Fiecare element chimic al sistemului periodic și substanțele simple și complexe formate de acesta sunt unice. Au proprietăți unice și multe au o contribuție incontestabilă semnificativă la viața umană și la existența în general. Elementul chimic staniu nu face excepție.
Cunoașterea oamenilor cu acest metal datează din cele mai vechi timpuri. Acest element chimic a jucat un rol decisiv în dezvoltarea civilizației umane și până în prezent, proprietățile staniului sunt utilizate pe scară largă.
Tin în istorie
Prima mențiune despre acest metal, care, așa cum credeau oamenii înainte, avea chiar și unele proprietăți magice, poate fi găsită în textele biblice. Tinul a jucat un rol decisiv în îmbunătățirea vieții în timpul epocii bronzului. La acea vreme, cel mai durabil aliaj metalic pe care îl deținea o persoană era bronzul, care poate fi obținut prin adăugarea elementului chimic staniu la cupru. Timp de câteva secole, totul a fost făcut din acest material, de la unelte la bijuterii.
După descoperirea proprietăților fierului, aliajul de staniu nu a încetat să fie folosit, desigur, nu este folosit la aceeași scară, dar bronzul, precum și multe dintre celel alte aliaje ale sale, sunt activ implicatastăzi o persoană din industrie, tehnologie și medicină, împreună cu sărurile acestui metal, cum ar fi clorura de staniu, care se obține prin interacțiunea staniului cu clorul, acest lichid fierbe la 112 grade Celsius, se dizolvă bine în apă, formează hidrați cristalini și fumează în aer.
Poziția elementului în tabelul periodic
Elementul chimic staniu (numele latin stannum - „stannum”, scris cu simbolul Sn) Dmitri Ivanovici Mendeleev l-a plasat pe bună dreptate la numărul cincizeci, în perioada a cincea. Are un număr de izotopi, cel mai comun izotop 120. Acest metal se află și în subgrupul principal al celui de-al șaselea grup, alături de carbon, siliciu, germaniu și fleroviu. Locația sa prezice proprietăți amfotere, staniul are caracteristici la fel de acide și de bază, care vor fi descrise mai detaliat mai jos.
Tabelul periodic arată, de asemenea, masa atomică a staniului, care este 118,69. Configurația electronică este 5s25p2, care substanțele complexe permit metalului să prezinte stări de oxidare +2 și +4, renunțând la doi electroni doar de la subnivelul p sau patru de la s- și p-, golind complet întregul nivel exterior.
Caracteristica electronică a elementului
În conformitate cu numărul atomic, spațiul circumnuclear al atomului de staniu conține până la cincizeci de electroni, ei sunt localizați pe cinci niveluri, care, la rândul lor, sunt împărțite într-un număr de subniveluri. Primele două au doar subniveluri s și p, iar începând de la al treilea, există o divizare triplăla s-, p-, d-.
Să luăm în considerare nivelul electronic extern, deoarece structura sa și umplerea cu electroni determină activitatea chimică a atomului. În starea neexcitată, elementul prezintă o valență egală cu două; la excitare, un electron trece de la subnivelul s la un loc vacant în subnivelul p (poate conține maximum trei electroni nepereche). În acest caz, staniul prezintă valență și stare de oxidare - 4, deoarece nu există electroni perechi, ceea ce înseamnă că nimic nu îi ține la subnivelurile în procesul de interacțiune chimică.
Metal de substanță simplă și proprietățile sale
Staniul de substanță simplă este un metal de culoare argintie, aparține grupului de fuzibili. Metalul este moale și relativ ușor de deformat. O serie de caracteristici sunt inerente unui metal precum staniul. O temperatură sub 13,2 grade Celsius este limita de tranziție a modificării metalice a staniului la pulbere, care este însoțită de o schimbare a culorii de la alb-argintiu la gri și o scădere a densității substanței. Staniul se topește la 231,9 grade și fierbe la 2270 grade Celsius. Structura cristalină tetragonală a staniului alb explică zdrobirea caracteristică a metalului atunci când este îndoit și încălzit în punctul de inflexiune prin frecarea cristalelor substanței unul împotriva celuil alt. Staniul gri are o sincronie cubică.
Proprietățile chimice ale staniului au o esență dublă, el intră atât în reacții acide, cât și în reacții bazice, manifestând amfoterism. Metalul interacționează cu alcalii, precum și cu acizi, cum ar fi sulfuric șinitric, este activ când reacţionează cu halogeni.
Aliaje de staniu
De ce sunt folosite mai des aliajele lor cu un anumit procent de componente constitutive în locul metalelor pure? Faptul este că aliajul are proprietăți pe care un metal individual nu le are sau aceste proprietăți sunt mult mai puternice (de exemplu, conductivitatea electrică, rezistența la coroziune, pasivarea sau activarea caracteristicilor fizice și chimice ale metalelor, dacă este necesar etc.). Staniul (fotografia arată o probă de metal pur) face parte din multe aliaje. Poate fi folosit ca aditiv sau substanță de bază.
Astăzi se cunosc un număr mare de aliaje ale unui metal precum staniul (prețul acestora variază foarte mult), să le luăm în considerare pe cele mai populare și utilizate (folosirea anumitor aliaje va fi discutată în secțiunea corespunzătoare). În general, aliajele stannum au următoarele caracteristici: ductilitate ridicată, punct de topire scăzut, duritate și rezistență scăzute.
Câteva exemple de aliaje
- Un aliaj de staniu și plumb cu niște aditivi de aliaj (antimoniu, cupru, cadmiu, zinc, argint, indiu) este așa-numitul staniu pentru lipit, procentul de stanum din acesta ar trebui să fie 49-51 sau 59 -61 la sută. Rezistența legăturii asigură că staniul formează o soluție solidă cu suprafețele metalice lipite.
- Garth este un aliaj de staniu, plumb șiantimoniul stă la baza cernelii de tipar (de aceea nu se recomandă învelirea alimentelor în ziare pentru a evita concentrațiile nedorite ale acestor metale).
- Babbit - un aliaj de staniu, plumb, cupru și antimoniu - se caracterizează prin frecare scăzută, rezistență ridicată la uzură.
- Aliajul de indiu-staniu este un material cu punct de topire scăzut, care se caracterizează prin refractaritate, rezistență la coroziune și rezistență semnificativă.
Cei mai importanți compuși naturali
Stainul formează o serie de compuși naturali - minereuri. Metalul formează 24 de compuși minerali, cei mai importanți pentru industrie este oxidul de staniu - casiterita, precum și rama - Cu2FeSnS4. Staniul este împrăștiat în scoarța terestră, iar compușii formați de acesta sunt de origine magnetică. Industria folosește, de asemenea, săruri de poliol și silicați de staniu.
Stan și corpul uman
Elementul chimic staniu este un microelement în ceea ce privește conținutul său cantitativ în corpul uman. Acumularea sa principală este în țesutul osos, unde conținutul normal al metalului contribuie la dezvoltarea sa în timp util și la funcționarea generală a sistemului musculo-scheletic. Pe lângă oase, staniul este concentrat în tractul gastrointestinal, plămâni, rinichi și inimă.
Este important de reținut că acumularea excesivă a acestui metal poate duce la otrăvirea generală a corpului, iar expunerea mai îndelungată poate duce chiar la mutații negative ale genelor. Recent, această problemă este destul de relevantă, din moment ce starea ecologică a mediuluiMediul înconjurător lasă de dorit. Există o probabilitate mare de intoxicație cu staniu în rândul locuitorilor megalozelor și zonelor din apropierea zonelor industriale. Cel mai adesea, otrăvirea are loc prin acumularea de săruri de staniu în plămâni, de exemplu, cum ar fi clorura de staniu și altele. În același timp, o deficiență de micronutrienți poate provoca întârzierea creșterii, pierderea auzului și căderea părului.
Aplicație
Metalul este disponibil comercial de la multe topitorii și companii. Se produce sub forma de lingouri, tije, fire, cilindri, anozi realizati dintr-o substanta simpla pura precum staniul. Prețul variază de la 900 la 3000 de ruble per kg.
Conservatorul pur este rar folosit. Aliajele și compușii săi sunt utilizate în principal - săruri. Staniul de lipit se foloseste in cazul pieselor de prindere care nu sunt expuse la temperaturi ridicate si sarcini mecanice puternice, din aliaje de cupru, otel, cupru, dar nu este recomandata pentru cele din aluminiu sau aliajele acestuia. Proprietățile și caracteristicile aliajelor de staniu sunt descrise în secțiunea corespunzătoare.
Lipiturile sunt folosite pentru lipirea microcircuitelor, în această situație sunt ideale și aliajele pe bază de metal precum staniul. Fotografia ilustrează procesul de aplicare a unui aliaj de staniu-plumb. Cu el, puteți efectua lucrări destul de delicate.
Datorita rezistentei mari a staniului la coroziune, se foloseste la fabricarea fierului cositor (tabla de tabla) - conserve pentru produse alimentare. În medicină, în special în stomatologie, staniul este folosit pentruefectuarea de plombe dentare. Conductele casei sunt acoperite cu tablă, rulmenții sunt fabricați din aliajele sale. Contribuția acestei substanțe la inginerie electrică este, de asemenea, neprețuită.
Soluțiile apoase de săruri de staniu, cum ar fi fluoroborați, sulfați și cloruri, sunt utilizate ca electroliți. Oxidul de staniu este o glazură pentru ceramică. Prin introducerea diverșilor derivați de staniu în materiale plastice și sintetice, pare posibilă reducerea inflamabilității acestora și a emisiilor de fum nocivi.
