Олово
|
|
Олово
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.
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 SnO2, меньшее — станнин Cu2FeSnS4. 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.
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. tпл 231 ,9 °С, tкип 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.
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 SnO2. По отношению к холодной и кипящей воде Олово устойчиво. Стандартный электродный потенциал Олова в кислой среде равен -0,136 в. Из разбавленных НCl и H2SO4 на холоду Олово медленно вытесняет водород, образуя соответственно хлорид SnCl2 и сульфат SnSO4. В горячей концентрированной H2SO4 при нагревании Олово растворяется, образуя Sn(SO4)2 и SO2. Холодная (0°С) разбавленная азотная кислота действует на Олово по реакции:
При нагревании с концентрированной HNO3 (плотность 1,2-1,42 г/мл) Олово окисляется с образованием осадка метаоловянной кислоты H2SnO3, степень гидротации которой переменна:
При нагревании Олова в концентрированных растворах щелочей выделяется водород и образуется гексагидростаниат:
Кислород воздуха пассивирует Олово, оставляя на его поверхности пленку SnO2. Химически оксид (IV) SnO2 очень устойчив, а оксид (II) SnO быстро окисляется, его получают косвенным путем. SnO2 проявляет преимущественно кислотные свойства, SnO — основные.
С водородом олово непосредственно не соединяется; гидрид SnH4 образуется при взаимодействии Mg2Sn с соляной кислотой:
Это бесцветный ядовитый газ, tкип -52 °С; он очень непрочен, при комнатной температуре разлагается на Sn и H2 в течение нескольких суток, а выше 150°С — мгновенно. Образуется также при действии водорода в момент выделения на соли Олова, например:
С галогенами олово дает соединения состава SnX2 и SnX4. Первые солеобразны и в растворах дают ионы Sn 2+ , вторые (кроме SnF4) гидролизуются водой, но растворимы в неполярных органических жидкостях. Взаимодействием Олова с сухим хлором (Sn + 2Cl2 = SnCl4) получают тетрахлорид SnCl4; 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.
Тетрагалогениды SnX4 образуют комплексные соединения с Н2О, NH3, оксидами азота, РСl5, спиртами, эфирами и многими органическими соединениями. С галогеноводородными кислотами галогениды Олова дают комплексные кислоты, устойчивые в растворах, например H2SnCl4 и H2SnCl6. При разбавлении водой или нейтрализации растворы простых или комплексных хлоридов гидролизуются, давая белые осадки Sn(OH)2 или Н2SnО3·nН2О. С серой Олово дает нерастворимые в воде и разбавленных кислотах сульфиды: коричневый SnS и золотисто-желтый SnS2.
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.
Концентраты, содержащие 50-70% Олова, обжигают для удаления серы, очищают от железа действием НCl. Если же присутствуют примеси вольфрамита (Fe,Mn)WO4 и шеелита CaWO4, концентрат обрабатывают НCl; образовавшуюся WO3·H2O извлекают с помощью NH4OH. 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 SnCl2. 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.
Применение Олова. До 40% Олово идет на лужение консервной жести, остальное расходуется на производство припоев, подшипниковых и типографских сплавов. Оксид SnO2 применяется для изготовления жаростойких эмалей и глазурей. Соль — станнит натрия Na2SnO3·3H2O используется в протравном крашении тканей. Кристаллический SnS2 («сусальное золото») входит в состав красок, имитирующих позолоту. Станнид ниобия Nb3Sn — один из наиболее используемых сверхпроводящих материалов.
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 AsH3 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 (SnСl4·5Н2О) 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, SnH4), 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 SnH4 (за счет действия на полуду банок органических кислот содержимого). Для острых отравлений оловянистым водородом характерны судороги, нарушение равновесия; возможен смертельный исход.
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.
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.
Источник
Таблица атомных масс
Таблица атомных масс химических элементов является частным случаем представления периодической системы Менделеева и применяется для теоретических расчетов в прикладной химии.
№ | Химический элемент | Символ | Атомная масса |
1 | Водород | H | 1,00794 |
2 | Гелий | He | 4,002602 |
3 | Литий | Li | 6,941 |
4 | Бериллий | Be | 9,012182 |
5 | Бор | B | 10,811 |
6 | Углерод | C | 12,0107 |
7 | Азот | N | 14,0067 |
8 | Кислород | O | 15,9994 |
9 | Фтор | F | 18,9984032 |
10 | Неон | Ne | 20,1797 |
11 | Натрий | Na | 22,98976928 |
12 | Магний | Mg | 24,3050 |
13 | Алюминий | Al | 26,9815386 |
14 | Кремний | Si | 28,0855 |
15 | Фосфор | P | 30,973762 |
16 | Сера | S | 32,065 |
17 | Хлор | Cl | 35,453 |
18 | Аргон | Ar | 39,948 |
19 | Калий | K | 39,0983 |
20 | Кальций | Ca | 40,078 |
21 | Скандий | Sc | 44,955912 |
22 | Титан | Ti | 47,867 |
23 | Ванадий | V | 50,9415 |
24 | Хром | Cr | 51,9961 |
25 | Марганец | Mn | 54,938045 |
26 | Железо | Fe | 55,845 |
27 | Кобальт | Co | 58,933195 |
28 | Никель | Ni | 58,6934 |
29 | Медь | Cu | 63,546 |
30 | Цинк | Zn | 65,409 |
31 | Галлий | Ga | 69,723 |
32 | Германий | Ge | 72,64 |
33 | Мышьяк | As | 74,92160 |
34 | Селен | Se | 78,96 |
35 | Бром | Br | 79,904 |
36 | Криптон | Kr | 83,798 |
37 | Рубидий | Rb | 85,4678 |
38 | Стронций | Sr | 87,62 |
39 | Иттрий | Y | 88,90585 |
40 | Цирконий | Zr | 91,224 |
41 | Ниобий | Nb | 92,90638 |
42 | Молибден | Mo | 95,94 |
43 | Технеций | Tc | 98,9063 |
44 | Рутений | Ru | 101,07 |
45 | Родий | Rh | 102,90550 |
46 | Палладий | Pd | 106,42 |
47 | Серебро | Ag | 107,8682 |
48 | Кадмий | Cd | 112,411 |
49 | Индий | In | 114,818 |
50 | Олово | Sn | 118,710 |
51 | Сурьма | Sb | 121,760 |
52 | Теллур | Te | 127,60 |
53 | Иод | I | 126,90447 |
54 | Ксенон | Xe | 131,293 |
55 | Цезий | Cs | 132,9054519 |
56 | Барий | Ba | 137,327 |
57 | Лантан | La | 138,90547 |
58 | Церий | Ce | 140,116 |
59 | Празеодим | Pr | 140,90765 |
60 | Неодим | Nd | 144,242 |
61 | Прометий | Pm | 146,9151 |
62 | Самарий | Sm | 150,36 |
63 | Европий | Eu | 151,964 |
64 | Гадолиний | Gd | 157,25 |
65 | Тербий | Tb | 158,92535 |
66 | Диспрозий | Dy | 162,500 |
67 | Гольмий | Ho | 164,93032 |
68 | Эрбий | Er | 167,259 |
69 | Тулий | Tm | 168,93421 |
70 | Иттербий | Yb | 173,04 |
71 | Лютеций | Lu | 174,967 |
72 | Гафний | Hf | 178,49 |
73 | Тантал | Ta | 180,9479 |
74 | Вольфрам | W | 183,84 |
75 | Рений | Re | 186,207 |
76 | Осмий | Os | 190,23 |
77 | Иридий | Ir | 192,217 |
78 | Платина | Pt | 195,084 |
79 | Золото | Au | 196,966569 |
80 | Ртуть | Hg | 200,59 |
81 | Таллий | Tl | 204,3833 |
82 | Свинец | Pb | 207,2 |
83 | Висмут | Bi | 208,98040 |
84 | Полоний | Po | 208,9824 |
85 | Астат | At | 209,9871 |
86 | Радон | Rn | 222,0176 |
87 | Франций | Fr | 223,0197 |
88 | Радий | Ra | 226,0254 |
89 | Актиний | Ac | 227,0278 |
90 | Торий | Th | 232,03806 |
91 | Протактиний | Pa | 231,03588 |
92 | Уран | U | 238,02891 |
93 | Нептуний | Np | 237,0482 |
94 | Плутоний | Pu | 244,0642 |
95 | Америций | Am | 243,0614 |
96 | Кюрий | Cm | 247,0703 |
97 | Берклий | Bk | 247,0703 |
98 | Калифорний | Cf | 251,0796 |
99 | Эйнштейний | Es | 252,0829 |
100 | Фермий | Fm | 257,0951 |
101 | Менделевий | Md | 258,0986 |
102 | Нобелий | No | 259,1009 |
103 | Лоуренсий | Lr | 266 |
104 | Резерфордий | Rf | 267 |
105 | Дубний | Db | 268 |
106 | Сиборгий | Sg | 269 |
107 | Борий | Bh | 270 |
108 | Хассий | Hs | 277 |
109 | Мейтнерий | Mt | 278 |
110 | Дармштадтий | Ds | 281 |
111 | Рентгений | Rg | 282 |
112 | Коперниций | Cn | 285 |
113 | Нихоний | Nh | 286 |
114 | Флеровий | Fl | 289 |
115 | Московий | Mc | 290 |
116 | Ливерморий | Lv | 293 |
117 | Теннессин | Ts | 294 |
118 | Оганесон | Og | 294 |
Онлайн калькуляторы
Calculatorium.ru — это бесплатные онлайн калькуляторы для самых разнообразных целей: математические калькуляторы, калькуляторы даты и времени, здоровья, финансов. Инструменты для работы с текстом. Конвертеры. Удобное решение различных задач — в учебе, работе, быту.
Актуальная информация
Помимо онлайн калькуляторов, сайт также предоставляет актуальную информацию по курсам валют и криптовалют, заторах на дорогах, праздниках и значимых событиях, случившихся в этот день. Информация из официальных источников, постоянное обновление.
Источник