Олово (лат. Stannum), Sn, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 50, атомная масса 118,69; белый блестящий металл, тяжелый, мягкий и пластичный. Элемент состоит из 10 изотопов с массовыми числами 112, 114-120, 122, 124; последний слабо радиоактивен; изотоп 120 Sn наиболее распространен (около 33%).
Историческая справка. Сплавы Олова с медью – бронзы были известны уже в 4-м тысячелетии до н. э., а чистый металл во 2-м тысячелетии до н. э. В древнем мире из Олова делали украшения, посуду, утварь. Происхождение названий “stannum” и “олово” точно не установлено.
Олово имеет высококристаллическую структуру, и когда оловянный стержень согнут, слышен «оловянный крик» из-за разрушения этих кристаллов. В соединениях олово обычно находится в двухвалентном состоянии или в четырехвалентном состоянии. Он сопротивляется кислороду и воде, но растворяется в кислотах и щелочах. Открытые поверхности образуют оксидную пленку. При нагревании на воздухе олово образует оксид олова, который слабо кислый.
Олово имеет две аллотропные формы при нормальном давлении, серый олово и белый олово. Серый олово вообще не имеет металлических свойств. Коммерческие банки качества устойчивы к оловянным вредителям в результате ингибирующего воздействия мелких примесей. Олово используется в качестве покрытия на поверхности других металлов для предотвращения коррозии. Например, банки «олово» изготавливаются из оловянной стали.
Распространение Олова в природе. Олово – 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 %; еще меньше Олова в мантии. Концентрирование Олова связано как с магматическими процессами (известны “оловоносные граниты”, пегматиты, обогащенные Оловом), так и с гидротермальными процессами; из 24 известных минералов Олова 23 образовались при высоких температурах и давлениях. Главное промышленное значение имеет касситерит SnO 2 , меньшее – станнин Cu 2 FeSnS 4 . В биосфере Олово мигрирует слабо, в морской воде его лишь 3·10 -7 % ; известны водные растения с повышенным содержанием Олова. Однако общая тенденция геохимии Олова в биосфере – рассеяние.
Олово можно наматывать на тонкие листы фольги. Сегодняшняя «фольга» для покрытия или упаковки пищевых продуктов обычно производится из алюминия. Сплавы олова являются коммерчески важными, например, в мягком припое, оловянной, бронзовой и фосфорной бронзе.
Хлорид олова используется в качестве протравы в крашении текстиля и для увеличения веса шелка. Фторид олова используется в некоторых зубных пастах. Плотность земной коры: 3 части на миллион по весу, 4 части на миллион по молям. Изобилие солнечной системы: 9 частей на миллиард по весу, 1 часть на миллиард по молям.
Физические свойства Олова. Олово имеет две полиморфные модификации. Кристаллическая решетка обычного β-Sn (белого Олово) тетрагональная с периодами а = 5,813Å, с = 3,176Å; плотность 7,29 г/см 3 . При температурах ниже 13,2 °С устойчиво α-Sn (серое Олово) кубической структуры типа алмаза; плотность 5,85 г/см 3 . Переход β->α сопровождается превращением металла в порошок. t пл 231 ,9 °С, t кип 2270 °С. Температурный коэффициент линейного расширения 23·10 -6 (0-100 °С); удельная теплоемкость (0°С) 0,225 кдж/(кг·К), то есть 0,0536 кал/(г·°С); теплопроводность (0°С) 65,8 вт/(м·К.), то есть 0,157 кал/(см·сек·°С); удельное электрическое сопротивление (20 °С) 0,115·10 -6 ом·м, то есть 11,5·10 -6 ом·см. Предел прочности при растяжении 16,6 Мн/м 2 (1,7 кгс/мм 2); относительное удлинение 80-90% ; твердость по Бринеллю 38,3-41,2 Мн/м 2 (3,9-4,2 кгс/мм 2). При изгибании прутков Олова слышен характерный хруст от взаимного трения кристаллитов.
Источник: олово очень редко встречается в природе. Главная руда – касситерит. Металл получают из касситерита за счет сокращения руды углем. Изотопы: Олово имеет 35 изотопов, периоды полураспада которых известны, массовое число 100 до олова имеет десять стабильных изотопов, большинство из которых является одним из элементов.
Для онлайн-ссылок скопируйте и вставьте одно из следующих. Элемент олова вездесущ для нас в течение тысяч лет и по-прежнему в центре внимания, будь то с любопытными историями, такими как оловянный вредитель с оловянными пуговицами, которые привели к упадку армии Наполеона в российской кампании или с необычными химическими свойствами. Молекулярные соединения олова уменьшают сопротивление трения в автомобильных шинах и образуют очень необычные анионы.
Химические свойства Олова. В соответствии с конфигурацией внешних электронов атома 5s 2 5р 2 Олово имеет две степени окисления: +2 и +4; последняя более устойчива; соединения Sn (II) – сильные восстановители. Сухим и влажным воздухом при температуре до 100 °С Олово практически не окисляется: его предохраняет тонкая, прочная и плотная пленка SnO 2 . По отношению к холодной и кипящей воде Олово устойчиво. Стандартный электродный потенциал Олова в кислой среде равен -0,136 в. Из разбавленных НCl и H 2 SO 4 на холоду Олово медленно вытесняет водород, образуя соответственно хлорид SnCl 2 и сульфат SnSO 4 . В горячей концентрированной H 2 SO 4 при нагревании Олово растворяется, образуя Sn(SO 4) 2 и SO 2 . Холодная (0°С) разбавленная азотная кислота действует на Олово по реакции:
При заказе № 50 олово находится почти в середине периодической системы. Его положение на границе металлов с неметаллами с предшественником индия и преемницей сурьмы, которые явно являются металлическими или. В качестве используемого металла элемент олова вездесущ в течение тысяч лет. Он преимущественно использовался в качестве легирующего компонента, Известный как медь в бронзе, находит в Центральной Европе, что элементарный олово, например, Например, в виде ювелирных колец. Гомер, однако, также нашел концепцию «жестяных ножек», а Гиппократ назвал ее «самой здоровой из металлов».
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/мл) Олово окисляется с образованием осадка метаоловянной кислоты H 2 SnO 3 , степень гидротации которой переменна:
3Sn + 4HNO 3 + n H 2 O = 3H 2 SnO 3 ·nH 2 O + 4NO.
При нагревании Олова в концентрированных растворах щелочей выделяется водород и образуется гексагидростаниат:
Металл можно легко вылить из-за его низкой температуры плавления, и во времена римлян была уже профессия основателя олова. На протяжении столетий популярны оловянные и питьевые суда, В отличие от вина, менее чувствительного к окислению, чем железа, меди или бронзы, что привело к принятию в Совете Реймса в 813 году священников, которым было разрешено использовать оловянные сосуды вместо золота и серебра. Большое внимание в средствах массовой информации было уделено элементом олова. В это время олово широко использовалось в качестве домашней посуды в армиях, и, по слухам, олово было изгнано из повседневной жизни из-за содержания мышьяка.
Sn + 2KOH + 4H 2 O = K 2 + 2H 2 .
Кислород воздуха пассивирует Олово, оставляя на его поверхности пленку SnO 2 . Химически оксид (IV) SnO 2 очень устойчив, а оксид (II) SnO быстро окисляется, его получают косвенным путем. SnO 2 проявляет преимущественно кислотные свойства, SnO – основные.
С водородом олово непосредственно не соединяется; гидрид SnH 4 образуется при взаимодействии Mg 2 Sn с соляной кислотой:
Основой был научный трактат в середине 18 века Хенкель и Маргграф, который описал, что в олове содержится большое количество мышьяка. Но только после его перевода на французский язык в докладе были предложены волны, так что французская военная армия приказала провести исследование от королевского французского государства и апостела Бауэна. Маргрет были переведены и опубликованы таким образом, что они попали в руки большего числа читателей, они оказали на них иное влияние. В дополнение к научным материалам эту книгу можно рассматривать как ранний пример, поскольку нехимически некритические предположения абстрактного содержания создали факты, которые вводят в заблуждение и даже приводят к бессмысленным экономическим изменениям.
Mg 2 Sn + 4HCl = 2MgCl 2 + SnH 4 .
Это бесцветный ядовитый газ, t кип -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 Олова, например:
SnCl 2 + 4HCl + 3Mg = 3MgCl 2 + SnH 4 .
С галогенами олово дает 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 Олова с сухим хлором (Sn + 2Cl 2 = SnCl 4) получают тетрахлорид SnCl 4 ; это бесцветная жидкость, хорошо растворяющая серу, фосфор, иод. Раньше по приведенной реакции удаляли Олово с вышедших из строя луженых изделий. Сейчас способ мало распространен из-за токсичности хлора и высоких потерь Олова.
Первый научный трактат о элементе олова. Металл с «ковальным характером» – рассказы о чужеродной чуме. Дело в том, что олово подвергается аллотропному превращению при температурах ниже 2 ° С, которое, однако, кинетически чрезвычайно подавлено и, следовательно, очень медленное. Кристаллизационные ядра α-модификации приводят к уменьшению кинетического торможения, которое характеризует термин «оловянная чума». Преобразование при повышении температуры происходит спонтанно.
Однако фазовое преобразование является порядком и не следует этому пути симметрии. С сегодняшнего дня это фазовое преобразование все еще увлекательно, потому что оно показывает, насколько энергетически связаны тесные металлические и ковалентные связи. Даже при стандартных условиях металлический олово в его тетрагональной форме значительно отличается от самых плотных моделей упаковки шариков, которые очень распространены в металлах. И только ниже стандартных условий происходит трансформация металлического β-олова в α-модификацию, в которой атомы образуют алмазную структуру с четырьмя атомами углерода, как в углеродном элементе.
Тетрагалогениды SnX 4 образуют комплексные соединения с Н 2 О, NH 3 , оксидами азота, РСl 5 , спиртами, эфирами и многими органическими соединениями. С галогеноводородными кислотами галогениды Олова 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 Н 2 SnО 3 ·nН 2 О. С серой Олово дает нерастворимые в воде и разбавленных кислотах сульфиды: коричневый SnS и золотисто-желтый SnS 2 .
Подобно воде, возникает парадокс, что низкотемпературная форма менее плотная, чем высокотемпературная. Ковалентный характер связей между атомами олова в низкотемпературной модификации можно увидеть непосредственно в охрупчивании иначепластичного олова, который вместе с увеличением объема вызывает изменение продольной деформации поверхности.
Как и в случае с вышеописанным содержанием мышьяка, сообщалось о распаде органных свистов, монет, пуговиц и оловянных батончиков до научного разъяснения перехода к мистическому. Коэна и К. ван Эйка, истории передаются по сей день. Таким образом, сообщения, в которых холодное деформирование монет или распад Золхауса Св. Здесь, являются лишь предположением в развлекательной книге о «молекулах». Как и эта история, другие сообщения о жужжании, особенно в Интернете, более точны, чем март. Тем не менее, кнопки были также сохранены в военном лагере, который также должен быть сломан.
Получение Олова. Промышленное получение Олова целесообразно, если содержание его в россыпях 0,01% , в рудах 0,1%; обычно же десятые и единицы процентов. Олову в рудах часто сопутствуют W, Zr, Cs, Rb, редкоземельные элементы, Та, Nb и другие ценные металлы. Первичное сырье обогащают: россыпи – преимущественно гравитацией, руды – также флотогравитацией или флотацией.
Во многих случаях обрабатывается не чистый олово, а свинцово-содержащий оловянный сплав, который также увеличивает или даже подавляет кинетическое ингибирование фазового превращения. Добавки мышьяка, свинца, сурьмы или висмута, в то время как цинк и алюминий облегчают фазовое превращение. По сравнению с оловянными губками значительно меньше сообщений, в которых заняты электрические и электронные свойства низкотемпературной модификации олова.
Из-за охрупчивания монокристаллов олова не может быть проведено измерение электропроводности, и β-форма снова образуется при прессовании хрупких порошков. Единственное доказательство, известное автору, несомненно, было связано с измерениями высокочастотных потерь, в которых можно было бы установить аналогию температурно-зависимого поведения с полупроводниковыми элементами кремния и германия. Копия статьи из Политехнического журнала.
Концентраты, содержащие 50-70% Олова, обжигают для удаления серы, очищают от железа действием НCl. Если же присутствуют примеси вольфрамита (Fe,Mn)WO4 и шеелита CaWO 4 , концентрат обрабатывают НCl; образовавшуюся WO 3 ·H 2 O извлекают с помощью NH 4 OH. Плавкой концентратов с углем в электрических или пламенных печах получают черновое Олово (94-98% Sn), содержащее примеси Cu, Pb, Fe, As, Sb, Bi. При выпуске из печей черновое Олово 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 твердых сульфидов, которые снимают с поверхности Олова. От мышьяка и сурьмы Олово рафинируют аналогично – вмешиванием алюминия, от свинца – с помощью SnCl 2 . Иногда Bi и Рb испаряют в вакууме. Электролитическое рафинирование и зонную перекристаллизацию применяют сравнительно редко для получения особо чистого Олова. Около 50% всего производимого Олова составляет вторичный металл; его получают из отходов белой жести, лома и различных сплавов.
Полянионы олова – 85 лет до структурного выяснения «нестанидного». Прояснение специфического свойства элемента олова, а также образование анионов в противовес свойствам большинства металлов снова оказалось очень длинным. Из наблюдения, что натрий, растворенный в жидком аммиаке, образует растворы с металлами, до первого структурного доказательства полианиона 4, продолжался 85 лет. Между ними Эдуард Цинтл дал точные аналитические процедуры для присутствия полианионов, характеристики связывания которых ломали обычные модели распыления.
Однако правила, используемые для описания электронно-дефицитных соединений молекул борной кислоты, могут быть перенесены. До сих пор увлекательная химия полианионов олова находится в центре внимания. Свободные от лигандов кластеры представляют собой квазиактивированную, растворимую и очень реактивную форму элемента, которая допускает множество реакций и открывает доступ к так называемым «интерметаллоидным кластерам». Реакции диспропорционирования позволяют строить кластеры, которые, Например, до 15 атомов олова и четыре атома титана, где атомы титана могут либо быть связаны с лигандами, либо, как в интерметаллидах, без лиганда с атомами олова.
Применение Олова. До 40% Олово идет на лужение консервной жести, остальное расходуется на производство припоев, подшипниковых и типографских сплавов. Оксид 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.
Г-н Баин, Кингл. французское государство и Оберфелдапотека, исследовали химические исследования олова и ответили на вопрос: Можно ли без опасности использовать экономическое использование оловянных сосудов? Концепция местного элемента еще не родилась, но проблемы, связанные с оловянными железными бутылками, уже были хорошо известны: Поэтому не следует надеяться, что вино или любая другая кислая жидкость растворяется в олове Бутылки, менее чем за четыре или двадцать часов, вино начнет разлагаться и получить тонкий вкус, который, как известно, очень неприятен.
Токсичность самого Олова и большинства его неорганических соединений невелика. Острых отравлений, вызываемых широко используемым в промышленности элементарным Оловом, практически не встречается. Отдельные случаи отравлений, описанные в литературе, по-видимому, вызваны выделением AsH 3 при случайном попадании воды на отходы очистки Олова от мышьяка. У рабочих оловоплавильных заводов при длительном воздействии пыли оксида Олова (так называемое черное Олово, SnO) могут развиться пневмокониозы; у рабочих, занятых изготовлением оловянной фольги, иногда отмечаются случаи хронической экземы. Тетрахлорид Олова (SnСl 4 ·5Н 2 О) при концентрации его в воздухе свыше 90 мг/м 3 раздражающе действует на верхние дыхательные пути, вызывая кашель; попадая на кожу, хлорид Олова вызывает ее изъязвления. Сильный судорожный яд – оловянистый водород (станнометан, SnH 4), но вероятность образования его в производственных условиях ничтожна. Тяжелые отравления при употреблении в пищу давно изготовленных консервов могут быть связаны с образованием в консервных банках SnH 4 (за счет действия на полуду банок органических кислот содержимого). Для острых отравлений оловянистым водородом характерны судороги, нарушение равновесия; возможен смертельный исход.
Там же. Из-за свинца, добавленного к олову, коррозия свинца происходит из-за контакта с дубовым деревом и используемым белым клеем. Электрические свойства серого олова. Подобно другим элементам, таким как германий, олово принадлежит к группе 14 в периодической таблице элементов. Основным минералом, из которого извлекается олово, является касситерит.
Существует около 10 изотопов этого элемента. Олово считается металлическим, блестящим и серебристо-серым. Это элемент, который не легко окисляется, а также противостоит коррозии, что делает его полезным металлом для многих обстоятельств. Кроме того, он участвует в многочисленных сплавах с другими металлами или покрывает их, чтобы защитить их, особенно от коррозии. Одной из самых значительных характеристик олова является то, что он может страдать так называемой «чумой олова», конкретным явлением или болезнью, благодаря которой металл меняется на сероватый цвет и растет в объеме, часто растрескивается, стать пылью.
Органические соединения Олова, 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 Олова несколько ниже, в клинической картине отравлений преобладают симптомы поражения печени и желчевыводящих путей.
Эта «болезнь» может распространяться на другие металлы. Другой любопытной особенностью является тот, который известен как «крик олова», хруст, который ощущается при складывании металла из-за его кристаллической композиции. Чистый олово имеет две аллотропные формы, серый и белый олово. Он довольно хрупкий, обычно в виде пыли.
Структура, которую он представляет, имеет тетрагональный тип. Олово имеет много разных применений. Он обычно используется как защитник других металлов, таких как медь или железо. Он также связывается с составом стекла для смягчения хрупкости стекла. Олово образует многочисленные соединения, которые используются в промышленности фунгицидов, красителей и пигментов, зубной пасты и т.д. он используется в различных сплавах, таких как олово с медью, что приводит к появлению известной бронзы или оловянных сплавов с свинцом, очень полезно при сварке.
Олово как художественный материал. Отличные литейные свойства, ковкость, податливость резцу, благородный серебристо-белый цвет обусловили применение Олова в декоративно-прикладном искусстве. В Древнем Египте из Олова выполнялись украшения, напаянные на другие металлы. С конца 13 века в западноевропейских странах появились сосуды и церковная утварь из Олова, близкие серебряным, но более мягкие по абрису, с глубоким и округлым штрихом гравировки (надписи, орнаменты). В 16 веке Ф. Брио (Франция) и К. Эндерлайн (Германия) начали отливать парадные чаши, блюда, кубки из Олова с рельефными изображениями (гербы, мифологические, жанровые сцены). А. Ш. Буль вводил Олово в маркетри при отделке мебели. В России изделия из Олова (рамы зеркал, утварь) получили широкое распространение в 17 веке; в 18 веке на севере России расцвета достигло производство медных подносов, чайников, табакерок, отделанных оловянными накладками с эмалями. К началу 19 века сосуды из Олова уступили место фаянсовым и обращение к Олову как художественному материалу стало редким. Эстетические достоинства современных декоративных изделий из Олова – в четком выявлении структуры предмета и зеркальной чистоте поверхности, достигаемой литьем без последующей обработки.
. Олово в периодической системе химических элементов расположено под номером 50.
Характеристика элемента Олово
Олово встречается в природе редко, в жилах древних пород, почти исключительно в виде окиси SnO, называемой оловянным камнем… Окись олова восстанавливается весьма легко, через нагревание углём, в металлическое олово. Оттого олово знали ещё в древности, и ещё финикяне везли (его)из Англии… Олово мягче серебра и золота, и только свинец превосходит его в этом отношении.
Д. И. Менделеев. Основы химии
Олово является одним из семи металлов, которые известны ещё с древних времён. Открытие его было связано со случайным восстановлением наносного касситерита (оловянного камня); наносные отложения встречаются на поверхности или близко к ней, и оловянные руды намного легче восстанавливаются, чем руды других металлов. Оловянные разработки в Саксонии и Богемии относятся ещё к 12 веку, но в 17 веке 30-летняя война(1618 — 1648) разрушила промышленность. Производство смогли возобновить, но из-за открытия богатых месторождений в Америке оно пришло в упадок.
Олово римляне называли plumbum album – «белый свинец». Химический знак олова, Sn, произошло от латинского stannum, означающим «стойкий», «прочный». «Олово» вероятнее всего, произошло от греческого alophoys – белый, что указывает на цвет металла. В русском языке «олово» появилось в XI веке и означало как олово, так и свинец, эти два металла почти не различали, как и до сих пор в некоторых славянских языках оловом называется свинец. Олово со свинцом внешне похожи, оба металла тяжёлые и легкоплавкие, но их ещё путают и с цинком.
Олово – мягкий легкоплавкий металл. Изредка встречается в самородном виде, но чаще в виде соединений с кислородом и серой. Быстро согнув палочку из олова, можно услышать, как трутся друг о друга кристаллы олова. Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде β- модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2ºС. Белое олово – это серебристо — белый, мягкий, пластичный металл. При охлаждении, белое олово переходит в α — модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза. Фазовый переход белого олова в серое сопровождается увеличением удельного объёма на 25,6%, это приводит к рассыпанию олова в порошок. Наблюдавшееся рассыпание оловянных изделий во время сильных морозов называли «оловянной чумой».
Олово не токсично, устойчиво к коррозии. Для пайки металлов используют сплав 1/3 свинца и 2/3 олова, он плавится при 182 ºС – на 50 0 ниже, чем чистое олово и на 145 0 ниже, чем свинец.
Олова очень много расходуется на получение бронзы – сплава олова с медью и баббита – антифрикционного сплава олова с медью, свинцом и сурьмой. Баббиты резко снижают трение, поэтому используют их в производстве подшипников. Олово до середины XX века широко использовалось для изготовления детских игрушек, оловянные солдатики были самыми востребованными.
В 2012 году мировое производство олова составило 230 тысяч тонн.
