|
Реферат: Олово (Химия)
Содержание
История открытия 3
СВОЙСТВА ? -ОЛОВА 5
Описание 6
Сплавы. 9
Покрытия из олова и его сплавов. 10
Соединения. 10
Месторождение 12
История открытия
Олово, Stannum, Sn (50)(от лат. stannum, что первоначально относилось к
сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву,
содержащему около 67% Sn; к 4 в. этим словом стали называть олово),
химический элемент IVB подгруппы (включающей C, Si, Ge, Sn и Pb)
периодической системы элементов. Олово – относительно мягкий металл,
используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое
покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами.
Олово (англ. Tin, франц. Etain, нем. Zinn) - один из семи металлов
древности. В Египте, Месопотамии и других странах древнего мира бронза из
олова изготовлялась уже в III тысячелетии до н. э.; олово применялось также
для выделки различных предметов обихода, особенно посуды. Большинство стран
древнего мира не имело богатых оловянных руд. Олово ввозилось морским путем
из Испании, а также с Кавказа и из Персии, при этом его нередко не могли
отличить от свинца. Древнегреческое название олова "касситерос" восточного
происхождения и, несомненно, связано с аккадским названием олова "ик-
касдуру", ассирийским "казазатира" и поздневавилонским "кастера". Латинское
название олова (Stannum или Stagnum) вошло в употребление в Риме в
императорский период. Полагают, что это слово связано с санскритским stha
(стоять, стойко держаться) или sthavan (прочно, стойко). Впрочем, слово
Stagnum на латинском языке означает "стоячую воду", "пруд", "озеро" и в
переносном смысле "море". В средние века олово иногда считали
видоизменением свинца и называли белым (Plumbum album) или блестящим
(Plumbum candidum) свинцом в отличие от обыкновенного черного свинца
(Plumbum nigrum). Немецкое Zinn (англ. Tin, франц. Etain) происходит от
древнегерманского zein - палочка или пластинка. Что касается русского
"олово" и созвучных с ним литовским "alwas" и прусским "alwis", то
представители индогерманской теории происхождения языков полагают, что эти
названия произошли от латинского album, фигурирующего в названии олова
Plumbum album, подобно тому как слово Cuprum произошло от Aes cyprium.
Такое словообразование весьма недостоверно. По нашему мнению, слово олово
или олов (польское olow - свинец) имеет функциональное происхождение. У
древних славян существовал хмельной напиток из ячменя и жита, называющийся
оловина или ол. Поскольку еще у римлян сосуды для хранения и созревания
вина делались из свинца, можно предположить, что оловом называли материал
(свинец) для изготовления сосудов, предназначенных для хранения оловины;
слово олово стоит также в связи с названием другого жидкого тела - масла
(oleum). В словаре Срезневского приводятся родственные олову слова - оловце
(свинцовая лампада) и оловяник (сосуд из олова).
|СВОЙСТВА ? -ОЛОВА |
|Атомный номер |50 |
|Атомная масса |118,710 |
|Изотопы | |
| стабильные |112, 114–120, 122, 124 |
| нестабильные |108–111, 113, 121, 123, |
| |125–127 |
|Температура плавления, ° С |231,9 |
|Температура кипения, ° С |2625 |
|Плотность, г/см3 |7,29 |
|Твердость (по Бринеллю) |3,9 |
|Содержание в земной коре, % |0,0004 |
|(масс.) | |
|Степени окисления |+2, +4 |
Описание
Главные промышленные применения олова – в белой жести (луженое железо) для
изготовления тары, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в
подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Олово образует
различные соединения, многие из которых находят промышленное применение.
Наиболее экономически важный оловосодержащий минерал – касситерит (оксид
олова). Мировые месторождения касситерита разрабатывают в Юго-Восточной
Азии, в основном в Индонезии, Малайзии и Таиланде. Другие важные
месторождения касситерита находятся в Южной Америке (Бразилия и Боливия),
Китае и Австралии.
Половина добываемого во всем мире олова расходуется на получение белой
жести, применяемой главным образом для изготовления консервных банок.
Поэтому олово иногда образно называют металлом консервной банки. Вторая
половина добываемого олова, составлявшая в конце первой половины XX в.
почти 150 тыс. т, находит так много потребителей. Достаточно указать, что
буквы в любой книге отпечатаны с помощью шрифта, сделанного из
типографского сплава, в состав которого входит от 5 до 30 % олова.
Подшипники автомобиля, самолета, паровоза и многих других машин изготовлены
из баббитов - сплавов, содержащих олово со свинцом, медью и сурьмой.
Различные сорта бронзы обязательно содержат в себе олово. "Царь-пушка"
Московского Кремля - удивительное творение русского литейщика Андрея
Чохова, двухсоттонный "Царь-колокол" - не менее знаменитое "чудо" русских
мастеров И. Ф. и М. И. Ма-ториных, "Медный всадник" - бессмертное
произведение Э. М. Фальконе, рвущиеся из рук юношей бронзовые кони П. К.
Клодта на Аничковом мосту в Ленинграде и многие другие замечательные
памятники изготовлены из бронзы. Сам сплав олова и меди - бронза, являясь
своеобразным символом, обозначающим в истории человечества длительный
период - бронзовый век, свидетельствует о давнем знакомстве человека с
оловом.
Не так уж трудно понять причину, по которой олово и медь стали
объектом внимания людей древности и почему бронза сыграла такую большую
роль в истории человеческой культуры. Сравнительно легко получается из руд
медь, но еще проще получается металлическое олово, у которого температура
плавления составляет всего лишь 232°С. Достаточно оловянную руду
(главнейшая из них касситерит, или оловянный камень, соединение олова с
кислородом) смешать с углем, поджечь уголь и продувать воздух обычными
кузнечными мехами, которыми пользовались люди много тысяч лет назад, чтобы
выплавилось чистое олово. Во всяком случае, в Средней Европе, куда сведения
о металлах проникли из древнейших очагов культуры, олово было известно за
две тысячи лет до нашей эры. Египтяне могли получать олово из руд уже за
3000 лет до нашей эры. Само же название олова (от санскритского слова
"ста", что значит "твердый") свидетельствует, что в странах Востока этот
металл знали еще раньше, за 4000 с лишним лет до нашей эры.
Можно предположить, что бронзу, на первых порах, получали случайно,
ибо есть руды, содержащие одновременно олово и медь. Позже бронзу готовили
по определенной рецептуре, об этом свидетельствуют результаты анализа
древних бронзовых изделий.
Более трехсот лет тому назад было замечено, что олово очень хорошо
держится на поверхности чистого железа и защищает его от ржавления. В то же
время из опыта многовекового пользования оловянной посудой было известно,
что олово почти не тускнеет и пища в оловянной посуде не получает
неприятного привкуса.
Самовар внутри полужен, т. е. покрыт тонким слоем олова; кухонная
посуда, места спаев в радиоприемнике также содержат олово. Правда, каждому,
кто любит сам мастерить все своими руками, известно, что для пайки
необязательно брать чистое олово, лучше применять третник - сплав олова со
свинцом.
Олово, так прочно вошедшее в быт, в технику, обладающее рядом ценных
качеств, вместе с тем имеет совершенно необычные по сравнению с другими
металлами свойства.
... Много лет назад в Сибирь отправилась хорошо снаряженная
экспедиция. Вся посуда была оловянной. Как только экспедиция очутилась в
Сибири, положение стало комическим: еда есть, но посуда рассыпалась в серый
порошок. Выручили сопровождавшие экспедицию местные жители: они вырезали
ложки и миски из дерева.
... В 1912 г. известный полярный исследователь Скотт снарядил
экспедицию к Южному полюсу. Сосуды и жестянки с жидким топливом были
запаяны оловом. На морозе они разрушились, горючее вытекло. Экспедиция
Скотта погибла.
Известный химик, академик И. А. Каблуков в своих воспоминаниях
рассказывает о том, как его учителю В. В. Марковникову принесли для
исследования чайник из запасов царского интендантства. По всему корпусу
чайника, сообщает Каблуков, были какие-то серые пятна и наросты, стенки
чайника рассыпались в пыль от легких поколачиваний по ним рукой. Никаких
примесей у олова при анализе не было установлено. Причина находилась в
самом ... олове. Дело в том, что при температуре ниже -13°С устойчивой
модификацией олова (оно существует в трех видоизменениях) является серая
порошкообразная форма (плотность 5,8). Поэтому с понижением температуры
начинается переход обычной, кристаллической формы в серую, порошкообразную.
Скорость перехода тем быстрее, чем ниже температура. При -33°С, как
показали русские ученые А. П. Комар и К. Иванов, она достигает максимума.
Вот почему погибла экспедиция Скотта, а в неотапливаемом складе
интендантства при суровой зиме из чайников и солдатских пуговиц получались
груды серого порошка. "Болезнь" олова, связанная с переходом
кристаллической модификации олова в порошкообразную, получила название
"оловянной чумы". Возможно, имеет место "заражение" обычного олова при
контакте с "больным" - порошкообразным.
Выше 200°С, т. е. вблизи точки плавления олова, оно легко переходит в
третью модификацию, имеющую плотность 6,6 и отличающуюся большой
хрупкостью. В этой форме оно легко растирается в порошок.
Применение
Олово начали применять, вероятно, еще во времена Гомера и Моисея. Открытие
его было связано, скорее всего, 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. Древние бритты были хорошо
знакомы с оловом: в Корнуолле на юго-западе Англии были обнаружены древние
горны со шлаком. Металл был, очевидно, малодоступен и дорог, т.к. оловянные
предметы редко встречаются среди римских и греческих древностей, хотя об
олове говорится в Библии в Четвертой книге Моисеевой (Числа), а слово
касситерит, которое и сегодня используется для обозначения оксидной
оловянной руды, – греческого происхождения. Малакка и Восточная Индия
упоминаются как источники олова в арабской литературе 8–9 вв. и различными
авторами в 16 в. в связи с Великими географическими открытиями. История
оловянных разработок в Саксонии и Богемии относится еще к 12 в., но в 17 в.
30-летняя война (1618–1648) разрушила эту промышленность. Производство
впоследствии возобновили, но вскоре оно пришло в упадок из-за открытия
богатых месторождений в Америке.
Бронза. Задолго до того как научились добывать олово в чистом виде, был
известен сплав олова с медью – бронза, который получали, видимо, уже в
2500–2000 до н.э. Олово в рудах часто встречается вместе с медью, так что
при плавке меди в Британии, Богемии, Китае и на юге Испании образовывалась
не чистая медь, а ее сплав с некоторым количеством олова. Ранние медные
плотничные инструменты (долото, тесло и др.) из Ирландии содержали до 1%
Sn. В Египте медная утварь 12-й династии (2000 до н.э.) содержала до 2% Sn,
по-видимому, как случайную примесь. Первобытная практика выплавки меди
основывалась на использовании смеси медных и оловянных руд, в результате
чего и получалась бронза, содержащая до 22% Sn.
В современном мире более трети добываемого олова расходуется на
изготовление пищевой жести и емкостей для напитков. Жесть в основном
состоит из стали, но имеет покрытие из олова обычно толщиной менее 0,4 мкм.
Сплавы. Одна треть олова идет на изготовление припоев. Припои – это сплавы
олова в основном со свинцом в разных пропорциях в зависимости от
назначения. Сплав, содержащий 62% Sn и 38% Pb, называется эвтектическим и
имеет самую низкую температуру плавления среди сплавов системы Sn – Pb. Он
входит в составы, используемые в электронике и электротехнике. Другие
свинцово-оловянные сплавы, например 30% Sn + 70% Pb, имеющие широкую
область затвердевания, используются для пайки трубопроводов и как
присадочный материал. Применяются и оловянные припои без свинца. Сплавы
олова с сурьмой и медью используются как антифрикционные сплавы (баббиты,
бронзы) в технологии подшипников для различных механизмов. Современные
оловянно-свинцовые сплавы содержат 90–97% Sn и небольшие добавки меди и
сурьмы для увеличения твердости и прочности. В отличие от ранних и
средневековых свинецсодержащих сплавов, современная посуда из cплавов олова
безопасна для использования.
Покрытия из олова и его сплавов. Олово легко образует сплавы со многими
металлами. Оловянные покрытия имеют хорошее сцепление с основой,
обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Оловянные
и оловянно-свинцовые покрытия можно наносить, погружая специально
приготовленный предмет в ванну с расплавом, однако большинство оловянных
покрытий и сплавов олова со свинцом, медью, никелем, цинком и кобальтом
осаждают электролитически из водных растворов. Наличие большого диапазона
составов для покрытий из олова и его сплавов позволяет решать многообразные
задачи промышленного и декоративного характера.
Соединения. Олово образует различные химические соединения, многие из
которых находят важное промышленное применение. Кроме многочисленных
неорганических соединений, атом олова способен к образованию химической
связи с углеродом, что позволяет получать металлоорганические соединения,
известные как оловоорганические Водные растворы хлоридов, сульфатов и
фтороборатов олова служат электролитами для осаждения олова и его сплавов.
Оксид олова применяют в составе глазури для керамики; он придает глазури
непрозрачность и служит красящим пигментом. Оксид олова можно также
осаждать из растворов в виде тонкой пленки на различных изделиях, что
придает прочность стеклянным изделиям (или уменьшает вес сосудов, сохраняя
их прочность). Введение станната цинка и других производных олова в
пластические и синтетические материалы уменьшает их возгораемость и
препятствует образованию токсичного дыма, и эта область применения
становится важнейшей для соединений олова. Огромное количество
оловоорганических соединений расходуется в качестве стабилизаторов
поливинилхлорида – вещества, используемого для изготовления тары,
трубопроводов, прозрачного кровельного материала, оконных рам, водостоков и
др. Другие оловоорганические соединения используются как
сельскохозяйственные химикаты, для изготовления красок и консервации
древесины.
|Месторождение | |
|Кительское олово-полиметаллическое месторождение | |
|Местоположение. Основоное месторождение расположено в Северном |
|Приладожье на территории Питкярантского района Республики Карелия в 15|
|км к северо-западу от г. Питкяранта и в 250 км от Петрозаводска. |
|Ближайшая железнодорожная станция Койрин-Оя находится в 1.5 км к югу |
|от месторождения на линии Петрозаводск-Янисъярви-С.Петербург с выходом|
|на магистраль Мурманск-С.Петербург через г.г. Питкяранта и Лодейное |
|Поле. В районе широко развита сеть автомобильных дорог |
|республиканского значения, выходящих на шоссе Питкяранта-Петрозаводск.|
|Основная водная магистраль - Ладожское озеро - находится в 5.5 км |
|южнее месторождения и входит в систему Беломорско-Балтийского канала, |
|пропускающего суда типа река-море. В г. Питкяранта имеется причал, |
|используемый для отгрузки щебня. В восточной части месторождения |
|проходит линия электропередач 1 класса напряжением 110 кВ и местная |
|ЛЭП напряжением 6 кВ. |
|Геологическая позиция. Месторождение находится в западной |
|олово-полиметаллической подзоне Салминско-Уксинско-Кительской рудной |
|зоны. Оловянное и сопутствующее оруденение локализовано в пределах |
|пластообразной скарноворудной залежи, относящейся ко II подсвите |
|питкярантской свиты нижнего протерозоя и обрамляющей с севера |
|Койринойско-Питкярантский гнейсо-гранитовый купол. Восточная его часть|
|и породы и породы обрамления "срезаны" гранитами рапакиви и пронизаны |
|их силлоподобными апофизами. Все промышленно-значимое оловянное |
|оруденение сосредоточено в южной части скарново-рудной залежи вблизи |
|контакта скарнов с гнейсо-гранитами купола. Залежь характеризуется |
|субширотным простиранием и крутым падением. С поверхности она |
|повсеместно перекрыта чехлом четвертичных отложений мощностью 30-40 м.|
|[pic] |
|[pic] |
|Схема строения Кительского месторождения (план и разрезы): |
|1-четвертичные отложения 2-граниты рапакиви (2 фаза) З-кварциты, |
|полевошпат-биотитовые сланцы 4-кальцuфupы, мpaморы |
|5-полевошпатамфиболовые , графитсодержащие кварц-биотитовые скарны 6- |
|пироксеновые , гранатовые, гранат-пироксеновые, магнетит-пироксеновые |
|скарны 7-гнейсо-граниты |
| |
|Кроме Кительского месторождения, в Северном Приладожье выявлены |
|Люппикковское, Хопунварское, Уксинское и др. проявления |
|оловянно-полиметаллическтих руд скарнового типа, что свидетельствует о|
|возможности значительного расширения здесь оловорудно-сырьевой базы. |
Реферат на тему: Олово
Загальні відомості 2
Як одержують олово з руд 2
Ще одне джерело 3
Олово у сплавах 4
Сполуки з неметалами 5
Про оловоорганіку 6
Про сіре олово 7
Ще раз про дефіцит 8
Додаткова інформація 9
ІЗОТОПИ. 9
ЧОМУ БРОНЗУ НАЗВАЛИ БРОНЗОЮ? 9
НА ЧЕСТЬ ВИНАХІДНИКА 9
ЖЕРСТЬ ДЛЯ КОНСЕРВУВАННЯ. 9
Загальні відомості
Олово – один з небагатьох металів, відомих людині ще з доісторичних
часів. Олово і мідь були відкриті раніше заліза, а їхній сплав, бронза, –
це, очевидно, найперший «штучний» матеріал, перший матеріал, виготовлений
людиною.
Результати археологічних розкопок дозволяють вважати, що ще за п'ять
тисячоліть до нашої ери люди уміли виплавляти й чисте олово. Відомо, що
древні єгиптяни олово для виробництва бронзи возили з Персії.
За назвою «трапові» цей метал описаний у давньоіндійській літературі.
Латинська назва олова stannum походить від санскритського «ста», що означає
«твердий».
Згадування про олово зустрічається й у Гомера. Майже за десять
століть до нової ери фінікійці доставляли олов'яну руду з Британських
островів, що називалися тоді Касситеридами. Звідси назва каситериту –
найважливішого з мінералів олова; сполука його SnО2. Інший важливий мінерал
– станин, або олов'яний колчедан: Cu2FeSn4. Інші 14 мінералів елементу
№ 50 зустрічаються набагато рідше і промислового значення не мають.
Між іншим, наші предки мали у своєму розпорядженні багатші олов'яні
руди, ніж ми. Можна було виплавляти метал безпосередньо з руд, що
знаходяться на поверхні Землі і збагачених у ході природних процесів
вивітрювання і вимивання. У наш час таких руд уже немає. У сучасних умовах
процес одержання олова багатоступінчастий і трудомісткий. Руди, з яких
виплавляють олово тепер, складні за складом, окрім елемента № 50 (у виді
окислу або сульфіду) у них звичайно присутні кремній, залізо, свинець,
мідь, цинк, миш'як, алюміній, кальцій, вольфрам та інші елементи. Нинішні
олов'яні руди рідко містять більше 1 % Sn. Це значить, що для одержання
кілограму олова необхідно добути і переробити щонайменше центнер руди.
Як одержують олово з руд
Виробництво елементу № 50 з руд і розсипів завжди починається зі
збагачення. Методи збагачення олов'яних руд досить різноманітні.
Застосовують, зокрема, гравітаційний метод, заснований на розходженні
густини основного і супутнього мінералів. При цьому не можна забувати, що
супутні далеко не завжди бувають порожньою породою. Часто вони містять
коштовні метали, наприклад вольфрам, титан, лантаноїди. У таких випадках з
олов'яної руди намагаються витягти усі цінні компоненти.
Сполука отриманого олов'яного концентрату залежить від сировини й від
того, яким способом цей концентрат одержували. Вміст олова в ньому
коливається від 40 до 70 %. Концентрат направляють у печі для випалу (при
600– 700° С), де з нього віддаляються відносно леткі домішки миш'яку та
сірки. А велику частину заліза, сурми, вісмуту і деяких інших металів уже
після випалу виділяють соляною кислотою. Після того як це зроблено,
залишається відокремити олово від кисню і кремнію. Тому остання стадія
виробництва чорнового олова – плавка з вугіллям і флюсами у відбивних або
електричних печах. З фізико-хімічної точки зору цей процес аналогічний
доменному: вуглець «віднімає» в олова кисень, а флюси перетворюють двоокис
кремнію в легкий у порівнянні з металом шлак.
У чорновому олові домішок ще досить багато: 5– 8 %. Щоб одержати
метал сортових марок (96,5–99,9 % Sn), використовують вогневе або рідше
електролітичне рафінування. А потрібне напівпровідниковій промисловості
олово чистотою майже шість дев'яток – 99,99985 % Sn – одержують переважно
методом зонної плавки.
Ще одне джерело
Для того, щоб одержати кілограм олова, не обов'язково переробляти
центнер руди. Можна вчинити інакше: «обдерти» 2000 старих консервних
банок.
Усього лише півграма олова приходиться на кожну банку. Але помножені
на масштаби виробництва ці «півграми» перетворюються в десятки тонн…
Частка «вторинного» олова в промисловості капіталістичних країн становить
приблизно третину загального виробництва. У нашій країні працюють десятки
промислових установок по регенерації олова.
Як же знімають олово з білої жерсті? Механічними способами зробити це
майже неможливо, тому використовують розходження в хімічних властивостях
заліза й олова. Найчастіше жерсть обробляють газоподібним хлором. Залізо
під час відсутності вологи з ним не реагує. Олово ж з'єднується з хлором
дуже легко. Утвориться паруюча рідина – хлорне олово SnCl4, що застосовують
у хімічній і текстильній промисловості або відправляють у електролізер, щоб
одержати там з нього металічне олово. І знову почнеться «круговерть»: цим
оловом покриють сталеві аркуші, одержать білу жерсть. З неї зроблять банки,
банки заповнять їжею й закриють. Потім їх розкриють, консерви з'їдять,
банки викинуть. А потім вони (не всі, на жаль) знову потраплять на заводи
«вторинного» олова.
Інші елементи роблять круговорот у природі за участю рослин,
мікроорганізмів і т. д. Круговорот олова – справа рук людських.
Олово у сплавах
На консервні банки йде приблизно половина світового виробництва олова.
Інша половина – у металургію, для одержання різних сплавів. Ми не будемо
докладно розповідати про найвідоміший зі сплавів олова – бронзу, адресуючи
читачів до статті про мідь – інший найважливіший компонент бронзи. Це тим
більше виправдано, що є безолов'яні бронзи, але немає «безмідних». Одна з
головних причин – створення безолов'яних бронз – дефіцитність елементу
№ 50. Проте бронза, що містить олово, як і раніше залишається важливим
матеріалом і для машинобудування, і для мистецтва.
Техніка бідує й в інших олов'яних сплавах. Їх, щоправда, майже не
застосовують як конструкційні матеріали: вони недостатньо міцні і занадто
дороги. Зате в них є інші властивості, що дозволяють вирішувати важливі
технічні задачі при порівняно невеликих витратах матеріалу.
Найчастіше олов'яні сплави застосовують як антифрикційні матеріали або
припої. Перші дозволяють зберігати машини й механізми, зменшуючи втрати на
тертя; другі з'єднують металеві деталі.
З усіх антифрикційних сплавів найкращими властивості мають олов'яні
бабіти, у складі яких до 90 % олова. М'які і легкоплавкі свинцевоолов’яні
припої добре змочують поверхню більшості металів, мають високу
пластичність. Однак область їхнього застосування обмежується через
недостатню механічну міцність самих припоїв.
Олово входить також до складу типографського сплаву гарту. Нарешті,
сплави на основі олова дуже потрібні електротехніці. Найважливіший матеріал
для електроконденсаторів – станіоль; це майже чисте олово, перетворене в
тонкі аркуші (частка інших металів у станіолі не перевищує 5 %).
Між іншим, багато сплавів олова – справжні хімічні сполуки елемента
№ 50 з іншими металами. Сплавляючись, олово взаємодіє з кальцієм, магнієм,
цирконієм, титаном, багатьма рідкоземельними елементами. Сполуки, що
утворюються при цьому, відрізняються досить великою тугоплавкістю. Так,
станід цирконію Zr3Sn2 плавиться лише при 1985° С. І «винна» тут не тільки
тугоплавкість цирконію, але і характер сплаву, хімічний зв'язок між
утворюючими його речовинами. Або інший приклад. Магній до числа тугоплавких
металів не віднесеш, 651° С – далеко не рекордна температура плавлення.
Олово плавиться при ще більш низькій температурі – 232° С. А їхній сплав –
сполука Mg2Sn – має температуру плавлення 778° С.
Той факт, що елемент № 50 утворює досить численні сплави такого роду,
змушує критично поставитися до твердження, що лише 7 % виробленого у світі
олова витрачається у вигляді хімічних сполук. Певно, мова тут йде тільки
про сполуки з неметалами.
Сполуки з неметалами
З цих речовин найбільше значення мають хлориди.
У тетрахлориді олова SnCl4 розчиняються йод, фосфор, сірка, багато
органічних речовин. Тому і використовують його головним чином як досить
специфічний розчинник. Дихлорид олова SnCl2 застосовують як протравлення
при фарбуванні і як відновник при синтезі органічних барвників. Ті ж
функції в текстильному виробництві ще в однієї сполуки елемента № 50–
станату натрію Na2SnО3. Крім того, з його допомогою збільшують масу шовку.
Промисловість обмежено використовує й окисли олова. SnО застосовують
для одержання рубінового скла, a SnО2 – білої глазурі. Золотаво-жовті
кристали дисульфіду олова SnО нерідко називають сухозлітним золотом, яким
«золотять» дерево, гіпс. Це, якщо можна так виразитися, «найантисучасніше»
застосування сполук олова. А найсучасніше?
Якщо мати на увазі тільки сполуки олова, то це застосування станату
барію BaSnО3 у радіотехніку як чудовий діелектрик. А один з ізотопів олова
зіграв помітну роль при вивченні ефекту Месбауера – явища, завдяки якому
був створений новий метод дослідження – гамма-резонансна спектроскопія. І
це не єдиний випадок, коли древній метал послужив службу сучасній науці.
На прикладі сірого олова – однієї з модифікацій елемента № 50 – був
виявлений зв'язок між властивостями і хімічною природою напівпровідникового
матеріалу. І це, певно, єдине, за що сіре олово можна пом'янути добрим
словом: шкоди воно принесло більше, ніж користі. Ми ще повернемося до цього
різновиду елемента № 50 після розповіді про ще одну велику і важливу групу
сполук олова.
Про оловоорганіку
Органічних сполук, до складу яких входить олово, відомо безліч. Перша
з них отримана ще в 1852 р.
Спочатку речовини цього класу одержували лише одним способом – в
обмінній реакції між неорганічними сполуками олова і реактивами Гриньяра.
Ось приклад такої реакції:
SnCl4 + 4RMg ( SnR + 4MgCl2
(R тут – вуглеводневий радикал).
Вперше інтерес до оловоорганіки виник у роки першої світової війни.
Майже всі органічні сполуки олова, отримані на той час, були токсичні. Як
отруйні речовини ці сполуки не були використані, їх токсичністю для комах,
цвілевих грибків, шкідливих мікробів скористалися пізніше. На основі
ацетату трифенілолова (С6Н5)3SnООССН3 був створений ефективний препарат для
боротьби з грибковими захворюваннями картоплі та цукрового буряка. У цього
препарату виявилася ще одна корисна властивість: він стимулював ріст і
розвиток рослин.
Для боротьби з грибками, що розвиваються в апаратах целюлозно-
паперової промисловості, застосовують іншу речовину – гідроокис
трибутилолова (C4H9)3SnOH. Це набагато підвищує продуктивність апаратури.
Чимало «професій» у дилауринату дибутилолова (С4H9)2Sn (ОСОС11Н23)2.
Його використовують у ветеринарній практиці як засіб проти гельмінтів
(глистів). Ця ж речовина широко застосовується у хімічній промисловості як
стабілізатор полівінілхлориду й інших полімерних матеріалів і як
каталізатор. Швидкість реакції утворення уретанів (мономери поліуретанових
каучуків) у присутності такого каталізатора зростає в 37 тис. раз.
На основі оловоорганічних сполук створені ефективні інсектициди;
оловоорганічне скло надійно захищає від рентгенівського опромінення,
полімерними свинець- та оловоорганічними фарбами покривають підводні
частини кораблів, щоб на них не наростали молюски.
Усе це сполуки чотирьохвалентного олова. Обмежені рамки статті не
дозволяють розповісти про багато інших корисних речовин цього класу.
Органічні сполуки двовалентного олова, напроти, нечисленні і
практичне застосування поки майже не знаходять.
Про сіре олово
Морозною зимою 1916 р. партія олова була відправлена по залізниці з
Далекого Сходу в європейську частину Росії. Але на місце прибули не
сріблясто-білі зливки, а переважно дрібний сірий порошок.
За чотири роки до цього відбулася катастрофа з експедицією полярного
дослідника Роберта Скотта. Експедиція, що направлялася до Південного
полюса, залишилася без палива: воно витекло з залізних судин крізь шви,
пропаяні оловом.
Приблизно в ті ж роки до відомого російського хіміка
В. В. Марковникова звернулися з інтендантства з проханням пояснити, що
відбувається з лудженими чайниками, якими постачали російську армію.
Чайник, що принесли в лабораторію як наочний приклад, був покритий сірими
плямами і наростами, що обсипалися навіть при легкому постукуванні рукою.
Аналіз показав, що і пил, і нарости складалися тільки з олова, без будь-
яких домішок. Що ж відбувалося з металом у всіх цих випадках?
Як і багато інших елементів, олово має трохи алотропічних модифікацій,
кілька станів. (Слово «алотропія» перекладається з грецької як «інша
властивість», «інший поворот»). При нормальній плюсовій температурі олово
виглядає так, що ніхто не може засумніватися в приналежності його до класу
металів. Білий метал, пластичний, ковкий. Кристали білого олова (його
називають ще бета-оловом) тетрагональні. Довжина ребер елементарних
кристалічних ґрат – 5,82 і 3,18 А. Але при температурі нижче 13,2° С
«нормальний» стан олова інший. Ледь досягають цей температурний поріг, у
кристалічній структурі олов'яного зливка починається перебудова. Біле олово
перетворюється в порошкоподібне сіре, або альфа-олово, і чим нижче
температура, тим більше швидкість цього перетворення. Максимуму вона
досягає при мінус 39° С.
Кристали сірого олова кубічної конфігурації; розміри їхніх
елементарних осередків більше – довжина ребра 6,49 А. Тому густина сірого
олова помітно менша, ніж білого: 5,76 і 7,3 г/см3 відповідно.
Результат перетворення білого олова в сіре іноді називають «олов'яною
чумою». Плями і нарости на армійських чайниках, вагони з олов'яним пилом,
шви, що стали проникними для рідини – наслідки цієї «хвороби».
Чому зараз не трапляються подібні історії? Тільки по одній причині:
олов'яну чуму навчилися «лікувати». З'ясована її фізико-хімічна природа,
встановлено, як впливають на сприйнятливість металу до «чуми» ті або інші
добавки. Виявилося, що алюміній і цинк сприяють цьому процесові, а вісмут,
свинець і сурма, навпаки, протидіють йому.
Ще раз про дефіцит
Часто статті про елементи закопчуються міркуваннями автора про
майбутнє свого «героя». Як правило, малюється воно в рожевому світлі. Автор
статті про олово позбавлений цієї можливості: майбутнє олова – металу,
безсумнівно, дуже корисного – неясно. Неясно тільки по одній причині.
Кілька років тому американське Гірське бюро опублікувало розрахунки,
з яких випливало, що розвіданих запасів елемента № 50 вистачить світові
якнайбільше на 35 років. Правда, уже після цього було знайдено кілька нових
родовищ, у тому числі найбільше в Європі, розташоване на території Польщі.
І проте дефіцит олова продовжує тривожити фахівців.
Тому, закінчуючи розповідь про елемент № 50, ми хочемо ще раз
нагадати про необхідність заощаджувати і берегти олово.
Недостача цього металу хвилювала навіть класиків літератури.
Пам’ятаєте в Андерсена? «Двадцять чотири солдатики були зовсім однакові, а
двадцять п'ятий солдатик був одноногий. Його відливали останнім, і олова
небагато не вистачило». Тепер олова не вистачає не небагато. Недарма навіть
двоногі олов'яні солдатики стали рідкістю – частіше зустрічаються
пластмасові. Але при всій повазі до полімерів замінити олово вони можуть
далеко не завжди.
Додаткова інформація
ІЗОТОПИ. Олово – один із «багатоізотопних» елементів: природне олово
складається з десяти ізотопів з масовими числами 112, 114–120, 122 і 124.
Найпоширеніший з них 120Sn, на його частку приходиться близько 33 % усього
земного олова. Майже в 100 разів менше олова-115 – найрідкіснішого ізотопу
елемента № 50. Ще 19 ізотопів олова з масовими числами 106–111, 113, 121,
123, 125–134 отримані штучно. Час життя цих ізотопів далеко не однаковий.
Так, олово-123 має період напіврозпаду 136 днів, а олово-132 всьго
2,2 хвилини.
ЧОМУ БРОНЗУ НАЗВАЛИ БРОНЗОЮ? Слово «бронза» майже однаково звучить на
багатьох європейських мовах. Його походження пов'язують з назвою невеликого
італійського порту на березі Адріатичного моря – Бриндизи. Саме через цей
порт доставляли бронзу до Європи в старовину, і в Давньому Римі цей сплав
називали «ес бриндиси» – мідь із Бриндизи.
НА ЧЕСТЬ ВИНАХІДНИКА. Латинське слово frictio означає «тертя». Звідси
назва антифрикційних матеріалів, тобто матеріалів «проти тертя». Вони мало
стираються, відрізняються м'якістю і тягучістю. Головне їхнє застосування –
виготовлення підшипникових вкладишів. Перший антифрикційний сплав на основі
олова і свинцю запропонував у 1839 р. інженер Бабіт. Звідси назва великої і
дуже важливої групи антифрикційних сплавів – бабітів.
ЖЕРСТЬ ДЛЯ КОНСЕРВУВАННЯ. Спосіб тривалого збереження харчових
продуктів консервуванням у банках з білої жерсті, покритої оловом, першим
запропонував французький кухар Ф. Аппер у 1809 р.»
| |
