Что такое олово кратко
Обновлено: 05.07.2024
Олово было известно человеку уже в 4 тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, так как изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвертой Книге Моисеевой.
Происхождение названия
Латинское название stannum , связанное с санскритским словом, означающим стойкий, прочный, первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67 % олова; к IV веку этим словом стали называть олово. Происхождение английского (а также голландского и датского) tin неизвестно.
Нахождение в природе
Олово — редкий рассеянный элемент, по распространённости в земной коре олово занимает 47-е место. Содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10 -4 до 8·10 -3 % по массе. Основной минерал олова — Добыча
Физические и химические свойства
Простое вещество олово алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный тетраэдр, металл, а α-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К α-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал Sn 2+ /Sn равен −0.136 В, пары Sn 4+ /Sn 2+ 0.151 В.
При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150°C:
С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:
Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl3, H2SnCl4 и других, например:
В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной реагирует очень медленно.
При сильном нагреве оксид олова (II) гидролизе растворов солей олова (IV) образуется белый осадок — так называемая α-оловянная кислота:
Свежеполученная α-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:
При хранении α-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в β-оловянную кислоту, которая отличается большей химической инертностью. Данное изменение свойств связывают с уменьшением числа активных HO-Sn группировок при стоянии и замене их на более инертные мостиковые -Sn-O-Sn- связи.
При действии на раствор соли олова (II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):
Оловянная чума
Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
Двуокись олова — очень эффективный химических источниках тока в качестве марганцево-оловянный элемент , Свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.
Физиологическое действие
Ссылки
az:Qalay bs:Kalaj cs:Cín eo:Stano es:Estaño id:Timah io:Stano nah:Āmochitl nds:Tinn nn:Grunnstoffet tinn no:Tinn (grunnstoff) qu:Chayanta sh:Kalaj sk:Cín tr:Kalay ug:Qeley uz:Qalay
Металл относится к рассеянным элементам, и не самым распространенным на земле. В природе он встречается в виде различных минералов. Самые важные для промышленной добычи: касситерит — оловянный камень, и станнин — оловянный колчедан. Добывают олово из руд, как правило, содержащих не более 0,1 процента этого вещества.
Свойства олова
В химических реакциях олово проявляет полиморфизм, то есть кислотные и оснóвные свойства. Реактив достаточно инертный на воздухе и в воде, так как быстро покрывается прочной оксидной пленкой, защищающей его от коррозии.
Олово легко вступает в реакции с неметаллами, с трудом — с концентрированной серной и соляной кислотой; с этими кислотами в разбавленном состоянии не взаимодействует. С концентрированной и разбавленной азотной кислотой реагирует, но по-разному. В одном случае получается оловянная кислота, в другом — нитрат олова. Со щелочами вступает в реакции только при нагревании. С кислородом образует два оксида, со степенью окисления 2 и 4. Является основой целого класса оловоорганических соединений.
Воздействие на человеческий организм
Олово считается безопасным для человека, оно есть в нашем организме и каждый день мы получаем его в минимальных количествах с пищей. Его роль в функционировании организма пока не изучена.
Пары олова и его аэрозольные частицы опасны, так как при длительном и регулярном вдыхании оно может вызвать заболевания легких; ядовиты также органические соединения олова, поэтому работать с ним и его соединениями надо в средствах защиты.
Такое соединение олова как оловянистый водород, SnH4, может служить причиной тяжелых отравлений при употреблении в пищу очень старых консервов, в которых органические кислоты вступили в реакцию со слоем олова на стенках банки (жесть, из которой делают консервные банки — это тонкий лист железа, покрытый с двух сторон оловом). Отравление оловянистым водородом может быть даже смертельным. К его симптомам относятся судороги и чувство потери равновесия.
Это интересно
А вот настоящий исторический факт: экспедиция английского полярного исследователя Роберта Скотта к Южному полюсу закончилась трагически в том числе потому, что все их топливо вылилось из запаянных оловом баков, они лишились своих мотосаней, а дойти пешком сил не хватило.
Применение
Олово (Sn, Stannum) - химический элемент с атомным номером 50 в периодической системе. Относится к группе легких металлов; ковкий и пластичный материал. Имеет серебристо-белый цвет с блестящей поверхностью. Плотность составляет 7,31 г/см 3 , температура плавления tпл. = 231,9 °С, температура кипения tкип. = 2620 °С.
- α-Sn (серое олово) - температура ниже 13,2 °С; кубическая кристаллическая решетка типа алмаза;
- β-Sn (белое олово) - температура выше 13,2 °С; тетрагональная кристаллическая решетка;
- γ-Sn - температура 161-232 °С.
В земной коре содержание Sn по разным данным составляет от 2·10 -4 до 8·10 -3 % по массе. Данный металл занимает 47-е место по распространенности в земной коре. Основным минералом, содержащим олово, является касситерит (оловянный камень), в состав которого входит до 78,8% Sn. Лидерами по запасам рассматриваемого химического элемента являются Китай, Индонезия, Малайзия и Таиланд.
История открытия
Описываемый металл, издревле известный человечеству. Считается, что его использование началось еще в IV тысячелетии до н.э. Наибольшее распространение в древнем мире пришлось на бронзовый век (приблизительно XXXV-XI вв. до н.э.), так как Sn является одним из основных компонентов оловянистой бронзы. Название “олово” закрепилось за рассматриваемым химическим элементом в IV в.
Свойства олова
Физические и механические свойства
Свойство | Значение |
---|---|
Атомный номер | 50 |
Атомная масса, а.е.м | 118,7 |
Радиус атома, пм | 162 |
Плотность, г/см³ | 7,31 |
Теплопроводность, Вт/(м·K) | 66,8 |
Температура плавления, °С | 231,9 |
Температура кипения, °С | 2620 |
Теплота плавления, кДж/моль | 7,07 |
Теплота испарения, кДж/моль | 296 |
Молярный объем, см³/моль | 16,3 |
Группа металлов | Легкий металл |
Химические свойства
Свойство | Значение |
---|---|
Ковалентный радиус, пм | 141 |
Радиус иона, пм | (+4e) 71 (+2) 93 |
Электроотрицательность (по Полингу) | 1,96 |
Электродный потенциал | -0,136 |
Степени окисления | +4, +2 |
Энергия ионизации, кДж/моль (эВ) | 708,2 (7,34) |
Марки олова
- ОВЧ-000 — олово высокой чистоты, содержание Sn составляет 99,999%; выпускается в виде чушек и прутков.
- О1пч, О1 — содержание Sn составляет 99,915% и 99,900% соответственно; выпускается в виде чушек, прутков, проволоки.
- О2 — 99,565% Sn; полуфабрикаты: чушка, проволока, пруток.
- О3 — в составе 98,49% Sn, самая весомая примесь Pb - 1,0%; поставляется в виде чушек.
- О4 — олово с самым высоким содержанием примесей, общее количество которых составляет 3,51%, массовая доля Sn - 96,43%; выпускается в виде чушек.
Достоинства / недостатки
-
Достоинства:
- имеет хорошую коррозионную стойкость в среде органических кислот и солей;
- не подвержен негативному влиянию серы, содержащейся в пластике;
- нетоксичен, что позволяет использование в пищевой промышленности.
-
Недостатки:
- имеет низкую температуру плавления;
- склонность к “оловянной чуме”.
Области применения олова
Sn имеет несколько основных направлений применения. Благодаря своей нетоксичности и стойкости к коррозии в среде органических солей и кислот данный металл получил распространение в пищевой промышленности. Его наносят в виде покрытий на различные изделия, имеющие контакт с продуктами питания. Оловом также покрывают медные жилы проводов. Оно защищает Cu от негативного воздействия S, содержащейся в резиновой изоляции.
В производстве электронных приборов, где очень часто для соединения элементов применяется пайка, олово используется в качестве припоя.
Sn является составляющей большого количества сплавов с медью, цинком, медью и цинком, медью и сурьмой. Среди наиболее известных можно выделить баббиты, бронзы.
Продукция из олова
Современная промышленность выпускает разнообразную продукцию из олова. Наиболее распространены чушки, проволока, прутки и аноды.
Достаточное широкое применение в промышленности получили оловянные аноды, которые используются при лужении поверхностей различных изделий. Оловянная проволока и прутки часто используются в качестве припоев в электронике при пайке. Оловянные чушки выступают исходным материалом для производства остальных полуфабрикатов, а также используются при выплавке сплавов, содержащих олово.
телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
Металл олово был открыт раньше железа, а его сплав с медью — самый первый, созданный людьми.
Люди отметили значимость бронзы, назвав эпоху своего развития Бронзовым веком.
Неизвестная история
История открытия олова и сплавов из него покрыта пылью времен. Никто не назовет имени первооткрывателя металла, никто не знает — кто догадался первым сплавить олово с медью. Зато известно, что еще 6000 лет назад люди пользовались изделиями из металла.
Происхождение латинского названия ученые выводят из санскритского sta — прочный.
Русское наименование относят к греческим корням. Alophoys по-гечески белый, что указывает на цвет металла.
Свойства Sn
Stannum (Sn) — латинское наименование этого гибкого, пластичного, легкоплавкого металла. Имеет № 50 в периодической таблице Менделеева.
В реакциях проявляет степени окисления +2, +4.
С водой или воздухом не реагирует. Причина этому — пленка оксида на поверхности металла.
Растворяется в разбавленных кислотах; с неметаллами реагирует при нагреве.
Физические свойства олова:
- плотность β-Sn 7,3 г/см3;
- плотность жидкого олова 6,98 г/см³;
- удельная электропроводность 8,69 МСм/м.
Металл обладает редким свойством: плавится при низкой температуре (232°С), а кипит при высокой (2620°С).
Свойства атома | |
---|---|
Название, символ, номер | О́лово / Stannum (Sn), 50 |
Атомная масса (молярная масса) | 118,710(7)[1] а. е. м. (г/моль) |
Электронная конфигурация | [Kr] 4d10 5s2 5p2 |
Радиус атома | 162 пм |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 141 пм |
Радиус иона | (+4e) 71 (+2) 93 пм |
Электроотрицательность | 1,96 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | −0,136 |
Степени окисления | +4, +2 |
Энергия ионизации (первый электрон) | 708,2 (7,34) кДж/моль (эВ) |
Термодинамические свойства простого вещества | |
Плотность (при н. у.) | 7,31 г/см³ |
Температура плавления | 231,91 °C[2] |
Температура кипения | 2893 K, 2620 °C[3] |
Уд. теплота плавления | 7,19[2]; кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 296[4] кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 27,11[4] Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 16,3 см³/моль |
Кристаллическая решётка простого вещества | |
Структура решётки | тетрагональная |
Параметры решётки | a=5,831; c=3,181 Å |
Отношение c/a | 0,546 |
Температура Дебая | 170,00 K |
Прочие характеристики | |
Теплопроводность | (300 K) 66,8 Вт/(м·К) |
Номер CAS | 7440-31-5 |
Аллотропные свойства олова
Аллотропия — свойство элемента менять свою кристаллическую решетку при изменении температуры. Модификация альфа (серое олово) устойчиво при низких температурах (ниже 13 °С). Имеет кубическую решетку, по типу алмаза. Практического применения не имеет.
Бета-модификация (белое, металлическое олово), из которого делают солдатиков, им же покрывают консервные банки. Кристаллическая структура тетрагональная.
В гамма-модификацию металл переходит при температуре 161-232°С.
Печально: в музее А.В. Суворова случилось несчастье. В запаснике, где хранилась ценная коллекция оловянных солдатиков, зимой лопнули трубы отопления, и коллекция просто рассыпалась в пыль.
Маркировка металла
Промышленность выпускает металл в проволоке, чушках, прутках.
Месторождения оловянных руд
Д.И. Менделеев писал:
Олово относится к редким рассеянным металлам. В природе среди элементов занимает 47-е место по распространенности.
Мировые запасы оловянных руд расположены в:
- Китае;
- Малайзии;
- Индонезии;
- Бразилии;
- Перу;
- Австралии.
Значимые месторождения российских оловянных руд сосредоточены на Дальнем Востоке (в Приморском крае, в Якутии, в Хабаровском крае). Добыча металла большей частью происходит в подземных шахтах.
Основные руды:
-
оловянный камень, касситерит — содержит до 78% металла;
Печально: по подсчетам ученых, оловосодержащих минералов на Земле осталось лет на 30. Потом придется добывать его из лома, или искать замену…
Сплавы
По своей классификации оловянные сплавы делятся на припои, подшипниковые и легкоплавкие.
- Баббиты. В них добавляют свинец, медь, сурьма. Баббиты могут иметь легирующие присадки. Маркировки баббитов: Б88, Б83, Б83С.
- Бронза — сплав меди с оловом. Любая бронза содержит небольшие добавки фосфора, цинка, свинца, никеля и других элементов. Марки бронзы: Бр ОФ 6,5-0,15; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ10-2; Бр.ОФ 10-1; Бр.ОНС 11-4-3.
- Пьютер. Сплав с висмутом, сурьмой, медью, изредка со свинцом.
- Припои. Бывают твердые и легкоплавкие. В сплав добавляют свинец и другие элементы. Марки припоев: ПОС-30, ПОС-40, ПОС-90.
Плюсы и минусы олова
К достоинствам относим:
Производство изделий из олова и его сплавов
Продукция из олова была востребована с давних времен. Дети играют в оловянных солдатиков уже 4000 лет.
- Электроника с ее платами сейчас повсюду, и любые контакты соединяются припоем из олова и его сплавов. Оловянное напыление для медных проводов полезно, это защита от воздействия серы (она входит в состав резиновой изоляции).
- Оловянные сплавы баббиты обладают прекрасными антифрикционными свойствами. Ни один из механизмов (от велосипеда до могучего КРАЗа) не обходится без подшипников.
- Используют металл в типографском сплаве гарте. Полиграфическое производство невозможно без оловянных сплавов.
Воздействие на организм оловянных изделий минимально. Поэтому применение металла в пищевой промышленности вполне оправдано.
Простая консервная банка и гибель полярной экспедиции
Французский повар Франсуа Аппер придумал, как долго хранить пищу. Он предложил герметично закрывать продукты в банки из белой жести (это тонкий лист из железа, покрытый оловянным напылением). Теперь мы не можем представить жизни без баночки вкусных консервов.
Стоимость олова
Главная мировая площадка инвесторов в металлы находится в Лондоне. Это LME (Лондонская биржа металлов).
Цена тонны олова на LME составляла 15590,0 US$ за тонну (данные на 28.05.2020).
Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!
Читайте также: