Tên nguyên tố hóa học Sn. Danh sách các nguyên tố hóa học theo thứ tự bảng chữ cái. Đặc tính điện tử của phần tử

Tin(lat. Stannum), Sn, một nguyên tố hóa học thuộc nhóm IV của hệ thống tuần hoàn Mendeleev; số hiệu nguyên tử 50, khối lượng nguyên tử 118,69; kim loại sáng bóng màu trắng, nặng, mềm và dễ uốn. Nguyên tố gồm 10 đồng vị có số khối 112, 114-120, 122, 124; chất sau có tính phóng xạ yếu; đồng vị 120 Sn là phổ biến nhất (khoảng 33%).

Tài liệu tham khảo lịch sử. Hợp kim O. với đồng - đồng đã được biết đến vào thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên. TCN, và kim loại nguyên chất vào thiên niên kỷ thứ 2 trước Công nguyên. e. Trong thế giới cổ đại, đồ trang sức, bát đĩa và đồ dùng được làm từ Ô. Nguồn gốc của tên "stannum" và "thiếc" vẫn chưa được xác định chính xác.

Sự phân bố trong tự nhiên. O. là nguyên tố đặc trưng của phần trên của vỏ trái đất; hàm lượng của nó trong thạch quyển là 2,5 · 10 = 4% trọng lượng, trong đá lửa axit 3 · 10 = 4%, và trong đá bazơ sâu hơn 1,5 · 10 = 4%; thậm chí ít hơn O. trong mantozơ. Nồng độ oxy có liên quan đến cả quá trình magma (được gọi là "granit mang thiếc", pegmatit được làm giàu bằng O.) và với các quá trình thủy nhiệt; Trong số 24 khoáng vật O. đã biết, 23 khoáng chất được hình thành ở nhiệt độ và áp suất cao. Giá trị công nghiệp chính là cassiterit SnO 2, ít stannine Cu 2 FeSnS 4 (xem. Quặng thiếc). O. di cư yếu trong sinh quyển, trong nước biển chỉ có 3 · 10 = 7%; Thực vật thủy sinh có hàm lượng O.

Các tính chất vật lý và hóa học. O. có hai đồng phân đa chức. Mạng tinh thể của b-Sn thông thường (O. trắng) là tứ giác có chu kì a = 5,813 , Với= 3,176; mật độ 7,29 G/cm 3. Ở nhiệt độ dưới 13,2 ° C, a-Sn (màu xám O) bền với cấu trúc lập phương của loại kim cương; mật độ 5,85 G/cm 3. Sự chuyển đổi b a đi kèm với sự biến đổi kim loại thành bột (xem. Bệnh dịch thiếc), t pl 231,9 ° C, t kíp 2270 ° C. Hệ số nhiệt độ của giãn nở tuyến tính 23 · 10 = 6 (0-100 ° C); nhiệt riêng (0 ° C) 0,225 kJ/(Kilôgam K), tức là 0,0536 phân/(G° C); độ dẫn nhiệt (0 ° C) 65,8 tue/(m K), tức là 0,157 phân/(cm·- giây° C); điện trở suất (20 ° C) 0,115 10 = 6 om· m, tức là 11,5 10 = 6 om· cmĐộ bền kéo 16,6 Mn/m 2 (1,7 kgf/mm 2)" , độ giãn dài 80-90%; Độ cứng Brinell 38,3-41,2 Mn/m 2 (3,9-4,2 kgf/mm 2). Khi uốn cong các thanh, người ta nghe thấy tiếng giòn đặc trưng do ma sát lẫn nhau của các tinh thể.

Phù hợp với cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử 5 S 2 5P 2 O. có hai trạng thái oxi hóa: +2 và +4; cái sau ổn định hơn; Hợp chất Sn (P) là chất khử mạnh. Không khí khô và ẩm ở nhiệt độ lên đến 100 ° C thực tế không làm oxy hóa oxy: nó được bảo vệ bởi một lớp màng mỏng, chắc và đậm đặc của SnO 2. O. bền trong mối quan hệ với nước sôi và lạnh. Thế điện cực chuẩn của O. trong môi trường axit là - 0,136 v... Oxy từ từ chuyển hydro từ HCl loãng và H 2 SO 4 trong điều kiện lạnh, tạo thành clorua SnCl 2 và sunfat SnSO 4, tương ứng. Oxi tan trong H 2 SO 4 đặc nóng khi đun nóng tạo thành Sn (SO 4) 2 và SO 2. Axit nitric loãng (O ° C) nguội tác dụng với O. theo phản ứng:

4Sn + 10HNO 3 = 4Sn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Khi đun nóng với HNO 3 đặc (khối lượng riêng 1,2-1,42 G/cm 3) O. bị oxi hóa với sự tạo thành kết tủa của axit meta-thiếc H 2 SnO 3, mức độ hyđrat hóa của nó có thể thay đổi:

3Sn + 4HNO 3 + n H 2 O = 3H 2 SnO 3 · n H 2 O + 4NO.

Khi đun nóng oxi trong dung dịch kiềm đậm đặc, hiđro được giải phóng và hexahydrostannat được tạo thành:

Sn + 2KON + 4H 2 O = K 2 + 2H 2.

Oxy trong không khí chuyển hóa oxy, để lại một lớp màng SnO 2 trên bề mặt của nó. Về mặt hóa học, SnO 2 đioxit rất bền, còn oxit SnO bị oxi hóa nhanh, người ta thu được một cách gián tiếp. SnO 2 chủ yếu thể hiện tính axit, SnO - bazơ.

O. không kết hợp trực tiếp với hiđro; SnH 4 hiđrua được tạo thành do sự tương tác của Mg 2 Sn và axit clohydric:

Mg 2 Sn + 4HCl = 2MgCl 2 + SnH 4.

Nó là một loại khí độc không màu t kíp -52 ° C; nó rất dễ vỡ; ở nhiệt độ phòng, nó phân hủy thành Sn và H 2 trong vòng vài ngày, và trên 150 ° C - ngay lập tức. Nó cũng được tạo thành do tác dụng của hydro tại thời điểm phân tách trên các muối O., ví dụ:

SnCl 2 + 4HCl + 3Mg = 3MgCl 2 + SnH 4.

Với các halogen, O. cho các hợp chất có thành phần SnX 2 và SnX 4. Chất đầu tiên là muối và tạo ra ion Sn 2+ trong dung dịch, chất sau (trừ SnF 4) bị thủy phân với nước, nhưng hòa tan trong chất lỏng hữu cơ không phân cực. Cho O. phản ứng với clo khô (Sn + 2Cl 2 = SnCl 4) thu được tetraclorua SnCl 4; nó là một chất lỏng không màu, hòa tan tốt lưu huỳnh, phốt pho, iốt. Trước đó, theo phản ứng đã cho, quặng đã được loại bỏ khỏi các sản phẩm đóng hộp không theo yêu cầu. Hiện nay phương pháp này không được sử dụng rộng rãi do tính độc của clo và tổn thất O cao.

Tetrahalit SnX 4 tạo thành các hợp chất phức tạp với H 2 O, NH 3, oxit nitơ, PCl 5, rượu, ete và nhiều hợp chất hữu cơ. Với axit hydrohalic, oxy halogenua tạo ra axit phức tạp bền trong dung dịch, ví dụ, H 2 SnCl 4 và H 2 SnCl 6. Khi pha loãng với nước hoặc trung hòa, các dung dịch của clorua đơn giản hoặc phức tạp đều thủy phân, tạo kết tủa trắng Sn (OH) 2 hoặc H 2 SnO 3 · n H2O Với lưu huỳnh, O. cho các muối sunfua không tan trong nước và axit loãng: SnS màu nâu và SnS 2 màu vàng vàng.

Tiếp nhận và áp dụng. Sản xuất công nghiệp của quặng được tiến hành nếu hàm lượng của nó trong chất giả là 0,01%, trong quặng là 0,1%; thường là phần mười và đơn vị phần trăm. Quặng trong quặng thường kèm theo W, Zr, Cs, Rb, các nguyên tố đất hiếm, Ta, Nb, và các kim loại có giá trị khác. Nguyên liệu thô sơ cấp được làm giàu: chất định vị - chủ yếu bằng trọng lực, quặng - cũng bằng phương pháp tuyển nổi hoặc tuyển nổi.

Nồng độ chứa 50-70% O. được nung để loại bỏ lưu huỳnh, và sắt bị loại bỏ bởi tác dụng của HCl. Nếu có lẫn tạp chất wolframite (Fe, Mn) WO 4 và scheelite CaWO 4 thì xử lý tinh bằng HCl; tạo thành WO 3 · H 2 O được thu hồi bằng NH 4 OH. Bằng cách nấu chảy tinh quặng với than trong lò điện hoặc lò nung, người ta thu được quặng thô (94-98% Sn), chứa các tạp chất Cu, Pb, Fe, As, Sb và Bi. Khi nó được đưa ra khỏi lò, quặng thô được lọc ở nhiệt độ 500-600 ° C thông qua than cốc hoặc ly tâm, do đó tách ra phần lớn sắt. Phần còn lại của Fe và Cu được loại bỏ bằng cách trộn lưu huỳnh nguyên tố vào kim loại lỏng; Các tạp chất trôi nổi dưới dạng sunfua rắn, được loại bỏ khỏi bề mặt quặng. Từ quặng asen và antimon được tinh chế theo cách tương tự - bằng cách trộn nhôm, từ chì - với sự trợ giúp của SnCl 2. Đôi khi Bi và Pb bị hóa hơi trong chân không. Tinh chế điện phân và kết tinh lại vùng được sử dụng tương đối hiếm khi để thu được O tinh khiết cao.

Kim loại thứ cấp chiếm khoảng 50% tổng lượng kim loại được sản xuất; nó được lấy từ sắt tây phế thải, phế liệu và các hợp kim khác nhau. Có tới 40% quặng sắt được sử dụng để luyện thiếc, phần còn lại được dùng để sản xuất vật hàn, hợp kim chịu lực và in ấn (xem. Hợp kim thiếc). SnO 2 đioxit được sử dụng để sản xuất đồ tráng men và tráng men chịu nhiệt. Muối - natri stannit Na 2 SnO 3 · 3H 2 O được sử dụng để nhuộm vải. Crystalline SnS 2 ("vàng lá") được bao gồm trong các loại sơn bắt chước mạ vàng. Niobium stannide Nb 3 Sn là một trong những vật liệu siêu dẫn được sử dụng nhiều nhất.

N. N. Sevryukov.

Độc tính của bản thân O. và hầu hết các hợp chất vô cơ của nó là thấp. Ngộ độc cấp tính do oxy sơ cấp, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thực tế không xảy ra. Các trường hợp ngộ độc riêng lẻ được mô tả trong tài liệu rõ ràng là do giải phóng AsH 3 khi nước vô tình lọt vào chất thải làm sạch O. khỏi asen. Các công nhân của lò luyện thiếc, khi tiếp xúc lâu với bụi, ôxít ôxít (cái gọi là ôxít đen, SnO) có thể phát triển bệnh bụi phổi, những công nhân sản xuất giấy thiếc đôi khi mắc bệnh chàm mãn tính. O. tetraclorua (SnCl 4 5H 2 O) khi nồng độ của nó trong không khí vượt quá 90 mg/m 3 gây khó chịu cho đường hô hấp trên, gây ho; dính vào da, O. clorua gây loét. Một chất độc gây co giật mạnh là hydro stannomethane, SnH 4), nhưng khả năng hình thành của nó trong điều kiện công nghiệp là không đáng kể. Ngộ độc nặng khi ăn thực phẩm đóng hộp lâu ngày có thể liên quan đến sự hình thành SnH 4 trong đồ hộp (do tác dụng của nửa lon axit hữu cơ bên trong hộp). Đối với ngộ độc cấp tính với hydro thiếc, đặc trưng là co giật, mất thăng bằng; cái chết là có thể.

Các hợp chất hữu cơ O., đặc biệt là di- và trialkyl, có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ thần kinh trung ương. Dấu hiệu ngộ độc với các hợp chất trialkyl: nhức đầu, nôn mửa, chóng mặt, co giật, liệt, liệt, rối loạn thị giác. Hôn mê thường phát triển (xem. Hôn mê), rối loạn tim và hô hấp với kết quả tử vong. Độc tính của các hợp chất dialkyl của O. có phần thấp hơn, trong bệnh cảnh lâm sàng của ngộ độc, các triệu chứng tổn thương gan và đường mật chiếm ưu thế. Phòng ngừa: Tuân thủ các quy tắc vệ sinh lao động.

O. như chất liệu nghệ thuật. Đặc tính đúc tuyệt vời, tính dễ uốn, dễ uốn đối với máy cắt và màu trắng bạc quý phái đã xác định việc sử dụng quặng trong nghệ thuật trang trí và ứng dụng. Ở Ai Cập cổ đại, đồ trang sức được làm từ O. được bện lên các kim loại khác. Từ cuối thế kỷ 13. Ở các nước Tây Âu, bình và đồ dùng nhà thờ từ O., tương tự như bạc, nhưng đường viền mềm mại hơn, với nét khắc sâu và tròn (chữ khắc, đồ trang trí), đã xuất hiện ở các nước Tây Âu. Vào thế kỷ 16. F. Briot (Pháp) và K. Enderlein (Đức) bắt đầu đúc bát, đĩa, bát nghi lễ từ O. với các hình phù điêu (huy hiệu, thần thoại, thể loại cảnh). Tro. Boule giới thiệu O. vào marquetry khi hoàn thiện nội thất. Ở Nga, các sản phẩm làm từ nhãn khoa (khung gương, đồ dùng) trở nên phổ biến vào thế kỷ 17; ở thế kỉ thứ 18. ở phía bắc nước Nga, việc sản xuất khay đồng, ấm trà, hộp đựng thuốc hít, được trang trí bằng thiếc phủ men, đã đạt đến thời kỳ hoàng kim. Đến đầu thế kỷ 19. các bình từ O. đã nhường chỗ cho sự công bằng, và việc sử dụng O. làm chất liệu nghệ thuật trở nên hiếm hoi. Ưu điểm thẩm mỹ của các vật dụng trang trí hiện đại làm từ quần áo dầu là nhận dạng rõ ràng cấu trúc của vật thể và độ sạch như gương của bề mặt, đạt được bằng cách đúc mà không cần xử lý thêm.

Lít.: Sevryukov N.N., Tin, trong cuốn: Từ điển bách khoa hóa học vắn tắt, tập 3, M., 1963, tr. 738-39; Luyện kim thiếc, M., 1964; Nekrasov B.V., Các nguyên tắc cơ bản của hóa học đại cương, xuất bản lần thứ 3, tập 1, M., 1973, tr. 620-43; Ripan P., Chetyanu I., Hóa học vô cơ, phần 1 - Hóa học các kim loại, trans. với phòng., M., 1971, tr. 395-426; Bệnh nghề nghiệp, xuất bản lần thứ 3, M., 1973; Các chất có hại trong công nghiệp, phần 2, xuất bản lần thứ 6, M, 1971; Tardy, Les étspan> français, pt. 1-4, Tr. 1957-64; Mory L., Schönes Zinn, Münch., 1961; Haedeke H., Zinn, Braunschweig, 1963.

Thiếc là một trong số ít kim loại được con người biết đến từ thời tiền sử. Thiếc và đồng được phát hiện trước sắt, và hợp kim của chúng, đồng, rõ ràng là vật liệu "nhân tạo" đầu tiên, vật liệu đầu tiên do con người chế tạo.
Kết quả khai quật khảo cổ học cho thấy rằng ngay từ 5 thiên niên kỷ trước Công nguyên, con người đã có thể tự nấu chảy thiếc. Được biết, người Ai Cập cổ đại đã mang thiếc để sản xuất đồng từ Ba Tư.
Dưới cái tên "bẫy" kim loại này được mô tả trong văn học Ấn Độ cổ đại. Tên Latinh của stannum thiếc bắt nguồn từ tiếng Phạn "trăm", có nghĩa là "cứng".

Tin cũng được đề cập trong Homer. Gần mười thế kỷ trước kỷ nguyên mới, người Phoenicia mang quặng thiếc từ quần đảo Anh, sau đó được gọi là Cassiterids. Do đó có tên là cassiterit - chất quan trọng nhất trong các loại khoáng sản thiếc; thành phần của nó là Sn0 2. Một khoáng chất quan trọng khác là stannine, hoặc pyrit thiếc, Cu 2 FeSnS 4. 14 khoáng sản còn lại của nguyên tố số 50 ít phổ biến hơn nhiều và không có giá trị công nghiệp.
Nhân tiện, tổ tiên của chúng ta có quặng thiếc phong phú hơn chúng ta. Có thể nấu chảy kim loại trực tiếp từ quặng được tìm thấy trên bề mặt Trái đất và được làm giàu trong quá trình phong hóa và rửa trôi tự nhiên. Ngày nay không còn loại quặng như vậy nữa. Trong điều kiện hiện đại, quá trình lấy thiếc là nhiều giai đoạn và tốn nhiều công sức. Quặng từ đó thiếc được nấu chảy hiện nay, chúng rất phức tạp về thành phần: ngoài nguyên tố số 50 (ở dạng oxit hoặc sunfua), chúng thường chứa silic, sắt, chì, đồng, kẽm, asen, nhôm, canxi, vonfram và các nguyên tố khác. Quặng thiếc ngày nay hiếm khi chứa nhiều hơn 1% Sn, và các chất định vị thậm chí còn ít hơn: 0,01-0,02% Sn. Điều này có nghĩa là để có được một kg thiếc, cần phải chiết xuất và xử lý ít nhất một centner quặng.

Làm thế nào thiếc được lấy từ quặng

Việc sản xuất nguyên tố số 50 từ quặng và chất đóng rắn luôn bắt đầu từ việc thụ hưởng. Các phương pháp làm giàu quặng thiếc khá đa dạng. Đặc biệt, họ sử dụng phương pháp trọng lực dựa trên sự khác biệt về mật độ của các khoáng chất chính và đi kèm. Đồng thời, chúng ta không được quên rằng những người đi cùng không phải lúc nào cũng là đá thải. Chúng thường chứa các kim loại có giá trị như vonfram, titan, lanthanides. Trong những trường hợp như vậy, người ta cố gắng khai thác tất cả các thành phần có giá trị từ quặng thiếc.
Thành phần của cô đặc thiếc thu được phụ thuộc vào nguyên liệu thô, và cả cách thu được cô đặc này. Hàm lượng thiếc trong nó dao động từ 40 đến 70%. Chất cô đặc được đưa đến lò nung để rang (ở 600-700 ° C), nơi các tạp chất arsen và lưu huỳnh tương đối dễ bay hơi được loại bỏ khỏi nó. Và hầu hết sắt, antimon, bitmut và một số kim loại khác được rửa trôi bằng axit clohydric sau khi nung. Sau khi điều này được thực hiện, nó vẫn còn để tách thiếc khỏi oxy và silicon. Do đó, công đoạn cuối cùng trong quá trình sản xuất thiếc thô là nấu chảy với than và các chất trợ dung trong lò âm vang hoặc lò điện. Từ quan điểm hóa lý, quá trình này tương tự như quá trình lò cao: cacbon "lấy đi" oxy từ thiếc, và các chất trợ dung chuyển silic đioxit thành một loại xỉ nhẹ so với kim loại.
Trong thiếc thô còn lẫn khá nhiều tạp chất: 5 - 8%. Để có được các loại kim loại chất lượng cao (96,5-99,9% Sn), người ta sử dụng lửa hoặc hiếm hơn là tinh chế bằng điện phân. Và thiếc, cần thiết cho ngành công nghiệp bán dẫn, với độ tinh khiết gần như sáu nines - 99,99985% Sn - được thu nhận chủ yếu bằng phương pháp nấu chảy vùng.

Một nguồn khác

Để có được một kg thiếc, không cần phải xử lý quặng. Bạn có thể hành động khác: "xé toạc" 2000 chiếc lon cũ.
Chỉ có nửa gam thiếc trong mỗi lon. Nhưng nhân với quy mô sản xuất, nửa gam này biến thành hàng chục tấn ... Tỷ trọng thiếc "thứ cấp" trong công nghiệp của các nước tư bản là khoảng một phần ba tổng sản lượng. Ở nước ta có khoảng một trăm nhà máy công nghiệp thu hồi thiếc.
Làm thế nào để loại bỏ thiếc khỏi sắt tây? Hầu như không thể làm điều này bằng phương pháp cơ học, do đó, họ sử dụng sự khác biệt về tính chất hóa học của sắt và thiếc. Thông thường, thiếc được xử lý bằng khí clo. Sắt không phản ứng với nó khi thiếu ẩm. nó kết hợp với clo rất dễ dàng. Chất lỏng bốc khói được tạo thành - thiếc clorua SnCl 4, được sử dụng trong công nghiệp hóa chất và dệt may hoặc được đưa đến một máy điện phân để thu được thiếc kim loại từ nó. Và một lần nữa “cơn lốc” sẽ bắt đầu: những tấm thép sẽ được phủ bằng thiếc này, sẽ thu được sắt tây. Chum sẽ được làm bằng nó, lọ sẽ được chứa đầy thực phẩm và được đậy kín. Sau đó chúng sẽ được mở ra, đồ hộp sẽ được ăn, đồ hộp sẽ bị vứt bỏ. Và sau đó họ (không phải tất cả, thật không may) sẽ lại đến các nhà máy sản xuất thiếc "thứ cấp".
Các nguyên tố khác tạo nên một vòng tuần hoàn trong tự nhiên có sự tham gia của thực vật, vi sinh vật,… Vòng tuần hoàn của thiếc là công việc của bàn tay con người.

Thiếc trong hợp kim

Đồ hộp thiếc chiếm khoảng một nửa sản lượng thiếc trên thế giới. Một nửa còn lại đi luyện kim để kiếm các loại hợp kim khác nhau. Chúng tôi sẽ không đi vào chi tiết về hợp kim thiếc - đồng nổi tiếng nhất, giới thiệu độc giả của chúng tôi đến một bài báo về đồng - một thành phần quan trọng khác của đồng. Điều này càng hợp lý hơn vì có đồng không thiếc, nhưng không có đồng "không đồng". Một trong những lý do chính cho việc tạo ra đồng không thiếc là sự khan hiếm của nguyên tố số 50. Tuy nhiên, đồng có chứa thiếc vẫn là một vật liệu quan trọng cho cả kỹ thuật cơ khí và nghệ thuật.
Kỹ thuật này cũng cần các hợp kim thiếc khác. Tuy nhiên, chúng hầu như không bao giờ được sử dụng làm vật liệu kết cấu: chúng không đủ bền và quá đắt. Nhưng chúng có các đặc tính khác giúp giải quyết các vấn đề kỹ thuật quan trọng với chi phí vật liệu tương đối thấp.
Thông thường, hợp kim thiếc được sử dụng làm vật liệu chống ma sát hoặc vật hàn. Trước đây cho phép bạn tiết kiệm máy móc và cơ chế, giảm tổn thất ma sát; thứ hai kết nối các bộ phận kim loại.
Trong tất cả các hợp kim chống ma sát, babbit thiếc, chứa tới 90% là thiếc, có đặc tính tốt nhất. Chất hàn chì-thiếc mềm và nóng chảy thấp làm ướt tốt bề mặt của hầu hết các kim loại, có độ dẻo và độ bền cao. Tuy nhiên, phạm vi ứng dụng của chúng bị hạn chế do độ bền cơ học của bản thân vật hàn không đủ.
Thiếc cũng là một phần của hợp kim in chữ của gart. Cuối cùng, các hợp kim dựa trên thiếc rất cần thiết cho kỹ thuật điện, vật liệu quan trọng nhất để làm tụ điện là stanyol, đây là thiếc gần như nguyên chất, được biến thành các tấm mỏng (tỷ lệ các kim loại khác trong stanyol không vượt quá 5%).
Nhân tiện, nhiều hợp kim thiếc là hợp chất hóa học thực sự của nguyên tố # 50 với các kim loại khác. Hợp kim, thiếc tương tác với canxi, magiê, zirconium, titan và nhiều nguyên tố đất hiếm. Các hợp chất tạo thành được đặc trưng bởi độ khúc xạ khá cao. Vì vậy, zirconi stannide Zr 3 Sn 2 chỉ nóng chảy ở 1985 ° C. Và ở đây không chỉ có tính khúc xạ của zirconi mà còn là bản chất của hợp kim, liên kết hóa học giữa các chất tạo thành nó. Hoặc một ví dụ khác. Magiê không phải là một trong những kim loại chịu lửa; 651 ° C còn xa nhiệt độ nóng chảy kỷ lục. Thiếc nóng chảy ở nhiệt độ thậm chí còn thấp hơn - 232 ° C. Và hợp kim của chúng - hợp chất Mg2Sn - có điểm nóng chảy là 778 ° C.
Thực tế là nguyên tố số 50 tạo thành khá nhiều hợp kim loại này khiến tuyên bố rằng chỉ 7% thiếc được sản xuất trên thế giới được tiêu thụ dưới dạng các hợp chất hóa học nên bị chỉ trích. Rõ ràng, chúng ta đang nói ở đây chỉ về các hợp chất với phi kim loại.

Hợp chất với phi kim loại

Trong số các chất này, clorua có tầm quan trọng lớn nhất. Iot, photpho, lưu huỳnh và nhiều chất hữu cơ tan trong thiếc tetraclorua SnCl 4. Vì vậy, nó chủ yếu được sử dụng như một dung môi rất cụ thể. Thiếc diclorua SnCl 2 được sử dụng như một chất hỗ trợ trong việc nhuộm và làm chất khử trong quá trình tổng hợp thuốc nhuộm hữu cơ. Các chức năng tương tự trong công nghiệp dệt cho một hợp chất nữa của nguyên tố số 50 - natri stannat Na 2 Sn0 3. Nó cũng làm cho lụa nặng hơn.
Ngành công nghiệp cũng sử dụng oxit thiếc ở một mức độ hạn chế. SnO được sử dụng để làm thủy tinh hồng ngọc, và SnO 2 được sử dụng cho men trắng. Các tinh thể màu vàng vàng của ôliu disulfide SnS 2 thường được gọi là vàng lá, được sử dụng để "mạ vàng" gỗ và thạch cao. Có thể nói, đây là cách sử dụng hợp chất thiếc "chống hiện đại" nhất. Và hiện đại nhất?
Nếu chúng ta chỉ muốn nói đến các hợp chất thiếc, thì đây là việc sử dụng bari stannat BaSnO 3 trong kỹ thuật vô tuyến như một chất điện môi tuyệt vời. Và một trong những đồng vị của thiếc, il9Sn, đã đóng một vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu hiệu ứng Mössbauer, một hiện tượng mà phương pháp nghiên cứu mới, quang phổ cộng hưởng gamma, đã được tạo ra. Và đây không phải là trường hợp duy nhất khi một kim loại cổ đại đã phục vụ khoa học hiện đại.
Trong ví dụ về thiếc xám - một trong những biến đổi của nguyên tố số 50 - một mối liên hệ đã được tiết lộ giữa các đặc tính và bản chất hóa học của vật liệu bán dẫn. Và rõ ràng đây là thứ duy nhất mà thiếc xám có thể được ghi nhớ với một từ tử tế: nó gây hại nhiều hơn lợi. Chúng ta sẽ trở lại với nhiều loại nguyên tố số 50 này sau khi nói về một nhóm hợp chất thiếc lớn và quan trọng khác.

Giới thiệu về organotin

Có rất nhiều hợp chất hữu cơ được biết đến, bao gồm thiếc. Chiếc đầu tiên được nhận lại vào năm 1852.
Lúc đầu, các chất thuộc lớp này chỉ thu được theo một cách - trong phản ứng trao đổi giữa các hợp chất vô cơ của thiếc và thuốc thử Grignard. Đây là một ví dụ về phản ứng như vậy:
SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl (R ở đây là gốc hiđrocacbon, X là halogen).
Các hợp chất của chế phẩm SnR4 không được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Nhưng chính từ chúng mà các chất organotin khác đã được thu được, lợi ích của nó là không thể nghi ngờ.

Lần đầu tiên, sự quan tâm đến cơ quan thiếc nảy sinh trong Chiến tranh thế giới thứ nhất. Hầu như tất cả các hợp chất thiếc hữu cơ thu được vào thời điểm đó đều độc hại. Những hợp chất này không được sử dụng làm chất độc hại, độc tính của chúng đối với côn trùng, nấm mốc, vi khuẩn có hại đã được sử dụng sau này. Trên cơ sở triphenyltin axetat (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3, một loại thuốc hiệu quả đã được tạo ra để chống lại các bệnh nấm ở khoai tây và củ cải đường. Loại thuốc này hóa ra còn có một đặc tính hữu ích khác: nó kích thích sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.
Để chống lại nấm phát triển trong bộ máy của ngành công nghiệp giấy và bột giấy, một chất khác được sử dụng - Tributyltin hydroxit (C 4 H 9) 3SnOH. Điều này cải thiện đáng kể hiệu suất của phần cứng.
Dibutyltin dilaurinate (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2 có nhiều "nghề". Nó được sử dụng trong thực hành thú y như một phương thuốc chống lại giun sán (giun). Chất tương tự được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất như một chất ổn định cho polyvinyl clorua và các vật liệu cao phân tử khác và làm chất xúc tác. Tốc độ, vận tốc
phản ứng hình thành uretan (monome của cao su polyurethane) với sự có mặt của chất xúc tác như vậy tăng 37 nghìn lần.
Thuốc diệt côn trùng hiệu quả đã được tạo ra trên cơ sở các hợp chất organotin; Kính organotin bảo vệ đáng tin cậy trước sự chiếu xạ tia X, sơn chì polyme và organotin được sử dụng để phủ các bộ phận dưới nước của tàu để động vật thân mềm không phát triển trên chúng.
Tất cả những điều này là hợp chất của thiếc hóa trị bốn. Phạm vi giới hạn của bài viết không cho phép nói về nhiều chất hữu ích khác thuộc lớp này.
Ngược lại, các hợp chất hữu cơ của thiếc hóa trị hai có số lượng rất ít và chưa được sử dụng trong thực tế.

Về thiếc xám

Vào mùa đông băng giá năm 1916, một lô hàng thiếc được gửi bằng đường sắt từ Viễn Đông đến phần châu Âu của Nga. Nhưng đó không phải là những thỏi màu trắng bạc đến địa điểm này, mà chủ yếu là bột mịn màu xám.
Bốn năm trước đó, đã có một thảm họa xảy ra với chuyến thám hiểm của nhà thám hiểm địa cực Robert Scott. Cuộc thám hiểm hướng đến Nam Cực không có nhiên liệu: nó chảy ra khỏi các con tàu sắt qua các vỉa hàn bằng thiếc.
Cùng năm đó, nhà hóa học nổi tiếng người Nga V.V. Markovnikov đã được ủy ban tiếp cận với yêu cầu giải thích điều gì đang xảy ra với những chiếc ấm đóng hộp được cung cấp cho quân đội Nga. Chiếc ấm trà được mang đến phòng thí nghiệm để làm ví dụ minh họa, bị bao phủ bởi những đốm xám và những cục phát triển vỡ vụn ngay cả khi dùng tay gõ nhẹ. Phân tích cho thấy rằng cả bụi và chất tích tụ chỉ bao gồm thiếc, không có bất kỳ tạp chất nào.

Điều gì đã xảy ra với kim loại trong tất cả các trường hợp này?
Giống như nhiều nguyên tố khác, thiếc có một số biến đổi dị hướng, một số trạng thái. (Từ "allotropy" được dịch từ tiếng Hy Lạp là "một tài sản khác", "một biến khác.") Ở nhiệt độ dương bình thường, thiếc trông như thể không ai có thể nghi ngờ rằng nó thuộc nhóm kim loại.
Kim loại trắng, dẻo, dễ uốn. Các tinh thể của thiếc trắng (còn gọi là bêta-thiếc) là tứ giác. Độ dài của các cạnh của mạng tinh thể cơ bản là 5,82 và 3,18 A. Nhưng ở nhiệt độ dưới 13,2 ° C, trạng thái "bình thường" của thiếc lại khác. Ngay khi đạt đến ngưỡng nhiệt độ này, cấu trúc tinh thể của thỏi thiếc bắt đầu tái cấu trúc. Thiếc trắng chuyển thành bột màu xám, hoặc thiếc alpha, và nhiệt độ càng thấp, tỷ lệ chuyển đổi này càng lớn. Nó đạt cực đại ở âm 39 ° С.
Tinh thể của thiếc xám có cấu hình lập phương; kích thước của các ô đơn vị của chúng lớn hơn - chiều dài cạnh là 6,49 A. Do đó, khối lượng riêng của thiếc xám nhỏ hơn đáng kể so với khối lượng riêng của màu trắng: 5,76 và 7,3 g / cm3, tương ứng.
Kết quả của sự biến đổi thiếc trắng thành xám đôi khi được gọi là "bệnh dịch thiếc". Những vết bẩn và chất cặn bám trên ấm của quân đội, toa xe có bụi thiếc, đường nối bị thấm chất lỏng là hậu quả của "căn bệnh" này.
Tại sao những câu chuyện như vậy không xảy ra bây giờ? Chỉ vì một lý do: họ đã học cách "chữa khỏi" bệnh dịch thiếc. Bản chất vật lý và hóa học của nó đã được làm rõ, người ta đã xác định được cách thức mà các chất này hoặc các chất phụ gia đó ảnh hưởng đến tính nhạy cảm của kim loại đối với "bệnh dịch". Hóa ra nhôm và kẽm góp phần vào quá trình này, trong khi bitmut, chì và antimon, ngược lại, chống lại nó.
Ngoài thiếc trắng và xám, người ta đã phát hiện ra một biến đổi dị hướng khác của nguyên tố số 50 - thiếc gamma, bền ở nhiệt độ trên 161 ° C. Một tính năng đặc biệt của loại thiếc này là tính dễ vỡ của nó. Giống như tất cả các kim loại, với nhiệt độ tăng dần, thiếc trở nên dẻo hơn, nhưng chỉ ở nhiệt độ dưới 161 ° C. Sau đó, nó hoàn toàn mất tính dẻo, chuyển thành gamma thiếc, và trở nên giòn đến mức có thể nghiền thành bột.

Một lần nữa về sự thâm hụt cán chổi

Thông thường các bài báo về các yếu tố kết thúc bằng suy luận của tác giả về tương lai của "anh hùng" của mình. Theo quy định, nó được sơn màu hồng nhạt. Tác giả của bài báo về thiếc bị tước mất cơ hội này: tương lai của thiếc - một kim loại chắc chắn là Hữu ích nhất - là không rõ ràng. Nó không rõ ràng chỉ vì một lý do.
Cách đây vài năm, Cục Khai thác mỏ Hoa Kỳ đã công bố các tính toán, theo đó, theo đó, trữ lượng đã được chứng minh của nguyên tố 50 sẽ đủ cho thế giới trong nhiều nhất 35 năm. Đúng vậy, sau đó, một số mỏ mới đã được tìm thấy, trong đó có mỏ lớn nhất ở Châu Âu, nằm trên lãnh thổ của Cộng hòa Nhân dân Ba Lan. Và tuy nhiên, tình trạng thiếu thiếc tiếp tục khiến các chuyên gia lo lắng.
Vì vậy, kết thúc câu chuyện về nguyên tố số 50, chúng tôi muốn nhắc lại một lần nữa về việc cần thiết phải tiết kiệm và tiết kiệm thiếc.
Sự thiếu hụt kim loại này khiến ngay cả các tác phẩm kinh điển của văn học cũng lo lắng. Nhớ Andersen? “Hai mươi bốn người lính giống hệt nhau, và người lính thứ hai mươi lăm là một chân. Nó được đúc sau cùng, và hộp thiếc hơi ngắn. Bây giờ thiếc là không đủ. Không phải là không có gì mà ngay cả những người lính bằng thiếc hai chân cũng trở thành một của hiếm - những người lính bằng nhựa thường được tìm thấy nhiều hơn. Nhưng với tất cả sự tôn trọng đối với polyme, chúng không phải lúc nào cũng thay thế được thiếc.
PHÁT SINH. Thiếc là một trong những nguyên tố "đa đồng vị" nhất: thiếc tự nhiên bao gồm mười đồng vị có khối lượng 112, 114-120, 122 n 124. Trong đó phổ biến nhất là i20Sn, chiếm khoảng 33% tổng số thiếc trên cạn. . Ít hơn gần 100 lần so với thiếc-115, đồng vị hiếm nhất của nguyên tố số 50.
15 đồng vị khác của thiếc với các số khối 108-111, 113, 121, 123, 125-132 được thu được một cách nhân tạo. Thời gian tồn tại của các đồng vị này khác xa nhau. Vì vậy, thiếc-123 có chu kỳ bán rã là 136 ngày và thiếc-132 chỉ có 2,2 phút.

TIN (tiếng Latinh Stannum), Sn, một nguyên tố hóa học có số nguyên tử 50, khối lượng nguyên tử 118,710. Có nhiều phỏng đoán khác nhau về nguồn gốc của các từ "stannum" và "thiếc". "Stannum" trong tiếng Latinh, đôi khi có nguồn gốc từ "trăm" của người Saxon - mạnh mẽ, rắn chắc, ban đầu có nghĩa là hợp kim của bạc và chì. Chì được gọi là "thiếc" trong một số ngôn ngữ Slav. Có lẽ cái tên Nga gắn liền với các từ "ol", "thiếc" - bia, bột nghiền, mật ong: những chiếc bình thiếc được sử dụng để đựng chúng. Trong văn học Anh, từ thiếc được sử dụng cho tên của thiếc. Ký hiệu hóa học của thiếc, Sn, được đọc là "stannum".

Thiếc tự nhiên bao gồm chín nuclôn bền với các số khối lượng 112 (trong hỗn hợp có 0,96% khối lượng), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 ( 24,03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%), và một thiếc phóng xạ yếu-124 (5,94%). 124Sn là chất phát b, chu kỳ bán rã của nó rất dài và là T1 / 2 = 1016-1017 năm. Thiếc nằm ở chu kỳ thứ năm trong nhóm IVA của bảng tuần hoàn các nguyên tố D. I. Mendeleev. Cấu hình của lớp electron ngoài cùng là 5s25p2. Trong các hợp chất của nó, thiếc thể hiện các trạng thái oxi hóa +2 và +4 (tương ứng với các hóa trị II và IV).

Bán kính kim loại của nguyên tử thiếc trung hòa là 0,158 nm, bán kính của ion Sn2 + 0,118 nm và của ion Sn4 + 0,069 nm (số phối trí 6). Năng lượng ion hóa tuần tự của nguyên tử thiếc trung hòa là 7,344 eV, 14,632, 30,502, 40,73 và 721,3 eV. Theo thang Pauling, độ âm điện của thiếc là 1,96, tức là thiếc nằm trong ranh giới có điều kiện giữa kim loại và phi kim loại.

Thông tin hóa học

Hóa học phóng xạ

Hóa học phóng xạ - nghiên cứu hóa học của các chất phóng xạ, quy luật hoạt động vật lý và hóa học của chúng, hóa học của các biến đổi hạt nhân và các quá trình vật lý và hóa học kèm theo. Hóa chất phóng xạ có các tính năng sau: làm việc với máy khoan ...

Stark, Johannes

Nhà vật lý người Đức Johannes Stark sinh ra ở Schieckenhof (Bavaria) trong một gia đình địa chủ. Ông học tại các trường trung học Bayreuth và Regensburg, và năm 1894 vào Đại học Munich, nơi năm 1897 ông bảo vệ luận án tiến sĩ ...

Th - Thorium

THORIUM (tiếng Latinh Thorium), Th, nguyên tố hóa học thuộc nhóm III của hệ thống tuần hoàn, số nguyên tử 90, khối lượng nguyên tử 232.0381, dùng để chỉ các actini. Tính chất: phóng xạ, đồng vị bền nhất 232Th (chu kỳ bán rã 1,389 & m ...

Kim loại màu nhẹ, chất vô cơ đơn giản. Sn, stannum (stannum) được chỉ ra trong bảng tuần hoàn. Dịch từ tiếng Latinh, nó có nghĩa là "mạnh mẽ, bền bỉ." Ban đầu, từ này được dùng để đặt tên cho một hợp kim của chì và bạc, và chỉ nhiều về sau người ta mới bắt đầu gọi thiếc nguyên chất theo cách đó. Từ "thiếc" có gốc từ tiếng Slav và có nghĩa là "trắng".

Kim loại thuộc về các nguyên tố phân tán, và không phải là loại phổ biến nhất trên trái đất. Nó xuất hiện tự nhiên dưới dạng các khoáng chất khác nhau. Quan trọng nhất đối với khai thác công nghiệp: cassiterit - đá pewter, và stannine - pyrit pewter. Theo quy luật, thiếc được khai thác từ quặng, chứa không quá 0,1% chất này.

Thuộc tính thiếc

Kim loại nhựa mềm nhẹ màu trắng bạc. Nó có ba biến đổi cấu trúc, nó chuyển từ trạng thái α-thiếc (thiếc xám) sang β-thiếc (thiếc trắng) ở nhiệt độ +13,2 ° С, và sang trạng thái γ-thiếc ở t +161 ° С . Các sửa đổi rất khác nhau về tính chất của chúng. α-thiếc là một chất bột màu xám, được phân loại như một chất bán dẫn, β-thiếc ("thiếc thông thường" ở nhiệt độ phòng) là một kim loại dễ dát mỏng màu bạc, γ-thiếc là một kim loại giòn màu trắng.

Trong các phản ứng hóa học, thiếc thể hiện tính đa hình, tức là có tính axit và tính bazơ. Thuốc thử khá trơ trong không khí và trong nước, vì nó nhanh chóng được bao phủ bởi một lớp màng oxit mạnh để bảo vệ nó khỏi bị ăn mòn.

Thiếc dễ dàng phản ứng với các phi kim loại, khó khăn - với axit sunfuric và clohydric đặc; không tương tác với các axit này ở trạng thái loãng. Nó phản ứng với axit nitric loãng và đậm đặc, nhưng theo những cách khác nhau. Trong một trường hợp, axit thiếc thu được, trong trường hợp kia, thiếc nitrat. Chỉ phản ứng với kiềm khi đun nóng. Tạo thành hai oxit với oxi, với trạng thái oxi hóa 2 và 4. Nó là cơ sở của toàn bộ nhóm hợp chất organotin.

Ảnh hưởng đến cơ thể con người

Thiếc được coi là an toàn cho con người, nó có trong cơ thể chúng ta và hàng ngày chúng ta lấy nó với số lượng tối thiểu cùng với thức ăn. Vai trò của nó trong hoạt động của cơ thể vẫn chưa được nghiên cứu.

Hơi của thiếc và các hạt sol khí của nó rất nguy hiểm, vì nếu hít phải thường xuyên và lâu dài, nó có thể gây ra bệnh phổi; các hợp chất hữu cơ của thiếc cũng rất độc, do đó cần phải làm việc với nó và các hợp chất của nó trong các thiết bị bảo hộ.

Một hợp chất thiếc như hydro stannous, SnH 4, có thể gây ngộ độc nghiêm trọng khi ăn đồ hộp quá cũ, trong đó các axit hữu cơ đã phản ứng với một lớp thiếc trên thành lon (lớp thiếc được tạo ra từ đồ hộp là loại mỏng tấm sắt, mạ thiếc cả hai mặt). Ngộ độc hydro thiếc thậm chí có thể gây tử vong. Các triệu chứng bao gồm co giật và cảm giác mất thăng bằng.

Khi nhiệt độ không khí giảm xuống dưới 0 ° C, thiếc trắng biến đổi thành thiếc xám. Trong trường hợp này, thể tích của chất tăng gần một phần tư, sản phẩm thiếc bị nứt và biến thành bột màu xám. Hiện tượng này bắt đầu được gọi là "bệnh dịch thiếc".

Một số nhà sử học tin rằng "bệnh dịch thiếc" là một trong những nguyên nhân dẫn đến thất bại của quân đội Napoléon ở Nga, vì nó biến các nút trên quần áo của binh lính Pháp và khóa thắt lưng thành bột, và do đó gây ảnh hưởng đến tinh thần của quân đội.

Và đây là một sự thật lịch sử có thật: chuyến thám hiểm của nhà thám hiểm địa cực người Anh Robert Scott đến Nam Cực đã kết thúc một cách bi thảm, trong số những điều khác, bởi vì tất cả nhiên liệu của họ đổ ra khỏi các thùng kín thiếc, họ bị mất xe trượt tuyết, và không có. đủ sức đi bộ.

Đơn xin

Hầu hết thiếc nấu chảy được sử dụng trong luyện kim để sản xuất các hợp kim khác nhau. Những hợp kim này được sử dụng để sản xuất vòng bi, lá bao bì, sắt tây, đồng, vật hàn, dây và phông chữ đánh máy.
- Thiếc ở dạng lá (stanyol) được nhu cầu trong sản xuất tụ điện, bát đĩa, sản phẩm mỹ thuật, ống đàn organ.
- Được sử dụng để hợp kim hóa các hợp kim titan kết cấu; để áp dụng các lớp phủ chống ăn mòn cho các sản phẩm làm bằng sắt và các kim loại khác (thiếc).
- Hợp kim Zirconium có khả năng chịu lửa và chống ăn mòn cao.
- Thiếc (II) oxit - được dùng làm chất mài mòn trong quá trình gia công kính quang học.
- Một phần nguyên liệu được sử dụng để sản xuất pin.
- Trong sản xuất thuốc nhuộm "vàng", thuốc nhuộm cho len.
- Đồng vị phóng xạ thiếc nhân tạo được sử dụng làm nguồn bức xạ γ trong các phương pháp nghiên cứu quang phổ trong sinh học, hóa học, khoa học vật liệu.
- Thiếc diclorua (muối thiếc) được sử dụng trong hóa học phân tích, trong công nghiệp dệt nhuộm, trong công nghiệp hóa chất để tổng hợp hữu cơ và sản xuất polyme, trong lọc dầu - để khử màu dầu, trong công nghiệp thủy tinh - để chế biến thủy tinh.
- Thiếc boron florua được sử dụng để sản xuất thiếc, đồng và các hợp kim khác cần thiết cho ngành công nghiệp; để thiếc; cán mỏng.

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 10 4S 2 4P 5 .

Các electron hóa trị được in đậm. Đề cập đến họ phần tử p. Vì số lượng tử chính lớn nhất là 4 và số electron ở mức năng lượng bên ngoài là 7 nên brom nằm ở chu kỳ thứ 4, nhóm VIIA của Bảng tuần hoàn. Giản đồ năng lượng của các electron hóa trị là:

Gecmani.

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 10 4S 2 4P 2 .

Các electron hóa trị được in đậm. Đề cập đến họ phần tử p. Vì số lượng tử chính lớn nhất là 4 và số electron ở mức năng lượng bên ngoài là 4, nên gecmani nằm ở chu kỳ thứ 4, nhóm IVA của Bảng tuần hoàn. Giản đồ năng lượng của các electron hóa trị là:

Coban.

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 7 4S 2 .

Các electron hóa trị được in đậm. Thuộc họ nguyên tố d. Coban nằm ở thời kỳ thứ 4, nhóm VIIB của Bảng tuần hoàn. Giản đồ năng lượng của các electron hóa trị là:

Đồng.

1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 10 4S 1 .

Các electron hóa trị được in đậm. Thuộc họ nguyên tố d. Vì số lượng tử chính lớn nhất là 4 và số electron ở mức năng lượng bên ngoài là 1 nên đồng nằm ở chu kỳ thứ 4, nhóm I trong Bảng tuần hoàn. Giản đồ năng lượng của các electron hóa trị là.