Масса ядра атома олова

Олово и его характеристики

Общая характеристика олова

Олово не принадлежит к числу широко распространенных металлов (содержание его в земной коре составляет 0,04%), но оно легко выплавляется из руд и поэтому стало известно человеку в виде сплавов с медью (бронзы) со времен глубокой древности. Олово обычно встречается в виде кислородного соединения SnO2 – оловянного камня, из которого и получается посредством восстановления углем.

В свободном состоянии олово – серебристо-белый (рис. 1) мягкий металл. При сгибании палочки олова слышится характерный треск, обусловленный трением отдельных кристаллов друг о друга. Олово обладает мягкостью и тягучестью и легко может быть прокатано в тонкие листы, называемые оловянной фольгой или станиолем.

Рис. 1. Олово. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса олова

Поскольку в свободном состоянии олово существует в виде одноатомных молекул Sn, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 118,710.

Аллотропия и аллотропные модификации олова

Кроме обычного белого олова, кристаллизующегося в тетрагональной системе, существует другое видоизменение олова – серое олово, кристаллизующееся в кубической системе и имеющее меньшую плотность.

Белое олово устойчиво при температурах выше 14 o С. Поэтому при охлаждении белое олово превращается в серое. В связи со значительным изменением плотности металл при этом рассыпается в серый порошок. Это явление получило название оловянной чумы. Быстрее всего превращение белого олова в серое протекает при температуре около (-30 o С); оно ускоряется в присутствии зародышей кристаллов серого олова.

Изотопы олова

Известно, что в природе олово может находиться в виде десяти стабильных изотопов: 112 Sn (0,96%), 114 Sn (0,66%), 115 Sn (0,35%), 116 Sn (14,3%), 117 Sn (7,61%), 118 Sn (24,03%), 119 Sn (8,58%), 120 Sn (32,85%), 122 Sn (4,72%) и 124 Sn (5,94%). Их массовые числа равны 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 и 124 соответственно. Ядро атома изотопа олова 112 Sn содержит пятьдесят протонов и шестьдесят два нейтрона, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы олова с массовыми числами от 99-ти до 137-ми, а также более двадцатиизомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 113 Sn с периодом полураспада равным 115,09 суток.

Ионы олова

На внешнем энергетическом уровне атома олова имеется четыре электрона, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5р 2 .

В результате химического взаимодействия олово отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Молекула и атом олова

В свободном состоянии олово существует в виде одноатомных молекул Sn. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу олова:

Энергия ионизации атома, эВ

Радиус атома, нм

Сплавы олова

Сплавы олова с сурьмой и медью применяются для изготовления подшипников. Эти сплавы (оловянные баббиты) обладают антифрикционными свойствами. Сплавы олова со свинцом – припои – широко применяются для пайки. В качестве легирующего компонента олово входит в некоторые сплавы меди.

Примеры решения задач

Задание Напишите уравнения реакций в молекулярной форме, которые отражают амфотерный характер оксида олова (IV).
Ответ Оксид олова (IV) проявляет амфотерные свойства, т.е способен взаимодействовать как с кислотами, так и с основаниями:
Задание Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Ответ При растворении олова в горячей соляной кислоте образуется хлорид олова (II):

При взаимодействии хлорида олова (II) с разбавленным раствором щелочи образуется осадок гидроксида олова (II):

SnCl2 + 2NaOH (dilute) → Sn(OH)2↓ + 2NaCl.

Гидроксид олова (II) проявляет амфотерные свойства, т.е. способен реагировать со щелочами с образованием комплексных соединений:

Источник

Строение атома олова

Общие сведения о строении атома олова

Относится к элементам p-семейства. Металл. Обозначение – Sn. Порядковый номер – 50. Относительная атомная масса – 118,69 а.е.м.

Электронное строение атома олова

Атом олова состоит из положительно заряженного ядра (+50), внутри которого есть 50 протонов и 69 нейтронов, а вокруг, по пяти орбитам движутся 50 электронов.

Рис.1. Схематическое строение атома олова.

Распределение электронов по орбиталям выглядит следующим образом:

Внешний энергетический уровень атома олова содержит 4 электрона, которые являются валентными. Энергетическая диаграмма основного состояния принимает следующий вид:

Наличие двух неспаренных электронов свидетельствует о том, что для олова характерна степень окисления +2. За счет наличия вакантных орбиталей 5d-подуровня для атома олова возможно возбужденное состояние (степень окисления +4):

Валентные электроны атома олова можно охарактеризовать набором из четырех квантовых чисел: n (главное квантовое), l (орбитальное), ml (магнитное) и s (спиновое):

Примеры решения задач

Задание Напишите электронные формулы атомов брома, германия, кобальта и меди. Укажите семейство, к которому относится элемент, объясните его положение в Периодической системе, приведите электронно-графические формулы для валентных электронов.
Ответ Бром.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 .

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству р-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 7, бром расположен в 4-м периоде, VIIA группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 .

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству p-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 4, германий расположен в 4-м периоде, IVA группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2 .

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству d-элементов. Кобальт расположен в 4-м периоде, VIIB группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

Валентные электроны выделены жирным шрифтом. Относится к семейству d-элементов. Так как наибольшее главное квантовое число равно 4-м, а число электронов на внешнем энергетическом уровне равно 1, медь расположена в 4-м периоде, IВ группе Периодической таблицы. Энергетическая диаграмма для валентных электронов имеет вид:

Задание Относительная атомная масса неона равна 20,2. Известно, что неон состоит из двух изотопов: 20 Ne и 22 Ne. Рассчитайте молярную долю каждого изотопа в природном неоне.
Решение Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, имеющие разные массовые числа (одинаковое число протонов, но разное – нейтронов). Примем за х число атомов изотопа неона 20 Ne в каждых ста атомах природного неона, тогда число атомов изотопа 22 Ne будет равно (100-х). Масса атомов изотопа 20 Ne будет равна 20x, а 22 Ne – 22×(100-х). Составим уравнение:

20x + 22×(100-х) = 20,2×100%.

20x + 2200 — 22x = 2020;

Значит содержание изотопа 20 Ne в природном неоне равно 90%. Тогда, содержание изотопа 22 Ne: 100-90 = 10%.

Ответ Содержание изотопа 20 Ne в природном неоне равно 90%, а 22 Ne — 10%.

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Строение атома олова (Sn), схема и примеры

Атом и молекула олова. Формула олова. Строение атома олова:

Олово (лат. Stannum) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Sn и атомным номером 50. Расположен в 14-й группе (по старой классификации – главной подгруппе четвертой группы), пятом периоде периодической системы.

Олово – амфотерный металл. Относится к группе лёгких, цветных металлов.

Олово обозначается символом Sn.

Как простое вещество олово при нормальных условиях представляет собой ковкий, мягкий, пластичный, легкоплавкий, серебристо-белый, блестящий металл (белое олово, β-олово) либо серый порошок (серое олово, α-олово).

Молекула олова одноатомна.

Химическая формула олова Sn.

Электронная конфигурация атома олова 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома олова равен 708,58 кДж/моль (7,343918(12) эВ).

Строение атома олова. Атом олова состоит из положительно заряженного ядра (+50), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 50 электронов. При этом 46 электронов находятся на внутреннем уровне, а 4 электрона – на внешнем. Поскольку олово расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлены s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома олова на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона, на 5p-орбитали – два неспаренных электрона. В свою очередь ядро атома олова состоит из 50 протонов и 69 нейтронов. Олово относится к элементам p-семейства.

Радиус атома олова (вычисленный) составляет 145 пм.

Атомная масса атома олова составляет 118,710(7) а. е. м.

Видео

Степень окисления олова

Атомы олова в соединениях имеют степени окисления 4, 2, -4.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Химические свойства

Металлическое олово

При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной плёнки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150 °C:

При нагревании олово реагирует с большинством неметаллов. При этом образуются соединения в степени окисления +4, которая более характерна для олова, чем +2. Например:

Растворяется в разбавленных кислотах (HCl, H2SO4):

Олово реагирует c концентрированной соляной кислотой. При этом белое олово (α-Sn) образует раствор хлорида олова (II), а серое (β-Sn) хлорида олова (IV):

Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте (60%) образуется оловянная кислота β -SnO2· n H2O (иногда её формулу записывают как H2SnO3). При этом олово ведёт себя как неметалл:

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой (3-5%) образуется нитрат олова (II):

Окисляется растворами щелочей до гидроксостанната (II), который в горячих расстворах склонен к диспропорцианированию:

Sn + NaOH + 3H2O → Na[Sn(OH)3] + H2↑ 2Na[Sn(OH)3] → Sn + Na2[Sn(OH)6] Sn + 2NaOH + 4H2O → Na2[Sn(OH)6] + 2H2

Олово (II)

Менее устойчивая степень окисления чем (IV). Вещества имеют высокую восстановительную активность и легко диспропорцианируют:

2SnO → to SnO2 + Sn

На воздухе соединения быстро окисляются кислородом, как в твердом виде, так и в растворах:

2SnO + O2 → 2SnO2 2Sn 2+ + O2 + 4H + → 2Sn 4+ + 2H2O

Сильным восстановителем является «оловянная соль» SnCl2 ⋅ 2H2O

Оксид можно получить действием аммиака на горячий раствор хлорида олова в атмосфере СO2:

Также при слабом нагревании гидроксида олова (II) Sn(OH)2 в вакууме или осторожном нагревании некоторых солей:

В растворах солей олова идёт сильный гидролиз:

При действии на раствор соли Sn(II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):

Этот сульфид может быть легко окислен до сульфидного комплекса раствором полисульфида натрия, при подкислении превращающегося в осадок сульфида олова (IV):

Олово (IV)

Оксид олова(IV) (SnO2) образуется прямым окислением кислородом. При сплавлении с щелочами образует станнаты, при обработке водой образующие гидроксостаннаты:

При 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.

Гидрид олова — станнан SnH4 — можно получить по реакции:

Этот гидрид весьма нестоек и медленно разлагается уже при температуре 0 °C.

Четырёхвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и др.

Применение

  • Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники , в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. Для этих целей расходуется около 33 % всего добываемого олова. До 60 % производимого олова используется в виде сплавов с медью, медью и цинком, медью и сурьмой (подшипниковый сплав, или баббит ), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb 3 Sn .
  • Дисульфид олова SnS 2 применяют в составе красок, имитирующих позолоту («поталь»).
  • Искусственные радиоактивные ядерные изомеры олова Sn и Sn — источники гамма-излучения , являются мёссбауэровскими изотопами и применяются в гамма-резонансной спектроскопии .

Элемент Sn свойство химического элемента Олово Stannum

Основные характеристики и свойства элемента Sn…, его параметры. Чистое олово получено не ранее XII в., о нем упоминает в своих трудах Р. Бэкон . До этого олово всегда содержало переменное количество свинца. Хлорид SnCl 4 впервые получил А. Либавий в 1597 г. Аллотропию олова и явление «оловянной чумы» объяснил Э. Кохен в 1899 г.

Sn Олово

ОЛОВО (лат. Stannum), Sn, химический элемент с атомным номером 50, атомная масса 118,710. О происхождении слов «stannum» и «олово» существуют различные догадки. Латинское «stannum», которое иногда производят от саксонского «ста» — прочный, твердый, первоначально означало сплав серебра и свинца. «Оловом» в ряде славянских языков называли свинец. Возможно, русское название связано со словами «ол», «оловина» — пиво, брага, мед: сосуды из олова использовались для их хранения. В англоязычной литературе для названия олова используется слово tin. Химический символ олова Sn читается «станнум».

Галерея изображений

Оловянный кубок из г. Гданьска (Польша)

Консервная банка с оловянным покрытием

Оловянный солдатик в форме после литья

Зональный кристалл касситерита в шлифе (поляризованный свет, ширина изображения — 3,3 мм)

Источник

Читайте также:  Чем удалить олово с серебра
Понравился сайт? Расскажи друзьям!