддю). Інший відомий сплав – п'ютер – використовується для виготовлення посуду. Останнім часом відроджується інтерес до використання металу, оскільки він є найбільш «екологічним» серед важких кольорових металів. Використовується для створення надпровідних проводів на основі інтерметалевого з'єднання Nb 3 Sn.
2. Інтерметалеві сполуки олова і цирконію мають високі температури плавлення (до 2000 °C) і стійкість до окислення при нагріванні на повітрі і мають ряд областей застосування.
3. Олово є найважливішим легуючим компонентом для одержання конструкційних сплавів титану.
4. Двоокис олова - дуже ефективний абразивний матеріал, що застосовується при доведенні поверхні оптичного скла.
5. Суміш солей олова – «жовта композиція» – раніше використовувалася як барвник для вовни.
6. Олово застосовується також у хімічних джерелах струму як анодний матеріал, наприклад: марганцево-олов'яний елемент, окисно-ртутно-олов'яний елемент. Перспективне використання олова у свинцево-олов'яному акумуляторі; так, наприклад, при рівній напрузі, в порівнянні зі свинцевим акумулятором свинцево-олов'яний акумулятор має в 2,5 рази більшу ємність і в 5 разів більшу енергощільність на одиницю об'єму, внутрішній опір його значно нижче.

Олово (Лат. Stannum; позначається символом Sn) - елемент головної підгрупи четвертої групи, п'ятого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, з атомним номером 50. Належить до групи легких металів. За нормальних умов проста олово - пластичний, ковкий і легкоплавкий блискучий метал сріблясто-білого кольору.

Коли людина вперше познайомилася з оловом точно сказати не можна. Олово та його сплави відомі людству з найдавніших часів. Олово було відомо людині вже у IV тисячолітті до зв. е. Цей метал був малодоступний і дорогий, тому що вироби з нього рідко зустрічаються серед римських та грецьких старожитностей. Про олову є згадки в Біблії, Четвертій Книзі Мойсеєвій. Олово є (поруч із міддю) однією з компонентів бронзи, винайденої наприкінці чи середині III тисячоліття до зв. е. Оскільки бронза була найбільш міцним із відомих на той час металів і сплавів, олово було «стратегічним металом» протягом усього «бронзового віку», понад 2000 років (приблизно: 35-11 століття до н.е.). За іншими даними сплави олова з міддю, звані олов'яні бронзи, мабуть, стали використовуватися більш ніж за 4000 років до нашої ери. А з самим металевим оловом людина познайомилася значно пізніше приблизно близько 800 року до нашої ери. З чистого олова в давнину виготовляли посуд та прикраси, дуже широко застосовували вироби із бронзи.

Олово – рідкісний розсіяний елемент, за поширеністю у земній корі олово посідає 47-е місце. Кларковий вміст олова в земній корі становить, за різними даними, від 210 -4 до 810 -3% за масою. Основний мінерал олова - каситерит (олов'яний камінь) SnO 2 містить до 78,8% олова. Набагато рідше у природі зустрічається станнин (олов'яний колчедан) – Cu 2 FeSnS 4 (27,5 % Sn).

У незабруднених поверхневих водах олово міститься у субмікрограмових концентраціях. У підземних водах його концентрація досягає одиниць мікрограм на дм³, збільшуючись у районі оловорудних родовищ, воно потрапляє у води рахунок руйнації насамперед сульфидных мінералів, нестійких у зоні окислення. ГДК Sn = 2 мг/дм³.

Олово є амфотерним елементом, тобто елементом, здатним виявляти кислотні та основні властивості. Ця властивість олова визначає й особливості його поширення у природі. Завдяки цій двоїстості олово виявляє літофільні, халькофільні та сидерофільні властивості. Олово за своїми властивостями виявляє близькість до кварцу, внаслідок чого відомий тісний зв'язок олова у вигляді окису (каситериту) з кислими гранітоїдами (літофільність), часто збагаченими оловом, аж до утворення самостійних кварц-каситеритових жил. Лужний характер поведінки олова визначається в освіті досить різноманітних сульфідних сполук (халькофільність), аж до утворення самородного олова та різних інтерметалевих сполук, відомих в ультраосновних породах (сидерофільність).

Загалом можна назвати такі форми знаходження олова в природі:

1. Розсіяна форма; конкретна форма знаходження олова у вигляді невідома. Тут можна говорити про ізоморфно розсіяну форму знаходження олова внаслідок наявності ізоморфізму з рядом елементів (Ta, Nb, W - з утворенням типово кисневих сполук; V, Cr, Ti, Mn, Sc - з утворенням кисневих та сульфідних сполук). Якщо концентрації олова не перевищують деяких критичних значень, воно ізоморфно може заміщати названі елементи. Механізми ізоморфізму різні.
2. Мінеральна форма: олово встановлене в мінералах-концентраторах. Як правило, це мінерали, в яких є залізо Fe +2: біотити, гранати, піроксени, магнетити, турмаліни і т. д. Цей зв'язок зумовлений ізоморфізмом, наприклад за схемою Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3 . В оловоносних скарнах високі концентрації олова встановлені в гранатах (до 5,8 ваг.%) (особливо в андрадитах), епідотах (до 2,84 ваг.%) і т.д.

Фізичні та хімічні властивості олова

Проста речовина олово поліморфна. У звичайних умовах воно існує у вигляді b-модифікації (біле олово), що стійка вище 13,2°C. Біле олово - це сріблясто-білий, м'який, пластичний метал, що має тетрагональну елементарну комірку, параметри a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координаційне оточення кожного атома олова в ньому – октаедр. Щільність b-Sn 7228 г/см 3 . Температура плавлення 231,9 ° C, температура кипіння 2270 ° C.

При охолодженні, наприклад, при морозі надворі, біле олово перетворюється на a-модификацию (сіре олово). Сіре олово має структуру алмазу (кубічні кристалічні грати з параметром а = 0,6491 нм). У сірому олові координаційний поліедр кожного атома - тетраедр, координаційне число 4. Фазовий перехід b-Sn a-Sn супроводжується збільшенням питомого обсягу на 25,6% (щільність a-Sn становить 5,75 г/см 3 ), що призводить до розсипання олова на порошок. У старі часи розсипання олов'яних виробів, що спостерігалося під час сильних холодів, називали «олов'яною чумою». Внаслідок цього «чуми» гудзики на обмундируванні солдатів, їх пряжки, кухлі, ложки розсипалися, і армія могла втратити боєздатність. (Докладніше про «олов'яну чуму» див. цікаві факти про олову, посилання внизу цієї сторінки).

Через сильну різницю структур двох модифікацій олова різняться та його електрофізичні властивості. Так, b-Sn - метал, а a-Sn належить до напівпровідників. Нижче 3,72 До a-Sn перетворюється на надпровідний стан. Стандартний електродний потенціал E °Sn 2+ /Sn дорівнює -0.136, а E пари °Sn 4+ /Sn 2+ 0.151 В.

При кімнатній температурі олово, подібно до сусіда по групі германію, стійке до впливу повітря або води. Така інертність пояснюється утворенням поверхневої плівки оксидів. Помітне окислення олова на повітрі починається за температури вище 150°C:

Sn + O2 = SnO2.

При нагріванні олово реагує з більшістю неметалів. При цьому утворюються сполуки ступеня окислення +4, яка більш характерна для олова, ніж +2. Наприклад:

Sn + 2Cl 2 = SnCl 4

З концентрованою соляною кислотою олово повільно реагує:

Sn + 4HCl = SnCl 4 + H 2

Можливе також утворення хлоролов'яних кислот складів HSnCl 3 , H 2 SnCl 4 та інших, наприклад:

Sn + 3HCl = HSnCl 3 + 2H 2

У розведеній сірчаній кислоті олово не розчиняється, і з концентрованої - реагує дуже повільно.

Склад продукту реакції олова з азотною кислотою залежить від концентрації кислоти. У концентрованій азотній кислоті утворюється олов'яна кислота b-SnO 2 ·nH 2 O (іноді її формулу записують як H 2 SnO 3). При цьому олово поводиться як неметал:

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

При взаємодії з розведеною азотною кислотою олово виявляє властивості металу. В результаті реакції утворюється сіль нітрат олова (II):

3Sn + 8HNO 3 розб. = 3Sn(NO 3) 2 + 2NO + 4H2O.

При нагріванні олово, подібно до свинцю, може реагувати з водними розчинами лугів. При цьому виділяється водень і утворюється гідроксокомплекс Sn (II), наприклад:

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

Гідрид олова - станнан SnH 4 - можна отримати за реакцією:

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

Цей гідрид дуже нестійкий і повільно розкладається вже за температури 0°C.

Олову відповідають два оксиди SnO 2 (що утворюється при зневодненні олов'яних кислот) та SnO. Останній можна отримати при слабкому нагріванні гідроксиду олова (II) Sn(OH) 2 у вакуумі:

Sn(OH) 2 = SnO + H 2 O

При сильному нагріванні оксид олова (II) диспропорціонує:

2SnO = Sn + SnO 2

При зберіганні на повітрі монооксид SnO поступово окислюється:

2SnO + O2 = 2SnO2.

При гідроліз розчинів солей олова (IV) утворюється білий осад - так звана a-олов'яна кислота:

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

H 2 = a-SnO 2 ·nH 2 O + 3H 2 O.

Свіжоотримана a-олов'яна кислота розчиняється в кислотах і лугах:

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 зберіганні a-олов'яна кислота старіє, втрачає воду і переходить у b-олов'яну кислоту, яка відрізняється більшою хімічною інертністю. Дану зміну властивостей пов'язують із зменшенням числа активних HO–Sn угруповань при стоянні та заміні їх на більш інертні місткові – Sn–O–Sn– зв'язки.

При дії на розчин солі Sn (II) розчинами сульфідів випадає осад сульфіду олова (II):

Sn 2+ + S 2– = SnS

Цей сульфід може бути легко окислений до SnS 2 розчином полісульфіду амонію:

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

Дисульфід SnS 2 , що утворюється, розчиняється в розчині сульфіду амонію (NH 4) 2 S:

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

Чотиривалентне олово утворює великий клас оловоорганічних сполук, що використовуються в органічному синтезі, як пестициди та інші.

Етап виплавки.

Для відновлення каситерит плавлять з вуглецевими матеріалами в відбивних або особливого типу шахтних печах. Шахтні оловоплавильні печі застосовуються з давніх-давен; в них з використанням дуття спалюється службовий відновником деревне вугілля, яке завантажується шарами, що чергуються з шарами каситериту. У найпоширеніших відбивних печах як паливо використовується кам'яне вугілля; вони діють аналогічно мартенівським сталеплавильним печам, причому руда поєднується з антрацитом і вапняком. Печі обох типів дають шлаки, багаті на олов (до 25%). Шлаки піддають доопрацюванню переплавленням при значно вищій температурі з додаванням нових кількостей відновника. В результаті виходить чорнове олово з високим вмістом заліза - так звана залізна настиль. Процес вимагає строгого контролю, інакше і вторинні шлаки будуть містити надто великий відсоток олова.

Етап рафінування.

Чистота первинного олова залежить від вихідної руди, але найчастіше воно вимагає рафінування, яке може проводитися або термічним або електролітичним способом.

Термічне рафінування. Чорне олово, що містить 97-99% Sn, рафінують від домішок в сталевих напівсферичних котлах, що обігріваються, при температурі близько 300° С. Залізо і мідь видаляють додаванням в розплав вугілля і сірки, миш'як і сурму відокремлюють у вигляді сполук і сплавів з алюмінієм, свинець дією SnCl 2 а вісмут - у вигляді сполук з кальцієм і магнієм. Рафінований метал містить 99,75-99,95% Sn.

Електролітичне рафінування. Метод електролітичного рафінування був розроблений компанією "Амерікен смелтинг енд ріфайнінг" у застосуванні до болівійських руд, що відрізняється високим ступенем забрудненості. Електроліт містить 8% сірчаної кислоти, 4% крезол- та фенолсульфокислоти та 3% двовалентного олова (Sn 2+). Електролізні ванни та допоміжне обладнання приблизно такі самі, як і при рафінуванні міді. Робоча температура 35° З. Чистота електролітичного олова (>99,98%) вище, ніж термічно рафінованого. Додатковим очищенням методом зонної плавки отримують особливо чисте олово для напівпровідникової техніки (99,995% Sn).

Отримання олова з вторинної сировини

Щоб отримати кілограм металу, не обов'язково переробляти центнер руди. Можна зробити інакше: «обдерти» 2000 старих консервних банок.

Лише півграма олова посідає кожну банку. Але помножені на масштаби виробництва ці півграми перетворюються на десятки тонн... Частка «вторинного» олова у промисловості західних країн становить приблизно третину загального виробництва.

Механічними способами витягти олово з жерсті (з неї робляться консервні банки) майже неможливо, тому використовують відмінність у хімічних властивостях заліза та олова. Найчастіше жерсть обробляють газоподібним хлором. Залізо без вологи з ним не реагує. Олово ж з'єднується із хлором дуже легко. Утворюється рідина, що димить - хлорне олово SnCl 4 , яке застосовують в хімічній і текстильній промисловості або відправляють в електролізер, щоб отримати там з нього металеве олово.

• Олово використовується в основному як безпечне, нетоксичне, корозійностійке покриття в чистому вигляді або сплавах з іншими металами. Головні промислові застосування олова - у білій жерсті (луджене залізо) для виготовлення тари харчових продуктів, у припоях для електроніки, у будинкових трубопроводах, у підшипникових сплавах та у покриттях з олова та його сплавів. Найважливіший сплав олова – бронза (з міддю). Інший відомий сплав – п'ютер – використовується для виготовлення посуду. Останнім часом відроджується інтерес до використання металу, оскільки він є найбільш «екологічним» серед важких кольорових металів. Використовується для створення надпровідних проводів на основі інтерметалевого з'єднання Nb 3 Sn.
• Золотисто-жовті кристали дисульфіду олова застосовуються майстрами для імітації сусального золота при золоченні гіпсових та дерев'яних рельєфів.
  Водним розчином дихлориду олова обробляють скло та пластмасу перед нанесенням на їх поверхню тонкого шару будь-якого металу. Дихлорид олова входить також до складу флюсів, які застосовуються при зварюванні металів. Оксид олова застосовується у виробництві рубінового скла та глазурів.

• Інтерметалеві сполуки олова і цирконію мають високі температури плавлення (до 2000 °C) і стійкість до окислення при нагріванні на повітрі і мають ряд областей застосування.

• Олово є найважливішим компонентом, що легує, при отриманні конструкційних сплавів титану.

• Двоокис олова - дуже ефективний абразивний матеріал, що застосовується при доведенні поверхні оптичного скла.
• На основі оловоорганічних сполук створено ефективні інсектициди; оловоорганічні скла надійно захищають від рентгенівського опромінення, полімерними свинець- та оловоорганічними фарбами покривають підводні частини кораблів, щоб на них не наростали молюски.

• Олово застосовується також у хімічних джерелах струму як анодний матеріал, наприклад: марганцево-олов'яний елемент, окисно-ртутно-олов'яний елемент. Перспективне використання олова у свинцево-олов'яному акумуляторі; так, наприклад, при рівній напрузі, в порівнянні зі свинцевим акумулятором свинцево-олов'яний акумулятор має в 2,5 рази більшу ємність і в 5 разів більшу енергощільність на одиницю об'єму, внутрішній опір його значно нижче.
• Олово має безпосереднє відношення до народження мелодійних звуків у різних дзвонах, оскільки воно входить до складу мідних сплавів, що застосовуються для їх відливання. Але виявляється, воно здатне співати цілком самостійно: у чистого олова не менш визначні музичні здібності. Слухаючи урочисті звуки органної музики, мало хто зі слухачів здогадується, що чарівні звуки народжуються здебільшого в олов'яних трубах. Саме вони надають звуку особливу чистоту та силу.
• Серед багатьох інших корисних властивостей сполук олова - захист деревини від гниття, знищення комах-шкідників та багато іншого.

Вплив олова на людину

Про роль олова у живих організмах практично нічого не відомо. У тілі людини міститься приблизно (1-2) · 10 -4% олова, яке щоденне надходження з їжею становить 0,2-3,5 мг. Олово становить небезпеку для людини у вигляді пари та різних аерозольних частинок, пилу. При дії пари або пилу олова може розвинутися станноз – ураження легень. Дуже токсичні деякі оловоорганічні сполуки. Тимчасово допустима концентрація сполук олова в атмосферному повітрі 0,05 мг/м 3 ГДК олова в харчових продуктах 200 мг/кг, в молочних продуктах і соках - 100 мг/кг. Токсична доза олова для людини – 2 г.

Олов'яна чума

Є у олова властивість, яку називають «олов'яною чумою». Метал "застуджується" на морозі вже при -13 ° С і починає поступово руйнуватися. При температурі -33 °С властивість прогресує з неймовірною швидкістю - олов'яні вироби перетворюються на сірий порошок. Саме через олов'яну чуму до нас не дійшли найвідоміші колекції олов'яних солдатиків з минулого.

Чому зараз не трапляються такі історії? Тільки через одну причину: олов'яну чуму навчилися «лікувати». З'ясовано її фізико-хімічну природу, встановлено, як впливають на сприйнятливість металу до «чуми» ті чи інші добавки. Виявилося, що алюміній та цинк сприяють цьому процесу, а вісмут, свинець та сурма, навпаки, протидіють йому.

Запаси олова у світі

Запаси олова землі досить невилики і становлять близько 5,6 млн.тонн. Великими запасами олова має Китай – 30,52% у світових. Достатньо помітні на загальному тлі запаси олова в Індонезії – 14,4%, Перу – 12,8%, Болівії – 8%, Бразилії – 9,7% та Малайзії – 9% у світових запасах олова на січень 2010 року.

Виробництво олова у світі

Виробництво рафінованого олова у світі останніми роками неухильно зростає. Його динаміка була наступною (тис. т): 2000 р. – 270, 2003 р. – 280, 2006 р. – 325.

Видобуток олова у 2009 році збільшився на 2% до 306 тис. тонн. Видобуток олова у світі здійснюється тими країнами, яким належать найбільші його запаси. У 2009 році найбільшими країнами традиційно стали Китай, з видобутком 37,6% у світових показниках, Індонезія – 32,7% та Перу 12,4% у світовому обсязі видобутку. Росія займає досить низьке місце у показниках світового видобутку олова зі значенням 0,3% у світових обсягах видобутку.
Світове виробництво олова рафінованого у 2009 році знизилося на 2% до 315 тис.тонн. Найбільшою компанією з виробництва рафінованого олова є YUNNAN TIN, яка займає у загальному обсязі виробництва у 2009 році 18%. PT TIMAH на другому місці з часткою 13% у світових показниках. На третьому місці MINSUR – 13%. MALAYSIA SMELTING CORP за підсумками 2009 року посідає четверте місце з часткою 12,5% у загальносвітовому виробництві.

Перед Індонезії припадає близько 30% випуску олова у світі. У самій Індонезії основним регіоном виробництва цього кольорового металу є провінція Банки-Белитунга. В олов'яній галузі зайнято приблизно 40% усієї робочої сили країни. Індонезія 2007 р. запровадила квоти на експорт олова з метою підтримки його ціни на світовому ринку. У 2006 р. Індонезія виробила близько 120 тис. т олова.

Ціни на олово з 2006 по 2007 рік зросли з 8 тис. $ за тонну рафінованого металу до 15 тис. $, а потім до 20 тис. $ у другій половині 2010 року.

Запаси олова у Росії

У СНД запаси олова зосереджені у Росії, Киргизстані та Казахстані. Видобуток більшості олова в СНД ведеться російськими підприємствами. У Росії ж знаходиться і єдиний у СНД виробник металевого олова - ВАТ "Новосибірський оловокомбінат". Це підприємство контролює оловодобувні активи Росії та Киргизстану.

Росія забезпечена запасами олова у достатній кількості. Але тільки в умовах високих цін на олово розробка родовищ стає досить рентабельною, тому що вони знаходяться у важкодоступних місцях Далекого Сходу та на великій відстані від виробника олова.

Основними споживачами олова в СНД є виробники білої жерсті (ВАТ "ММК", АТ "Міттал Стіл Теміртау", ВАТ "Запоржсталь") та виробники сплавів, в основному припоїв.

За оцінкою експертів Infomine найближчими роками слід очікувати зростання споживання олова, насамперед у Росії. Зростає виробництво консервів, флоат-скла, спостерігається зростання виробництва у машинобудуванні, яке зараз підтримується на рівні керівництва країни. Не виключено, що споживання у перспективі до 2010 р. не буде забезпечене внутрішнім виробництвом, і до Росії збільшиться імпорт олова та його сплавів.

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

Валентні електрони виділені жирним шрифтом. Належить до сімейства р-елементів. Так як найбільше головне квантове число дорівнює 4-му, а число електронів на зовнішньому енергетичному рівні дорівнює 7, бром розташований в 4-му періоді, групі VIIA Періодичної таблиці. Енергетична діаграма для валентних електронів має вигляд:

Німеччина.

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

Валентні електрони виділені жирним шрифтом. Належить до сімейства p-елементів. Так як найбільше головне квантове число дорівнює 4-му, а число електронів на зовнішньому енергетичному рівні дорівнює 4, германій розташований у 4-му періоді, IVA групі Періодичної таблиці. Енергетична діаграма для валентних електронів має вигляд:

Кобальт.

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

Валентні електрони виділені жирним шрифтом. Належить до сімейства d-елементів. Кобальт розташований у 4-му періоді, VIIB групі Періодичної таблиці. Енергетична діаграма для валентних електронів має вигляд:

Мідь.

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

Валентні електрони виділені жирним шрифтом. Належить до сімейства d-елементів. Так як найбільше головне квантове число дорівнює 4-му, а число електронів на зовнішньому енергетичному рівні дорівнює 1, мідь розташована в 4-му періоді, ІВ групі Періодичної таблиці. Енергетична діаграма для валентних електронів має вигляд.