Температура кипения олово: Олово. Описание, свойства, происхождение и применение металла

Содержание

Олово — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Внешний вид простого вещества

Серебристо-белый мягкий, пластичный металл (β-олово) или серый порошок (α-олово)
Свойства атома
Имя, символ, номер

О́лово / Stannum (Sn), 50

Атомная масса
(молярная масса)

118,71 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

231,9 °C

Температура кипения

2873 K

Теплота плавления

7,07 кДж/моль

Теплота испарения

296 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

27,11[1] 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)

О́лово (лат. Stannum; обозначается символом Sn) — элемент 14-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы IV группы), пятого периода, с атомным номером 50[2]. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово — пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Олово образует две аллотропические модификации: ниже 13,2 °C устойчиво α-олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше 13,2 °C устойчиво β-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой[1].

Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, поэтому изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов бронзы (см. История меди и бронзы), изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э.. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35—11 века до н. э.).

Капля расплавленного олова

[править] 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 собственно олово.

Слово олово — общеславянское, имеющее соответствия в балтийских языках (ср. лит. alavas, alvas

 — «олово», прусск. alwis — «свинец»). Оно является суффиксальным образованием от корня ol- (ср. древневерхненемецкое elo — «жёлтый», лат. albus — «белый» и пр.), так что металл назван по цвету[3].

[править] Нахождение в природе

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Кларковое содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10−4 до 8·10−3 % по массе. Основной минерал олова — касситерит (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).

[править] Месторождения

Мировые месторождения олова находятся в Юго-Восточной Азии, в основном в Китае, Индонезии, Малайзии и Таиланде. Также есть крупные месторождения в Южной Америке (Боливии, Перу, Бразилии) и Австралии.

В России запасы оловянных руд расположены в Чукотском автономном округе (рудник/посёлок Валькумей, Иультин — разработка месторождений закрыта в начале 1990-х годов), в Приморском крае (Кавалеровский район), в Хабаровском крае (Солнечный район, Верхнебуреинский район (Правоурмийское месторождение)), в Якутии (месторождение Депутатское) и других районах.

[править] Распространённость в природе

Распространённость в природе отражена в следующей таблице[4]:

Геол. объект Камен. метеориты Дуниты и др. Базальты и др. Диориты и др. Гранитоиды Глины и др. Вода океанов Живое вещество(% на живой вес) Почва Зола растений
Содержание, вес. % 001·10−4 05·10−5 01,5·10
−4
0000− 0003·10−4 1·10−3 07·10−7 00005·10−5 1·10−3 005·10−4

В незагрязнённых поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограмм на дм³, увеличиваясь в районе оловорудных месторождений, оно попадает в воды за счёт разрушения в первую очередь сульфидных минералов, неустойчивых в зоне окисления. ПДКSn = 2 мг/дм³.

Олово является амфотерным элементом, то есть элементом, способным проявлять кислотные и основные свойства. Это свойство олова определяет и особенности его распространения в природе. Благодаря этой двойственности олово проявляет литофильные, халькофильные и сидерофильные свойства. Олово по своим свойствам проявляет близость к кварцу, вследствие чего известна тесная связь олова в виде окиси (касситерита) с кислыми гранитоидами (литофильность), часто обогащёнными оловом, вплоть до образования самостоятельных кварц-касситеритовых жил. Щелочной характер поведения олова определяется в образовании довольно разнообразных сульфидных соединений (халькофильность), вплоть до образования самородного олова и различных интерметаллических соединений, известных в ультраосновных породах (сидерофильность).

[править] Формы нахождения

Основная форма нахождения олова в горных породах и минералах — рассеянная (или эндокриптная). Однако олово образует и минеральные формы, и в этом виде часто встречается не только как акцессорий в кислых магматических породах, но и образует промышленные концентрации преимущественно в окисной (касситерит SnO2) и сульфидной (станнин) формах[5].

[править] Твёрдая фаза. Минералы

описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

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.

По химическим свойствам металл подобен своим «соседям» — германию и свинцу.

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).

В природном олове 10 стабильных изотопов — это рекорд среди всех элементов таблицы Менделеева.

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.

Серое и белое олово

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.

Марки олова Форма выпуска, содержание Sn
ОВЧ-000 Допустимо не более 0,001% примесей
О1пч

О1

Содержание Sn 99,915%

Примесей не более 0,1%

О2 99,565% Sn
О3 Содержит 98,49% олова
О4 Самое «грязное» олово; допустимо содержание примесей до 3,5%

Месторождения оловянных руд

Д.И. Менделеев писал:

«Олово встречается в природе редко, в жилах древних пород, почти исключительно в виде окиси SnO2, называемой оловянным камнем».

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;

    Кристаллы касситерита

  • оловянный колчедан (станин), 27,5% олова;
  • тиллит.

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.

  1. Баббиты. В них добавляют свинец, медь, сурьма. Баббиты могут иметь легирующие присадки. Маркировки баббитов: Б88, Б83, Б83С.
  2. 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.
  3. Пьютер. Сплав с висмутом, сурьмой, медью, изредка со свинцом.
  4. 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:

  1. Нетоксичность, это позволяет использовать металл в пищевой промышленности, в производстве посуды.
  2. Достойная антикоррозионная устойчивость в агрессивных средах.
  3. Не реагирует с серой; поэтому используют везде, где металл «завернут» в резиновую или пластиковую изоляцию.

Недостатки:

  1. Подвержен «оловянной чуме».
  2. Довольно высокая стоимость ограничивает широкое применение металла.
  3. Невысокая температура плавления (всего 232°С).

Производство изделий из олова и его сплавов

Продукция из олова была востребована с давних времен. Дети играют в оловянных солдатиков уже 4000 лет.

Познавательно: в музеях Санкт-Петербурга хранятся крупные коллекции оловянных солдатиков.

  • 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.

Расплавленное олово

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.

Но те же консервные банки (вернее, «оловянная чума») способствовали гибели экспедиции Р. Скотта к Южному полюсу. Из баков, запаянных оловянным припоем, вылилось горючее. Металл перешел в альфа-модификацию и просто раскрошился на морозе.

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).

ОЛОВО — О — Химический справочник — ХимЛаб

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».

Природное олово состоит из девяти стабильных нуклидов с массовыми числами 112 (в смеси 0,96% по массе), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 (24,03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%), и одного слабо радиоактивного олова-124 (5,94%). 124Sn — b-излучатель, его период полураспада очень велик и составляет T1/2 = 1016–1017 лет. Олово расположено в пятом периоде в IVА группе периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Конфигурация внешнего электронного слоя 5s25p2. В своих соединениях олово проявляет степени окисления +2 и +4 (соответственно валентности II и IV).

Металлический радиус нейтрального атома олова 0,158 нм, радиусы иона Sn2+ 0,118 нм и иона Sn4+ 0,069 нм (координационное число 6). Энергии последовательной ионизации нейтрального атома олова равны 7,344 эВ, 14,632, 30,502, 40,73 и 721,3 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность олова 1,96, то есть олово находится на условной границе между металлами и неметаллами.

Физические и химические свойства: простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в видеb-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2°C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. Плотность b-Sn 7,228 г/см3. Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.

При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в a-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход b-Sn a-Sn сопровождается увеличением удельного объема на 25,6% (плотность a-Sn составляет 5,75 г/см3), что приводит к рассыпанию олова в порошок. В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой». В результате этой «чумы» пуговицы на обмундировании солдат, их пряжки, кружки, ложки рассыпались, и армия могла потерять боеспособность. (Подробнее об «оловянной чуме» см. интересные факты об олове, ссылка внизу этой страницы).

Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, b-Sn — металл, а a-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К a-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал E °Sn2+/Sn равен –0.136 В, а E пары °Sn4+/Sn2+ 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:

Sn + O2 = SnO2.

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

Sn + 2Cl2 = SnCl4

С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:

Sn + 4HCl = SnCl4 + H2

Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl3, H2SnCl4 и других, например:

Sn + 3HCl = HSnCl3 + 2H2

В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной — реагирует очень медленно.

Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте образуется оловянная кислота b-SnO2·nH2O (иногда ее формулу записывают как H2SnO3). При этом олово ведет себя как неметалл:

Sn + 4HNO3 конц. = b-SnO2·H2O + 4NO2 + H2O

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла. В результате реакции образуется соль нитрат олова (II):

3Sn + 8HNO3 разб. = 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

При нагревании олово, подобно свинцу, может реагировать с водными растворами щелочей. При этом выделяется водород и образуется гидроксокомплекс Sn (II), например:

Sn + 2KOH +2H2O = K2[Sn(OH)4] + H2

Гидрид олова — станнан SnH4 — можно получить по реакции:

SnCl4 + Li[AlH4] = SnH4 + LiCl + AlCl3.

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

Олову отвечают два оксида SnO2(образующийся при обезвоживании оловянных кислот) и SnO. Последний можно получить при слабом нагревании гидроксида олова (II) Sn(OH)2 в вакууме:

Sn(OH)2 = SnO + H2O

При сильном нагреве оксид олова (II) диспропорционирует:

2SnO = Sn + SnO2

При хранении на воздухе монооксид SnO постепенно окисляется:

2SnO + O2 = 2SnO2.

При гидролизе растворов солей олова (IV) образуется белый осадок — так называемая a-оловянная кислота:

SnCl4 + 4NH3 + 6H2O = H2[Sn(OH)6] + 4NH4Cl.

H2[Sn(OH)6] = a-SnO2·nH2O + 3H2O.

Свежеполученная a-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:

a-SnO2·nH2O + KOH = K2[Sn(OH)6],

a-SnO2·nH2O + HNO3 = Sn(NO3)4 + H2O.

При хранении a-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в b-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 Sn (II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):

Sn2+ + S2– = SnS

Этот сульфид может быть легко окислен до SnS2 раствором полисульфида аммония:

SnS + (NH4)2S2 = SnS2 + (NH4)2S

Образующийся дисульфид SnS2растворяется в растворе сульфида аммония (NH4)2S:

SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3.

Четырехвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и других.

История открытия: когда человек впервые познакомился с оловом точно сказать нельзя. Олово и его сплавы известны человечеству с древнейших времен. Упоминание об олове есть в ранних книгах Ветхого Завета. Сплавы олова с медью, так называемые оловянные бронзы, по-видимому, стали использоваться более чем за 4000 лет до нашей эры. А с самим металлическим оловом человек познакомился значительно позже, примерно около 800 года до нашей эры.

Из чистого олова в древности изготовляли посуду и украшения, очень широко применяли изделия из бронзы.

Нахождение в природе:олово — редкий рассеянный элемент, по распространенности 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 — касситерит (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).

Получение: для добычи олова в настоящее время используют руды, в которых его содержание равно или немного выше 0,1%. На первом этапе руду обогащают (методом гравитационной флотации или магнитной сепарации). Таким образом удается повысить содержание олова в руде до 40-70%. Далее проводят обжиг концентрата в кислороде для удаления примесей серы и мышьяка. Затем полученный таким образом оксид SnO2восстанавливают углем или алюминием (цинком) в электропечах:

SnO2 + C = Sn + CO2.

Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.

Применение: важное применение олова — лужение железа и получение белой жести, которая используется в консервной промышленности. 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. Олово способно прокатываться в тонкую фольгу — станиоль, такая фольга находит применение при производстве конденсаторов, органных труб, посуды, художественных изделий. Олово применяют для нанесения защитных покрытий на железо и другие металлы, а также на металлические изделия (лужение). Дисульфид олова SnS2применяют в составе красок, имитирующих позолоту («сусальное золото»).

Искусственный радионуклид олова 119Sn — источник v-излучения в мессбауэровской спектроскопии.

Физиологическое действие:о роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)·10–4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких. Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.

Особенности и основные физические свойства.

 
Олово — металл, служивший человеку с незапамятных времен. Физические свойства олова обеспечили его основополагающую роль в истории человечества. Без него невозможно существование бронзы, остававшейся на протяжении многих веков единственным сплавом, из которого человек изготовлял практически все — от орудий труда до ювелирных украшений.

Олово – металл использующийся человеком с давних времен

Физические свойства олова

При нормальном давлении и температуре 20°C олово идентифицируется как металл с блеском бело-серебристого цвета. Медленно тускнеет на воздухе вследствие образования оксидной пленки.

Для олова, как и для всех металлов, характерна непрозрачность. Свободные электроны металлической кристаллической решетки заполняют межатомное пространство и отражают световые лучи, не пропуская их. Поэтому находясь в кристаллическом состоянии, металл имеет характерный блеск, а в порошкообразном виде этот блеск утрачивает.

Обладает отличной ковкостью, т. е. легко подвергается обработке с помощью давления. Ковкость олову придает его высокая пластичность в сочетании с низким сопротивлением деформации. Пластичность металла позволяет раскатать его в тонкую фольгу, называемую станиолем или оловянной бумагой. Ее толщина колеблется от 0,008 до 0,12 мм. Ранее станиоль находил применение в качестве подложки при изготовлении зеркал и в электротехнике при производстве конденсаторов, пока не был полностью вытеснен алюминиевой фольгой.

У олова свойства достаточно мягкого металла. Его твердость по шкале Бринелля составляет 3,9–4,2 кгс/мм².

Относится к легкоплавким металлам. Температура плавления олова – 231,9°C – способствует быстрому извлечению его из руды. Олово просто сплавляется с другими металлами, что обеспечивает его обширное применение в промышленности.

Плотность при температуре 20°C составляет 7,29 г/см³. По этому показателю олово в 2,7 раза тяжелее алюминия, но легче серебра, золота, платины и приближено к плотности железа (7,87 г/см³).

Металл закипает при высокой температуре, равной 2620°C, долго оставаясь жидким в расплаве.

Химически чистое олово при обычной температуре обладает незначительной прочностью. При растяжении предел механической прочности составляет всего 1,7 кгс/мм², а относительное удлинение – 80–90%. Эти характеристики говорят о том, что деформировать оловянный прут можно без особых усилий в разных направлениях. При этом смещение слоев кристаллической решетки металла относительно друг друга сопровождается специфичным треском.

Полиморфизм олова

Полиморфизм (аллотропия) — физическое явление, основанное на перестроении атомов или молекул веществ в твердом состоянии, что влечет за собой изменение их свойств. Каждая полиморфная модификация устойчиво существует только в строго определенном интервале значений температур и давлений.

Любой металл обладает специфической кристаллической решеткой. При изменении внешних физических условий кристаллическая решетка может меняться. Полиморфизм металлов используют при их термической обработке в промышленности.

Олово – металл по разному реагирующий на химические воздействия

Химические свойства олова определяются его положением в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и предусматривают амфотерность, т. е. способность проявлять как основные, так и кислотные свойства. Напрямую зависят от полиморфизма олова физические свойства.

Для металла известны три аллотропные модификации: альфа, бета и гамма. Полиморфная перестройка кристаллических решеток возможна вследствие изменения симметрии электронных оболочек атомов под воздействием разных температур.

  1. Для серого олова (α-Sn) характерна гранецентрированная кубическая кристаллическая решетка. Размер элементарной ячейки решетки здесь большой. Это напрямую отражается на плотности. Она меньше, чем у белого олова: 5,85 и 7,29 г/см³ соответственно. По электропроводности альфа-модификация относится к полупроводникам. По магнетизму — к диамагнетикам, т. к. под внешним магнитным воздействием намагничивается против направления внутреннего магнитного поля. Альфа-олово существует до температуры 13,2°C в виде мелкодисперсного порошка и практического значения не несет.
  2. Белое олово (β-Sn) является самой устойчивой аллотропной модификацией с объемноцентрированной тетрагональной кристаллической решеткой. Существует в диапазоне температурных значений от 13,2 до 161°С. Очень пластично, мягче золота, но тверже свинца. Среди остальных металлов обладает средним значением теплопроводности. Металл относят к проводникам, хотя электропроводность у бета-модификации относительно низкая. Этим свойством пользуются, чтобы уменьшить электропроводность какого-либо сплава путем добавления олова. Является парамагнетиком, т. е. во внешнем магнитном поле намагничивается в направлении внутреннего магнитного поля.
  3. Гамма-модификация (γ-Sn) обладает ромбической кристаллической решеткой, устойчива в диапазоне температур от 161 до 232°С. С увеличением температуры пластичность возрастает, но, достигнув температуры фазового перехода в 161°С, металл полностью утрачивает это свойство. Гамма-модификация имеет большую плотность при высокой степени хрупкости, т. е. сразу рассыпается в порошок, поэтому практического применения не имеет.

Особенности полиморфного перехода β→α

Процесс перехода из одной полиморфной модификации в другую происходит при изменении температуры. При этом наблюдают скачкообразные изменения физико-химических свойств металла.

Выше температуры 161°С бета-олово обратимо превращается в хрупкую гамма-модификацию. Ниже температуры 13°С бета-модификация необратимо переходит в порошкообразное серое олово. Данный полиморфный переход совершается с очень малой скоростью, но стоит только на бета-олово попасть крупинкам альфа-модификации, как плотный металл рассыпается в пыль. Поэтому полиморфный переход β→α иногда называют «оловянной чумой». Обратно альфа-модификация переводится в бета-модификацию только путем переплавки.

Фазовый переход β→α значительно ускоряется при минусовых температурах окружающей среды и сопровождается увеличением удельного объема металла примерно на 25%, что приводит к его рассыпанию в порошок.

У олова есть уникальная реакция на мороз “оловянная чума”

В истории есть случаи, когда оловянные изделия на морозе становились серым порошком, обескураживая своих хозяев. «Оловянная чума» встречается редко и характерна лишь для химически чистого вещества. При наличии даже мельчайших примесей переход металла в порошок сильно замедляется.

Интересно предположение некоторых историков, что победу российскому императору Александру I над французской армией под командованием Наполеона Бонапарта помогла одержать «оловянная чума». При сильных морозах пуговицы на шинелях французов просто рассыпались в прах, и солдаты, замерзая, потеряли боеспособность.

Заключение

Олово обладает всеми типичными физическими свойствами металлов, а его полиморфизм по-своему удивителен. Без уникальной тягучести и пластичности этого металла невозможно представить себе современную промышленность. Почти половина от мировой добычи олова используется для производства пищевой жести. Оставшаяся половина расходуется для изготовления сплавов и различных соединений, применяемых во всех хозяйственных отраслях.

Олово (Stannum) — Знаешь как

Содержание статьи

Ат. вес 118,70. Олово не принадлежит к числу широко распространенных металлов (содержание его в земной коре определяется в 8•10-3 весовых процента), но оно легко выплавляется из руд и поэтому стало известно человеку со времен глубокой древности; человек пользовался оловом в виде его сплава с медью (бронзы) уже в самом начале своей культурной жизни (бронзовый век). Олово изредка находится в природе в самородном состоянии, обыкновенно же оно встречается в виде кислородного соединения SnO2— оловянного камня, из которого и получается посредством восстановления углем.

Крупнейшие месторождения оловянных руд находятся в Малайе, Вьетнаме, Боливии и Индонезии. В СНГ оловянные руды промышленного значения имеются в Восточной Сибири и в Якутской АССР.

Выплавка олова в капиталистических странах составила в 1954 г. 178 тыс. г.

В свободном состоянии олово — серебристо-белый мягкий металл уд. веса 7,30, плавящийся при 231,9° и обладающий ясно выраженным кристаллическим строением. При сгибании палочки олова слышится характерный треск, вероятно, вследствие трения отдельных кристаллов друг о друга. Олово обладает мягкостью и тягучестью и легко может быть прокатано в тонкие листы, называемые оловянной фольгой или станиолем.

Кроме обыкновенного белого олова, кристаллизующегося в тетрагональной системе, существует еще другое видоизменение олова, представляющее собой серый кристаллический порошок уд. веса 5,7. Уже давно были известны случаи, когда на оловянных предметах, долго остававшихся на сильном морозе, появлялись серые пятна. Это явление получило название оловянной чумы. Впоследствии было установлено, что обыкновенное олово устойчиво только при температуре выше 13,2°; ниже % этой температуры оно может превращаться в серое олово. Чем ниже температура, тем быстрее идет превращение. При нагревании серое олово снова переходит в белое. Появление оловянной чумы резко ускоряется при «заражении» олова некоторыми веществами, например серым оловом.

Если нагреть олово выше 161°, то оно переходит в третью (ромбическую) модификацию. В таком виде оно очень хрупко, легко растирается в порошок, а при падении с небольшой высоты разбивается на мелкие куски.

На воздухе олово при обыкновенной температуре не окисляется, но нагретое выше температуры плавления постепенно превращается в двуокись олова SnO2. Вода не действует на олово. Разбавленные кислоты действуют на него очень медленно, что обусловливается незначительной разностью нормальных потенциалов олова и водорода . Легче всего растворяется олово в концентрированной соляной кислоте.

Очень энергично реагирует олово также и с концентрированной азотной кислотой, превращающей его в белый, нерастворимый в воде порошок — так называемую β -оловянную кислоту.

Ввиду устойчивости олова по отношению к воздуху и воде им пользуются для покрытия других металлов, как-то: меди, железа (так называемое «лужение»). Около половины всего добываемого олова идет на изготовление белой жести, т. е. листового железа, покрытого оловом. Большое практическое значение имеют также многие сплавы олова, например: бронза, баббиты и др. Наконец, олово как в чистом виде, так и в сплавах со свинцом широко применяется для паяния.

Олово образует два окисла — окись олова SnO и двуокись олова SnO2. Соответственно этим двум окислам известны и два ряда соединений олова. В первом из них олово двухвалентно и проявляет себя главным образом как металл, во втором — четырехвалентно и приближается по свойствам к металлоидам.

Соединения двухвалентного олова. Окись олова SnO — темнобурый порошок, образующийся при разложении гидрата окиси олова Sn(OH)2в атмосфере углекислого газа.

Гидрат окиси олова Sn(OH)2

Получается в виде белого осадка Т при действии щелочей на соли двухвалентного олова;

Sn•• + 2OH’ = JSn(OH)2

Гидрат окиси олова — амфотерное соединение. Он легко растворяется как в кислотах, так и в щелочах, в последнем случае с образованием гидроксисолей, называемых станнитами, аналогичных цинкатам :

↓Sn(OH)2 + NaOH = Na[Sn(OH)3]

Хлорид олова (II), или хлористое олово

SnCl2•2H2O получается при растворении олова в соляной кислоте, образует бесцветные кристаллы с двумя молекулами кристаллизационной воды. При нагревании или сильном разбавлении раствора SnCl2 водой происходит частичный гидролиз с образованием осадка основной соли:

SnCl2 + Н2O ⇄ ↓SnOHCl + HCl

Хлористое олово является энергичным восстановителем. Так, например, хлорное железо FeCl3восстанавливается им в хлористое железо FeCl2:

2FeCl3+ SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4

При действии хлористого олова на раствор сулемы образуется белый осадок каломели. При избыткеSnCl2восстановление идет еще дальше и получается металлическая ртуть:

2HgCl2 + SnCl2 = ↓ Hg2Cl2 + SnCl4

Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg + SnCl4

Соединения четырехвалентного олова. Двуокись олова SnO2встречается в природе в виде оловянного камня — важнейшей руды олова. Искусственно может быть получена сжиганием металла на воздухе или окислением его азотной кислотой с последующим прокаливанием полученного продукта. Применяется для приготовления различных белых глазурей и эмалей.

Оловянные кислоты

Гидраты двуокиси олова носят название оловянных кислот и известны в двух модификациях: в виде α-оловянной кислоты и в виде β-оловянной кислоты. α-Оловянная кислота H2SnO3может быть получена действием водного раствора аммиака на раствор хлорного олова SnCl4.

Образование выпадающего белого осадка обычно выражают уравнением

SnCl4+ 4NH4OH = ↓ H2SnO3 + 4NH4Cl + H2O

При высушивании осадок постепенно теряет воду, пока не останется чистая двуокись олова. Таким образом, никакой кислоты определенного состава получить не удается. Поэтому приведенная выше формула α-оловянной кислоты является лишь простейшей из возможных. Правильнее было бы изобразить состав этой кислоты формулой mSno2 • nН2O.

α-Оловянная кислота легко растворяется в щелочах, образуя соли, содержащие комплексный анион [Sn(OH)6] и называемые станнатами:

H2SnO3 + 2NaOH + h3O = Na2[Sn(OH)6]

Станнат натрия выделяется из раствора в виде кристаллов, состав которых можно выразить также формулой Na2SnO3 • 3Н2O. Эта соль применяется в качестве протравы в красильном деле и для утяжеления шелка. Шелковые ткани, обработанные перед крашением растворами соединений олова, иногда содержат олово в количестве до 50% от веса ткани.

Кислоты также растворяют α-оловянную кислоту с образованием солей четырехвалентного олова. Например:

 H2SnO3 + 4НСl ⇄ SnCl4 + 3Н2

При избытке соляной кислоты SnCl4 присоединяет две молекулы НСl, образуя комплексную хлороловянную кислоту H2[SnCl6]. Аммониевая соль этой кислоты NH4[SnCl6] имеет то же применение, что и станнат натрия.

β-Оловянная кислота

Получается в виде белого порошка при действии концентрированной азотной кислоты на олово. Состав ее является столь же неопределенным, как и состав α-оловянной кислоты. В отличие от α-оловянной кислоты она не растворяется ни в кислотах, ни в растворах щелочей. Но путем сплавления со щелочами можно перевести ее в раствор в виде станната. α-Оловянная кислота при хранении ее в соприкосновении с раствором, из которого она выделилась, постепенно тоже переходит в β-оловянную кислоту.

Хлорид олова (IV), или хлорное олово, SnCl4 представляет собой жидкость, кипящую при 114° и сильно дымящую на воздухе. Образуется при действии хлора на металлическое олово или на двухлористое олово. В технике получается главным образом путем обработки отбросов белой жести (старых консервных банок) хлором.

Хотя хлорное олово похоже по некоторым свойствам на хлористые соединения металлоидов, однако оно растворяется в воде без заметного разложения и может быть выделено из раствора ввиде различных кристаллогидратов, например SnCl4 • 5H2O.

В разбавленных водных растворах SnCl4 подвергается сильному гидролитическому расщеплению, которое можно выразить уравнением

 Sn•••• + 3Н2О ⇄ H2SnO3 + 4Н

Образующаяся при этом оловянная кислота дает коллоидный раствор.

Сульфиды олова

При действии сероводорода на раствор SnCl2 получается бурый осадок сульфида олова (II) SnS. Из раствора SnCl4 при тех же условиях выпадает желтый осадок дисульфида олова SnS2. Последнее соединение может быть получено также сухим путем, например нагреванием оловянных опилок с серой и нашатырем. Приготовленный по этому способу дисульфид имеет вид золотисто-желтых чешуек и под названием «сусального золота» употребляется для позолоты дерева.

Дисульфид олова растворяется в сернистых щелочах и в растворе сульфида аммония, причем получаются легко растворимые соли тиооловянной кислоты H2SnS3:

 SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3

Свободная тиооловянная кислота (как и соответствующие тиокислоты мышьяка и сурьмы) не известна. При действии кислот на ее соли выделяется сероводород и снова получается дисульфид олова:

(NH4)2SnS3 + 2НСl = ↓SnS2 + H2S + 2NH4Cl

Сульфид олова (II) не растворяется в сернистых щелочах, так как тиосо-лей, отвечающих двухвалентному олову, не существует. Но многосернистые щелочи растворяют его с образованием солей тиооловянной кислоты:

SnS + (NH4)2S. = (NH4)aSnSs

Олововодород SnH4 впервые был получен в 1919 г. в виде примеси к водороду при действии соляной кислотой на сплав магния с оловом. Это бесцветный, очень ядовитый газ, сгущающийся в жидкость при —52° и постепенно разлагающийся при обыкновенной температуре на олово и водород.

233 234 235

Вы читаете, статья на тему Олово (Stannum)

Олово

Олово (лат. Stannum; обозначается символом Sn) — элемент главной подгруппы четвёртой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 50. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово — пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета.

История возникновения олова

Когда человек впервые познакомился с оловом точно сказать нельзя. Олово и его сплавы известны человечеству с древнейших времен. Олово было известно человеку уже в IV 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, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов бронзы, изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35—11 века до н. э.). По другим данным сплавы олова с медью, так называемые оловянные бронзы, по-видимому, стали использоваться более чем за 4000 лет до нашей эры. А с самим металлическим оловом человек познакомился значительно позже, примерно около 800 года до нашей эры. Из чистого олова в древности изготовляли посуду и украшения, очень широко применяли изделия из бронзы.

Нахождение олова в природе

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Кларковое содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10−4 до 8·10−3 % по массе. Основной минерал олова — касситерит (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).

В незагрязнённых поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограмм на дм³, увеличиваясь в районе оловорудных месторождений, оно попадает в воды за счёт разрушения в первую очередь сульфидных минералов, неустойчивых в зоне окисления. ПДКSn = 2 мг/дм³.

Олово является амфотерным элементом, то есть элементом, способным проявлять кислотные и основные свойства. Это свойство олова определяет и особенности его распространения в природе. Благодаря этой двойственности олово проявляет литофильные, халькофильные и сидерофильные свойства. Олово по своим свойствам проявляет близость к кварцу, вследствие чего известна тесная связь олова виде окиси (касситерита) с кислыми гранитоидами (литофильность), часто обогащёнными оловом, вплоть до образования самостоятельных кварц-касситеритовых жил. Щелочной характер поведения олова определяется в образовании довольно разнообразных сульфидных соединений (халькофильность), вплоть до образования самородного олова и различных интерметаллических соединений, известных в ультраосновных породах (сидерофильность).

В общем можно выделить следующие формы нахождения олова в природе:

  1. Рассеянная форма; конкретная форма нахождения олова в этом виде неизвестна. Здесь можно говорить об изоморфно рассеянной форме нахождения олова вследствие наличия изоморфизма с рядом элементов (Ta, Nb, W — с образованием типично кислородных соединений; V, Cr, Ti, Mn, Sc — с образованием кислородных и сульфидных соединений). Если концентрации олова не превышают некоторых критических значений, то оно изоморфно может замещать названные элементы. Механизмы изоморфизма различны.
  2. Минеральная форма: олово установлено в минералах-концентраторах. Как правило, это минералы, в которых присутствует железо Fe+2: биотиты, гранаты, пироксены, магнетиты, турмалины и т. д. Эта связь обусловлена изоморфизмом, например по схеме Sn+4 + Fe+2 → 2Fe+3. В оловоносных скарнах высокие концентрации олова установлены в гранатах (до 5,8 вес.%) (особенно в андрадитах), эпидотах (до 2,84 вес.%) и т. д.

Физические и химические свойства олова

Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде b-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2°C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. Плотность b-Sn 7,228 г/см3. Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.

При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в a-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход b-Sn a-Sn сопровождается увеличением удельного объема на 25,6% (плотность a-Sn составляет 5,75 г/см3), что приводит к рассыпанию олова в порошок. В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой». В результате этой «чумы» пуговицы на обмундировании солдат, их пряжки, кружки, ложки рассыпались, и армия могла потерять боеспособность. (Подробнее об «оловянной чуме» см. интересные факты об олове, ссылка внизу этой страницы).

Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, b-Sn — металл, а a-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К a-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал E °Sn2+/Sn равен –0.136 В, а E пары °Sn4+/Sn2+ 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:

Sn + O2 = SnO2.

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

Sn + 2Cl2 = SnCl4

С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:

Sn + 4HCl = SnCl4 + H2

Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl3, H2SnCl4 и других, например:

Sn + 3HCl = HSnCl3 + 2H2

В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной — реагирует очень медленно.

Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте образуется оловянная кислота b-SnO2·nH2O (иногда ее формулу записывают как H2SnO3). При этом олово ведет себя как неметалл:

Sn + 4HNO3 конц. = b-SnO2·H2O + 4NO2 + H2O

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла. В результате реакции образуется соль нитрат олова (II):

3Sn + 8HNO3 разб. = 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

При нагревании олово, подобно свинцу, может реагировать с водными растворами щелочей. При этом выделяется водород и образуется гидроксокомплекс Sn (II), например:

Sn + 2KOH +2H2O = K2[Sn(OH)4] + H2

Гидрид олова — станнан SnH4 — можно получить по реакции:

SnCl4 + Li[AlH4] = SnH4 + LiCl + AlCl3.

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

Олову отвечают два оксида SnO2 (образующийся при обезвоживании оловянных кислот) и SnO. Последний можно получить при слабом нагревании гидроксида олова (II) Sn(OH)2 в вакууме:

Sn(OH)2 = SnO + H2O

При сильном нагреве оксид олова (II) диспропорционирует:

2SnO = Sn + SnO2

При хранении на воздухе монооксид SnO постепенно окисляется:

2SnO + O2 = 2SnO2.

При гидролизе растворов солей олова (IV) образуется белый осадок — так называемая a-оловянная кислота:

SnCl4 + 4NH3 + 6H2O = H2[Sn(OH)6] + 4NH4Cl.

H2[Sn(OH)6] = a-SnO2·nH2O + 3H2O.

Свежеполученная a-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:

a-SnO2·nH2O + KOH = K2[Sn(OH)6],

a-SnO2·nH2O + HNO3 = Sn(NO3)4 + H2O.

При хранении a-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в b-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 Sn (II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):

Sn2+ + S2– = SnS

Этот сульфид может быть легко окислен до SnS2 раствором полисульфида аммония:

SnS + (NH4)2S2 = SnS2 + (NH4)2S

Образующийся дисульфид SnS2 растворяется в растворе сульфида аммония (NH4)2S:

SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3.

Четырехвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и других. 

Технология производства олова

Этап выплавки.

Для восстановления касситерит плавят с углеродсодержащими материалами в отражательных или особого типа шахтных печах. Шахтные оловоплавильные печи применяются с давних времен; в них с использованием дутья сжигается служащий восстановителем древесный уголь, который загружается слоями, чередующимися со слоями касситерита. В более распространенных отражательных печах в качестве топлива используется каменный уголь; они действуют аналогично мартеновским сталеплавильным печам, причем руда смешивается с антрацитом и известняком. Печи обоих типов дают шлаки, богатые оловом (до 25%). Шлаки подвергают доработке переплавкой при значительно более высокой температуре с добавлением новых количеств восстановителя. В результате получается черновое олово с высоким содержанием железа — так называемая железистая печная настыль. Процесс требует строгого контроля, иначе и вторичные шлаки будут содержать слишком большой процент олова.

Этап рафинирования.

Чистота первичного олова зависит от исходной руды, но чаще всего оно требует рафинирования, которое может проводиться либо термическим, либо электролитическим способом.

Термическое рафинирование. Черновое олово, содержащее 97-99% Sn, рафинируют от примесей в обогреваемых стальных полусферических котлах при температуре около 300° С. Железо и медь удаляют добавлением в расплав угля и серы, мышьяк и сурьму отделяют в виде соединений и сплавов с алюминием, свинец — действием SnCl2, а висмут — в виде соединений с кальцием и магнием. Рафинированный металл содержит 99,75-99,95% Sn.

Электролитическое рафинирование. Метод электролитического рафинирования был разработан компанией «Америкэн смелтинг энд рифайнинг» в применении к боливийским рудам, отличающимся высокой степенью загрязненности. Электролит содержит 8% серной кислоты, 4% крезол- и фенолсульфокислоты и 3% двухвалентного олова (Sn2+). Электролизные ванны и вспомогательное оборудование примерно такие же, как и при рафинировании меди. Рабочая температура 35° С. Чистота электролитического олова (>99,98%) выше, чем термически рафинированного. Дополнительной очисткой по методу зонной плавки получают особо чистое олово для полупроводниковой техники (99,995% Sn).

Получение олова из вторсырья

Для того чтобы получить килограмм металла, не обязательно перерабатывать центнер руды. Можно поступить иначе: «ободрать» 2000 старых консервных банок.

Всего лишь полграмма олова приходится на каждую банку. Но помноженные на масштабы производства эти полуграммы превращаются в десятки тонн… Доля «вторичного» олова в промышленности западных стран составляет примерно треть общего производства.

Механическими способами извлечь олово из жести (из неё делаются консервные банки) почти невозможно, поэтому используют различие в химических свойствах железа и олова. Чаще всего жесть обрабатывают газообразным хлором. Железо в отсутствие влаги с ним не реагирует. Олово же соединяется с хлором очень легко. Образуется дымящаяся жидкость – хлорное олово SnCl4, которое применяют в химической и текстильной промышленности или отправляют в электролизер, чтобы получить там из него металлическое олово.

Применение олова
  • 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. 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 Nb3Sn.
  • Золотисто-желтые кристаллы дисульфида олова применяются мастерами для имитации сусального золота при золочении гипсовых и деревянных рельефов.
    Водным раствором дихлорида олова обрабатывают стекло и пластмассу перед нанесением на их поверхность тонкого слоя какого-либо металла. Дихлорид олова входит также в состав флюсов, применяемых при сварке металлов. Оксид олова применяется в производстве рубинового стекла и глазурей.
  • Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.
  • Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
  • Двуокись олова — очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.
  • На основе оловоорганических соединений созданы эффективные инсектициды; оловоорганические стекла надежно защищают от рентгеновского облучения, полимерными свинец- и оловоорганическими красками покрывают подводные части кораблей, чтобы на них не нарастали моллюски.
  • Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.
  • Олово имеет непосредственное отношение к рождению мелодичных звуков в самых различных колоколах, поскольку оно входит в состав медных сплавов, применяемых для их отливки. Но оказывается, оно способно петь вполне самостоятельно: у чистого олова не менее выдающиеся музыкальные способности. Слушая торжественные звуки органной музыки, мало кто из слушателей догадывается, что чарующие звуки рождаются в большинстве случаев в оловянных трубах. Именно они придают звуку особую чистоту и силу.
  • Среди множества других полезных свойств соединений олова — защита древесины от гниения, уничтожение насекомых-вредителей и многое другое.

Влияние олова на человека

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)·10–4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких. Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.

Оловянная чума

Есть у олова свойство, которое называют «оловянной чумой». Металл «простужается» на морозе уже при -13°С и начинает постепенно разрушаться. При температуре -33 °С свойство прогрессирует с невероятной быстротой — оловянные изделия превращаются в серый порошок. Именно из-за оловянной чумы до нас не дошли известнейшие коллекции оловянных солдатиков из прошлого.

Почему сейчас не случаются подобные истории? Только по одной причине: оловянную чуму научились «лечить». Выяснена ее физико-химическая природа, установлено, как влияют на восприимчивость металла к «чуме» те или иные добавки. Оказалось, что алюминий и цинк способствуют этому процессу, а висмут, свинец и сурьма, напротив, противодействуют ему.

Запасы олова в мире

Запасы олова на земле достаточно невилики и составляют около 5,6 млн.тонн. Крупными запасами олова обладает Китай – 30,52% в мировых. Достаточно заметны на общем фоне запасы олова в Индонезии – 14,4%, Перу – 12,8%, Боливии – 8%, Бразилии – 9,7% и Малайзии – 9% в мировых запасах олова на январь 2010 года. 

Производство олова в мире

Производство рафинированного олова в мире в последние годы неуклонно растет. Его динамика была следующей (тыс. т): 2000 г. — 270, 2003 г. — 280, 2006 г. — 325.

Добыча олова в 2009 году увеличилась на 2% до 306 тыс. тонн. Добыча олова в мире осуществляется теми странами, которым принадлежат наибольшие его запасы. В 2009 году крупнейшими странами традиционно стали Китай, с добычей 37,6% в мировых показателях, Индонезия – 32,7% и Перу 12,4%, в мировом объеме добычи. Россия занимает достаточно низкое место в показателях мировой добычи олова со значением 0,3% в мировых объемах добычи.
Мировое производство олова рафинированного в 2009 году снизилось на 2% до 315 тыс.тонн. Крупнейшей компанией по производству рафинированного олова является YUNNAN TIN, которая занимает в общем объеме производства в 2009 году 18%.  PT TIMAH на втором месте с долей 13% в мировых показателях. На третьем месте MINSUR – 13%. MALAYSIA SMELTING CORP по итогам 2009 года занимает четвертое место с долей 12,5% в общемировом производстве.

На долю Индонезии приходится порядка 30% выпуска олова в мире. В самой же Индонезии основным регионом по производству этого цветного металла является провинция Банки-Белитунга. В оловянной отрасли занято примерно 40% всей рабочей силы страны. Индонезия в 2007 г. ввела квоты на экспорт олова с целью поддержания его цены на мировом рынке. В 2006 г. Индонезия произвела около 120 тыс. т олова.

Цены на олово с 2006 по 2007 год выросли с 8 тыс. $ за тонну рафинированного металла до 15 тыс. $ а затем до 20 тыс. $ во второй половине 2010 года.

Запасы олова в России

В СНГ запасы олова сосредоточены в России, Кыргызстане и Казахстане. Добыча основной массы олова в СНГ ведется российскими предприятиями. В России же находится и единственный в СНГ производитель металлического олова — ОАО «Новосибирский оловокомбинат». Это предприятие контролирует оловодобывающие активы России и Кыргызстана.

Россия обеспечена запасами олова в достаточном количестве. Но только в условиях высоких цен на олово разработка месторождений становится достаточно рентабельной, так как они находятся в труднодоступных местах Дальнего Востока и на большом расстоянии от производителя олова.

Основными потребителями олова в СНГ являются производители белой жести (ОАО «ММК», АО «Миттал Стил Темиртау», ОАО «Запоржсталь») и производители сплавов, в основном припоев.

По оценке экспертов Infomine в ближайшие годы следует ожидать роста потребления олова, в первую очередь в России. Растет производство консервов, флоат-стекла, наблюдается рост производства в машиностроении, которое сейчас поддерживается на уровне руководства страны. Не исключено, что потребление в перспективе до 2010 г. не будет обеспечено внутренним производством, и в Россию увеличится импорт олова и его сплавов.

Обработка олова | Британника

Обработка олова , подготовка руды для использования в различных продуктах.

Олово (Sn) — относительно мягкий и пластичный металл серебристо-белого цвета. Он имеет плотность 7,29 грамма на кубический сантиметр, низкую температуру плавления 231,88 ° C (449,38 ° F) и высокую температуру кипения 2625 ° C (4757 ° F). Олово аллотропно; то есть он принимает более одной формы. Нормальная форма — это белое олово или бета-олово, которое имеет объемноцентрированную тетрагональную кристаллическую структуру.Второй аллотроп, серый или альфа-олово, имеет гранецентрированную кубическую структуру. Серое олово теоретически стабильно при температуре ниже 13 ° C (55 ° F), но на практике оно легко образуется только при температуре около -40 ° C (-40 ° F). Это превращение трудно инициировать, и оно сильно замедляется из-за присутствия легирующих элементов или следов примесей. Тем не менее, это привело к чрезвычайно редкому лабораторному исследованию, известному как оловянный вредитель.

Олово находит промышленное применение как в качестве металла, так и в химических соединениях.Как металл, он используется в самых разнообразных промышленных применениях, но почти всегда в сочетании с другими элементами, такими как сплав или покрытие, поскольку его внутренняя мягкость исключает его использование в качестве конструкционного материала. Хотя олово обычно является второстепенным компонентом сплавов, оно является существенным из-за того, как его особые свойства улучшают матричный металл.

В основном олово используется в производстве белой жести, припоев, металлов подшипников, покрытий из олова и сплавов (как с гальваническим, так и с горячим покрытием), олова, бронзы и легкоплавких сплавов.В своих химических реакциях олово существует в двух валентных состояниях (II и IV) и является амфотерным (способным реагировать и как кислота, и как основание). Кроме того, он может напрямую связываться с углеродом с образованием металлоорганических соединений. Эти свойства дали начало многим важным применениям оловянных химикатов, например, в гальванике, сельскохозяйственных и фармацевтических продуктах, а также в пластмассах и керамике.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

История

Археология и литература свидетельствуют о том, что олово было одним из первых металлов, которые были известны и использовались.Его самое раннее применение было в виде сплава с медью для формирования бронзы, которая использовалась в инструментах и ​​оружии. Изделия из бронзы (обычно содержащие около 10% олова) были найдены на Ближнем Востоке примерно с 3500 г. до н.э. и в Египте с 3000 г. до н.э. Другие древние цивилизации также использовали бронзовые изделия; например, китайские изделия из бронзы датируются примерно 2250 годом до нашей эры.

Олово, очевидно, было важным предметом торговли с давних времен, поскольку оно упоминается по крайней мере в трех книгах Библии (Числа, Исайя и Иезекииль), датируемых 700 годом до нашей эры.

Олово — оловянный сплав, имеющий долгую историю. Вероятно, самый старый известный предмет, датируемый примерно 1500 годом до нашей эры, был найден в Египте, но именно римская цивилизация разработала оловянную посуду для бытовых сосудов и декоративных целей. Эти применения используются по сей день, хотя состав сплава заметно изменился.

Использование олова в качестве покрытия для других металлов также имеет древние исторические корни: луженые медные сосуды для приготовления пищи восходят к римским временам.Наиболее важным было развитие луженого железного листа с целью формования белой жести. Это началось в Центральной Европе в XIV и XV веках и постепенно распространилось по всему континенту. Изначально жесть использовалась для изготовления предметов домашнего обихода, включая фонари, тарелки и сосуды для питья; однако с появлением консервной банки в 1812 году упаковка стала основным применением белой жести.

Важной датой в новейшей истории является 1839 год, когда американский мастер по металлу Исаак Бэббит впервые применил сплавы на основе олова в подшипниках для машин.Бэббитный металл значительно способствовал развитию индустриального общества. Дальнейшие разработки оловянных сплавов, покрытий и химикатов внесли свой вклад в развитие транспорта, телекоммуникаций, авиакосмической промышленности, упаковки, сельского хозяйства и защиты окружающей среды.

Основным минералом олова является касситерит или оловянный камень (SnO 2 ), оксид олова природного происхождения, содержащий около 78,8% олова. Менее важны два комплексных сульфидных минерала: станнит (Cu 2 FeSnS 4 ), сульфид медь-железо-олово и цилиндрит (PbSn 4 FeSb 2 S 14 ), свинцово-оловянный сульфид железа-сурьмы.Эти два минерала встречаются в основном в залежах залежей в Боливии, часто в сочетании с другими металлами, такими как серебро.

В отличие от большинства цветных металлов, экономически жизнеспособные месторождения касситерита ограничены несколькими географическими районами. Наиболее важные из них находятся в Юго-Восточной Азии и включают в себя районы добычи олова в Китае, на которые в начале 21 века приходилась почти половина всего производства олова. Мьянма (Бирма), Таиланд, Малайзия, Индонезия, Бразилия, Австралия, Нигерия и Конго (Киншаса) также являются крупными поставщиками олова.Незначительные производители — Перу, Южная Африка, Великобритания и Зимбабве. В Соединенных Штатах нет значительных месторождений олова, а в Канаде его производство относительно невелико.

Около 80 процентов мирового олова добывается из россыпных или вторичных месторождений. Большинство из них происходит на суше, но в некоторых районах, особенно в Индонезии и Таиланде, месторождения разрабатываются на море путем выемки грунта на морское дно.

Даже в самых богатых месторождениях олова концентрация олова очень мала. Это означает, что для извлечения одного килограмма касситерита может потребоваться добыть до семи или восьми тонн руды.

Гетероциклическое соединение | химия | Британника

Гетероциклическое соединение , также называемое гетероциклом , любое из основного класса органических химических соединений, характеризующееся тем, что некоторые или все атомы в их молекулах объединены в кольца, содержащие по крайней мере один атом элемента, отличного от углерода (С). Циклическая часть (от греческого kyklos , что означает «круг») гетероцикла указывает на то, что в таком соединении присутствует по крайней мере одна кольцевая структура, в то время как префикс гетеро- (от греческого гетерос , что означает «другой» или «другой» ”) Относится к неуглеродным атомам или гетероатомам в кольце.По своей общей структуре гетероциклические соединения напоминают циклические органические соединения, которые включают только атомы углерода в кольцах, например, циклопропан (с кольцом из трех атомов углерода) или бензол (с кольцом из шести атомов углерода), но наличие гетероатомов придает гетероциклическим соединениям физические и химические свойства, которые часто весьма отличаются от свойств их аналогов с полностью углеродным кольцом.

Существует множество различных серосодержащих гетероциклов. Одним из наиболее известных является тиофен, C 4 H 4 S, производные которого встречаются в виде растительных пигментов и других природных продуктов, таких как биотин.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Гетероциклические соединения включают многие биохимические вещества, необходимые для жизни. Например, нуклеиновые кислоты, химические вещества, которые несут генетическую информацию, контролирующую наследование, состоят из длинных цепочек гетероциклических единиц, удерживаемых вместе другими типами материалов. Многие природные пигменты, витамины и антибиотики являются гетероциклическими соединениями, как и большинство галлюциногенов. Современное общество зависит от синтетических гетероциклов, используемых в качестве лекарств, пестицидов, красителей и пластмасс.

Общие аспекты гетероциклических соединений

Наиболее распространенными являются гетероциклы с пяти- или шестичленными кольцами и гетероатомы азота (N), кислорода (O) или серы (S). Наиболее известными из простых гетероциклических соединений являются пиридин, пиррол, фуран и тиофен. Молекула пиридина содержит кольцо из шести атомов — пяти атомов углерода и одного атома азота. Каждая молекула пиррола, фурана и тиофена содержит пятичленные кольца, состоящие из четырех атомов углерода и одного атома азота, кислорода или серы соответственно.

Пиридин и пиррол представляют собой азотные гетероциклы — их молекулы содержат атомы азота наряду с атомами углерода в кольцах. Молекулы многих биологических материалов частично состоят из пиридиновых и пиррольных колец, и при сильном нагревании такие материалы дают небольшие количества пиридина и пиррола. Фактически, оба эти вещества были обнаружены в 1850-х годах в масляной смеси, образованной при сильном нагревании костей. Сегодня пиридин и пиррол получают с помощью синтетических реакций. Их главный коммерческий интерес заключается в их превращении в другие вещества, главным образом в красители и лекарства.Пиридин также используется как растворитель, гидроизоляционный агент, добавка для каучука, денатурирующий спирт и краситель.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Фуран представляет собой кислородсодержащий гетероцикл, используемый в основном для преобразования в другие вещества (включая пиррол). Фурфурол, близкий химический родственник фурана, получают из шелухи овса и кукурузных початков и используют в производстве промежуточных продуктов для нейлона. Тиофен, гетероцикл серы, по своим химическим и физическим свойствам напоминает бензол.Это частый загрязнитель бензола, полученного из природных источников, и он был впервые обнаружен во время очистки бензола. Как и другие соединения, он используется в основном для преобразования в другие вещества. Фуран и тиофен были открыты во второй половине XIX века.

В целом, физические и химические свойства гетероциклических соединений лучше всего понять, сравнивая их с обычными органическими соединениями, не содержащими гетероатомов.

Точка кипения | Справочник по элементам на сайте KnowledgeDoor

Ссылки (Щелкните рядом со значением выше, чтобы увидеть полную информацию о цитировании этой записи)

Arblaster, J.W. «Уравнения давления пара для элементов платиновой группы». Platinum Metals Review, том 51, номер 3, 2007 г., стр. 130–135. DOI: 10.1595 / 147106707X213830

Бедфорд, Р. Э., Дж. Боннье, Х. Маас и Ф. Павезе. «Рекомендуемые значения температуры по международной температурной шкале 1990 г. для выбранного набора вторичных контрольных точек». Метрология, том 33, номер 2, 1996 г., стр. 133–154. DOI: 10.1088 / 0026-1394 / 33/ 2/ 3

Энсс, Кристиан и Зигфрид Ханклингер.Физика низких температур. Берлин: Springer-Verlag, 2005.

Гринвуд, Н. Н. и А. Эрншоу. Химия элементов, 2-е издание. Берлингтон, Массачусетс: Баттерворт-Хайнеманн, 1997.

Гумински К. «Система F-Hg (фтор-ртуть)». Журнал фазового равновесия, том 22, номер 5, 2001 г., стр. 578–581.

мл., О. Левин Келлер и Гленн Т. Сиборг. «Химия трансактинидных элементов». С. 139–166 в Ежегодном обзоре ядерной науки. Отредактировал Эмилио Сегре. Пало-Альто, Калифорния: Annual Reviews Inc., 1977.

Корпинаров Н., Маринов М., Димова-Малиновская Д., Ничев Х., М. Константинова, Д. Васильев. «Кремниевые нанопроволоки и усы, полученные дуговым разрядом». Journal of Physics: Conference Series, volume 113, 2008, 012007 (5pp). DOI: 10.1088 / 1742-6596 / 113/ 1/ 012007

Лиде, Дэвид Р., редактор. CRC Справочник по химии и физике, 88-е издание. Бока-Ратон, Флорида: Taylor & Francis Group, 2008.

Nicholas, J.В., Уайт Д. «Температура». С. 8–41 в Измерение термодинамических свойств одиночных фаз. Под редакцией А. Р. Х. Гудвина, В. А. Уэйкхема и К. Н. Марша. Амстердам: Elsevier Science, 2003.

Сиборг, Гленн Т. и Уолтер Д. Лавленд. Элементы, помимо урана. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1990.

Стюарт, Ричард Б. и Ричард Т. Якобсен. «Термодинамические свойства аргона от тройной точки до 1200 К при давлениях до 1000 МПа». Справочный журнал физических и химических данных, том 18, номер 2, 1989 г., стр.639–798.

Стюарт, Ричард Б., Ричард Т. Якобсен и В. Вагнер. «Термодинамические свойства кислорода от тройной точки до 300 К при давлениях до 80 МПа». Справочный журнал физических и химических данных, том 20, номер 5, 1991 г., стр. 917–1021.

Yaws, Карл Л. Справочник по физическим свойствам углеводородов и химикатов Yaws. Хьюстон, Техас: Gulf Publishing Company, 2005.

Точка кипения — Идиомы по The Free Dictionary

В вышеупомянутом проекте для разделения широких промышленных фракций (фракции бензина, фракции мазута) на узкие доли диапазона кипения (или сокращения), для которых точные средние точки кипения были необходимы для развития корреляций термодинамических свойств.Из 369 чистых соединений и 15 смесей биологических смесей в базе данных на момент этого анализа 117 соответствовали требованиям по температуре плавления или помутнения ниже -10 [градусов] C и температуре кипения от 20 [градусов] C до 165. [градусов] C для бензиноподобного топлива. Модуль ANN использовался в программном обеспечении MATLAB R2007, а параметрами порядка ввода были температура первой капли и 10, 50 и 90% дистиллированной, конечной точки кипения, плотности, остатка В идеальных условиях, когда вода достигает точки кипения, она поднимается до красной отметки на трубке.«« Безводные охлаждающие жидкости двигателя имеют точку кипения гораздо лучше подходят для жаркого климата, чем охлаждающие жидкости на водной основе », — сказал он. Молекулярная масса вещества Точка кипения 2 [H.sub.2] 18 [H.sub.2] O 28 [N .sub.2] 32 [O.sub.2] 44 C [O.sub.2] Затем я заполняю точки кипения следующим образом. Большинство вещей, с которыми мы сталкиваемся ежедневно, имеет точку кипения и точку замерзания. Подумайте о пузырях, которые он создает, которые постоянно поднимаются на поверхность при температуре кипения. Фанат CSI, который ударил свою жену 21 раз, «перевернулся» после достижения точки кипения, как сообщил суд.Нам указали на одну жидкость с низкой температурой кипения, «работающую» в Германии, но, несмотря на глянцевые брошюры, мы не смогли заставить операторов много говорить о реальной эффективности системы без использования дополнительного сжигания в ее конструкции. Со временем тормозная жидкость поглощает воду из атмосферы, что снижает ее эффективность из-за понижения точки кипения. Когда тормоза используются часто, жидкость резко нагревается, и если она закипает, тормоза внезапно перестают работать.Сидней, 27 октября (ANI): Австралийский быстрый боулер Митчелл Джонсон предсказал, что напряженность в отношениях между его командой и командой из Англии достигнет точки кипения во время серии Ashes в следующем месяце, после публикации досье нескольких албанских функционеров, в которых их обвиняют. о сотрудничестве с секретными югославскими службами, BDI и PDSH обострили риторику до точки кипения. Заместитель премьер-министра Абдылаким Адеми заявил, что они больше не будут комментировать и отвечать на обвинения, связанные с так называемыми секретными досье, и оставят это службам.Новое исследование утверждает, что отношения наиболее нестабильны в первый месяц года, а температура достигает точки кипения в последний понедельник января. Специальная сталь представляет собой стальной продукт с температурой кипения 1500 ° C и высоким давлением для защиты инструментов в производимой продукции. например, электронные товары, автомобильные товары и машины на основе металла.

Точки кипения простых гидридов

Автор: Джон Хатчинсон

Постулаты кинетической молекулярной теории дают нам возможность понять взаимосвязь между молекулярными свойствами и физическими свойствами больших количеств вещества.В качестве отличного примера такого применения мы теперь исследуем точки кипения различных соединений, уделяя особое внимание гидридам шестнадцати элементов в основной группе (группы с IV по VII). Они приведены здесь.

Точки кипения гидридов IV – VII групп [C]
Канал 4 -164 SiH 4 -111,8 GeH 4 -88,5 SnH 4 -52
NH 3 -33 РН 3 -87.7 AsH 3 -55 СбХ 3 -17,1
H 2 O 100 H 2 S -60,7 H 2 Se -41,5 H 2 Te -2,2
ВЧ 20 HCl -85 HBr -67 HI -35

В табличной форме здесь нет очевидных тенденций и, следовательно, нет очевидной связи со структурой или связями в молекулах.Данные в таблице отображаются в предполагаемой форме, однако на рисунке 4 точка кипения каждого гидрида нанесена на график в соответствии с тем, какому периоду (строке) периодической таблицы принадлежит элемент основной группы. Например, гидриды периода 2 (CH 4 , NH 3 , H 2 O и HF) сгруппированы в столбце слева от рисунка, за которым следует столбец гидридов периода 3 (SiH 4 , PH 3 , H 2 S, HCl) и т. Д.

Теперь несколько тенденций более очевидны.Во-первых, самые низкие точки кипения в каждый период связаны с гидридами Группы IV (CH 4 , SiH 4 , GeH 4 , SnH 4 ), а самые высокие точки кипения в каждый период относятся к Группе Гидриды VI (H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te). По этой причине гидриды, принадлежащие к одной группе, связаны на фиг.4.

Рис. 4. Точки кипения гидридов основных групп.

Во-вторых, мы замечаем, что, за исключением NH 3 , H 2 O и HF, температуры кипения гидридов всегда увеличиваются в одной группе по мере продвижения вниз по периодической таблице: например, в группе IV. температуры кипения возрастают в ряду CH 4 4 4 4 . В-третьих, мы также можем сказать, что гидриды периода 2, по-видимому, имеют необычно высокие температуры кипения, за исключением CH 4 , который, как уже отмечалось, имеет самую низкую точку кипения из всех.

Мы начинаем анализ этих тенденций с предположения, что существует взаимосвязь между температурами кипения этих соединений и структурой и связями в их молекулах. Вспоминая нашу кинетическую молекулярную модель газов и жидкостей, мы понимаем, что основное различие между этими двумя фазами состоит в том, что сила взаимодействия между молекулами в жидкости намного больше, чем в газе, из-за близости молекул в жидкость. Чтобы молекула покинула жидкую фазу и вошла в газовую, она должна обладать достаточной энергией, чтобы преодолеть взаимодействия, которые она имеет с другими молекулами в жидкости.Вспоминая также кинетическое описание молекулы, мы понимаем, что в среднем энергия молекул увеличивается с повышением температуры. Из этих двух утверждений можно сделать вывод, что высокая температура кипения означает, что для преодоления межмолекулярных взаимодействий требуется значительная энергия. И наоборот, вещество с низкой температурой кипения должно иметь слабые межмолекулярные взаимодействия, преодолимые даже при низкой температуре.

В свете этих выводов мы можем теперь взглянуть на рисунок 4 как на прямо (хотя и качественно), показывающий сравнительную силу межмолекулярных взаимодействий различных гидридов.Например, мы можем сделать вывод, что среди рассмотренных здесь гидридов межмолекулярные взаимодействия максимальны между молекулами H 2 O и самые слабые между молекулами CH 4 . Мы исследуем три тенденции на этом рисунке, описанные выше, в свете силы межмолекулярных сил.

Во-первых, наиболее доминирующая тенденция в отношении точек кипения заключается в том, что в пределах одной группы точки кипения гидридов повышаются по мере продвижения вниз по таблице Менделеева.Это верно для всех четырех групп на рисунке 4; единственными исключениями из этой тенденции являются NH 3 , H 2 O и HF. Можно сделать вывод, что, за заметными исключениями, межмолекулярные взаимодействия усиливаются с увеличением атомного номера центрального атома в молекуле. Это верно независимо от того, имеют ли молекулы рассматриваемой группы дипольные моменты (как в группах V, VI и VII) или нет (как в группе IV). Мы можем сделать вывод, что сильное межмолекулярное притяжение для молекул с большими центральными атомами возникает из-за большого количества заряженных частиц в этих молекулах.

Этот тип взаимодействия возникает из-за сил, называемых лондонскими силами или силами рассеивания. Считается, что эти силы возникают в результате мгновенного взаимодействия заряженных частиц одной молекулы с заряженными частицами соседней молекулы. Хотя эти молекулы могут не быть полярными по отдельности, ядра в одной молекуле могут притягивать электроны во второй молекуле, тем самым вызывая мгновенный диполь во второй молекуле. В свою очередь, вторая молекула индуцирует диполь в первой.Таким образом, две неполярные молекулы могут взаимодействовать, как если бы между ними было диполь-дипольное притяжение, причем положительные и отрицательные заряды взаимодействовали и притягивались. Тенденция молекулы иметь индуцированный диполь называется поляризуемостью молекулы. Чем больше заряженных частиц в молекуле, тем более поляризуемой является молекула и тем больше будет притяжение, возникающее из-за дисперсионных сил.

Во-вторых, отметим, что все без исключения гидриды группы IV должны иметь самые слабые межмолекулярные взаимодействия в каждый период.Как отмечалось выше, это единственные гидриды, у которых нет дипольного момента. Следовательно, в общем, молекулы без дипольных моментов имеют более слабые взаимодействия, чем молекулы, которые являются полярными. Однако мы должны уточнить это внимательно, отметив, что неполярный SnH 4 имеет более высокую температуру кипения, чем полярный PH 3 и HCl. Из этих сравнений можно сделать вывод, что повышенная поляризуемость молекул с более тяжелыми атомами может компенсировать отсутствие молекулярного диполя.

В-третьих, и это наиболее важно, мы отмечаем, что межмолекулярные притяжения с участием NH 3 , H 2 O и HF должны быть уникально и неожиданно большими, поскольку их точки кипения заметно отличаются от точек кипения остальных их групп. .Общей чертой этих молекул является то, что они содержат атомы с малым атомным номером, которые являются сильно электроотрицательными, имеют неподеленные пары и связаны с атомами водорода. Молекулы без этих свойств не имеют неожиданно высоких температур кипения. Из этих наблюдений можно сделать вывод, что атомы водорода в каждой молекуле необычно сильно притягиваются к неподеленным парам электронов на сильно электроотрицательных атомах с такими же свойствами в других молекулах. Это межмолекулярное притяжение атома водорода к электроотрицательному атому называется водородной связью.Из наших данных о температуре кипения ясно, что взаимодействия водородных связей намного сильнее, чем либо дисперсионные силы, либо диполь-дипольные притяжения.


точка кипения | Infoplease

  • Обзор
    • Мир
      • Обзор мира
      • Атлас
      • Страны
      • Бедствия
      • Новости
      • Флаги мира
      • География
      • Международные отношения
      • Структура
      • Структура
      • Путешествия
      • World Rulers
    • Люди
      • Обзор людей
      • Академия и культура
      • Искусство и развлечения
      • Бизнес
      • Правительство
      • Ньюсмейкеры
      • Наука
      • Спорт
    90.S.
    • Обзор США
    • Города
    • Документы США
    • Гендерные вопросы
    • География
    • Правительство
    • Новости
    • Военные
    • Памятники и достопримечательности
    • Почтовая информация
    • Статистика
    • Раса и этническая принадлежность
    • Искусство и развлечения
    • Спорт
  • История
    • История Обзор
    • Хронология
    • Всемирная история
    • U.S. История
    • Месяц истории чернокожих
    • Месяц латиноамериканского наследия
    • Месяц истории женщин
  • Математика и наука
    • Обзор математики и науки
    • Авиация
    • Биология
    • Компьютеры и Интернет
    • Здоровье
    • Изобретения и открытия
    • Математика
    • Физика
    • Космос
    • Погода
    • Веса и меры
  • Календарь и праздники
    • Календарь и праздники Обзор
        Месяц
      • Месяц , Дней
      • Вечный календарь
    • Бизнес
      • Обзор бизнеса
      • Бизнес
      • Потребительские ресурсы
      • Валюта
      • Экономика
      • Занятость и труд
      • Личные финансы
      • Бедность и доход
      • Налоги
    • Первичные источники
      • Обзор первичных источников
      • Философия и религия
      • История
      • Правительственные сказки и сказки
      • Поэзия
      • Выступления и эссе
      • Книги и пьесы
    • Спросите редакторов
      • Просмотреть все вопросы и ответы
  • Инструменты
    • Календарь конвертации 9018 Latpetual
    • Словарь
    • Тезаурус
    • Калькулятор расстояний
    • Периодическая таблица
    • Видео
    • Проверка орфографии
    • Атлас
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *