Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Олово



План:


Введення

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. Відноситься до групи легких металів. При нормальних умовах проста речовина 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 кубічної гратами типу алмаза, вище 13,2 C стійко β-олово (біле олово) з тетрагональної кристалічною решіткою [1].


1. Історія

Олово було відомо людині вже в IV тисячолітті до н.е.. Цей метал був малодоступний і доріг, оскільки вироби з нього рідко зустрічаються серед римських і грецьких старожитностей. Про олові є згадки в Біблії, Четвертої Книзі Мойсеєвого. Олово є (поряд з міддю) одним з компонентів бронзи (див. Історія міді і бронзи), винайденої в кінці або середині III тисячоліття до н.е... Оскільки бронза була найміцнішим з відомих в той час металів і сплавів, олово було "стратегічним металом" протягом всього "Бронзового століття", більше 2000 років (дуже приблизно: 35 - 11 століття до н. е..).

Крапля розплавленого олова

2. Походження назви

Латинська назва stannum , Пов'язане з санскритським словом, що означає "стійкий, міцний", спочатку відносилося до сплаву свинцю і срібла, а пізніше до іншого, що імітує його сплаву, який містить близько 67% олова; до IV століття цим словом стали називати власне олово.

Слово олово - загальнослов'янську, що має відповідності в балтійських мовах (пор. лит. Alavas, alvas - "олово", прусський. Alwis - "свинець"). Воно є суфіксальним утворенням від кореня ol-(пор. древневерхненемецком elo - "жовтий", лат. Albus - "білий" і пр.), так що метал названий за кольором [2].


3. Знаходження в природі

Олово - рідкісний розсіяний елемент, за поширеністю в земній корі олово займає 47-е місце. Кларковое зміст олова в земній корі становить, за різними даними, від 2 10 -4 до 8 10 -3% по масі. Основний мінерал олова - каситерит (олов'яний камінь) SnO 2, що містить до 78,8% олова. Набагато рідше в природі зустрічається станнін ( олов'яний колчедан) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5% Sn).

Природне олово складається з дев'яти стабільних нуклідів з масовими числами 112 (в суміші 0,96% по масі), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7, 61%), 118 (24,03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%), і одного слабо радіоактивного олова-124 (5,94%). 124 Sn - бета-випромінювач, його період напіврозпаду дуже великий і становить T 1 / 2 = 1016-1017 років [3].


3.1. Родовища

Світові родовища олова знаходяться в Південно-Східній Азії, в основному в Китаї, Індонезії, Малайзії і Таїланді. Також є великі родовища в Південній Америці ( Болівії, Перу, Бразилії) і Австралії.
В Росії запаси олов'яних руд розташовані в Чукотському автономному окрузі (рудник / селище Валькумей, розробка родовища закрита на початку 90-х років), в Приморському краї ( Кавалеровском район), в Хабаровському краї ( Сонячний район, Верхнебуреінскій район ( Правоурмійское родовище)), у Якутії (родовище Депутатське) та інших районах.


3.2. Поширеність у природі

Поширеність у природі відображена в наступній таблиці [4] :

Геол. об'єкт Камен. метеорити Дуніт та ін Базальти та ін Діорити та ін Гранітоїди Глини та ін Вода океанів Жива речовина (% на жива вага) Грунт Зола рослин
Зміст, вагу. % 00 1 10 -4 0 5 10 -5 0 1,5 10 -4 0000 - 000 3 10 -4 1 10 -3 0 7 10 -7 0000 5 10 -5 1 10 -3 00 5 10 -4

У незабруднених поверхневих водах олово міститься в субмікрограммових концентраціях. У підземних водах його концентрація досягає одиниць мікрограмів на дм , збільшуючись в районі оловорудних родовищ, воно потрапляє у води за рахунок руйнування в першу чергу сульфідних мінералів, нестійких в зоні окислення. ГДК Sn = 2 мг / дм .

Кристали каситериту - олов'яна руда

Олово є амфотерним елементом, тобто елементом, здатним виявляти кислотні та основні властивості. Це властивість олова визначає і особливості його поширення в природі. Завдяки цій подвійності олово проявляє літофільні, халькофільних і сідерофільние властивості. Олово за своїми властивостями виявляє близькість до кварцу, внаслідок чого відома тісний зв'язок олова у вигляді окису (каситериту) з кислими гранітоїдами (літофільностью), часто збагаченими оловом, аж до утворення самостійних кварц -кассітерітових жив. Лужний характер поведінки олова визначається в освіті досить різноманітних сульфідних сполук (халькофільних), аж до утворення самородного олова і різних інтерметалевих сполук, відомих в ультраосновних породах (сідерофільние).


3.3. Форми знаходження

Основна форма знаходження олова в гірських породах і мінералах - розсіяна (або ендокріптная). Однак олово утворює і мінеральні форми, і в цьому виді часто зустрічається не тільки як акцессорій в кислих магматичних породах, але й утворює промислові концентрації переважно в окисной (каситерит SnO 2) і сульфідної (станнін) формах [5].

3.3.1. Тверда фаза. Мінерали

Кристали каситериту

Загалом можна виділити наступні форми знаходження олова у природі:

  1. Розсіяна форма; конкретна форма знаходження олова в цьому виді невідома. Тут можна говорити про ізоморфно розсіяною формою перебування олова внаслідок наявності ізоморфізму з низкою елементів (Ta, Nb, W - з утворенням типово кисневих сполук; V, Cr, Ti, Mn, Sc - з утворенням кисневих і сульфідних сполук). Якщо концентрації олова не перевищують деяких критичних значень, то воно ізоморфно може заміщати названі елементи. Механізми ізоморфізму різні.
  2. Мінеральна форма: олово встановлено в мінералах-концентраторах. Як правило, це мінерали, в яких присутня залізо Fe +2: буттям, гранати, піроксени, магнетити, турмаліни і т. д. Цей зв'язок обумовлена ​​изоморфизмом, наприклад за схемою Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3. У оловоносних скарнах високі концентрації олова встановлені в гранатах (до 5,8 вагу.%) (особливо в андрадіта), епідот (до 2,84 вагу.%) і т. д.

На сульфідних родовищах олово входить як ізоморфний елемент у сфалериту (Сілінское родовище, Росія, Примор'я), халькопірітом (Дубровський родовище, Росія, Примор'я), пірит. Високі концентрації олова виявлені в пірротін грейзенах Смирновская родовища (Росія, Примор'я). Вважається, що через обмежений ізоморфізму відбувається розпад твердих розчинів з мікровиделеніямі Cu 2 +1 Fe +2 SnS 4 або тілліти PbSnS 2 та інших мінералів.


3.3.2. Власне мінеральні форми

3.3.2.1. Самородні елементи, сплави та интерметаллические з'єднання

Хоча концентрації цих мінералів у породах дуже низькі, однак поширені вони у широкому колі генетичних утворень. Серед самородних форм разом з Sn виявлені Fe, Al, Cu, Ti, Cd і т. д., не рахуючи вже відомі самородні платиноїди, золото і срібло. Ці ж елементи утворюють між собою і різні сплави: (Cu + Sn + Sb), (Pb + Sn + Sb) та ін, а також тверді розчини. Серед інтерметалевих сполук встановлені стістаіт SnSb, атаки (Pd, Pt) 3 Sn, штумирліт Pt (Sn, Bi), Звягінцева (Pd, Pt) 3 (Pb, Sn), Таймир (Pd, Cu, Pt) 3 Sn та інші [ 6] [7].

Наведені форми знаходження олова та інших елементів зустрічаються в різних геологічних утвореннях [7] :

  1. Група інтрузивних і ефузивних магматичних порід: Трапп, покрутив Сибірської платформи, гипербазітамі і габброіди Камчатки, кимберліти Якутії, лампроіти Алдана і т. д.; гранітоїди Примор'я, Далекого Сходу, Тянь-Шаню.
  2. Група метасоматичні і гідротермально змінених порід: мідно-нікелеві руди Сибірської платформи, золоторудні об'єкти Уралу, Кавказу, Узбекистану і т. д. [8]
  3. Група сучасного рудоутворення: пелагічні опади Тихого океану, продукти великі тріщини Толбачінского виверження, гідротермальних система Узон на Камчатці і пр.
  4. Група осадових порід різного походження.

3.3.2.2. Окисні сполуки олова

Найбільш відомою формою є головний мінерал олова - каситерит SnO 2, що представляє собою з'єднання олова з киснем. У мінералі за даними ядерної гамма-резонансної спектроскопії присутній Sn +4.

Каситерит

Каситерит (від грец. Kassiteros - олово) - головний рудний мінерал для отримання олова. Теоретично містить 78,62% Sn. Утворює окремі виділення, зерна, суцільні масивні агрегати, в яких зерна мінералу досягають у розмірі 3 - 4 мм і навіть більше.

  • Щільність 6040-7120 кг / м (найнижча у светлоокрашенних каситериту).
  • Твердість 6 .
  • Блиск - матовий, на гранях - алмазний.
  • Спайність недосконала.
  • Злам раковістий.

Основні форми виділення каситериту:

  1. мікровключення в інших мінералах;
  2. акцесорні виділення мінералу в породах і рудах;
  3. суцільні або вкраплені руди: голчасті радіально-променисті агрегати (Примор'я), коломорфние і кріптокрісталліческіе виділення і скупчення (Примор'я); кристалічна форма - головна форма виділення каситериту. У Росії родовища каситериту є на північному сході, в Примор'ї, Якутії, Забайкаллі; за кордоном - в Малайзії, Таїланді, Індонезії, КНР, Болівії, Нігерії та ін

Гідроокісние з'єднання

Другорядне місце займають гідроокісние сполуки олова, які можна розглядати як солі поліоловянних кислот. До них можна віднести мінерал сукулаіт Ta 2 Sn 2 +2 O [9]; твердий розчин олова в магнетит виду Fe 2 SnO 4 або Fe 3 SnO 3 (Бретштейн Ю. С., 1974; Вороніна Л. Б. 1979); "Варламова" - продукт окислення станніна, вважається, що він представляє собою суміш аморфних і полуаморфних сполук Sn, метаоловянной кислоти, поліконденсірованной фази і гідрокассітерітовой фази. Відомі також гідратовані продукти окислення - гідромартіт 3SnOxH 2 O; мушістоніт (Cu, Zn, Fe) Sn (OH) 6; гідростаннат міді CuSn (OH) 6 та ін

Силікати

Відома численна група силікатів олова, представлена ​​малаяітом CaSn [SiO 5] [10]; пабстітом Ba (Sn, Ti) Si 3 O 9 [11], стоказітом Ca 2 Sn 2 Si 6 O 18 x4H 2O та ін Мала утворює навіть промислові скупчення.

Шпінеліди

З інших окисних сполук відомі також шпінеліди, наприклад, мінерал Нігерії Sn 2 Fe 4 Al 16 Про 32 (Peterson EU, 1986).


3.3.2.3. Сульфідні сполуки олова

Включає різні сполуки олова з сіркою. Це друга за промисловим значенням група мінеральних форм знаходження олова. Найбільш важливим з них є станнін, другий за значенням мінерал. Крім цього відзначаються франкеіт Pb 5 Sn 3 Sb 2 S 14, Герценберг SnS, Берндт SnS 2, Тіллі PbSnS 2 і Кестер Cu 2 ZnSnS 4. Виявлено і більш складні сульфідні сполуки олова зі свинцем, сріблом, міддю, що мають в основному мінералогічний значення. Тісний зв'язок олова з міддю обумовлює часте присутність на оловорудних родовища халькопирита CuFeS 2 з утворенням парагенезіса каситерит - халькопірит.

Станнін

Станнін (від лат. stannum - Олово), олов'яний колчедан, мінерал з класу сульфідів із загальною формулою виду Cu 2 FeSnS 4. Вона випливає з формули халькопирита шляхом заміни одного атома Fe на Sn. Містить 29,58% Cu, 12,99% Fe, 27,5% Sn і 29,8 S, а також домішки Zn, Sb, Cd, Pb та Ag. Широко поширений мінерал в оловорудних родовищах Росії. На ряді местрожденій Росії (Примор'я, Якутія) і Середньої Азії (Таджикистан) він є істотним елементів сульфідних мінералів і часто разом з варламовітом становить 10-40% загального олова. Часто утворює вкрапленность в Сфалерит ZnS, халькопірит. У багатьох випадках спостерігаються явища розпаду станніна з виділенням каситериту.


3.3.3. Колоїдна форма

Колоїдні і олово-кременисті сполуки відіграють значну роль в геохімії олова, хоча детально вона не вивчена. Значне місце в геології елемента відіграють коломорфние з'єднання і продукти його кристалічних перетворень в скритокрісталліческіе різниці. Коломорфний каситерит розглядається як форма вираження в'язких гелеобразних розчинів.

Незалежні дослідження виявили аномально високу розчинність SnO 2 в хлор-кремнієвих розчинах. Максимальна розчинність досягається при відношенні \ Frac {\ mathrm {SnO} _2} {\ mathrm {SiO} _2} = 1 {,} 5 .

Аналіз властивостей з'єднання Sn (OH) 4 і близькість їх до з'єднання Si (OH) 4 виявляє здатність його до полімеризації з утворенням в кінцевому рахунку з'єднань H 2 Sn k O 2 k +1, Sn k O 2 k -1 (OH) 2. В обох випадках можливе заміщення групи (ОН) на аніони F і Cl.

Таким чином, полімеризація молекул Sn (OH) 4 і з'єднання їх з молекулами Si (OH) 4 веде до утворення гелю (колоїду) і появі ланцюжків H m Sn 2 n Si n O p, причому m ≤ 8 [12], або H s [SiO 2 n (SnO m) d] (Некрасов І. Я. та ін, 1973).

Наявні дані говорять про те, що колоїдна форма є природним посередником при осадженні олова з гідротермальних розчинів.


3.3.4. Форми знаходження олова в рідкій фазі

Найменш вивчена частина геохімії олова, хоча в газово-рідких включеннях встановлені каситериту у вигляді мінералів-в'язнів (Кокорін А. М. та ін, 1975). Робіт з аналізу конкретних оловосодержащих природних розчинів немає. В основному вся інформація грунтується на результатах експериментальних досліджень, які говорять тільки про ймовірні формах знаходження олова в розчинах. Істотну роль у розробці методики цих досліджень належить академіку В. Л. Барсукову [5]

Вся сукупність експериментально встановлених форм знаходження олова в розчинах розбивається на групи:

  1. Іонні сполуки. Ці сполуки та їх структура описуються з позицій класичних валентних і стереохимических уявлень. Виділяються підгрупи:
    1. Прості іони Sn +2 і Sn +4 в основному виявлені в магматичних розплавах, а також в гідротермальних розчинах, що володіють низькими значеннями рН. Проте в існуючих гідротермальних системах, розкритих складом газово-рідких включень, такі умови не встановлені.
    2. Солі галоїдні кислот - SnF 2, SnF 4 0, SnCl 4 0. Вважається, що роль хлору в перенесенні і відкладення олова і супутніх металів більш значна, ніж роль фтору.
    3. Гідроксильні сполуки олова. У лужних умовах вихідними є з'єднання H 2 SnO 2, H 2 SnO 4, H 2 SnO 3. Ці форми часто встановлюються на основі відомих мінеральних форм. Частина цих форм має як штучне (CaSnO 3, Ca 2 SnO 4), так і природне (FeSnO 2, Fe 2 SnO 4) походження. У кислих середовищах ці сполуки поводяться як слабкі підстави типу Sn (OH) 2, Sn (OH) 4. Вважається, що однією з форм прояву подібних з'єднань є Варламова. Згідно з експериментальними даними Sn (OH) 4 відкладається тільки при Т <280 C в слабокислих або нейтральних умовах при рН = 7 - 9. З'єднання Sn (OH) 4 і Sn (OH) 3 + стійкі при рН = 7 - 9, тоді як Sn (OH) 2 +2 і Sn (OH) +2 - при рН <7.
      Досить часто групи (ОН) -1 заміщуються на F і Cl, створюючи галогенозамещенних модифікації гідросоедіненій олова. У загальному вигляді ці форми представлені сполуками Sn (OH) 4-k F k або Sn (OH) 4-k F kn n. В цілому з'єднання Sn (OH) 3 F стійко при Т = 25 - 50 C, а Sn (OH) 2 F при Т = 200 C.
    4. Сульфідні сполуки. За експериментальними даними в розчині присутні з'єднання SnS 4 -4 або SnS 3 -2 при рН> 9; SnS 2 O -2 (pH = 8 - 9) та Sn (SH) 4 (pH = 6). Є згадка про існування з'єднання типу Na 2 SnS 3, нестійкого в кислому середовищі.
  2. Комплексні сполуки олова вивчені при розчиненні каситериту у фторованих середовищах. Ці сполуки відрізняються високою розчинністю. Цими ж властивостями володіють сполуки, отримані в хлоридних розчинах. В якості основних форм комплексних сполук, відомих з експериментів, можна назвати Na 2 [Sn (OH) 6], Na 2 [SnF 6], Na 2 [Sn (OH) 2 F 4] та ін Експерименти показали, що комплекс Sn (OH) 4 F 2 -2 переважатиме при Т = 200 C.
  3. Колоїдні і олово-кременисті з'єднання. Про їх існування говорить присутність на багатьох родовищах коломорфних виділень каситериту. Дивитися вище.

3.4. Промислові типи родовищ олова

Описані вище геохімічні особливості олова знаходять непряме відображення в формаційної класифікації оловорудних родовищ, запропонованої Є. А. Радкевич з подальшими доповненнями.

А. Формація оловоносних гранітів. Каситерит встановлено в акцесорних частини гранітів.
Б. Формація рідкіснометальних гранітів. Це граніти літіоніт-амазоніт-альбітового типу (апограніти по А. А. Беусу). Каситерит в акцесорних частини разом колумбіт-татнатлітом, мікролітів і пр.
В. Формація оловоносних пегматитів. Олов'яна мінералізація характерна для Be-Li-, Be-Ta-, F-Li-типів.
Г. Формація полевошпат-кварц-кассітерітовая. Виділено Ів. Ф. Григор'євим. Це кварц-полешпатові жили з касситеритом та ін мінералами.
Д. Формація кварц-касстерітовая. Поширена на СВ СРСР. Це жильні зони, Грейзен з кварцом, мусковіту, вольфрамітом, касситеритом та ін
Є. Формація каситерит-силікатно-сульфідна з турмаліновим і хлорітовие типами. Одна з основних продуктивних формацій Примор'я Росії.
Ж. Формація каситерит-сульфідна. Також основна оловопродуктівная формація. У ній виділяють основні типи:
  1. штокверкових олово-Вольфрамове зруденіння;
  2. рудні тіла квар-каситерит-арсенопірітового типу;
  3. продуктивні кварцові жили сульфідно-каситерит-хлорітовие типу;
З. Формація олов'яно-скарновая.
І. Формація дерев'янисті олова (ріолітовий формація).
К. Формація основних і ультраосновних порід (за І. Я. Некрасову) [11] [12]
Л. Формація лужних порід Україні (за В. С. Металліді, 1988).

4. Виробництво

У процесі виробництва рудоносних порода ( каситерит) піддається дробленню до розмірів часток в середньому ~ 10 мм, в промислових млинах, після чого каситерит за рахунок своєї щодо високої щільності та маси відокремлюється від порожньої породи вібраційно-гравітаційному методом на збагачувальних столах. На додаток застосовується флотаційний метод збагачення / очищення руди. Таким чином вдається підвищити вміст олова в руді до 40-70%. Далі проводять випалення концентрату в кисні для видалення домішок сірки і миш'яку. Отриманий концентрат олов'яної руди виплавляється в печах. У процесі виплавки відновлюється до вільного стану за допомогою застосування в відновлення деревного вугілля, шари якого укладаються по черзі з шарами руди, або алюмінієм (цинком) в електропечах: SnO 2 + C = Sn + CO 2. Особливо чисте олово напівпровідникової чистоти готують електрохімічним рафінуванням або методом зонної плавки [13].


5. Фізичні та хімічні властивості

Щільність, г / см: в твердому стані при 20 С - 7,3; в рідкому стані при температурі плавлення - 6.98
Температура, С: плавлення - 231,9; кипіння - 2200
Коефіцієнт лінійного розширення при температурі 20-100 С, К-1 - 22,4.10-6
Питома теплоємність, Дж / (кг.К): в твердому стані при 20 С - 226; в рідкому стані при температурі плавлення - 268
Теплопровідність при 20 С, Вт / (м.К) - 65,8
Питомий електроопір при 20 С, мк Ом м - 0,115
Питома електропровідність при 20 С, ЧСЧ / м - 8,69
Механічні та технологічні властивості олова:
Тимчасовий опір розриву, МПа - 20
Відносне подовження,% - 80
Твердість по Бринеллю, НВ - 5
Температура лиття, С - 260-300

Проста речовина олово поліморфно. У звичайних умовах воно існує у вигляді β -Модифікації (біле олово), стійкої вище 13,2 C. Біле олово - це сріблясто-білий, м'який, пластичний метал, що володіє тетрагональної елементарної осередком, параметри a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координаційне оточення кожного атома олова в ньому - октаедр. Щільність β -Sn 7,228 г/см3.

При охолодженні, наприклад, при морозі на вулиці, біле олово переходить в α -Модифікацію (сіре олово). Сіре олово має структуру алмазу (кубічна кристалічна решітка з параметром а = 0,6491 нм). У сірому олові координаційний поліедра кожного атома - тетраедр, координаційне число 4. Фазовий перехід {\ Beta-Sn} \ rightarrow {\ alpha-Sn} \, супроводжується збільшенням питомої обсягу на 25,6% (щільність α -Sn складає 5,75 г / см 3), що призводить до розсипання олова в порошок. У старі часи спостерігалося під час сильних холодів розсипання олов'яних виробів називали "олов'яною чумою". У результаті цієї "чуми" гудзики на обмундируванні солдатів, їх пряжки, гуртки, ложки розсипалися, і армія могла втратити боєздатність. (Докладніше про "олов'яної чуми" див цікаві факти про олово, посилання внизу цієї сторінки).

Через сильний відмінності структур двох модифікацій олова різняться і їх електрофізичні властивості. Так, β -Sn - метал, а α -Sn належить до напівпровідників. Нижче 3,72 К α -Sn переходить в надпровідний стан. Стандартний електродний потенціал E Sn 2 + / Sn дорівнює -0.136 В, а E пари Sn 4 + / Sn 2 + 0.151 В.

При кімнатній температурі олово, подібно сусідові по групі германію, стійке до дії повітря чи води. Така інертність пояснюється утворенням поверхневої плівки оксидів. Помітне окислення олова на повітрі починається при температурах вище 150 C:

Sn + O 2 = SnO 2.

При нагріванні олово реагує з більшістю неметалів. При цьому утворюються сполуки в ступені 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

Можливо також утворення хлороловянних кислот складів HSnCl 3, H 2 SnCl 4 та інших, наприклад:

Sn + 3HCl = HSnCl 3 + 2H 2

У розведеної сірчаної кислоти олово не розчиняється, а з концентрованою - реагує дуже повільно.

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

Sn + 4HNO 3 кінця. = β -SnO 2 H 2 O + 4NO 2 + H 2 O

При взаємодії з розбавленою азотною кислотою олово проявляє властивості металу. У результаті реакції утворюється сіль нітрат олова (II):

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

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

Sn + 2KOH +2 H 2 O = K 2 [Sn (OH) 4] + H 2

Гідрид олова - Станнаєв SnH4 - можна отримати за реакцією:

SnCl 4 + Li [AlH 4] = SnH 4 + LiCl + AlCl 3.

Цей гідрид дуже нестійкий і повільно розкладається вже при температурі 0 C.

Олову відповідають два оксиду SnO 2 (утворюється при зневодненні олов'яних кислот) і SnO. Останній можна отримати при слабкому нагріванні гідроксиду олова (II) Sn (OH) 2 в вакуумі: Sn (OH) 2 = SnO + H 2 O

При сильному нагріванні оксид олова (II) диспропорционирует:

2SnO = Sn + SnO 2

При зберіганні на повітрі монооксид SnO поступово окислюється:

2SnO + O 2 = 2SnO 2.

При гідролізі розчинів солей олова (IV) утворюється білий осад - так звана α -Олов'яна кислота:

SnCl 4 + 4NH 3 + 6H 2 O = H 2 [Sn (OH) 6] + 4NH 4 Cl.
H 2 [Sn (OH) 6] = α -SnO 2 nH 2 O + 3H 2 O.

Свежеполученная α -Олов'яна кислота розчиняється в кислотах і лугах:

α -SnO 2 nH 2 O + KOH = K 2 [Sn (OH) 6],
α -SnO 2 nH 2 O + HNO 3 = Sn (NO 3) 4 + H 2 O.

При зберіганні α -Олов'яна кислота старіє, втрачає воду і переходить в β -Олов'яну кислоту, яка відрізняється більшою хімічною інертністю. Дана зміна властивостей пов'язують зі зменшенням числа активних HO-Sn угруповань при стоянні і заміні їх на більш інертні мостіковие-Sn-O-Sn-зв'язку.

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

Sn 2 + + S 2 - = SnS

Цей сульфід може бути легко окислені до SnS 2 розчинами полісульфіду амонію:

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

Утворений дисульфід SnS2 розчиняється в розчині сульфіду амонію (NH 4) 2 S:

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

Четирехвалентного олово утворює великий клас оловоорганічних сполук, що використовуються в органічному синтезі, як пестицидів та інших.


6. Олов'яна чума

При температурі нижче 13,2 C відбувається збільшення питомої обсягу чистого олова на 25,6%, і воно спонтанно переходить в інше фазовий стан - сіре олово (α-Sn), в кристалічній решітці якого атоми розташовуються менш щільно. Одна модифікація переходить в іншу тим швидше, чим нижче температура навколишнього середовища. При -33 C швидкість перетворень стає максимальною. Олово тріскається і перетворюється на порошок. Причому зіткнення сірого олова і білого призводить до "зараження" останнього. Сукупність цих явищ називається "олов'яної чумою". Початок наукового вивчення цього фазового переходу було покладено в 1870 р. роботами петербурзького вченого Ю. Фріцше. Встановлено, що це є процес аллотропіческого перетворення білого олова в сіре зі структурою типу алмазу. Багато цінних спостережень і думок про цей процес висловлено Д. І. Менделєєвим в його "Основах хімії".

Біле олово - сріблясто-білий, блискучий метал із специфічною тетрагональной структурою і електронним s 2 p 2-станом - β-фазою. Сіре олово - ковалентний кристал зі структурою алмазу і електронним sp 3-станом - α-фазою. Фазові переходи олова з білого в сіре і назад супроводжуються перебудовою електронної структури і сильним (26,6%) об'ємним ефектом. Біле олово можна переохолодити до гелієвих температур (температура фазового α-β-рівноваги близько +13,2 C).


Одним із засобів запобігання "олов'яної чуми" є додавання в олово стабілізатора, наприклад вісмуту.

Цікаві факти:

  • "Олов'яна чума" - одна з причин загибелі експедиції Скотта до Південного полюса в 1912 Вона залишилася без пального через те, що воно просочилося через запаяні оловом баки, уражені "олов'яною чумою", названої так в 1911 р. Г. Коеном.
  • Деякі історики [ хто? ] вказують на "олов'яну чуму" як на одне з обставин поразки армії Наполеона в Росії в 1812 р. - сильні морози призвели до перетворення олов'яних гудзиків на мундирах солдат в порошок.
  • "Олов'яна чума" погубила багато найцінніші колекції олов'яних солдатиків. Наприклад, в запасниках петербурзького музею Олександра Суворова перетворилися на труху десятки фігурок - в підвалі, де вони зберігалися, лопнули взимку батареї опалення.

7. Застосування

  • Олово використовується в основному як безпечне, нетоксичне, корозійностійкого покриття в чистому вигляді або в сплавах з іншими металами. Головні промислові застосування олова - у білій жерсті (луджені залізо) для виготовлення тари харчових продуктів, у припоях для електроніки, в будинкових трубопроводах, в підшипникових сплавах і в покриттях з олова і його сплавів. Найважливіший сплав олова - бронза (з міддю). Інший відомий сплав - п'ютер - використовується для виготовлення посуду. Для цих цілей витрачається близько 33% всього видобутого олова. До 60% виробленого олова використовується у вигляді сплавів з міддю, міддю і цинком, міддю і сурмою (підшипниковий сплав, або бабіт), з цинком (пакувальна фольга) і у вигляді олов'яно-свинцевих та цинкових припоїв олов'яно-. Останнім часом відроджується інтерес до використання металу, оскільки він найбільш "екологічний" серед важких кольорових металів. Використовується для створення надпровідних проводів на основі інтерметалічного з'єднання Nb 3 Sn.

Дисульфід олова SnS 2 застосовують у складі фарб, що імітують позолоту ("сусальне золото"). Штучний радіонуклід олова 119 Sn - джерело гамма-випромінювання в месбауерівської спектроскопії.

  • Олово є найважливішим компонентом легирующим при отриманні конструкційних сплавів титану.
  • Ціни на металеве олово в 2006 році склали в середньому 12-18 дол / кг, двоокис олова високої чистоти близько 25 дол / кг, монокристалічного олово особливої ​​чистоти близько 210 дол / кг.



8. Ізотопи

Природне олово складається з десяти стабільних нуклідів з масовими числами 112 (в суміші 0,96% по масі), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 (24, 03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%) і 124 (5,94%). Цей елемент має найбільшим числом стабільних ізотопів, що пов'язано з фактом, що 50 (число протонів в ядрах олова) є магічним числом - воно составлет заповнену протонну оболонку в ядрі і підвищує тим самим енергію зв'язку і стабільність ядра.

Ізотопи олова 117 Sn і 119 Sn є месбауерівської ізотопами і застосовуються в гамма-резонансної спектроскопії.


9. Фізіологічна дія

Про роль олова в живих організмах практично нічого не відомо. У тілі людини міститься приблизно (1-2) 10 -4% олова, а його щоденне надходження з їжею становить 0,2-3,5 мг. Металеве олово не токсично, що дозволяє застосовувати його в харчовій промисловості. Олово становить небезпеку для людини у вигляді пари і різних аерозольних частинок, пилу. При дії парів або пилу олова може розвинутися станноз - ураження легень. Дуже токсичні деякі Оловоорганічні з'єднання. Тимчасово припустима концентрація сполук олова в атмосферному повітрі 0,05 мг / м 3, ГДК олова в харчових продуктах 200 мг / кг, у молочних продуктах і соках - 100 мг / кг. Токсична доза олова для людини - 2 м.

Шкідливі домішки, що містяться в олові в звичайних умовах зберігання та застосування, в тому числі в розплаві при температурі до 600 C, не виділяються в повітря робочої зони в обсягах, що перевищують гранично допустиму концентрацію відповідно до ГОСТ. Тривале (протягом 15-20 років) вплив пилу олова надає фіброгенное вплив на легкі і може викликати захворювання працюючих пневмоконіозом.


10. Галерея зображень

  • α і β олово

  • Олов'яний куб

  • Олов'яна руда

  • Олов'яний кубок з м. Гданська ( Польща)

  • Консервна банка з олов'яним покриттям

  • Олов'яний солдатик у формі після лиття

  • Дрібні вкраплення каситериту на розрізі кварц-топазу в поляризованому світлі. Ширина зображення 3,3 мм.

  • Кристали каситериту (темні)


Примітки

  1. 1 2 Редкол.: Кнунянц І. Л. (гл. ред.) Хімічна енциклопедія: у 5 т. - Київ: Радянська енциклопедія, 1992. - Т. 3. - С. 382. - 639 с. - 50 000 прим . - ISBN 5-85270-039-8.
  2. Л. А. Введенська, Н. П. Колесніков. Етимологія: Навчальний посібник / / СПб.: Питер, 2004, стор 122.
  3. Співаковський В. Б. Аналітична хімія олова. М., 1975
  4. Войткевич Г. В., Мірошников А. Е., Куховарських А. С. Короткий довідник з геохімії. М.: Недра, 1970
  5. 1 2 Барсуков В. Л. та ін Основні риси геохімії олова. М.: Наука, 1974.
  6. Єремєєв Н. В. та ін Самородні елементи в лампроідах Центрального Алдана. / / Доповіді АН СРСР, 1988, 303, 6, С.1464 - 1467
  7. 1 2 Самородне мінералоутворення в магматичних процесах. Частина I і II. Якутськ, 1981
  8. Крилова В. В. та ін Олово, свинець і интерметаллические з'єднання в рудах золото-срібної формаціі. / Праці ЦНІГРІ, 1979, Т.142, С.22 - 28
  9. Некрасов І. Я. Фазові співвідношення в олово-вмісних системах. М.: Наука, 1976
  10. Говоров І. Н. Геохімія рудних районів Примор'я. М.: Наука, 1977
  11. 1 2 Некрасов І. Я. Фазові співвідношення в олово-вмісних системах М.: Наука, 1976
  12. 1 2 Некрасов І. Я. Олово в магматичних і постмагматіческіх процесах. М.: Наука, 1874.
  13. Большаков К. А., Федоров П. І. Хімія і технологія малих металів. М., 1984.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru