Химический элемент мягкий ковкий серебристо белый металл применяемый для пайки
Температура плавления, ° С 231,9 Температура кипения, ° С 2625 Плотность, г/см3 7,29 Твердость (по Бринеллю) 3,9 Содержание в земной коре, % (масс.) 0,0004 Степени окисления +2, +4
Физические свойства. Олово - мягкий серебристо-белый пластичный металл (может быть прокатан в очень тонкую фольгу - станиоль) с невысокой температурой плавления (легко выплавляется из руд), но высокой температурой кипения. Олово имеет две аллотропные модификации: a-Sn (серое олово) с гранецентрированной кубической кристаллической решеткой и b-Sn (обычное белое олово) с объемноцентрированной тетрагональной кристаллической решеткой. Фазовый переход b -> a ускоряется при низких температурах (-30° С) и в присутствии зародышей кристаллов серого олова; известны случаи, когда оловянные изделия на морозе рассыпались в серый порошок ("оловянная чума"), но это превращение даже при очень низких температурах резко тормозится наличием мельчайших примесей и поэтому редко встречается, представляя скорее научный, чем практический интерес. См. также
АЛЛОТРОПИЯ;
ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ;
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ. Чистое олово обладает низкой механической прочностью при комнатной температуре (можно согнуть оловянную палочку, при этом слышится характерный треск, обусловленный трением отдельных кристаллов друг о друга) и поэтому редко используется. Однако оно легко образует сплавы с большинством других черных и цветных металлов. Оловосодержащие сплавы обладают прекрасными антифрикционными свойствами в присутствии смазки, поэтому широко используются как материал подшипников.
Химические свойства. При комнатной температуре олово химически инертно к кислороду и воде. На воздухе олово постепенно покрывается защитной оксидной пленкой, которая повышает его коррозионную стойкость. С химической инертностью олова и его оксидной пленки в обычных условиях связано использование его в покрытии жестяной тары для продуктов питания, прежде всего - консервных банок. Олово легко наносится на сталь и продукты его коррозии безвредны. В соединениях олово проявляет две степени окисления: +2 и +4, причем соединения олова(II) в большинстве своем относительно нестабильны в разбавленных водных растворах и окисляются до соединений олова(IV) (их используют иногда как восстановители, например SnCl2). Разбавленные соляная и серная кислоты действуют на олово очень медленно, а концентрированные, особенно при нагревании, растворяют его, причем в соляной кислоте получается хлорид олова(II), а в серной - сульфат олова(IV). С азотной кислотой олово реагирует тем интенсивнее, чем выше концентрация и температура: в разбавленной HNO3 образуется растворимый нитрат олова(II), а в концентрированной HNO3 - нерастворимая b-оловянная кислота H2SnO3. Концентрированные щелочи растворяют олово с образованием станнитов - солей оловянистой кислоты H2SnO2; в растворах станниты существуют в гидроксоформе, например Na2[[Sn(OH)4]]. Наибольшее промышленное значение соединения олова(II) имеют в производстве гальванических покрытий. Соединения олова(IV) находят обширное промышленное применение. Оксиды олова амфотерны, проявляют и кислотные, и основные свойства. Оксид олова(IV) встречается в природе в виде минерала касситерита, а чистый SnO2 получают из чистого металла; диоксид олова SnO2 применяется для приготовления белых глазурей и эмалей. Из SnO2 при взаимодействии со щелочами получают станнаты - соли оловянной кислоты, наиболее важные из которых - станнаты калия и натрия; растворы станнатов находят широкое применение как электролиты для осаждения олова и его сплавов. SnCl4 - тетрахлорид олова, исходное соединение для многих синтезов других соединений олова, включая и оловоорганические.
Применение. В современном мире более трети добываемого олова расходуется на изготовление пищевой жести и емкостей для напитков. Жесть в основном состоит из стали, но имеет покрытие из олова обычно толщиной менее 0,4 мкм.
Сплавы. Одна треть олова идет на изготовление припоев. Припои - это сплавы олова в основном со свинцом в разных пропорциях в зависимости от назначения. Сплав, содержащий 62% Sn и 38% Pb, называется эвтектическим и имеет самую низкую температуру плавления среди сплавов системы Sn - Pb. Он входит в составы, используемые в электронике и электротехнике. Другие свинцово-оловянные сплавы, например 30% Sn + 70% Pb, имеющие широкую область затвердевания, используются для пайки трубопроводов и как присадочный материал. Применяются и оловянные припои без свинца. Сплавы олова с сурьмой и медью используются как антифрикционные сплавы (баббиты, бронзы) в технологии подшипников для различных механизмов. Современные оловянно-свинцовые сплавы содержат 90-97% Sn и небольшие добавки меди и сурьмы для увеличения твердости и прочности. В отличие от ранних и средневековых свинецсодержащих сплавов, современная посуда из cплавов олова безопасна для использования.
Покрытия из олова и его сплавов. Олово легко образует сплавы со многими металлами. Оловянные покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Оловянные и оловянно-свинцовые покрытия можно наносить, погружая специально приготовленный предмет в ванну с расплавом, однако большинство оловянных покрытий и сплавов олова со свинцом, медью, никелем, цинком и кобальтом осаждают электролитически из водных растворов. Наличие большого диапазона составов для покрытий из олова и его сплавов позволяет решать многообразные задачи промышленного и декоративного характера.
Соединения. Олово образует различные химические соединения, многие из которых находят важное промышленное применение. Кроме многочисленных неорганических соединений, атом олова способен к образованию химической связи с углеродом, что позволяет получать металлоорганические соединения, известные как оловоорганические
(см. также МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ).
Водные растворы хлоридов, сульфатов и фтороборатов олова служат электролитами для осаждения олова и его сплавов. Оксид олова применяют в составе глазури для керамики; он придает глазури непрозрачность и служит красящим пигментом. Оксид олова можно также осаждать из растворов в виде тонкой пленки на различных изделиях, что придает прочность стеклянным изделиям (или уменьшает вес сосудов, сохраняя их прочность). Введение станната цинка и других производных олова в пластические и синтетические материалы уменьшает их возгораемость и препятствует образованию токсичного дыма, и эта область применения становится важнейшей для соединений олова. Огромное количество оловоорганических соединений расходуется в качестве стабилизаторов поливинилхлорида - вещества, используемого для изготовления тары, трубопроводов, прозрачного кровельного материала, оконных рам, водостоков и др. Другие оловоорганические соединения используются как сельскохозяйственные химикаты, для изготовления красок и консервации древесины.
ЛИТЕРАТУРА
Спиваковский В.Б. Аналитическая химия олова. М., 1975 Большаков К.А., Федоров П.И. Химия и технология малых металлов. М., 1984
Словари
Толковый словарь русского языка. Поиск по слову, типу, синониму, антониму и описанию. Словарь ударений.
О́ЛОВО -а; ср. Химический элемент (Sn), мягкий ковкий серебристо-белый металл (применяется для пайки, лужения, приготовления сплавов и т.п.).
о́лово (лат. Stannum), Sn, химический элемент IV группы периодической системы. Серебристо-белый металл, мягкий и пластичный; tпл 231,9°C. Полиморфно; так называемое белое олово (или β-Sn) с плотностью 7,28 г/см 3 ниже 13,2°C переходит в серое олово (α-Sn) с плотностью 5,75 г/см 3 . На воздухе тускнеет, покрываясь плёнкой оксида, стойкой к химическим реагентам. Главные промышленные минералы - касситерит и станнин. Олово - компонент многих сплавов, например, подшипниковых (баббитов), типографских (гарт). Идёт на покрытие других металлов для защиты их от коррозии (лужение), на изготовление белой жести для консервных банок.
ОЛОВО - О́ЛОВО (лат. Stannum), Sn, химический элемент с атомным номером 50, атомная масса 118,710). Латинское «stannum» первоначально означало сплав серебра и свинца. «Оловом» в ряде славянских языков называли свинец. Химический символ олова Sn читается «станнум». Природное олово состоит из девяти стабильных нуклидов (см. НУКЛИД) 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%). 124 Sn - бета-излучатель, его период полураспада очень велик и составляет T1/2 = 10 16 -10 17 лет. Олово расположено в пятом периоде в IVА группе периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Конфигурация внешнего электронного слоя 5s 2 5p 2 . 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 Sn 2+ 0,118 нм и иона Sn 4+ 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.
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 (см. БРОНЗА), 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 (см. КАССИТЕРИТ) (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (см. СТАННИН) (оловянный колчедан) - Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).
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 SnO2 восстанавливают углем или алюминием (цинком) в электропечах:
SnO2 + C = Sn + CO2. Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.
Физические и химические свойства
Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде бета-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 бета-Sn 7,29 г/см 3 . Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.
При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в альфа-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 бета-Sn ® альфа-Sn сопровождается увеличением удельного объема на 25,6%, 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.
Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, бета-Sn - металл, а альфа-Sn относится к числу полупроводников (см. ПОЛУПРОВОДНИКИ). Ниже 3,72 К альфа-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал E°Sn 2+ /Sn равен -0.136 В, а E пары °Sn 4+ /Sn 2+ 0.151 В. При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, (см. ГЕРМАНИЙ) устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки 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:
С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:
Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl3, H2SnCl4 и других, например:
В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной реагирует очень медленно. 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:
При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла. В результате реакции образуется соль нитрат олова(II):
При нагревании олово, подобно свинцу, может реагировать с водными растворами щелочей. При этом выделяется водород и образуется гидроксокомплекс Sn(II), например:
Гидрид олова - станнан SnH4 - можно получить по реакции:
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:
При сильном нагреве оксид олова(II) диспропорционирует:
При хранении на воздухе монооксид SnO постепенно окисляется:
При гидролизе растворов солей олова(IV) образуется белый осадок - так называемая альфа-оловянная кислота:
Свежеполученная альфа-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:
При хранении альфа-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в бета-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):
Этот сульфид может быть легко окислен до SnS2 раствором полисульфида аммония:
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.
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 (см. БАББИТЫ)), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев (см. ПРИПОЙ). Олово способно прокатываться в тонкую фольгу - станиоль (см. 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 SnS2 применяют в составе красок, имитирующих позолоту («сусальное золото»). Искусственный радионуклид олова 119 Sn - источник гамма-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/м 3 , ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках - 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека - 2 г.
Химический элемент мягкий ковкий серебристо белый металл применяемый для пайки
" Sn " в таблице Менделеева
" Sn " для химика (олово)
"Мягкотелый" металл (олово)
50-й "подопечный" Менделеева (олово)
50-й в периодической таблице (олово)
50-й в химическом рейтинге (олово)
50-й химический элемент (олово)
В составе припоя (олово)
В химической таблице он стоит пятидесятым (олово)
До сурьмы в таблице (олово)
Из какого металла делают "белую жесть"? (олово)
Из какого металла придумал делать игрушечных солдатиков прусский король Фридрих II ? (олово)
Какой металл мороза боится как чумы? (олово)
Капелька на паяльнике (олово)
Латинское "станнум" (олово)
Латинское название этого металла переводится, как "твердый", хотя он один из самых мягких и легкоплавких (олово)
Лудильный металл (олово)
Между индием и сурьмой (олово)
Менделеев его назначил шестидесятым по счету (олово)
Менделеев его назначил шестидесятым (олово)
Менделеев его определил шестидесятым по счету (олово)
Метал для припоя (олово)
Металл Свадьбы роз (олово)
Металл лудильщиков (олово)
Металл, "станнум" (олово)
Металл, который в избытке можно добыть с поверхности консервных банок (олово)
Мягкий металл (олово)
Переведите с латинского слово "станнум" (олово)
Перед сурьмой в таблице (олово)
Побратим свинца (олово)
Порошок из этого металла применяется в хохломской росписи. После специальной обработки он становится золотистым (олово)
После индия (олово)
Пятидесятый в таблице химических элементов (олово)
Пятидесятый обитатель периодической таблицы (олово)
С каким металлом традиция связывает десятилетие совместной жизни? (олово)
Серебристый металл (олово)
Следом за индием в таблице (олово)
Смесь солей этого металла - "жёлтая композиция" - издавна использовалась как краситель для шерсти (олово)
Солдатики, металл (олово)
Спаивающий металл (олово)
Стойкие солдатики (олово)
Химическ. элемент по "фамилии" Sn (олово)
Химическ. элемент под номером 50 (олово)
Химический элемент по "фамилии" Sn (олово)
Химический элемент под названием Sn (олово)
Химический элемент под номером пятьдесят (олово)
Химический элемент с позывным Sn (олово)
Химический элемент, Sn (олово)
Что за химический элемент Sn ? (олово)
металл для лужения (олово)
металл для пайки (олово)
металл колец Альманзора (олово)
металл, Sn (олово)
основа станиоли (олово)
солдатский металл (сказоч.) (олово)
50-й элемент Менделеева (олово)
Sn в таблице (олово)
компонент баббита (олово)
материал для солдатиков (олово)
менделеев его назначил 60-м в таблице (олово)
металл в составе пьютера (олово)
металл для солдатика (олово)
металл игрушечных солдатиков (олово)
металл с символом Sn (олово)
металл, "болеющий чумой" (олово)
металл, защищающий другие металлы от коррозии (олово)
металл, из которого был сделан стойкий солдатик в сказке Андерсена (олово)
металл, погубивший Скотта (олово)
металл, применяемый в качестве припоя (олово)
металл, ставший причиной гибели экспедиции Роберта Скотта на Южный полюс (олово)
мягкий ковкий серебристо-белый металл (олово)
мягкий металл, применяемый для пайки (олово)
один из семи металлов, которые персы носили от сглаза (олово)
основа медали за четвертое место для участников чемпионата США по фигурному катанию (олово)
по-латински " Stannum " (станнум) (олово)
последователь индия (олово)
пятидесятый элемент (олово)
серебристо-белый металл, мягкий и пластичный (олово)
солдатский металл (сказочное) (олово)
ср. крушец (металл) пепельно-серебристый, белее свинца, весьма мягкий, легкоплавкий, легкий весом, более прочих удобный для паянья и для отливки простых мелких вешиц; стар. свинец, откуда пословица: Слово олово, веско. Лить олово, святочное гаданье. Только у молодца и золотца, что пуговка оловца! Оловянная кружка или оловянка ж. и оловяник м. Оловянная руда, колчедан, припой. Оловяничник, оловянщик м. отливающий, работающий оловянную посуду. Оловолей, оловолитель м. церк. оловогадатель, отливающий олово в воду, для гаданья, предсказаний. Оловянные глаза, мутные и бездушные; оловянный глаз, с бельмом. Оловок м. зап. карандаш (олово)
химический элемент, мягкий серебристо-белый металл (олово)
Из этого металла в сказке Андерсена отлит верный друг (олово)
Металл "пайщик (олово)
Основным сырь м для добычи этого металла является кассетирит и консервные банки (олово)
Причина ссоры рядового Пупкина и рядового Сидорова в детском саду (олово)
С чем связано название десятой годовщины свадьбы (олово)
Солдатский металл (сказ.) (олово)
Химический элемент; мягкий, ковкий, серебристо-белый металл, применяемый для пайки, лужения, приготовления сплавов и т. п (олово)
Что нужно, чтобы впаять, как следует (олово)
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 (олово)
олово
хим. элемент IV гр. периодической системы, ат. н. 50, ат. м. 118,710. Прир. О. состоит из десяти изотопов: 112 Sn(0,96%), 114 Sn(0,66%), 115 Sn(0,35%), 116 Sn(14,30%), 117 Sn(7,61%), 118 Sn(24,03%), 119 Sn(8,58%), 120 Sn(32,85%), 122 Sn(4,72%), 124 Sn(5,94%). Последний изотоп слабо радиоактивен ( T1/2 > 10 16 — 10 17 лет). Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5s 2 5p 2 ; степени окисления +2 и +4; энергия ионизации при после-доват. переходе от Sn° к Sn 5+ соотв. 7,3439, 14,6324, 30,502, 40,73 и 72,3 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,8; атомный радиус 0,158 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) для Sn 2+ 0,136 нм (8), Sn 4+ 0,069 нм (4), 0,076 нм (5), 0,083 нм (6), 0,089_нм (7) и 0,095 нм (8).
Содержание О. в земной коре 8∙10 −3 % по массе. Самородное О. в природе не встречается. Известно 16 минералов О. Пром. применение имеют касситерит (оловянный камень) SnO2 и в меньшей степени — станнин (оловянный колчедан) Cu2FeSnS4. Оловянные руды подразделяются на пегматитовые, кварцево-касситеритовые и сульфидно-касситерито-вые. Касситерит встречается также в россыпях, где он концентрируется благодаря высокой плотности. Месторождения О. находятся в СССР, Малайзии, Индонезии, Таиланде, Заире, Нигерии, Боливии, Бразилии, КНР, Австралии.
Свойства. О. — серебристо-белый блестящий металл, обладающий незначит. твердостью, но большой пластичностью, ковкостью и легкоплавкостью. Ниже 13,2 °C устойчива a-модификация (серое О.) с кубич. решёткой типа алмаза, а = 0,646 нм, z = 8, пространственная группа Fd3m, плотн. 5,75 г/см 3 ; выше 13,2 °C устойчива а — 0,58197 нм, г = 0,3175 нм, z = 4, пространственная группа 14/amd, плотн. 7,28 г/см 3 ; H перехода — формы в α значительно (на 25%) увеличивается уд. объем металла, который при этом рассыпается в белый порошок; процесс резко ускоряется при наличии зародышей a-Sn ("оловянная чума"). Т. пл. 231,9 °C, т. кип. 27,11 Дж/моль∙К), 296 кДж/моль, 25,79 Дж/моль∙К), коэф. линейного расширения 1,99∙10 −5 К (273 К), 2,38∙10 −5 К −1 (373 К); теплопроводность 0,6526 Вт/см∙К) при 293 К; r 1,15∙10 −5 Ом∙см (20 °C). Белое О. слабо парамагнитно, атомная магн. восприимчивость — 5,1∙10 −6 , процесс обратим. Серое О. диамагнитно,Мех. свойства О. зависят от его чистоты и температуры обработки, при 20 °C -Sn 152 МПа.
При обычных условиях О. устойчиво к хим. воздействиям. Стандартный электродный потенциал для Sn/Sn 2+ в кислой среде —0,136 В, в щелочной среде для системы разб. соляной кислоте О. раств. очень медленно, в концентрированной — быстро (особенно при нагр.), с образованием хлороловянных кислот. С разб. H2SO4 О. почти не реагирует, с конц. H2SO4 взаимод. медленно. В разб. HNO3 раств. с образованием нитрата Sn(NO3)2. Конц. HNO3 энергично взаимод. с О., давая нерастворимую в воде р-оловянную кислоту (см. ниже). О. очень хорошо раств. в царской водке. С растворами щелочей медленно реагирует даже на холоду, скорость реакции значительно повышается в присутствии воздуха; при_этом в растворе образуются гидроксостаннат-ионы [Sn(OH)6] 2− . Растворение О. в растворах щелочей используют при его регенерации (после растворения металл выделяют электролитически). С хлором и бромом О. взаимод. при обычной температуре, с I2 — при слабом нагревании. Реакция с F2 протекает при обычной температуре чрезвычайно медленно, при 100 °C очень бурно, с появлением пламени. При нагревании О. энергично реагирует с S, Se, Те, Р, а с С, N2, H2, Si, В, Mo, Os, Re и W непосредственно не взаимодействует. Образует с Al, Bi, Cd, Ca, Ge, In, Pb, Si, Те и Zn эвтектич. смеси; в заметных количествах раств. в твердом состоянии Bi, Cd, In, Pb, Sb и Zn. Мн. металлы в твердом О. раств. в очень малых количествах, но образуют с ним интерметаллиды. О наиб. важных соединений О. см. олова галогениды, олова оксиды, олова халькогениды, оловоорганические соединения.
Для соединений О., особенно в степени окисления +4, характерна большая склонность к гидролизу. Оловянные кислоты, которые м. б. представлены как гидратированные формы SnO2, имеют неопределенный состав, ближе всего отвечающий формуле SnO2 ∙ 1,8 H2O. Известны две модификации — a- и b-оловянная кислоты. a-Оловянная (ортооловянная) кислота образуется при действии NH3 на SnCl4 или действии кислот на Na2[Sn(OH)6]. конц. HNO3. Гид-роксостаннаты M2[Sn(OH)6], где М = Na, К, — бесцв. твердые вещества, дающие щелочную реакцию в воде; при их дегидратации получают SnO2 и ортостаннаты, напр. Na2SnO3, используемый при крашении тканей.
Сульфат О.(IV) Sn(SO4)2 выделяется из раствора свежеосажденного гидрата SnO2 в разб. H2SO4 в виде бесцв. кристаллов дигидрата. Нитрат О.(IV) Sn(NO3)4 — бесцветное твердое вещество; плотн. 2,65 г/см 3 ; разлагается при 50 °C; получают взаимод. SnO4 с N2O5.
О. образует с H2 нестабильный гидрид (станнан) SnH4 — бесцветный газ; т. пл. −150 °C, т. кип. −52 °C; медленно разлагается уже при 0 °C на элементы, при 150 °C — быстро; по ядовитости приближается к AsH3; получают реакцией SnCl4 с Li [AlH4]. Его образование также наблюдается при восстановлении солей О. цинком в солянокислой среде.
Соед. Sn(II) легко окисляются и поэтому их используют как восстановители. Большинство солей бесцв., хорошо раств. в воде. При добавлении к свежеприготовл. раствору соли Sn(II) гидроксида щелочного металла или аммония образуется бесцв. осадок гидроксида Sn(OH)2, который при дегидратации переходит в SnO. Получены: гидроксостанна-ты(П), напр. Na[Sn(OH)3], Ba[Sn(OH)3]2- Сульфат О.(П) SnSO4 — бесцветные кристаллы; т. пл. 360 °C (с разл.); плотн. 4,18 г/см 3 ; растворимость в воде 15,9% по массе (19 °C) и 15,3% (100 °C); компонент электролита при лужении. Нитрат O.(II) Sn(NO3)2 ∙ 20H2O (плотн. 1,2 г/см 3 ) осаждается из раствора SnO в HNO3 при охлаждении до −20 °C в виде бесцв. расплывающихся кристаллов. Несколько устойчивее окси-нитрат Sn2O(NO3)2, который м. б. нагрет до 100 °C без разложения. Практически не раств. в воде фосфаты Sn3(PO4)2 и Sn(H2PO4)2. Пирофосфат Sn2P2O7 имеет г. пл. 400 °C, плотн. 4.01 г/см 3 . Арсенат SnHAsO4∙0,5H2O имеет плотн. 4.29 г/см 3 . Перхлорат О. Sn(ClO4)2 м. б. получен электролизом раствора AgClO4 в ацетонитриле с анодом из О.
Получают в промышленности: формиат Sn(OCOH)2 [т. .пл. 198 °C (с разл.), плотн. 2,96 г/см 3 ]; ацетат Sn(OCOCH3)2 (т. пл. 182 °C, т. кип. 240 °C, плотн. 2,11 г/см 3 ); оксалат SnC2O4 [т. пл. 280 °C (с разл.), плотн. 3,56 г/см 3 ]; тартрат Sn[OCOCH(OH)CH(OH)COO] (т. пл. 280 °C, плотн. 2,60 г/см 3 ); стеарат Sn[OCO(CH2]16CH3)2 (т. пл. 90 °C, плотн. 1,05 г/см 3 ) и др. Олеат-катализатор полимеризации, антиоксидант; оксалат применяют при крашении и печатании тканей, напр., для перевода красителя в лейкоформу; тартрат — антиоксидант, антисептик в текстильной промышленности.
Получение. Добычу О. ведут из руд с содержанием О. более 0,1%. Часто используют россыпи, полученные после преобразования первичных руд в прир. условиях, с содержанием Sn 0,01%. Руды обогащают гравитац. и флотогра-витац. методами, магн. сепарацией, флотацией, а россыпи-преим. гравитац. методом. Получают концентраты с содержанием О. 40–70%. Первичные концентраты вновь обогащают теми же способами после дополнит. измельчения, иногда — с применением обжига, электростатич. или магн. сепарации. Для удаления примесей S и As концентраты обжигают при 600–700 °C, для удаления W, Bi, Fe и др. примесей их выщелачивают конц. соляной кислотой при 110–130 °C в автоклаве. Оловянный концентрат затем сушат и подвергают восстановит. плавке с углем и флюсами либо с Al или Zn в электрич. печах. Образующиеся при восстановлении касситерита шлаки богаты О., поэтому они подвергаются доработке — повторной плавке и фьюмингованию с углем и пиритом (в расплавл. шлак вводят пирит и вдувают угольную пыль; пары восстановленного О. в надшлаковом пространстве вновь окисляются и уносятся в виде оксидов, осаждаясь в пылеуловителях). Черновое О., содержащее 95% Sn, рафинируют: Fe и Cu удаляют добавлением в жидкое О. угля и S; As и Sb связывают добавкой Al; Pb и Bi отгоняют из О. в вакууме при 1100 °C. Обычная чистота О. 99,8–99,9%. Особо чистое О. для полупроводниковой техники получают дополнит. очисткой — электролизом и зонной плавкой, восстановлением очищенных хлоридов. Вторичное О. извлекают из отходов белой жести и сплавов, напр., бронз. Для переработки бедных концентратов перспективно применение способов, основанных на высокой летучести хлоридов О. и их способности восстанавливаться Al, Mg, Zn.
Определение. О. относится к аналит. группе элементов, осаждаемых H2S в кислой среде и образующих с сульфидами Na и NH4 растворимые соли. Осаждение сероводородом из кислого раствора позволяет отделить О. от Fe и ряда др. элементов, не осаждающихся в этих условиях. Очень чувствительная реакция на соли О. — взаимод. с неск. каплями раствора хлорида Au в кислой среде, в результате чего появляется темно-пурпурное окрашивание (кассиев золотой пурпур). Все соединения О. при оглавлении с Na2O2 дают растворимые станнаты, а после подкисления раствора-соли Sn(IV), которые восстанавливают Fe, Al или Pb и титруют иодометрически. При растворении сплавов в HNO3 часто удается количественно выделить О. в виде осадка оловянной кислоты, которую прокаливают и взвешивают в виде SnO2. Метод отделения О. перегонкой основан на летучести SnCl4. Колориметрически малые количества О. определяют по синей окраске с силикомолибденовой кислотой или по красной окраске с дитио-лом. Комплексонометрическое титрование позволяет определить О. в присутствии Pb, Ni, Zn, Cd, Mn, Ag. О. определяют также спектральными методами.
Применение. О. — компонент сплавов (ок. 59% используемого О.) с Cu (бронзы), Cu и Zn (латунь), Sb (баббит), Zr (для атомных реакторов), Ti (для турбин), Nb (для сверхпроводников), Pb (для припоев) и др. (см. олова сплавы). Его используют для нанесения защитных покрытий на металлы (ок. 33%), в т. ч. для производства белой жести, как компонент композиц. материалов, восстановитель ионов металлов; сетки из О. служат для очистки металлургич. газов от паров ртути благодаря образованию амальгамы. О. применяют также в виде фольги, для приготовления детален измерит, приборов, органных труб, посуды, художеств. изделий. Искусств. радиоактивный изотоп 119 Sn (T1/2 1759 сут)-источник -спектроскопии.
При ингаляции паров или пылей металлич. О. в производств. условиях развивается пневмокониоз (станноз), острые отравления не наблюдаются. В атм. воздухе временно допустимая концентрация SnO, SnO2 и SnSO4 0,05 мг/м 3 , для SnCl макс. разовая ПДК 0,5 мг/м 3 , среднесуточная 0,05 мг/м 3 . ПДК О. в пищ. продуктах (мг/кг): в рыбных, мясных и овощах 200,0, молочных, фруктах и соках 100,0.
Мировое производство О. (без СССР) ок. 200 тыс. т/год (1982). Общие запасы О. в капиталистич. и развивающихся странах в 1981 составляли 7,36 млн. т, из них разведанные — 2,92 млн. т, в т. ч. в Индонезии-0,74, Малайзии-0,60 млн. т. В 1983 была организована Ассоциация стран — производителей О., куда вошли Малайзия, Индонезия, Таиланд, Боливия, Австралия, Нигерия и Заир, контролирующие более 90% суммарного выпуска О. в капиталистич. странах. Общее потребление рафинированного О. в развитых капиталистич. странах в 1982 составило 154,2 тыс. т.
Сплавы О. с медью-бронзы были известны более чем за 4 тыс. лет до н. э. Из чистого О. в древности изготовляли украшения, посуду, утварь.
Лит.: Смиваковский В. Б., Аналитическая химия олова, М., 1975; Сев-рюков Н.Н., Кузьмин Б. А., Челинцев Е.В., Общая металлургия, 3 изд., М., 1976; Большаков К. А.. Федоров П. И., Химия и технология малых металлов, М., 1984; Жарков В. А., Козырев В. С., Федоров Т. Ф., в кн.: Итоги науки и техники. Сер. Металлургия цветных металов, т. 15, М., 1985, с. 3–114; Cu sack P. A., Smith P.J., "Speciality Inorganic Chemicals", 1981, № 40, p. 285–310; Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. 23, N.Y., 1983, p. 18–77.
Кадмий
Мягкий ковкий серебристо-серый металл
Ка́дмий / Cadmium (Cd), 48
1,69 (шкала Полинга)
Ка́дмий — элемент побочной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 48. Обозначается символом Cd (лат. Cadmium ). Простое вещество кадмий (CAS-номер: 7440-43-9) при нормальных условиях — мягкий ковкий тягучий переходный металл серебристо-белого цвета. Устойчив в сухом воздухе, во влажном на его поверхности образуется плёнка оксида, препятствующая дальнейшему окислению металла.
Содержание
История открытия
Открыт немецким профессором Ф. Штромейером в 1817. Провизоры Магдебурга при изучении оксида цинка ZnO заподозрили в нём примесь мышьяка. Штромейер выделил из ZnO коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, который получил название кадмий.
Происхождение названия
Штромейер назвал кадмий по греческому названию руды, из которой в Германии добывали цинк, — καδμεία. В свою очередь, руда получила своё название в честь Кадма, героя древнегреческой мифологии.
Нахождение в природе
Среднее содержание кадмия в земной коре 130 мг/т, в морской воде 0,11 мкг/л. Кадмий относится к редким, рассеянным элементам: он содержится в виде изоморфной примеси во многих минералах и всегда в минералах цинка. Известно всего лишь 6 кадмиевых минералов. Весьма редкими минералами кадмия являются гринокит CdS (77,8% Cd), хоулиит (то же), отавит CdCO3, монтемпонит CdO (87,5% Cd), кадмоселит CdSe (47% Cd), ксантохроит CdS(H2O)х (77,2% Cd). Основная масса кадмия рассеяна в большом числе минералов (более 50), преимущественно в сульфидах цинка, свинца, меди, железа, марганца и ртути. Максимальная концентрация отмечена в минералах цинка и прежде всего в сфалерите (до 5%). В большинстве же случаев содержание кадмия в сфалерите не превышает 0,4 – 0,6%. В других сульфидах, например, в станине содержание кадмия 0,003 – 0,2%, в галените 0,005 – 0,02%, в халькопирите 0,006 – 0,12%; из этих сульфидов кадмий обычно не извлекается.
Кадмий не образует самостоятельных месторождений, а входит в состав руд месторождений других металлов. Относительно высоко содержание кадмия в рудах среднетемпературных свинцово-цинковых и частично медно-колчеданных месторождений.
Получение
Единственный минерал, который представляет интерес в получении кадмия — гринокит, так называемая «кадмиевая обманка». Его добывают вместе со сфалеритом при разработке цинковых руд. В ходе переработки кадмий концентрируется в побочных продуктах процесса, откуда его потом извлекают. В настоящее время производится около 20000 тонн кадмия в год. [2]
Физические свойства
Кадмий — серебристо-белый мягкий металл с гексагональной решёткой. Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск — это трутся друг о друга микрокристаллы металла (так же трещит и пруток олова).
Химические свойства
Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. Так, сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует [3] .
Применение
Сплавы
Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия — компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет [4] [5] .
Защитные покрытия
40 % производимого кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий на металлы.
Химические источники тока
Около 20 % кадмия идет на изготовление кадмиевых электродов, применяемых в аккумуляторах (никель-кадмиевых и серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, в резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) и др.
Пигменты
Около 20 % кадмия используется для производства неорганических красящих веществ (сульфиды и селениды, смешанные соли, например, сульфид кадмия — кадмий лимонный).
Цена на кадмий на август 2011 года составила примерно 3$ за 1 кг. [6]
Другие сферы применения
- Сульфид кадмия применяется для производства плёночных солнечных батарей с КПД около 10—16 %, а также как очень хороший термоэлектрический материал.
- Кадмий используется как компонент полупроводниковых материалов и люминофоров.
- Кадмий очень хорошо захватывает тепловые нейтроны и служит для изготовления регулирующих стержней для атомных реакторов и в качестве защиты от нейтронов. Иногда эти свойства используются в экспериментальных моделях противоопухолевой терапии (нейтрон-захватная терапия)
- Фтороборат кадмия — важный флюс, применяемый для пайки алюминия и других металлов.
- Теплопроводность кадмия вблизи абсолютного нуля наивысшая среди всех металлов, поэтому кадмий иногда применяется для криогенной техники.
Физиологическое действие
Соединения кадмия ядовиты. Особенно опасным случаем является вдыхание паров его оксида (CdO) [7] . Вдыхание в течение 1 минуты воздуха с содержанием 2,5 г/м 3 окиси кадмия, или 30 секунд при концентрации 5 г/м 3 является смертельным. [8] Кадмий является канцерогеном [9] .
В качестве первой помощи при остром кадмиевом отравлении рекомендуется свежий воздух, полный покой, предотвращение охлаждения. При раздражении дыхательных путей — тёплое молоко с содой, ингаляции 2 %-ным раствором NaHCO3. При упорном кашле — кодеин, дионин, горчичники на грудную клетку, необходима врачебная помощь. Противоядием при отравлении, вызванном приёмом внутрь кадмиевых солей, служит альбумин с карбонатом натрия. [8]
Острая токсичность
Пары кадмия, все его соединения токсичны, что связано, в частности, с его способностью связывать серосодержащие ферменты и аминокислоты.
Симптомы острого отравления солями кадмия — рвота и судороги.
Хроническая токсичность
Кадмий — кумулятивный яд (способен накапливаться в организме).
Санитарно-экологические нормативы
В питьевой воде ПДК для кадмия 0,001 мг/дм³ (СанПиН 2.1.4.1074-01).
Механизм токсического действия
Механизм токсического действия кадмия заключается, по-видимому, в связывании карбоксильных, аминных и особенно сульфгидрильных групп белковых молекул, в результате чего угнетается активность ферментных систем [8] . Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.
Кадмий в норме в небольших количествах присутствуют в организме здорового человека. Кадмий легко накапливается в быстроразмножающихся клетках (например в опухолевых или половых). Он связывается с цитоплазматическим и ядерным материалом клеток и повреждает их. Он изменяет активность многих гормонов и ферментов. Это обусловлено его способностью связывать сульфгидрильные (-SH) группы.
Изотопы
Из восьми природных изотопов кадмия шесть стабильны, для двух изотопов обнаружена слабая радиоактивность. Это 113 Cd (изотопная распространённость 12,22 %, бета-распад с периодом полураспада 7,7·10 15 лет) и 116 Cd (изотопная распространённость 7,49 %, двойной бета-распад с периодом полураспада 3,0·10 19 лет).
Примечания
Ссылки
- Химические элементы
- Соединения кадмия
- Металлы
- Высокоопасные вещества
- Радиоактивные элементы
- Кадмий
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Кадмий" в других словарях:
КАДМИЙ — (лат. cadmium). Тягучий металл, похожий цветом на олово. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КАДМИЙ лат. cadmium, от kadmeia gea, кадмиева земля. Металл, похожий на олово. Объяснение 25000 иностранных… … Словарь иностранных слов русского языка
КАДМИЙ — КАДМИЙ, Cadmium, хим. элемент, симв. Cd, атомного веса 112,41, порядковый номер 48. Содержится в малых количествах в большинстве цинковых руд и при добывании цинка получается в качестве побочного продукта; может быть также получен… … Большая медицинская энциклопедия
КАДМИЙ — см. КАДМИЙ (Cd). Содержится веточных водах многих промышленных предприятий, особенно свинцово цинковых и металлообрабатывающих заводов, использующих гальванопокрытие. Он присутствует в фосфорных удобрениях. В воде растворяются сернокислый,… … Болезни рыб: Справочник
Кадмий — (Cd) серебристо белый металл. Применяется в ядерной энергетике и гальваностегии, входит в состав сплавов, используется для приготовления типографских клише, припоев, сварочных электродов, при производстве полупроводников; является компонентом… … Российская энциклопедия по охране труда
КАДМИЙ — (Cadmium), Cd, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 48, атомная масса 112,41; металл, tпл 321,1шC. Кадмий используют для нанесения антикоррозийных покрытий на металлы, изготовления электродов, получения пигментов,… … Современная энциклопедия
КАДМИЙ — (символ Cd), серебристо белый металл из второй группы периодической таблицы. Впервые выделен в 1817 г. Содержится в гриноките (в форме сульфида), но в основном его получают в качестве побочного продукта при извлечении цинка и свинца. Легко куется … Научно-технический энциклопедический словарь
Кадмий — Cd (от греч. kadmeia цинковая руда * a. cadmium; н. Kadmium; ф. cadmium; и. cadmio), хим. элемент II группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 48, ат. м. 112,41. B природе встречаются 8 стабильных изотопов 106Cd (1,225%) 108Cd (0,875%),… … Геологическая энциклопедия
КАДМИЙ — муж. металл (одно из химических начал или неразлагаемых стихий), встречаемый в цинковой руде. Кадмиевый, к кадмию относящийся. К адмистый, содержащий в себе кадмий. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля
Кадмий — (Cadmium), Cd, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 48, атомная масса 112,41; металл, tпл 321,1°C. Кадмий используют для нанесения антикоррозийных покрытий на металлы, изготовления электродов, получения пигментов,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
КАДМИЙ — хим. элемент, символ Cd (лат. Cadmium), ат. н. 48, ат. м. 112,41; серебристо белый блестящий мягкий металл, плотность 8650 кг/м3, tпл = 320,9°С. Кадмий редкий и рассеянный элемент, ядовит, обычно встречается в рудах вместе с цинком, на который… … Большая политехническая энциклопедия
КАДМИЙ — (лат. Cadmium) Cd, химический элемент II группы периодической системы, атомный номер 48, атомная масса 112,41. Название от греческого kadmeia цинковая руда. Серебристый металл с синеватым отливом, мягкий и легкоплавкий; плотность 8,65 г/см³,… … Большой Энциклопедический словарь
Читайте также: