Fizička svojstva i primjena sivog kalaja. Limen: svojstva, zanimljivosti, primjena

Hemijski element kositar jedan je od sedam drevnih metala koji su poznati čovječanstvu. Ovaj metal je dio bronze koja ima velika vrijednost. Trenutno je hemijski element kalaj izgubio svoju potražnju, ali njegova svojstva zaslužuju detaljno razmatranje i proučavanje.

Šta je element

Nalazi se u petom periodu, u četvrtoj grupi (glavna podgrupa). Ovaj raspored ukazuje na to da je hemijski element kalaj amfoterno jedinjenje sposobno da pokazuje i bazična i kisela svojstva. Relativna atomska masa je 50, pa se smatra lakim elementom.

Posebnosti

Hemijski element kalaj je duktilna, savitljiva, lagano srebrnasta supstanca. bijele boje. Kako se koristi, gubi svoj sjaj, što se smatra minusom njegovih karakteristika. Kalaj je difuzan metal, pa postoje poteškoće s njegovim vađenjem. Element ima visoku tačku ključanja (2600 stepeni), nisku tačku topljenja (231,9 C), visoku električnu provodljivost i odličnu savitljivost. Ima visoku otpornost na kidanje.

Kositar je element koji nema toksična svojstva, nema negativan učinak na ljudski organizam, pa je stoga tražen u proizvodnji hrane.

Koje još svojstvo ima lim? Prilikom odabira ovog elementa za proizvodnju posuđa i vodovoda, ne morate se bojati za svoju sigurnost.

Biti u telu

Šta još karakteriše kalaj (hemijski element)? Kako se čita njegova formula? Ova pitanja se obrađuju u toku školskog nastavnog plana i programa. U našem tijelu, ovaj element se nalazi u kostima, doprinoseći procesu regeneracije koštanog tkiva. Klasificiran je kao makronutrijent, stoga je za punopravan život osobi potrebno od dva do deset mg kalaja dnevno.

Ovaj element u većim količinama ulazi u organizam s hranom, ali crijeva apsorbiraju najviše pet posto unesenog, pa je vjerovatnoća trovanja minimalna.

S nedostatkom ovog metala usporava se rast, dolazi do gubitka sluha, mijenja se sastav koštanog tkiva i uočava se ćelavost. Trovanje je uzrokovano apsorpcijom prašine ili para ovog metala, kao i njegovih spojeva.

Osnovna svojstva

Gustina kalaja ima prosječnu vrijednost. Metal ima visoku otpornost na koroziju, pa se koristi u nacionalnoj ekonomiji. Na primjer, lim je tražen u proizvodnji limenki.

Šta još karakteriše lim? Upotreba ovog metala takođe se zasniva na njegovoj sposobnosti kombinovanja razni metali, stvarajući vanjsko okruženje otporno na agresivna okruženja. Na primjer, sam metal je neophodan za kalajisanje kućanskih predmeta i posuđa, a njegovi lemovi su potrebni za radiotehniku ​​i električnu energiju.

Karakteristike

Sami vanjske karakteristike ovaj metal je sličan aluminijumu. U stvarnosti, sličnost među njima je beznačajna, ograničena samo lakoćom i metalnim sjajem, otpornošću na hemijsku koroziju. Aluminij pokazuje amfoterna svojstva, stoga lako reagira sa alkalijama i kiselinama.

Na primjer, ako octena kiselina djeluje na aluminij, uočava se kemijska reakcija. Kalaj može stupiti u interakciju samo s jakim koncentriranim kiselinama.

Prednosti i mane lima

Ovaj metal se praktički ne koristi u građevinarstvu, jer nema visoku mehaničku čvrstoću. U osnovi, trenutno se ne koristi čisti metal, već njegove legure.

Istaknimo glavne prednosti ovog metala. Od posebnog značaja je savitljivost, koristi se u procesu proizvodnje predmeta za domaćinstvo. Na primjer, stalci, lampe od ovog metala izgledaju estetski ugodno.

Limeni premaz omogućava značajno smanjenje trenja, zahvaljujući čemu je proizvod zaštićen od preranog trošenja.

Među glavnim nedostacima ovog metala može se spomenuti njegova mala čvrstoća. Kalaj je neprikladan za proizvodnju dijelova i dijelova koji zahtijevaju značajna opterećenja.

Rudarstvo metala

Kalaj se topi na niskoj temperaturi, ali zbog poteškoće njegove ekstrakcije, metal se smatra skupom tvari. Zbog niske tačke topljenja, prilikom nanošenja kalaja na metalnu površinu, mogu se postići značajne uštede električne energije.

Struktura

Metal ima homogenu strukturu, ali, ovisno o temperaturi, moguće su njegove različite faze, koje se razlikuju po karakteristikama. Među najčešćim modifikacijama ovog metala ističemo β-varijantu koja postoji na temperaturi od 20 stepeni. Toplotna provodljivost, njegova tačka ključanja, glavne su karakteristike date za kalaj. Kada temperatura padne sa 13,2 C, formira se α-modifikacija, nazvana sivi kalaj. Ovaj oblik nema plastičnost i savitljivost, ima manju gustoću, jer ima drugačiju kristalnu rešetku.

Prilikom prijelaza iz jednog oblika u drugi uočava se promjena volumena, jer postoji razlika u gustoći, zbog čega dolazi do uništenja limenog proizvoda. Ova pojava se naziva "kalajna kuga". Ova karakteristika dovodi do činjenice da je područje upotrebe metala značajno smanjeno.

U prirodnim uvjetima, kalaj se može naći u sastavu stijena u obliku elementa u tragovima; osim toga, poznati su njegovi mineralni oblici. Na primjer, kasiterit sadrži svoj oksid, a kalajni pirit sadrži svoj sulfid.

Proizvodnja

Rude kalaja, u kojima sadržaj metala nije manji od 0,1 posto, smatraju se perspektivnim za industrijsku preradu. Ali trenutno se eksploatišu i ta ležišta u kojima je sadržaj metala samo 0,01 odsto. Za ekstrakciju minerala koriste se različite metode, uzimajući u obzir specifičnosti ležišta, kao i njegovu raznolikost.

U osnovi, rude kalaja su predstavljene u obliku pijeska. Ekstrakcija se svodi na njeno stalno pranje, kao i na koncentraciju rudnog minerala. Mnogo je teže razviti primarno ležište, jer su potrebni dodatni objekti, izgradnja i rad rudnika.

Mineralni koncentrat se transportuje do fabrike specijalizovane za topljenje obojenih metala. Dalje se vrši ponovljeno obogaćivanje rude, mljevenje, zatim pranje. Koncentrat rude se obnavlja pomoću posebnih peći. Za potpuni oporavak kalaja, ovaj postupak se provodi nekoliko puta. U završnoj fazi, proces čišćenja od nečistoća sirovog kalaja provodi se termičkom ili elektrolitičkom metodom.

Upotreba

Kao glavna karakteristika koja omogućava upotrebu kalaja izdvaja se njegova visoka otpornost na koroziju. Ovaj metal, kao i njegove legure, spadaju među najstabilnije spojeve u odnosu na agresivne hemikalije. Više od polovine cjelokupnog kalaja proizvedenog u svijetu koristi se za izradu kalaja. Ova tehnologija, povezana s nanošenjem tankog sloja kalaja na čelik, počela se koristiti za zaštitu limenki od kemijske korozije.

Sposobnost kalaja se koristi za proizvodnju tankozidnih cijevi od njega. Zbog nestabilnosti ovog metala na niske temperature, njegova domaća upotreba je prilično ograničena.

Legure kalaja imaju znatno nižu toplotnu provodljivost od čelika, pa se mogu koristiti za proizvodnju umivaonika i kada, kao i za izradu raznih sanitarnih armatura.

Kalaj je pogodan za izradu manjih ukrasnih predmeta i predmeta za domaćinstvo, izradu posuđa, izradu originalnog nakita. Ovaj tamni i savitljivi metal, u kombinaciji sa bakrom, odavno je postao jedan od najomiljenijih materijala kipara. Bronza kombinuje visoku čvrstoću, otpornost na hemijsku i prirodnu koroziju. Ova legura je tražena kao dekorativni i građevinski materijal.

Kalaj je tonski rezonantni metal. Na primjer, kada se kombinuje sa olovom, dobija se legura koja se koristi za izradu savremenih muzičkih instrumenata. Bronzana zvona su poznata od davnina. Za izradu orguljskih cijevi koristi se legura kalaja i olova.

Zaključak

Povećana pažnja moderna proizvodnja na pitanja vezana za zaštitu okruženje, kao i na probleme u vezi sa očuvanjem javnog zdravlja, uticalo je na sastav materijala koji se koriste u proizvodnji elektronike. Na primjer, povećano je zanimanje za tehnologiju lemljenja bez olova. Olovo je materijal koji nanosi značajnu štetu ljudskom zdravlju, pa je prestao da se koristi u elektrotehnici. Zahtjevi za lemljenje su pooštreni, a umjesto opasnog olova počele su se koristiti legure kalaja.

Čisti kalaj se praktički ne koristi u industriji, jer postoje problemi sa razvojem "kalajne kuge". Među glavnim područjima primjene ovog rijetkog raspršenog elementa izdvajamo proizvodnju supravodljivih žica.

Postavljanje čistog kalaja na kontaktne površine omogućava vam da povećate proces lemljenja, zaštitite metal od procesa korozije.

Kao rezultat prelaska na tehnologiju bez olova, mnogi proizvođači čelika počeli su koristiti prirodni kalaj za premazivanje kontaktnih površina i elektroda. Ova opcija vam omogućava da dobijete visokokvalitetni zaštitni premaz po pristupačnoj cijeni. Zbog odsustva nečistoća, nova tehnologija ne samo da se smatra ekološki prihvatljivom, već i omogućava postizanje odličnih rezultata po pristupačnoj cijeni. Proizvođači smatraju kositar perspektivnim i modernim metalom u elektrotehnici i radio elektronici.

Kalaj ili srebro (lat.) je topljivi, duktilni metal srebrno-bijele boje (vidi sliku). Latinski naziv znači "snažan, otporan" i prvobitno se zvao legura sa olovom i srebrom. A slavensko ime, koje ima baltičke korijene, jednostavno znači boju metala - bijelo.

Ovaj element pripada sedam najstarijih metala. Već prije 6000 godina, čovječanstvo je bilo upoznato s tim. Najrasprostranjeniji je bio u sastavu bronze i bio je strateški važan tokom "bronzanog doba" prije oko 4000 godina. Od ove kompozicije štampan je novac do 16. veka, izrađivalo se posuđe i nakit, koristio se kao antikorozivni premaz. Spominjanje metala nađeno je čak i na stranicama Biblije.

U prirodi se javlja u obliku minerala. Najčešći su kasiterit (rečni kalaj) i stanin (kalajni pirit). Iz njih se kopa kositar u industrijske svrhe: elektronika, baterije, prerada stakla (postaje nepropustan za zrake rendgenskog uređaja). Također, spojevi ovog elementa koriste se za proizvodnju limenki, tvari koje odbijaju insekte.

Postoji još jedna izuzetna sposobnost kalaja - njegovo prisustvo u sastavu materijala muzički instrument, koji će ovaj instrument odlikovati odličnom jasnoćom zvuka i melodijom.

U sastavu živih organizama, element je otkriven 1923. godine. Prilikom ispitivanja ostataka drevnih ljudi, pokazalo se da je sadržaj kalaja u kostima 1000 puta manji od onog kod moderne osobe. Možda je to zbog činjenice da ga možemo apsorbirati iz zraka. A razvoj industrije doveo je do toga da se oko četvrt miliona tona nalazi u atmosferi u obliku izduvnih gasova.

Djelovanje kalaja

Djelovanje makroelementa na živi organizam teško se može nazvati toksičnim, često se koristi u prehrambenoj industriji. Njegova uloga nije u potpunosti istražena. Element se uglavnom nalazi u kostima, a nešto u plućima, srcu, bubrezima i crijevima. A s godinama se sadržaj u plućima može povećati, što je zbog utjecaja okoline.

Do danas su poznate sljedeće činjenice o biološkim efektima:

• učešće u procesima rasta;
• dio enzima želuca - gastrin;
• aktivno sudjeluje u redoks reakcijama;
• Zbog koncentracije u koštanim tkivima doprinosi njihovom pravilnom razvoju i razvoju mišićno-koštanog sistema.

Može imati blagotvorno dejstvo na organizam samo kada je u sastavu masnih kiselina. Mineralna jedinjenja mogu imati toksično dejstvo.

Relativno nedavno, liječnici su koristili lim za liječenje mnogih bolesti - epilepsije, neuroze, helmintoze, ekcema, zamućenja rožnjače oka. Uglavnom se praktikovala vanjska upotreba kalaj hlorida. Srećom, napredak je sada doneo efikasnije i manje toksične preparate bez metala.

Kalaj je prilično neaktivan kemijski element, stoga, s ove točke gledišta, neće donijeti mnogo koristi i štete. Jedina vidljiva interakcija je sa bakrom i cinkom. Oni međusobno neutraliziraju djelovanje jedni drugih.

Dnevna stopa

Dnevna norma makronutrijenata kreće se od 2 do 10 mg, ovisno o dobi i spolu. Iako oko 50 mg dnevno ulazi u naš organizam samo hranom (a doza od 20 mg se smatra toksičnom) do trovanja neće doći. Sve se objašnjava činjenicom da je naš gastrointestinalni trakt u stanju da apsorbuje samo 3-5% ukupne pristigle količine. Ostatak metala se jednostavno prirodno izlučuje urinom.

Nedostatak kalaja u ljudskom tijelu

Nedostatak makronutrijenata u organizmu nastaje kroničnim unosom manje od 1 mg dnevno. Takav proces može biti praćen gubitkom sluha, gubitkom težine zbog gubitka apetita, usporavanjem rasta, mineralnom neravnotežom, gubitkom kose (djelimična ili potpuna patologija).

Ovakvi procesi su prilično rijetki, jer unos makronutrijenata iz hrane je obično dovoljan i najčešće je uzrokovan problemima s probavom i poteškoćama u apsorpciji.

Šteta prekomjernog unosa kalaja

Višak makroelementa je uglavnom u opasnosti za zaposlene u preduzećima koja koriste kalajne soli: proizvodnju plastike, pesticida, linoleuma itd. Zbog redovnog upijanja para i prašine razvijaju se plućne bolesti. U opasnosti su i ljudi koji žive u opasnoj blizini autoputeva (u krugu od pola kilometra) – dobijaju veliku dozu izduvnih gasova. Kalaj u velikim količinama potiskuje sadržaj magnezijuma, koji je u stanju da zaštiti ćelije od neoplazmi.

Postoji još jedan izvor visokih doza elementa - limenke. Dužim skladištenjem počinju da se razgrađuju, posebno ako je sadržaj bogat nitratima. Stoga, nakon otvaranja takve tegle, preporučuje se da se proizvodi odmah prebace u staklo. Strogo je zabranjeno skladištenje konzervirane hrane u otvorenom obliku.

Tijela staraca i djece ne mogu brzo ukloniti kalaj iz tijela, pa se on počinje nakupljati. Vrlo mala doza je dovoljna da izazove trovanje.

Zanimljiva je teorija iz priče o padu Rimskog carstva. Kalaj je dospeo u vino, koji su ga stari Rimljani obilno apsorbovali, iz posuđa i prouzrokovao zdravstvene probleme. Tek u sedmom veku lekari su uspeli da utvrde uzrok bolesti, ali je bilo prekasno - carstvo je palo.

Komplikacije koje nastaju zbog viška kalaja su prilično neugodne. Doza od 2 grama makronutrijenata smatra se opasnom, ali nije smrtonosna (takva norma još nije utvrđena). Može izazvati anemiju, bolesti jetre, respiratornog trakta, poremećaje nervnog sistema. Može se razviti bolest kao što je stanoza - jak kašalj, praćen sputumom i kratkim dahom.

Ali to nije sve - postoji mnogo glavnih simptoma trovanja:

Ako se kalaj dugo uzima u velikim dozama, postoji opasnost od strukturnih promjena u hromozomima, što može dovesti do ozbiljnih posljedica na genetskom nivou.

Kada je izložen centralnom nervnom sistemu, ovaj makronutrijent može izazvati depresivna stanja. A djeca se mogu razlikovati po agresivnosti, nedostatku interesa za učenje, igru, čitanje.

Liječenje se obično bazira na simptomima - dijetama, hepatoprotektori (zaštita jetre), preparati koji sadrže bakar i cink. U slučaju kritičnog trovanja daju se lijekovi koji mogu da vežu i uklanjaju toksine - helirajuća sredstva.

Šta hrana sadrži?

Proizvodi koji sadrže kalaj mogu se naći u životinjskim i biljnim izvorima. Najveći dio dolazi sa svinjskim mesom, govedinom, živinom, mlijekom i njegovim derivatima. Takođe, određenu količinu elementa mogu dati grašak, suncokretovo seme, krompir, cvekla. Ostalo povrće sadrži vrlo male doze kalaja.

Osim toga, svakodnevno primamo makronutrijente iz vode i zraka. I ne zaboravite da česta upotreba konzervirane hrane također može opskrbiti tijelo viškom kalaja.

Neke biljke su u stanju da apsorbuju veliki broj element iz okoline. Stoga treba biti oprezan s proizvodima koji se uzgajaju u blizini autoputeva i industrijskih zona.

Indikacije za termin

Indikacije za imenovanje makronutrijenata uglavnom koriste homeopati. Oni liječe kalajem takve bolesti kao što su:

• bronhitis, bolest pluća;
• migrena;
• pankreatitis;
• mali rast i težina;
• a koristi se i kao anthelmintik.

Primijećeno je da se kod uzimanja malih doza lijekova koji sadrže kalaj, psihičko stanje pacijenta često mijenja - dobro raspoloženje zamjenjuje razdražljivost, melanholija, plačljivost. Stoga se takvi termini koriste u izuzetno rijetkim slučajevima.

Metalni kalaj, rudarstvo i nalazišta kalaja, proizvodnja i upotreba metala

informacije o metalu kalaja, svojstvima kalaja, nalazištima i iskopavanju kalaja, proizvodnji i upotrebi metala

Proširite sadržaj

Sažmi sadržaj

Kalaj je, definicija

Tin je element glavne podgrupe četvrte grupe, pete periodnog sistema hemijskih elemenata D.I., sa atomskim brojem 50. Označava se simbolom Sn (lat. Stano). U normalnim uslovima, jednostavna supstanca kalaj je duktilna, savitljiva i topljiva, sjajne srebrno-bele boje. Kalaj formira nekoliko alotropskih modifikacija: ispod 13,2 °C stabilan α-kalaj (sivi kalaj) sa kubičnom rešetkom nalik dijamantu, iznad 13,2 °C stabilan β-kalaj (bijeli kalaj) sa tetragonalnom kristalnom rešetkom.

1.1 Tin Sn

Tin je jedan od metala koji je imao odlučujući uticaj na: (od 4 do 1 hiljadu godina pre nove ere) dobio je ime po leguri kalaja i bakra.

Tin je meki bijeli metal koji se može legirati sa bakrom da bi se dobila bronza, jedan od prvih metala kojima je čovjek ovladao.

Tin je jedan od sedam metala antike, koji je u stanju da sačuva ukus i miris pića.

Tin je metal Jupitera, koji se često koristio za predviđanje budućnosti. Ovaj metal je snažno povezan sa blagostanjem i obiljem, sa primanjem nekih blagodati neophodnih osobi, koje se daju osobi za ispunjenje; na primjer, osoba može služiti društvu ili vjeri. Ovo je metal hijerarha, sveštenika i društvenih vođa.

Tin je supstanca koja pripada grupi lakih metala. Na normalnoj (sobnoj) temperaturi ne reaguje ni sa kiseonikom ni sa vodom. S vremenom se može prekriti posebnim filmom koji štiti metal od korozije.

Limena priča

Prvi spomen kalaja, koji je, kako su ljudi prije vjerovali, čak imao i neka magična svojstva, nalazi se u biblijskim tekstovima. Kalaj je igrao odlučujuću ulogu u poboljšanju života tokom bronzanog doba. U to vrijeme, najtrajnija metalna legura koju je osoba posjedovala bila je bronza, koja se može dobiti dodavanjem hemijskog elementa kalaja bakru. Nekoliko vekova sve se izrađivalo od ovog materijala, od alata do nakita.

Latinski naziv kositar, povezan sa sanskritskom riječi koja znači "otporan, izdržljiv", prvobitno se odnosio na leguru i srebro, a kasnije na drugu leguru koja je imitira, a koja sadrži oko 67% kalaja. Do 4. veka, sam kalaj je nazvan ovom rečju.

Riječ kalaj je uobičajena slavenska riječ koja ima korespondencije u baltičkim jezicima (usp. lit. alavas, alvas - “kalaj”, pruski alwis – “olovo”). To je nastavak iz korijena ol- (up. starovisokonjemački elo - "žuti", latinski albus - "bijeli" itd.), pa je metal nazvan po svojoj boji.

Kalaj je bio poznat ljudima već u 4. milenijumu pre nove ere. Ovaj metal je bio nepristupačan i skup, jer se proizvodi od njega rijetko nalaze među rimskim i grčkim starinama. Kalaj se spominje u Bibliji, Četvrtoj Mojsijevoj knjizi. Kalaj je (zajedno sa bakrom) jedna od komponenti bronze, izumljena krajem ili sredinom 3. milenijuma pre nove ere. e. Pošto je bronza bila najizdržljiviji od metala i legura poznatih u to vreme, kalaj je bio "strateški metal" tokom čitavog "bronzanog doba", više od 2000 godina (veoma otprilike: 35-11 vek pre nove ere).

Pronalaženje lima u prirodi

Kalaj je rijedak element u tragovima, po zastupljenosti u zemljinoj kori, kalaj zauzima 47. mjesto. Klark sadržaj kalaja u zemljinoj kori je, prema različitim izvorima, od 2·10−4 do 8·10−3 tež.%. Glavni kalaj je kasiterit (kalajni kamen) SnO2 koji sadrži do 78,8% kalaja. Mnogo rjeđe u prirodi je stanin (kalajni pirit) - Cu2FeSnS4 (27,5% Sn).

Prevalencija u prirodi prikazana je u sljedećoj tabeli.

U nezagađenim površinskim vodama kositar se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. IN podzemne vode njegova koncentracija dostiže nekoliko mikrograma po dm³, povećavajući se u području ležišta kositrene rude, ulazi u vode zbog razaranja prvenstveno sulfidnih minerala koji su nestabilni u zoni oksidacije. MACSn = 2 mg/dm³.

Kalaj je amfoterni element, odnosno element koji može pokazati kisela i bazična svojstva. Ovo svojstvo kalaja određuje i karakteristike njegove rasprostranjenosti u prirodi. Zbog ove dualnosti, kalaj pokazuje litofilna, halkofilna i siderofilna svojstva. Kosaj po svojim svojstvima pokazuje bliskost s kvarcom, zbog čega je poznat blizak odnos kalaja u obliku oksida (kasiterit) sa kiselim granitoidima (litofilnost), često obogaćenim kalajem, sve do formiranja nezavisnih kvarc- kasiteritne vene. Alkalna priroda ponašanja kalaja određena je u stvaranju prilično raznolikih sulfidnih spojeva (halkofilnost), do stvaranja prirodnog kalaja i raznih intermetalnih spojeva poznatih u ultrabazičnim stijenama (siderofilnost).

Lokacijski obrasci

Glavni oblik pronalaska kalaja u stijenama i mineralima je rasuti (ili endokript). Međutim, kalaj također formira mineralne oblike, iu tom obliku se često nalazi ne samo kao dodatak u kiselim magmatskim stijenama, već također formira komercijalne koncentracije uglavnom u oksidnim (kasiterit SnO2) i sulfidnim (stanin) oblicima.

čvrsta faza. Minerali

Općenito, mogu se razlikovati sljedeći oblici pronalaska kalaja u prirodi:

Raspršena forma; konkretan oblik pronalaska kalaja u ovom obliku je nepoznat. Ovdje možemo govoriti o izomorfno rasutom obliku pojavljivanja kositra zbog prisustva izomorfizma sa nizom elemenata (Ta, Nb, W - sa formiranjem tipičnih kiseonikovih jedinjenja; V, Cr, Ti, Mn, Sc - sa stvaranje kiseonika i sulfidnih jedinjenja). Ako koncentracije kalaja ne prelaze određene kritične vrijednosti, onda on može izomorfno zamijeniti imenovane elemente. Mehanizmi izomorfizma su različiti.

Mineralni oblik: Kalaj se nalazi u mineralima koncentratora. Po pravilu, to su minerali u kojima je prisutan Fe + 2: biotiti, granati, pirokseni, magnetiti, turmalini itd. Ovaj odnos je posledica izomorfizma, na primer, prema šemi Sn + 4 + Fe + 2 → 2Fe + 3. U skarnama koje sadrže kalaj visoke koncentracije kalaja nalaze se u granatima (do 5,8 tež.%) (posebno u andraditima), epidotu (do 2,84 tež. %) itd.

U nalazištima sulfida kositar je uključen kao izomorfni element u sfalerit (Silinskoe ležište, Primorje), halkopirit (Dubrovskoye ležište, Rusija, Primorje) i pirite. Visoke koncentracije kalaja nađene su u pirotitu iz grejzena iz ležišta Smirnovsky (Rusija, Primorje). Vjeruje se da zbog ograničenog izomorfizma dolazi do raspada čvrstih otopina s mikrosegregacijama Cu2+1Fe+2SnS4 ili tilita PbSnS2 i drugih minerala.

Odgovarajući mineralni oblici

Prirodni elementi, legure i intermetalna jedinjenja

Iako su koncentracije ovih minerala u stijenama vrlo niske, oni su raspoređeni u širokom rasponu genetskih formacija. Među autohtonim oblicima pronađeni su Fe, Al, Cu, Ti, Cd itd. sa Sn, ne računajući već poznate izvorne, zlato i srebro. Isti elementi tvore među sobom različite legure: (Cu + Sn + Sb), (Pb + Sn + Sb) itd., kao i čvrste otopine. Među intermetalnim jedinjenjima izdvajaju se stistait SnSb, atakit (Pd,Pt)3Sn, štumirlit Pt(Sn,Bi), zvjagincevit (Pd,Pt)3(Pb,Sn), tajmirit (Pd,Cu,Pt)3Sn i drugi. identifikovan.

Dati oblici pronalaženja kalaja i drugih elemenata nalaze se u raznim geološkim formacijama:

Grupa intruzivnih i efuzivnih magmatskih stijena: trapovi, pikriti Sibirske platforme, ultramafiti i gabroidi Kamčatke, kimberliti Jakutije, lamproiti Aldana itd.; granitoidi Primorja, Dalekog istoka, Tien Shana.

Grupa metasomatski i hidrotermalno izmijenjenih stijena: rude bakra i nikla Sibirske platforme, zlatne rude Urala, Kavkaza, Uzbekistana itd.

Grupa modernog formiranja rude: pelagični sedimenti Tihog okeana, proizvodi erupcije Velike pukotine Tolbachik, hidrotermalni sistem Uzon na Kamčatki itd.

Grupa sedimentnih stijena različitog porijekla.

Oksidna jedinjenja kalaja

Najpoznatiji oblik je glavni mineral kalaja - kasiterit SnO2, koji je kombinacija kalaja sa kiseonikom. Prema nuklearnoj gama-rezonantnoj spektroskopiji, mineral sadrži Sn + 4

Kasiterit (od grčkog kassiteros - kalaj) je glavni rudni mineral za dobijanje kalaja. Teoretski sadrži 78,62% Sn. Formira zasebne segregacije, zrna, čvrste masivne agregate, u kojima mineralna zrna dostižu veličinu od 3 - 4 mm i više.

1. gustina 6040-7120 kg/m³ (najmanja za kasiterite svijetle boje);

2. tvrdoća 6½;

3. sjaj - mat, na ivicama - dijamant;

4. dekolte nesavršeno;

5. konhoidalni prijelom;

Glavni oblici izolacije kasiterita:

1. mikroinkluzije u drugim mineralima;

2. ležišta pomoćnih minerala u stijenama i rudama;

3. čvrste ili rasprostranjene rude: iglasti radijalno-zračeći agregati (Primorje), kolomorfne i kriptokristalne segregacije i akumulacije (Primorje); kristalni oblik je glavni oblik izolacije kasiterita. U Rusiji postoje nalazišta kasiterita na sjeveroistoku, u Primorju, Jakutiji i Transbaikaliju; za - u Maleziji, Tajlandu, Indoneziji, Kini, Nigeriji, itd.

Hidroksidna jedinjenja

Sekundarno mjesto zauzimaju hidroksidna jedinjenja kalaja, koja se mogu smatrati solima politinovih kiselina. To uključuje mineral sukulait Ta2Sn2+2O; čvrsti rastvor kalaja u magnetitu u obliku Fe2SnO4 ili Fe3SnO3 (Bretshtein Yu. S., 1974; Voronina L. B. 1979); "varlamovit" - proizvod oksidacije stanina; vjeruje se da se radi o mješavini amorfnih i poluamorfnih spojeva Sn, metastanične kiseline, polikondenzovane faze i hidrokasiteritne faze. Poznati su i produkti hidratacije oksidacije - hidromartit 3SnOxH2O; mušistonit (Cu,Zn,Fe)Sn(OH)6; bakar hidrostanat CuSn(OH)6, itd.

silikati

Poznata je velika grupa kalajnih silikata, koju predstavlja malajait CaSn(SiO5); pabstit Ba(Sn, Ti)Si3O9, stokazit Ca2Sn2Si6O18x4H2O, itd. Malajait čak formira industrijske akumulacije.

Spinels

Spinele su poznate i iz drugih oksidnih spojeva, na primjer, minerala nigerita Sn2Fe4Al16O32 (Peterson E.U., 1986).

Sulfidna jedinjenja kalaja

Uključuje razne veze lim sa . Ovo je druga industrijski važna grupa mineralnih oblika kalaja. Najvažniji od njih je stanin, drugi po važnosti mineral. Osim toga, zabilježeni su frankeit Pb5Sn3Sb2S14, hercenbergit SnS, berndtit SnS2, tilit PbSnS2 i kesterit Cu2ZnSnS4. Identifikovana su i složenija sulfidna jedinjenja kalaja sa olovom, srebrom i bakrom, koja su uglavnom od mineraloškog značaja. Bliska veza kalaja i bakra uzrokuje čestu prisutnost halkopirita CuFeS2 u naslagama kalajne rude uz formiranje kasiterit-halkopiritne parageneze.

Stanin (od lat. stannum - kalaj), kalajni pirit, mineral iz klase sulfida sa opštom formulom oblika Cu2FeSnS4. To proizlazi iz formule halkopirita zamjenom jednog atoma Fe sa Sn. Sadrži 29,58% Cu, 12,99% Fe, 27,5% Sn i 29,8 S, kao i nečistoće Zn, Sb, Cd, Pb i Ag. Rasprostranjen mineral u naslagama kalaja u Rusiji. Na brojnim nalazištima u Rusiji (Primorje, Jakutija) i Srednjoj Rusiji (Tadžikistan) predstavlja bitan element sulfidnih minerala i često zajedno sa varlamovitom čini 10-40% ukupnog kalaja. Često formira diseminaciju u sfalerit ZnS, halkopirit. U mnogim slučajevima primećuju se fenomeni raspada stanita sa oslobađanjem kasiterita.

koloidni oblik

Koloidna i kalaj-silicijatna jedinjenja igraju značajnu ulogu u geohemiji kalaja, iako nije detaljno proučavana. Značajno mjesto u geologiji elementa imaju kolomorfni spojevi i proizvodi njegovih kristalnih transformacija u kriptokristalne varijante. Kolomorfni kasiterit se smatra oblikom ekspresije viskoznih gelolikih rastvora.

Nezavisne studije su otkrile abnormalno visoku rastvorljivost SnO2 u rastvorima hlor-silicijum. Maksimalna rastvorljivost se postiže pri omjeru.

Analiza svojstava jedinjenja Sn(OH)4 i njihove blizine jedinjenju Si(OH)4 otkriva njegovu sposobnost polimerizacije sa formiranjem jedinjenja H2SnkO2k+1, SnkO2k−1(OH)2. U oba slučaja moguća je supstitucija (OH) grupe sa F i Cl anionima.

Dakle, polimerizacija molekula Sn(OH)4 i njihova kombinacija sa molekulama Si(OH)4 dovodi do stvaranja gela (koloidnog) i pojave HmSn2nSinOp lanaca, sa m ≤ 8, odnosno Hs (Nekrasov I. Ya). et al., 1973).

Dostupni podaci sugeriraju da je koloidni oblik prirodni međuprodukt u taloženju kalaja iz hidrotermalnih otopina.

Oblici nalaženja kalaja u tečnoj fazi

Najmanje proučen dio geohemije kalaja, iako su kasiterit pronađeni u gasno-tečnim inkluzijama u obliku zatvoreničkih minerala (Kokorin A. M. et al., 1975). Ne postoje radovi na analizi specifičnih prirodnih rastvora koji sadrže kositar. Uglavnom, sve se zasniva na rezultatima eksperimentalnih studija, koje govore samo o verovatnim oblicima pronalaženja kalaja u rastvorima. Akademik V. L. Barsukov odigrao je značajnu ulogu u razvoju metodologije ovih studija.

Cijeli skup eksperimentalno utvrđenih oblika pronalaženja kalaja u otopinama podijeljen je u grupe:

Jonska jedinjenja. Ova jedinjenja i njihove strukture su opisane u terminima klasične valencije i stereohemijskih koncepata. Ističu se podgrupe:

Jednostavni ioni Sn+2 i Sn+4 se uglavnom nalaze u magmatskim slanim rastvorima, kao iu hidrotermalnim rastvorima sa niskim pH vrednostima. Međutim, u postojećim hidrotermalnim sistemima, koji se ogledaju u sastavu gasno-tečnih inkluzija, takvi uslovi nisu uspostavljeni.

Soli galoidnih kiselina - SnF2, SnF40, SnCl40. Smatra se da je uloga hlora u transportu i taloženju kalaja i srodnih metala značajnija od uloge fluora.

Hidroksilna jedinjenja kalaja. U alkalnim uslovima, početna jedinjenja su H2SnO2, H2SnO4, H2SnO3. Ovi oblici se često uspostavljaju na osnovu poznatih mineralnih oblika. Neki od ovih oblika su i vještačkog (CaSnO3, Ca2SnO4) i prirodnog (FeSnO2, Fe2SnO4) porijekla. U kiselim sredinama, ova jedinjenja se ponašaju kao slabe baze poput Sn(OH)2, Sn(OH)4. Smatra se da je jedan od oblika ispoljavanja takvih jedinjenja varlamovit. Prema eksperimentalnim podacima, Sn(OH)4 se taloži samo na T< 280°C в слабокислых или нейтральных условиях при рН = 7 - 9. Соединения Sn(OH)4 и Sn(OH)3+ устойчивы при рН= 7 - 9, тогда как Sn(OH)2+2 и Sn(OH)+2 - при рН < 7.

Vrlo često se (OH)-1 grupe zamjenjuju sa F i Cl, stvarajući halogen-supstituirane modifikacije hidrospojeva kalaja. Općenito, ovi oblici su predstavljeni spojevima Sn(OH)4-kFk ili Sn(OH)4-kFk-nn. Generalno, jedinjenje Sn(OH)3F je stabilno na T = 25 - 50 °C, a Sn(OH)2F² na T = 200 °C.

sulfidna jedinjenja. Prema eksperimentalnim podacima, rastvor sadrži jedinjenja SnS4-4 ili SnS3-2 pri pH > 9; SnS2O-2 (pH = 8 - 9) i Sn(SH)4 (pH = 6). Spominje se postojanje spoja tipa Na2SnS3, koji je nestabilan u kiseloj sredini.

Složena jedinjenja kalaja proučavana su otapanjem kasiterita u fluorovanoj sredini. Ova jedinjenja su visoko rastvorljiva. Ista svojstva imaju jedinjenja dobijena u rastvorima hlorida. Glavni oblici kompleksnih jedinjenja poznati iz eksperimenata su Na2(Sn(OH)6), Na2(SnF6), Na2(Sn(OH)2F4) itd. Eksperimenti su pokazali da će prevladati kompleks Sn(OH)4F2-2 na T = 200 °C.

Koloidna i kalaj-silicijumska jedinjenja. O njihovom postojanju svjedoči prisustvo kolomorfnih segregacija kasiterita na mnogim ležištima.

Industrijski tipovi kalajnih naslaga

Gore opisane geohemijske karakteristike kalaja posredno se odražavaju u formacijskim naslagama kalajne rude koje je predložio E. A. Radkevich s naknadnim dodacima.

A. Formiranje granita sa kalajem. Kasiterit se nalazi u akcesornom dijelu granita.

B. Rijetka formacija meial granita. Riječ je o granitima tipa litionit-amazonit-albit (apograniti prema A. A. Beusu). Kasiterit u akcesornom dijelu zajedno sa kolumbitom-tatnatlitom, mikrolitom itd.

B. Formiranje pegmatita koji sadrže kalaj. Mineralizacija kalaja tipična je za tipove Be-Li-, Be-Ta-, F-Li-.

D. Formacija feldspat-kvarc-kasiterit. Odabrano Iv. F. Grigoriev. To su kvarc-feldspatne žile sa kasiteritom i drugim mineralima.

D. Formacija kvarc-kasterita. Prošireno na SI SSSR-a. To su venske zone, greiseni sa kvarcom, muskovit, volframit, kasiterit itd.

E. Kasiterit-silikat-sulfidna formacija sa tipovima turmalina i hlorita. Jedna od glavnih proizvodnih formacija Primorja Rusije.

G. Formiranje kasiterit-sulfida. Također glavna formacija koja nosi kalaj. Razlikuje glavne vrste:

mineralizacija kalaja i volframa;

rudna tijela tipa kvar-kasiterit-arsenopirit;

produktivne kvarcne žile tipa sulfid-kasiterit-hlorit;

H. Tin-skarn formacija.

I. Formacija drvenastog kalaja (formacija riolita).

K. Formiranje osnovnih i ultrabazičnih stijena (prema I. Ya. Nekrasovu)

Kalitar dioksid je vrlo efikasan abrazivni materijal koji se koristi za "finiširanje" površine optičkog stakla.

Mješavina kositrenih soli - "žuta kompozicija" - ranije se koristila kao boja za vunu.

Kalaj se takođe koristi u hemijskim izvorima struje kao anodni materijal, na primer: element mangan-kalaj, oksid-živa-kalaj element. Upotreba kalaja u olovno-kalajnoj bateriji je obećavajuća; tako, na primjer, pri jednakom naponu sa olovnom baterijom, olovno-kalajna baterija ima 2,5 puta veći kapacitet i 5 puta veću gustoću energije po jedinici zapremine, njen unutrašnji otpor je mnogo manji.

Kalaj je hemijski element

Kalaj je jedan od rijetkih metala poznatih čovjeku još od praistorije. Kosaj i bakar otkriveni su prije željeza, a njihova legura, bronza, je, po svemu sudeći, prvi "vještački" materijal, prvi materijal koji je čovjek pripremio.

Rezultati arheoloških iskopavanja sugeriraju da su ljudi još pet milenijuma prije nove ere mogli topiti sam kalaj. Poznato je da su stari Egipćani donosili kalaj za proizvodnju bronce.

Pod imenom "trapu" ovaj metal je opisan u staroindijskoj literaturi. Latinski naziv za lim, stano, dolazi od sanskritskog "sta", što znači "čvrsto".

Pominjanje kalaja nalazi se i kod Homera. Skoro deset vekova ranije nova era Feničani su donosili rudu kalaja sa Britanskih ostrva, tada nazvanih Kasiteridi. Otuda i naziv kasiterit, najvažniji mineral kalaja; njegov sastav SnO2. Drugi važan mineral je stanin, ili kalajni pirit, Cu2FeSnS4. Preostalih 14 minerala elementa br. 50 su mnogo rjeđi i nemaju industrijsku vrijednost. Inače, naši preci su imali bogatije rude kalaja od nas. Bilo je moguće topiti metal direktno iz ruda koje se nalaze na površini Zemlje i obogaćene tokom prirodnih procesa trošenja i ispiranja. Danas takve rude više ne postoje. IN savremenim uslovima Proces dobijanja kalaja je višestepeni i naporan. Rude iz kojih se sada topi kalaj složene su po sastavu: pored elementa br. 50 (u obliku oksida ili sulfida), obično sadrže silicijum, gvožđe, olovo, bakar, arsen, kalcijum, volfram i druge elemente. Današnje rude kalaja rijetko sadrže više od 1% Sn, a placeri sadrže još manje: 0,01...0,02% Sn. To znači da je za dobijanje kilograma kalaja potrebno iskopati i preraditi najmanje centner rude.

Kako se kalaj dobija iz ruda? Proizvodnja elementa br. 50 iz ruda i placera uvijek počinje obogaćivanjem. Metode obogaćivanja kalajnih ruda su prilično raznolike. Posebno se koristi gravitaciona metoda, zasnovana na razlici u gustoći glavnih i pratećih minerala. Pritom, ne smijemo zaboraviti da su prateći daleko od uvijek prazne vrste. Često sadrže plemeniti metali npr. volfram, titanijum, lantanidi. U takvim slučajevima pokušavaju izvući sve vrijedne komponente iz rude kalaja.

Sastav dobijenog kalajnog koncentrata zavisi od , kao i od toga kako je ovaj koncentrat dobijen. Sadržaj kalaja u njemu kreće se od 40 do 70%. Koncentrat se šalje u peći (na 600...700°C), gdje se iz njega uklanjaju relativno hlapljive nečistoće arsena i sumpora. A većina željeza, antimona, bizmuta i nekih drugih metala se nakon pečenja izluži hlorovodoničnom kiselinom. Nakon što je to učinjeno, ostaje odvojiti lim od kisika i silicija. Stoga je posljednja faza u proizvodnji crnog kalaja topljenje sa ugljem i fluksovima u reverberacijskim ili električnim pećima. Sa fizičko-hemijske tačke gledišta, ovaj proces je sličan visokoj peći: ugljenik „oduzima“ kiseonik iz kalaja, a tokovi pretvaraju silicijum dioksid u laku zguru u poređenju sa metalom.

Još uvijek ima dosta nečistoća u grubom kalaju: 5 ... 8%. Za dobivanje metala visokog kvaliteta (96,5 ... 99,9% Sn), koristi se vatra ili rjeđe elektrolitski. A kalaj neophodan za industriju poluprovodnika sa čistoćom od skoro šest devetki - 99,99985% Sn - dobija se uglavnom zonskim topljenjem.

Da biste dobili kilogram kalaja, nije potrebno preraditi ni centar rude. Možete i drugačije: "oguliti" 2000 starih konzervi.

Na svaku padne samo pola grama lima. Ali pomnoženo s obimom proizvodnje, ovih pola grama pretvaraju se u desetine tona... Udio "sekundarnog" kalaja u industriji kapitalističkih zemalja je oko trećine ukupne proizvodnje. U našoj zemlji radi stotinjak industrijske instalacije za oporavak kalaja.

Kako se lim skida sa lima? Mehaničkim sredstvima to je gotovo nemoguće učiniti, pa koriste razliku u hemijskim svojstvima gvožđa i kalaja. Najčešće se kalaj tretira gasovitim hlorom. Gvožđe u nedostatku vlage ne reaguje sa njim. Kalaj se vrlo lako spaja sa hlorom. Nastaje tečnost koja dimi - kalaj hlorid SnCl4, koji se koristi u hemijskoj i tekstilnoj industriji ili se šalje u elektrolizer da se od njega dobije metalni kalaj. I opet će početi "krug": čelični limovi će biti prekriveni ovim limom, oni će dobiti lim. Praviće se u tegle, tegle će se puniti hranom i zatvarati. Onda će ih otvoriti, jesti konzerviranu hranu, baciti konzerve. A onda će (ne svi, nažalost) opet doći u fabrike "sekundarnog" lima.

Ostali elementi čine ciklus u prirodi uz učešće biljaka, mikroorganizama itd. Limeni ciklus je delo ljudskih ruku.

Kalaj u legurama. Otprilike polovina svjetske proizvodnje lima odlazi na limenke. Druga polovica - u, za dobivanje raznih legura. Nećemo detaljno govoriti o najpoznatijoj od legura kalaja - bronzi, upućujući čitatelje na članak o bakru - još jednoj važnoj komponenti bronze. To je utoliko opravdanije jer ima bronza bez kalaja, ali nema „bez bakra“. Jedan od glavnih razloga za stvaranje bronze bez kalaja je nedostatak elementa br. 50. Ipak, bronza koja sadrži kositar je i dalje važan materijal i za mašinstvo i za umetnost.

Tehnici su također potrebne druge legure kalaja. Istina, gotovo se nikada ne koriste kao konstrukcijski materijali: nisu dovoljno jaki i preskupi. Ali imaju i druga svojstva koja omogućavaju rješavanje važnih tehničkih problema s relativno malim materijalima.

Najčešće se legure kalaja koriste kao antifrikcioni materijali ili lemovi. Prvi vam omogućavaju da uštedite mašine i mehanizme, smanjujući gubitke od trenja; drugi spojite metalne dijelove.

Od svih antifrikcionih legura, najbolja svojstva imaju limeni babbit, koji sadrži do 90% kalaja. Mekani i nisko topljivi olovno-kositarni lemovi dobro vlažu površinu većine metala, imaju visoku duktilnost i otpornost na zamor. Međutim, njihov obim je ograničen zbog nedovoljnog mehanička čvrstoća sami lemovi.

Kalaj je također dio tipografske legure. Konačno, legure na bazi kositra su veoma neophodne za elektrotehniku. Neophodan materijal za električne kondenzatore - okvir; ovo je gotovo čisti kalaj, pretvoren u tanke limove (udio ostalih metala u staniolu ne prelazi 5%).

Uzgred, mnoge legure kalaja su prava hemijska jedinjenja elementa #50 sa drugim metalima. Spajajući, kalaj stupa u interakciju sa kalcijumom, magnezijumom, cirkonijumom, titanijumom i mnogim elementima retkih zemalja. Rezultirajuća jedinjenja karakterizira prilično visoka vatrostalnost. Dakle, cirkonijum stanid Zr3Sn2 se topi tek na 1985°C. I tu nije "kriva" samo vatrostalnost cirkonija, već i priroda legure, hemijska veza između supstanci koje ga formiraju. Ili drugi primjer. Magnezijum se ne može klasifikovati kao vatrostalni metal, 651°C je daleko od rekordne tačke topljenja. Kalaj se topi na još nižoj temperaturi od 232°C. A njihova legura, jedinjenje Mg2Sn, ima tačku topljenja od 778°C.

Činjenica da element br. 50 formira prilično brojne legure ove vrste čini kritičnim razmotriti tvrdnju da se samo 7% kalaja u svijetu troši u obliku hemijskih jedinjenja („Brief hemijska enciklopedija“, tom 3, str. 739). Očigledno, ovdje govorimo samo o spojevima s nemetalima.

Jedinjenja sa nemetalima. Od ovih supstanci najveća vrijednost imaju hloride. Kalitar tetrahlorid SnCl4 otapa jod, fosfor, sumpor i mnoge organske supstance. Stoga se uglavnom koristi kao vrlo specifično otapalo. Kalitar diklorid SnCl2 koristi se kao jedkasto sredstvo u bojanju i kao redukcijsko sredstvo u sintezi organskih boja. Iste funkcije u proizvodnji tekstila ima još jedan spoj elementa br. 50 - natrijum stannat Na2SnO3. Osim toga, uz njegovu pomoć, svila se teži.

Industrija također koristi okside kalaja u ograničenoj mjeri. SnO se koristi za pravljenje rubinskog stakla, a SnO2 se koristi za pravljenje bijele glazure. Zlatnožuti kristali kalajnog disulfida SnS2 često se nazivaju zlatnim listom, koji se koristi za „pozlatu“ drveta, gipsa. Ovo je, da tako kažemo, naj"antimodernija" upotreba spojeva kalaja. Šta je sa najmodernijim?

Ako imamo na umu samo spojeve kositra, onda je to upotreba barij stanata BaSnO3 u radiotehnici kao odličnog dielektrika. A jedan od izotopa kalaja, 119Sn, odigrao je značajnu ulogu u proučavanju Mössbauerovog efekta - fenomena zbog kojeg je stvorena nova istraživačka metoda - spektroskopija gama rezonance. I ovo nije jedini slučaj kada je drevni metal služio modernoj nauci.

Na primjeru sivog kalaja - jedne od modifikacija elementa br. 50 - otkrivena je veza između svojstava i hemijske prirode poluprovodnički materijal. I ovo je, izgleda, jedino po čemu se sivi lim može pamtiti lijepom riječju: donio je više štete, više koristi. Vratit ćemo se na ovu raznolikost elementa #50 nakon razgovora o drugoj velikoj i važnoj grupi jedinjenja kalaja.

O organotin. Postoji veliki broj organoelementnih spojeva koji sadrže kalaj. Prvi od njih primljen je 1852.

U početku su se tvari ove klase dobivale samo na jedan način - u reakciji izmjene između neorganskih jedinjenja kalaja i Grignardovih reagensa. Evo primjera takve reakcije:

SnCl4 + 4RMgX → SnR4 + 4MgXCl

(R ovdje je ugljikovodični radikal, X je halogen).

SnR4 spojevi nisu našli široku praktičnu primjenu. Ali od njih se dobivaju i druge organokositrene tvari, čije su prednosti nesumnjive.

Prvi put se interesovanje za organokalaj pojavilo tokom Prvog svetskog rata. Gotovo sva organska jedinjenja kalaja dobivena u to vrijeme bila su toksična. Ovi spojevi nisu korišteni kao toksične tvari, njihova toksičnost za insekte, plijesni i štetne mikrobe korištena je kasnije. Na bazi trifenilkalaj acetata (C6H5)3SnOOCCH3 kreiran je efikasan lek za suzbijanje gljivičnih oboljenja krompira i šećerne repe. Pokazalo se da ovaj lijek ima još jedno korisno svojstvo: stimulira rast i razvoj biljaka.

Za borbu protiv gljivica koje se razvijaju u aparatima industrije celuloze i papira koristi se još jedna tvar - tributilkositar hidroksid (C4H9) 3SnOH. Ovo značajno poboljšava performanse hardvera.

Dibutilkalaj dilaurinat (C4H9)2Sn(OCOC11H23)2 ima mnogo "profesija". Koristi se u veterinarskoj praksi kao lijek za helminte (gliste). Ova supstanca se široko koristi u hemijska industrija kao stabilizator za PVC i dr polimernih materijala I kako . Brzina reakcije stvaranja uretana (monomera poliuretanske gume) u prisustvu takvog katalizatora povećava se za 37 hiljada puta.

Stvoreni su efikasni insekticidi na bazi organokalajnih jedinjenja; organokositarna stakla pouzdano štite od rendgenskog zračenja, podvodni dijelovi brodova su prekriveni polimernim olovom i organokositarskim bojama kako na njima ne rastu mekušci.

Sve su to spojevi četverovalentnog kalaja. Ograničeni opseg članka ne dopušta razgovor o mnogim drugim korisnim tvarima ove klase.

Organska jedinjenja dvovalentnog kalaja su, naprotiv, malobrojna i do sada nisu našla gotovo nikakvu praktičnu primenu.

O sivom limu. U mraznoj zimi 1916. godine, serija lima je poslana željeznicom sa Dalekog istoka u evropski dio Ruske Federacije. Ali umjesto srebrno-bijelih ingota, uglavnom fini sivi prah.

Četiri godine ranije dogodila se katastrofa s ekspedicijom polarnog istraživača Roberta Scotta. Ekspedicija, koja je krenula na Južni pol, ostala je bez goriva: iscurilo je iz željeznih posuda kroz šavove zalemljene kalajem.

Otprilike iste godine, poznati ruski hemičar V.V. Od Markovnikova je komesarijat zamolio da objasni šta se dešava sa kalajisanim čajnicima koji su isporučeni ruskoj vojsci. Čajnik koji je donesen u laboratoriju kao dobar primjer, bila je prekrivena sivim mrljama i izraslinama koje su se mrvile i laganim tapkanjem rukom. Analiza je pokazala da se i prašina i izrasline sastoje samo od kalaja, bez ikakvih nečistoća.

Šta se dogodilo sa metalom u svim ovim slučajevima?

Kao i mnogi drugi elementi, kalaj ima nekoliko alotropnih modifikacija, nekoliko stanja. (Reč “alotropija” sa grčkog je prevedena kao “drugo svojstvo”, “još jedan okret”.) Na normalnim pozitivnim temperaturama kalaj izgleda tako da niko ne može sumnjati da pripada klasi metala.

Bijeli metal, duktilan, savitljiv. Kristali bijelog kalaja (također se naziva i beta-kalaj) su tetragonalni. Dužina ivica elementarne kristalne rešetke je 5,82 i 3,18 Ǻ. Ali ispod 13,2°C, "normalno" stanje kalaja je drugačije. Čim se dostigne ovaj temperaturni prag, počinje preuređenje kristalne strukture limenog ingota. Bijeli kalaj se pretvara u sivi ili alfa kalaj u prahu, a što je niža temperatura, to je veća brzina ove transformacije. Svoj maksimum dostiže na minus 39°C.

Sivi kositreni kristali kubične konfiguracije; dimenzije njihovih elementarnih ćelija su veće - dužina ivice je 6,49 Ǻ. Stoga je gustina sivog kalaja znatno manja od gustine bijelog: 5,76 i 7,3 g/cm3, respektivno.

Rezultat bijelog kalaja koji postaje siv ponekad se naziva "kalajna kuga". Mrlje i izrasline na vojnim čajnicima, vagonima sa limenom prašinom, šavovi koji su postali propusni za tekućinu posljedice su ove „bolesti“.

Zašto se ovakve priče ne dešavaju sada? Samo iz jednog razloga: naučili su da "liječe" limenu kugu. Razjašnjena je njegova fizičko-hemijska priroda, utvrđeno je kako pojedini aditivi utiču na podložnost metala „kugi“. Pokazalo se da aluminijum i cink doprinose ovom procesu, dok mu bizmut, olovo i antimon, naprotiv, suprotstavljaju.

Pored bijelog i sivog kalaja, pronađena je još jedna alotropska modifikacija elementa br. 50 - gama kalaj, koji je stabilan na temperaturama iznad 161°C. Prepoznatljiva karakteristika takav lim je lomljiv. Kao i svi metali, kalaj postaje duktilniji s povećanjem temperature, ali samo na temperaturama ispod 161°C. Tada potpuno gubi svoju plastičnost, pretvarajući se u gama kalaj, i postaje toliko krhka da se može smrviti u prah.

U popularnom obliku, autor uvodi vrlo drevni metal - kalaj. Ovaj metal i njegove soli se koriste u mnogim nacionalnim ekonomijama. Organokositreni premazi se koriste kao zaštitni premazi. Organokositarni preparati se široko koriste u poljoprivredi i medicini. Danas se ne može bez praha kalaja, folije i drugih legura i soli.

Ko je on? Mekana u svojim svojstvima, daje tvrdoću drugima. Po prirodi se lako topi, postaje vatrostalan u kombinaciji s drugim metalima. Stoljećima se od njega izlivaju zvona i topovi, spomenici, kipovi i ukrasi koji nas i danas oduševljavaju.

Danas ćemo ga sresti u tipografskim fontovima, u limenkama i u ležajevima. Jedan od njegovih izotopa pomogao je naučnicima da razviju novu istraživačku metodu, koju trenutno široko koriste kemičari, fizičari, biolozi (gama-rezonantna spektroskopija).

Nedavno se "sprijateljio" sa ugljovodonicima, a hemičari su počeli da pripremaju supstance sa izuzetnim svojstvima - pesticide, katalizatore, stabilizatore, stimulanse rasta biljaka, lekove i boje.

Vidjevši svjetlucave igračke na božićnom drvcu, prepoznat ćete našeg poznanika u „pozlati“. Ne "živi" u posebnom stanu, već uvek u "komunalnom", sa različitim komšijama. Najčešće bira stan u planinama - u granitnim liticama i stijenama. Često se "naseljava" uz obale rijeka i na obalama mora i okeana. A ponekad živi duboko pod zemljom. Stoga ga nije lako natjerati da “izađe” na površinu, a još teže da se “odvoji od susjeda”. Zato zadaje mnogo muke obogaćivačima i metalurzima.

Prvi sastanak.

Kako su ljudi u antici upoznali ovaj srebrno-bijeli metal, gdje i kada su se prvi put sreli?

Dobivši vatru, ljudi su naučili kako je koristiti - spaljivali su glinu, topili metale iz ruda. Tada se, prema vjerovanjima starih Grka, čovjek upoznao s kalajem. Tako kaže jedan lijepi poetski mit.

Ali kako savremena nauka odgovara na ovo pitanje?

Do sada ne postoji konsenzus među naučnicima, a ne postoji ni jednoznačan odgovor.

“Pet do šest hiljada godina prije naše ere, mnogo prije nego što je čovjek naučio da topi i obrađuje željezo, on je već znao kako topiti kalaj”, napisao je akademik A.E. Fersman1. Ali ne dijele svi naučnici ovu tačku gledišta. Neki vjeruju, pozivajući se na arheološka iskopavanja, da se ovaj događaj dogodio skoro hiljadu godina kasnije. Do sada se prsten i boca pronađeni u jednoj od egipatskih piramida smatraju najstarijim predmetima od kalaja. Napravljeni su, po svemu sudeći, sredinom drugog milenijuma pre nove ere.

1 Fersman A. E. Zabavna geohemija. M.-L.: Detgiz, 1954, 174 str.

Međutim, ovi nalazi još uvijek ne mogu poslužiti kao dovoljno jak dokaz da je kalaj u čista forma nije korištena prije. Moguće je da mnogi drevni proizvodi od kalaja jednostavno nisu stigli do nas zbog niske otpornosti ovog metala na zrak i vlagu. Osim toga, na Drevnom istoku bilo je nekoliko naslaga kalaja. Upoznali su se u Mesopotamiji, na severu, u Iranu. Egipat nije imao svoj lim, uvezen je iz Irana.

U staroindijskoj literaturi - u Vedama, Mahabharati - lim se naziva trapu (trapu). U isto vrijeme, latinski naziv stano dolazi od sanskritskog "sto" - otporan, "čvrst, izdržljiv. Ovo takođe ukazuje da je kalaj bio poznat četiri hiljade godina pre naše ere. Reč kositar ima još jedno značenje - "stajaća voda", bara, jezero. Sredinom stoljeća kalaj se smatrao vrstom olova i nazivao se bijelim olovom (Plumbum album), dok se obično olovo zvalo crno olovo (Plumbum nigrum). Rusko ime "kalaj", prema čuvenom profesoru N. A. Figurovskom, potiče od drevne slovenske reči "kalaj" - opojno piće. Stari Sloveni su ga držali u olovnim posudama i, očigledno, tako su metal (olovo) počeli zvati. „Reč kalaj“, piše N. A. Figurovski, „takođe stoji u vezi sa imenom drugog tečnog tela - ulje (oleum) ... reči koje se odnose na kalaj - kalaj (olovna lampa) i limenu kutiju (limena posuda)."

Više ranijih ljudi susreo se sa bakrom, pre oko 6,5-7 hiljada godina. Neki arheolozi smatraju da se čovjek sa ovim metalom upoznao u ranijem periodu.

Šezdesetih godina u Chatal-Gayuku pronađeni su predkeramički neolitski slojevi. Analiza ovih slojeva pokazala je da pripadaju 7-6. milenijumu pre nove ere. Prilikom ovih iskopavanja pronađena su bakrena šila. Stoga su neki naučnici počeli tvrditi da se poznanstvo osobe dogodilo 9 hiljada godina prije nove ere. Međutim, naknadne studije nisu potvrdile ovu pretpostavku.

Rude bakra često su bile kontaminirane raznim nečistoćama. Moguće je da su među njima bili i crni kamenčići kositrene rude. Ruda koja je sadržavala kositar, koja je padala u peć za topljenje, pomešala se sa bakrom i nastala je legura - bronza (od perzijske reči "brontpsion", što znači "legura").

Još u antici je bilo dobro poznato da dodavanje određenih minerala bakrenoj rudi olakšava topljenje metala iz nje.

Vjerovatno su komadi kalajnog kamena dodavani u rudu bakra kao fluks.

Bronza, dobijena slučajno tokom topljenja bakra, brzo je dobila priznanje ljudi u tim dalekim vremenima. Nova zlatno-žuta legura bila je mnogo tvrđa od bakra, dobro kovana, savršeno izlivena u kalupe i dobro obrađena.

“Ne znamo kako je ovu divnu leguru otkrio čovjek”, piše akademik A. E. Fersman. „Može se pretpostaviti da je osoba više puta topila rudu bakra s primjesom kalaja (nalaze se ovakva „složena“ ležišta bakra i kalaja) i na kraju uočila rezultat zajedničkog topljenja i shvatila njegov značaj.“

Izuzetne kvalitete bronce pomogle su da se bakar gotovo svuda izbaci iz upotrebe pračovjeka. Počeli su izrađivati ​​oružje od bronce - sjekire, mačeve, bodeže, vrhove strijela, strijele, nakit - narukvice, privjeske. Bronzano doba je igralo značajnu ulogu u kulturi čovječanstva.

Drevni metalurzi, primetivši da komadići kositrene rude imaju tako blagotvoran uticaj na topljenje bakra, verovatno su pokušali da otope crno kamenje bez bakarne rude. IN peći za topljenje pojavile su se kapi srebrnobelog metala - kalaja.

U bronzanom dobu, međutim, ovaj metal u svom čistom obliku nije bio široko korišten. Zanatlije su izrađivale ukrase na oružju i posudama od lima. Jedan od starogrčkih mitova govori kako je bog vatre i kovača Hefest iskovao štit za junaka Ahila i ukrasio ga ukrasom od kalaja. Ovo spominje autor Ilijade - Homer.

Pošto su cijenili kalaj i naučili kako ga topiti iz rude, drevni rudari počeli su tražiti ovu rudu. U to vrijeme nisu imali tako bogat arsenal raznih instrumenata i metoda kao što su ga pružale nauka i tehnologija modernih geologa.

Prije nekoliko godina geolozi su "u službi" dobili novi originalni uređaj - gama-rezonantni detektor kalaja. Može se koristiti za određivanje sadržaja metala u rudi sa tačnošću od stotih delova.

Poput lovaca-puta, istraživači su bili vrlo pažljivi, a to im je često pomagalo da otkriju tajnu podzemnog blaga. Na isti način, voda i drveće često su rudarima govorili gdje se nalazi ruda. Iz iskustva su znali da određene vrste drveća, grmlja i gljiva često rastu u rudnim naslagama. Na primjer, na nekim mjestima kachim (trava, rjeđe polugrm iz porodice karanfilića) gotovo uvijek raste preko naslaga bakrene rude, na drugim - hrasta.

Postoje i brojni drugi znakovi po kojima su rudari pronašli kositrenu rudu. U hladnim jesenjim noćima mraz blago zapraši zemlju i posrebri krošnje drveća. Uočeno je da se uz sunčeve zrake mraz najbrže topi tamo gdje leži nešto rude. To je zato što se na mjestima gdje se nalazi rudna žila zemlja brže zagrijava (na kraju krajeva, metalni oksidi imaju veći toplinski kapacitet od tla). Još u srednjem vijeku, poznati metalurg Agricola objasnio je brže otapanje mraza nad rudnim naslagama činjenicom da se tamni predmeti brže zagrijavaju.

Bez ikakvih savršenih instrumenata, drevni rudari su, koristeći vinovu lozu, istraživali razne metalne rude, uključujući i kalaj. Neki smatraju da su grane lijeske najpogodnije za traženje ruda. Drugi su bakar pronašli uz pomoć loze jasena, olova i posebno kalaja - koristeći borove grane.

Neki moderni naučnici ovu nevjerovatnu umjetnost posjedovanja "magične šipke" smatraju jednostavnim nadriliječništvom ili je smatraju odjekom drevnih praznovjerja.

Drugi naučnici, diveći se izvanrednoj veštini drevnih rudara u pronalaženju metala za nasipanje i žile, spremni su da im pripišu posebnu osetljivost na magnetna polja i slabe električne struje formirane od rudnih naslaga. A ima i onih koji su spremni da poveruju u natprirodna osećanja ljudi bronzanog doba, na primer, u njihovu sposobnost da "vide" prstima. Naravno, takva spekulacija nije tačna.

Na početku svog upoznavanja sa kalajem, stari ljudi su kopali kalajnu rudu iz naslaga, uglavnom u riječnim sedimentima. Tih dana već su bili upoznati sa tehnikom ispiranja. Kasnije se kalaj vadio iz duboko usađene kalajne rude.

Rude su iskopane na otvorenom kopu. U otvorenim radovima rađeni su nadvratnici (stubovi) koji su štitili rudare od začepljenja i pogibije pod ruševinama, iako je često bilo nezgoda. Do sada, tokom arheoloških iskopavanja antičkih radova u Sibiru, Kazahstanu, Altaju i drugim mestima na teritoriji naše zemlje i na mnogim mestima gde su bakar i kalaj vađeni već u bronzanom dobu (u Engleskoj, Kini i Peruu), pronađeni su skeleti pronađeni mrtvi rudari.

U podzemnim otvorima ostavljeni su i stubovi za zaštitu od mogućih urušavanja. Ali to su već bili stubovi ili stubovi položeni u stijenu koji su podržavali svod jame. Takvi pričvršćivači nalaze se u mnogim drevnim obradama, gdje su se kopali bakar i kalaj. Često su se takvi podupirači izrađivali od kamenih ploča ili blokova, a na mjestima gdje je bilo puno šume često su se koristili drveni stupovi. U ta daleka vremena podzemne galerije spuštale su se stepenicama ili drvenim stepenicama uklesanim u stijenu. Najčešće su to bili balvani sa zarezima ili stabla sa debelim posečenim granama. Na Uralu, u jednom od drevnih rudnika, pronađene su takve ljestve. Na takvim primitivnim stepenicama rudari su se ne samo spuštali u jame i rudnike, već su dizali rudu u koritima, kožnim torbama i pletenim korpama.

U početku se kalaj topio iz rude na vatri. Plamen vatre bio je dovoljan da se izvuče topljivi metal (uostalom, kalaj se topi već na 232 stepena). Kasnije se kalaj topio u jamama, čiji su zidovi bili prekriveni gustim slojem gline kako bi se zaštitio od curenja. podzemne vode i curenje rastopljenog metala u zemlju. Ogrevno drvo i komadi rude polagani su u slojevima u jamu.

Tehnologija topljenja kalaja iz placera bila je nešto drugačija. Najprije je u jami ložena vatra, a kada se ložio drva, ruda se sipala na zapaljeni ugalj.

U oba slučaja, tekući metal nastao tokom topljenja nakuplja se na dnu jame. Vadilo se posebnim kutlačama i sipalo u kalupe.

Kasnije, kako bi se poboljšao proces sagorijevanja goriva u jami, počeli su se koristiti mijehovi za dovod zraka. Ovo malo poboljšanje omogućilo je povećanje kapaciteta jama, počeli su ih činiti širim i dubljim. Ali tokom vremena, taline su postale velike i bilo je teško izvaditi metal sa dna jame.

Spasila je, kako sada kažemo, radna domišljatost. Jedan od drevnih metalurga smislio je novu "jedinicu" za topljenje rude - veliku drvena bačva iznutra premazana vatrostalnom glinom. Takva "podstava" pouzdano je izdržala visoke temperature. ubrzo zamijenjene jame (peći). Ispostavilo se da topljenje metala u bačvama, u koje su se slojevito sipali ugalj i ruda, kao i puhanje zraka mijehom, nije ništa gore nego u jamama, ali mnogo praktičnije.

Prolazili su vijekovi, tehnika topljenja metala se usavršavala. Bačve su zamijenjene malim zanatskim pećima (takve domaće peći korištene su u Kini za topljenje kalaja još početkom 20. stoljeća). Takva peć, građena od cigle ili kamena, najprije se zagrijavala na drva i ugalj, a zatim se u nju u slojevima utovarivala limena ruda i drveni ugalj (a kasnije koks). Vazduh je takođe uduvan mehovima, ali pošto je bilo potrebno mnogo više nego ranije, puhalo je pokrenuto uz pomoć konja. U budućnosti je konjska vuča zamijenjena vodenim kotačima.

Međutim, pri topljenju kositrene rude u primitivnim oknim pećima nije bilo moguće postići takvu temperaturu na kojoj bi se i šljaka topila. Otpadna stijena je ostala u peći u obliku sinterovane guste mase. Stoga je na kraju topljenja peć morala biti rastavljena da bi se uklonila šljaka.

S vremenom se kalaj počeo topiti u osovinskim pećima znatno većim i na višoj temperaturi, pri čemu je nastajala rastopljena šljaka. Ali istovremeno sa restauracijom kalaja, odvijala se i restauracija gvožđa. Rezultat je bio veliki broj različitih vatrostalnih legura željeza i kositra (metalurgi ih zovu "gartlings"). Oni su značajno smanjili prinos čistog kalaja. Nedostaci osovinskih peći bili su i u tome što su se u njima mogle topiti samo takve kositrene rude, koje su se sastojale od velikih komada. A takvih ruda je bilo malo. Kasnije su metalurzi naučili kako prerađivati ​​rude i koncentrate u takvim pećima, koji su se dobivali jednostavnim pranjem. Prethodno su sinterovani na posebnim rešetkama.

Tehnika topljenja kalaja se polako poboljšavala. Tek početkom 18. stoljeća, po prvi put u Engleskoj, šahtne peći su zamijenjene odječnim pećima sa rešetkastim ložištima. Za njihovo zagrijavanje koristio se ugalj u prahu, a kasnije.

Reverberacijske peći su imale mnoge prednosti u odnosu na. moji, pa su ih počeli brzo premeštati. Međutim, u reverberacijskim pećima nije bilo moguće podići temperaturu zagrijavanja rude tokom topljenja iznad 1300-1350 stepeni. Da biste u potpunosti izdvojili kalaj iz šljake, morate dodati puno vapna, što podiže tačku topljenja na 1400-1500 stepeni.

1930-ih i 1940-ih godina kalaj se vadio iz čelične troske u električnim pećima, u kojima su se mogle dobiti više temperature. Sada se u takvim pećima tope koncentrati bogati kalajem (ako ne sadrže nečistoće željeza), odnosno metal se topi bez dodatne obrade šljake. Osim toga, performanse električnih peći (po jedinici površine) su mnogo veće od onih reflektirajućih. Upotreba električnih peći omogućila je poboljšanje kulture proizvodnje i poboljšanje uslova rada metalurga.

Uprkos napretku u tehnikama rudarstva i topljenja, kalaj je i dalje skup metal.

Krik đavola. Tokom mnogih vekova, alhemičari u različitim zemljama bezuspešno su pokušavali da dobiju zlato od osnovnih metala. Alhemičari su učili da priroda uvijek teži stvaranju savršenih predmeta, poput zlata, ali su nepovoljne okolnosti to spriječile, pa su umjesto zlata nastali inferiorni metali - bakar, olovo, kalaj. Ali da bi se olovo ili kalaj pretvorilo u zlato, prvo se mora pripremiti "kamen filozofa" ili eliksir.

Alhemičari su uporno i uporno tragali za ovim čudesnim eliksirom.

Alhemičari koriste učenje starogrčki filozof i prirodnjak Aristotel, tvrdili su da se svi metali sastoje od dva elementa nosača - sumpora i žive. sastoje se od čiste žive - osnova metalnosti, a bazne imaju još veću primjesu sumpora - početak varijabilnosti. Stoga, da bi se došlo do zlata, mora se moći ukloniti sumpor.

Međutim, sav njihov trud bio je uzaludan. Nisu pronašli postojeći "kamen filozofa" i nisu bili u stanju da pretvore obične metale u zlato.

Uprkos složenosti svojih učenja, alhemičari su značajno doprinijeli daljem razvoju hemije. U potrazi za mitskim eliksirom, otkrili su mnoge soli i kiseline, razvili metode za njihovo pročišćavanje.

Ispitujući različite metale s ciljem da ih pretvore u zlato, alhemičari su veliku pažnju posvetili kalaju. Privukla su ih prvenstveno njegova misteriozna svojstva. Kalaj, jedan od najmekših metala na našoj planeti, kada je spojen sa bakrom, dao mu je tvrdoću.

Ali još više, možda, alhemičare je pogodilo pucketanje, koje se jasno čulo kada se limeni štap savijao. „Ovo je glas đavola koji se uselio u metal“, rekli su.

Alhemičari su fenomen koji nisu razumjeli (koji je primijetio poznati alhemičar Gaber) nazvali „limeni plač“. U naše vrijeme je ovo ime sačuvano, ali sada se ne povezuje sa zvukovima đavola, već dolazi od engleske riječi creak - škripa, škripanje. Uzrok (koji nije primećen kod drugih metala) ovog pucketanja je sada otkriven. Limeni štapić “krcka” jer su mu kristali blago pomaknuti i trljaju se jedan o drugi.

Kositar, duktilni i topljivi metal, ima dobru duktilnost, odmah iza plemenitih metala i bakra, pa se iz njega lako mogu dobiti tanki listovi folije (staniol). Srebrno-bijeli, s blagom plavičastom nijansom u propuštenoj svjetlosti, postaju smeđi. Kao i drugi metali, kalaj formira soli sa nekim nemetalima (hlor, sumpor, fluor, brom), koji se koriste u nacionalnoj ekonomiji. Kalaj nema direktnu interakciju ni sa ugljenikom ni sa azotom. "Indiferentan" je na direktne kontakte sa vodonikom i silicijumom. Međutim, kalajni hidridi i nitridi mogu se dobiti indirektno.

Ako bacite komad kalaja u razrijeđenu otopinu hlorovodonične ili sumporne kiseline, on će se vrlo dugo otopiti. Jednako sporo, ovaj metal će reagovati sa vodenim rastvorima drugih jakih kiselina (azot, bromovodonična), u organskim kiselinama (octena, oksalna), kositar se praktično ne otapa. Koji je razlog ovakvog ponašanja kalaja? Objašnjava se malom razlikom u vrijednostima normalnog potencijala kalaja i vodika, u nizu napona u kojima su svi metali (i vodonik) raspoređeni prema njihovoj kemijskoj aktivnosti. Što je metal dalje lijevo u ovom redu i dalje od vodonika, to brže istiskuje vodonik iz kiselina. Kalaj u ovoj seriji nalazi se u neposrednoj blizini vodonika.

Kalaj se otapa ne samo u kiselinama (razrijeđenim i koncentriranim), već iu alkalijama, formirajući, ovisno o reakcionim uvjetima, dvije grupe spojeva - stanite i stanate.

Hemičari su dobili razna jedinjenja kalaja sa kiselinama - fosfati, nitridi, sulfati. Sve su to čvrste kristalne supstance. Za razliku od njih, kalaj nitrat Sn (NO3) 2 je pokretna tečnost, visoko rastvorljiva u vodi. I još jedno neobično svojstvo ovog derivata kalaja je da se topi na temperaturi od minus 20 stepeni. U industriji se najčešće koriste spojevi kalaja sa sumporom i hlorom.

I grnčar i farbar. Krajem 15. vijeka, alhemičar Vasilij Valentin, u uzaludnoj nadi da će dobiti čudesni eliksir, počeo je da pali mješavinu kuhinjske soli, stipse i željeznog sulfata. Eliksir nije uspio, ali se u posudi stvorila nova, dosad nepoznata tekućina. Pušila je u zraku. Kada se udahne, ovaj dim je izazvao snažan kašalj. Ako se tečnost probala, opekla je jezik. Kapljice tečnosti koje su pale na tkaninu su je spalile, korodirala je i rastvorila metale. Bila je to hlorovodonična kiselina. Alhemičar je ovu tečnost nazvao "kiseli alkohol". Skoro pola veka kasnije, drugi evropski alhemičar Andrej Libavius ​​zainteresovao se za "kiseli alkohol". Ponovio je iskustvo svog prethodnika i dobio potpuno istu kaustičnu tečnost. Prije svega, odlučio je otkriti kako "kiseli alkohol" djeluje na metale. Bakar, gvožđe, cink rastvoreni u ovoj kaustičnoj tečnosti. Otopivši kalaj u "kiselom alkoholu", Libavius ​​je ispario nastalu otopinu i dobio bijele rombične kristale. Šta je bila ova supstanca? Sada to zovemo kalaj hlorid. U to vrijeme niko nije imao pojma o hloru. Ovaj element je prvi put otkrio 1774. poznati švedski hemičar Šele, a kasnije engleski naučnik Davy (1810). Ne znamo kako je alhemičar nazvao so koju je primio, ali je s njom počeo provoditi razne eksperimente. Pre svega, odlučio sam da testiram dejstvo nove supstance na tkiva. Hoće li ih i ova so uništiti, poput kiselog alkohola? Ispostavilo se da kalaj hlorid nikako nije najgorem neprijatelju tekstilni materijali.

Još u davna vremena ljudi su naučili da boje vunu i tkanine bojama koje su vađene iz cvijeća, plodova i korijena raznih biljaka. Tada su korištene i neke boje životinjskog porijekla. Antikna ljubičasta nekada se koristila za bojenje toga i ogrtača perzijski kraljevi dobio jednu od vrsta mekušaca. U Južnoj Americi Indijanci su dugo bojali tkanine u grimizno, koristeći karmin, boju koja se dobija od košenilnih lisnih uši sakupljenih na kaktusima.

Drevni bojari su bili dobro upoznati sa jedicama - tvarima koje jačaju boju tkanina. Najčešće su dobijeni od prirodnih minerala. Tako su grčki i rimski farbači naširoko koristili stipsu prilikom bojenja tkanina. Grčki istoričar Herodot, koji je živeo u petom veku pre nove ere, nazvao ih je „aluminijumom“, a četiri stotine godina kasnije naučnik antički Rim Plinije Stariji ih je nazvao "alumenima".

Ispostavilo se da je i kositrov hlorid dobro jedljivo sredstvo. Kada je Libavius ​​umočio komad tkanine jarkih boja u svoj rastvor, boja ne samo da nije izbledela, već je postala još svetlija.

Međutim, trebalo je još nekoliko desetljeća prije nego što je otkriće alhemičara našlo praktičnu primjenu. Jedan od prvih koji je koristio kalajne nagrize u bojanju bio je holandski hemičar Drebbel. Ubrzo je ovo otkriće steklo široko priznanje među bojarima mnogih zemalja.

U Evropi u to vreme još uvek nisu znali kako da obrađuju i proizvode pamučne tkanine. Dovezeni su iz zemalja Bliskog istoka i Indije. U to vrijeme, na Evropljanima se mnogo koristila tanka pamučna tkanina (kasnije je nazvana calico), koja je donesena iz indijskog grada Kalkute. Ova tkanina je privukla svojim originalnim bojama. Farbači koji su koristili limene boce nanosili su crvene šare, cvijeće i jednostavne crteže na tkaninu. S vremenom su farači počeli koristiti limene nagrize za bojenje vunenih i svilenih tkanina.

Više od stotinu godina kalaj hlorid je pomagao hemičarima da naprave izdržljive organske boje otporne na sunce. Koristi se i u mnogim drugim industrijama, budući da je kositrov hlorid jako redukciono sredstvo, dobro se otapa u vodi, alkoholu, eteru i mnogim drugim organskim rastvaračima.

Bliski "srodnik" kalajnog hlorida, kalaj hlorid, takođe ima mnoge vredne kvalitete koje se široko koriste u nekim industrijama. Dobija se propuštanjem struje suvog hlora u tečni lim. Kao i kalaj hlorid, dobro se otapa u vodi i raznim organskim rastvaračima, ali za razliku od njega može sam da rastvori sumpor, fosfor i jod.

Već prije više od dvije stotine godina naučili su kako se kod nas prave prelijepi odštampani cinci, koji su oduvijek popularni kod žena. Jasan i izdržljiv štampan uzorak ili ornament na kaliku dobija se zahvaljujući kalajnom tetrahloridu. Koriste ga i tekstilci kao oblačenje (od francuskog apprêter - potpuno završiti tkanine). U iste svrhe, natrijum stanat (Na2SnO3) se takođe uspešno koristi u tekstilnoj industriji. Stanate se lako dobijaju - dovoljno je kalaj-dioksid (SnO2) stopiti sa alkalijom ili rastvoriti sveže pripremljen kalaj-dioksid hidrat u alkalnim rastvorima. Stannate koriste ne samo tekstilni radnici, već i radio-inženjeri. Dakle, barij stanat se široko koristi u raznim radiotehničkim uređajima - odličan je dielektrik.

Limeni dioksid se dugo koristio u grnčarstvu. Ne znamo ime osobe koja je prije hiljadama godina prva oblikovala lonac ili vrč od glinenog tijesta i počela ga paliti na vatri. Ali od tada je keramika bila tražena među stanovništvom u svim zemljama svijeta. U početku su proizvodi starih grnčara imali ružan izgled. Ali najviše glavni nedostatak keramika - poroznost unutrašnjih zidova. Takve posude su, takoreći, bile probijene mnogim kapilarama - najmanjim tubulama kroz koje je prodirala voda. U takvim glinenim posudama nije bilo moguće zadržati vodu ili drugu tečnost čak ni nekoliko sati.

Dugo vremena nisu mogli pronaći sredstvo kojim bi površinu glinenih proizvoda učinili neporoznom. Ali, kako to često biva u istoriji velikih otkrića, pomogla je slučajnost. Nekako je malo mješavine pijeska i sode dospjelo na jedan od glinenih lonaca pripremljenih za pečenje. Zamislite grnčarevo iznenađenje kada je, nakon što je nakon pečenja izvukao svoje lonce iz peći, ugledao na jednoj od njih glatki, sjajni film koji je prekrivao cijelu unutrašnju površinu lonca.

Tako je kućište pomoglo drevnim lončarima da zatvore pore u proizvodima pouzdanim staklastim filmom. Zvali su to glazura. Kasnije su u glazuru počeli dodavati kreč, a na nekim mjestima gdje je bilo rude kalaja i kasiterit. Postepeno su naučili kako napraviti višebojnu glazuru dodavanjem raznih tvari u mješavinu pijeska i sode.

Slučajno otkriće glazure dovelo je kasnije do jednako slučajnog otkrića stakla. Jednom je grnčar vrlo nemarno nanio sloj glazure na jednu od svojih posuda. Nakon pečenja, umjesto ravnog, glatkog filma glazure, u loncu je pronađena mala sjajna grudvica stakla. Tako je bio početak proizvodnje stakla.

Već su prvi staklari znali da je uz pomoć kalajnog dioksida moguće dobiti prekrasnu bijelu glazuru. Stoga se uz mali dodatak kasiterita može pripremiti i prekrasno mlečno bijelo staklo. Takvo staklo je bilo lijepo, ali neprozirno. Kroz njega su prolazili svjetlosni zraci, ali se kroz njega nije moglo vidjeti. Kasniji staklari su takve naočare nazvali "gluvim". Dobijani su dodavanjem praha raznih supstanci u punjenje, ali uglavnom kalaj dioksida ili fino mljevenog kasiterita. A sada pripremaju "gluve" naočale za razne tehničke svrhe. Primite uz dodatak kositrnog dioksida i bijele glazure.

Možda, čak i prije nego što su počeli kuhati prozirno i neprozirno staklo, staklari su naučili kako napraviti obojeno staklo. Prije mnogo stoljeća uočeno je da nečistoće određenih materijala boje staklo u različite boje: kobalt - plava, hrom - žuto-zelena, mangan - ljubičasta.

Više od četrdeset godina na kulama Moskovskog Kremlja danonoćno gore rubinske zvijezde - simbol pobjede u našoj zemlji.

Da bi zvijezde sijale danju kao noću, svjetlocrveno staklo od kojeg su napravljene stavljeno je na podstavu od mlečno bijelog stakla. I pripremljen je ne bez sudjelovanja kalajnog dioksida.

I hemičari i farmeri. Raznovrsni proizvodi od polivinil hlorida koji se široko koriste u raznim industrijama. Ali uz sve svoje dobre osobine, on se "plaši" sunca. Za zaštitu od djelovanja svjetlosnih zraka koristi se organokalaj - kao stabilizatori koriste se dibutil i dioktil stanani, monoalkil stanani, dialkil kalaj laurati i dialkil kalaj maleati.

U 50-im godinama, kemičari su razvili metodu za sintezu polimera iz različitih ugljikovodika s pravilnom molekularnom strukturom. Nazivaju se stereoregularnim ili izotaktičkim. Praktična vrijednost dobivanja takvih polimera leži u mogućnosti stvaranja materijala sa bilo kojim željenim svojstvima. I ovdje ne možete bez organokalajnih katalizatora. Teško je precijeniti značaj uvođenja ove metode u hemijsku industriju.

Prerada čvrstog polivinil hlorida u cilju dobijanja prozirnih filmova, ploča i plastičnih posuda od njega se vrši na temperaturi od 180°C. Da bi se spriječilo širenje polimera, potrebni su toplinski stabilizatori. I tu priskače organokalaj u pomoć - dialkilkositar merkaptani i dialkilkalaj diizooktil glikolati.

Gume su najvažniji dodatak. Što duže služe, to je jeftiniji rad automobila. Stoga kemičari pokušavaju povećati njihovu propusnost stvaranjem novih vrsta sintetičke gume, od koje se može napraviti jača i elastičnija guma.

U borbi za izdržljivost pneumatika, hemičari su pre nekoliko godina ostvarili još jednu pobedu - od nekih organska materija dobijene suvom destilacijom uglja i preradom naftnih derivata, stvorena je nova vrsta sintetičkog kaučuka - uretana. Troši se duplo sporije od prirodnog. Pomogli su katalizatori - kalajni diazurati, koji služe kao učvršćivači za silikonske gume i epoksidne smole.

Puno tuge i nevolje donosi mornarima i vodenjacima obraštanje kobilica brodova školjkama i drugim morskim i slatkovodnim organizmima. Obično se za zaštitu podvodnih dijelova brodova i lučkih objekata koriste boje i lakovi i plastični premazi koji se izrađuju s aditivima spojeva bakra i žive, rjeđe cinka i olova. Međutim, oni imaju veliki nedostatak - uzrokuju elektrohemijsku koroziju metalnih dijelova. Mnogo efikasnije zaštitni premazi na bazi organokalajnih polimera ili kopolimera sa organskim ili organoelementnim monomerima.

Organokalajne naočale pouzdano štite od ultraljubičastih i rendgenskih zraka. Organokalajni preparati poljoprivrednicima pružaju mnoge vrijedne usluge. Otkako je čovjek naučio da obrađuje zemlju, uzgaja žitarice i povrće, neprestano se bori protiv korova. Hemičari su stvorili stotine novih lijekova - herbicida koji se koriste za uništavanje korova, ali ne štete kultiviranim biljkama. Među njima su trivinilklorostanan i neki njegovi derivati.

Organokalajni preparati su još efikasniji u kontroli štetočina Poljoprivreda. Uostalom, čak i sada, uz savremene metode uzgoja, gubici uzrokovani štetočinama dostižu 25-30 posto. Gubici usjeva krompira od bolesti i štetočina su još veći.

Naš proizvod "Brestan" (trifenilkalaj acetat) brzo uništava štetočine repe i krompira. Dovoljno je poprskati 600 litara njenog 0,01% rastvora po hektaru. Osim toga, pouzdano je sredstvo za suzbijanje otpornih gljivičnih bolesti tropskih i suptropskih useva, stimuliše rast biljaka.

Toksična svojstva mnogih organokalajnih spojeva poznatih prije više od stotinu godina (trietilstananol, heksabutildistannooksan) danas pomažu u borbi protiv zagađenja okoliša, prečišćavanju industrijskih otpadnih voda i borbi protiv kućnih gljivica i drugih štetočina po drvu.

Odličan antiseptik, potpuno uništava čak i kada velika gustoća Coli, Staphylococcus aureus, Brucella i niz drugih mikroba inficirani su kopolimerima organokalajnih akrilata s maleinskim anhidridom, stirenom, vinil hloridom, etilenom i butadienom. Veterinari rado koriste organokositrene preparate za borbu protiv crva kod kućnih ljubimaca.

Da bi se pojačala usmjerena biološka aktivnost, u preparate se unose neki aditivi organskih tvari. Na primjer, otopina mješavine benziltrietilamonijum klorida i heksabutildistanoksana uništava Staphylococcus aureus za 5 minuta.

Naučnici su razvili mnoge metode za sintezu različitih organokositrnih preparata. Sirovine su ili čisti metalni kalaj ili njegove legure, ali najčešće kalaj tetrahlorid i razna organska (a često i organoelementna) jedinjenja. Reakcija se odvija u prisustvu katalizatora.

Organotin je još uvijek "beba". Pred njom je sjajna budućnost. Garantovano njenim divnim kvalitetima.

I vozač i štampač. U autu, mašini, motoru postoji vratilo. Prilikom rotacije dolazi do jakog trenja, što uzrokuje brzo trljanje dijelova. Kako smanjiti štetne efekte trenja, kako ih eliminirati? Možete koristiti lubrikant. Pod idealnim radnim uslovima, osovina i školjke ležaja ne bi trebalo da dođu u dodir jedni s drugima i stoga se ne troše. U normalnim uslovima rada ležajeva to se ne može postići. Za smanjenje koeficijenta trenja koriste se antifrikcione legure, koje moraju biti tvrde, a istovremeno dovoljno meke i duktilne kako bi u slučaju različite konfiguracije osovine i košuljice, košuljica mogla da se „uleti“ na to.

U potrazi za odgovarajućim sastavom za proizvodnju legure ležaja, metalurzi su svoju pažnju usmjerili na olovo i kalaj kao najmekše metale.

Prva antifrikciona legura, koju je 1839. predložio inženjer I. Babbit, sadržavala je 83 posto kalaja, 11 posto antimona i 6 posto bakra. U budućnosti su se takve legure protiv trenja s malo izmijenjenim sadržajem komponenti počele zvati babbitt (po imenu izumitelja) i postale su široko rasprostranjene. Trenutno se, pored standardnih babita, u našoj zemlji i inostranstvu proizvode legure povećane duktilnosti.

U mekoj plastičnoj masi legure ravnomjerno su raspoređeni kristali tvrdih metala, koji dobro odolijevaju habanju i po potrebi se utisnu u umetak.

Kalaj je skup i rijedak metal, pa sada sve više pokušavaju zamijeniti ležajeve babit košuljicama s valjkastim i kugličnim ležajevima.

Legura kalaja koristili su štampari i tipografi nekoliko stotina godina ranije.

Odlučio je da napravi kucanje za štampu tako što je slova izlio u metalni kalup. Izrađena je od olova, na dnu je bio bakarni blok sa utisnutim udubljenim crtežom slova. U početku je Gutenberg lijevao slova od kalaja s malim dodatkom olova. Kasnije je pokupio najbolju leguru sa značajnom dodatkom antimona (preko 20 posto), nazvanu gart (iz Njemačka riječ"hart" - čvrst). Ispostavilo se da je mnogo jači od legure olova i kalaja, te je u potpunosti opravdao svoje ime.

Tipografska legura koju je sastavio Gutenberg uz neznatne promjene u sadržaju njenih sastavnih dijelova i dalje se koristi, ali u njoj još uvijek dominantno mjesto zauzima kalaj.

Dobročinitelj čovečanstva. U onim godinama kada je Gutenberg lijevao štampana slova od lima, posuđe od kalaja imalo je široku primjenu u Austriji, Belgiji, Engleskoj. Proizvodnja limenih kašika i čaša, zdela i vrčeva, tanjira i posuđa počela je još u 12. veku, kada su otkrivena bogata nalazišta kalajne rude u Rudnim planinama u Češkoj. Za bolje prelivanje tečnog metala kalaj je legiran olovom (10:1).

Kasnije se kuhinjsko i stolno posuđe počelo izrađivati ​​od legure kalaja s većim sadržajem olova (do 15 posto), kao i aditiva antimona, a ponekad i malih količina bakra i cinka. Jedna od ovih legura nazvana je "britanski metal".

Kositarno posuđe izrađivalo se u kalupima od mesinga ili željeza, rjeđe od gipsa. Poklopci, ručke, zasebni dijelovi povezani su lemljenjem. Posebno se cijenilo posuđe s umjetničkim ornamentima, ravnim i reljefnim slikama biljaka i životinja. IN centralna Evropa bili su poznati limeni proizvodi nemačkih majstora. Nije bilo grada u Njemačkoj u kojem nije radio barem jedan majstor posuđa. Samo u Nirnbergu je bilo 159 radnika lima. Svaki novi proizvod bio je brendiran brendom majstora ili grada. Ponosom gradskih zanatlija smatrali su se veliki limeni vrčevi napravljeni kao simbol radionice.

Vjekovima su se čuvale tradicije umjetničkog ukrašavanja i oblika, karakteristične za pojedini grad i područje.

Uz ukorijenjene narodne motive, na umjetničko ukrašavanje pehara, zdjela, svijećnjaka, vrčeva utjecala je i klasična umjetnost.

Posljednjih godina sve se manje kalaja dobiva iz sekundarnih sirovina zbog smanjenja njegovog sadržaja u njemu, što je uzrokovano širom primjenom metode elektrolitičkog kalajisanja, što omogućava smanjenje cijene kalaja po jedinici. proizvodnje.

Prvo postrojenje koje je počelo topiti kalaj u Savezu Sovjetskih Socijalističkih Republika (CCCP) iz primarnih ruda izgrađeno je 1934. godine u Podolsku kod Moskve. Sedam godina je radio na rudama bogatim kositrom (koncentrat koji se isporučivao fabrici na preradu sadržavao je od 40 do 70 posto kalaja). Prvo su prženjem iz koncentrata uklonjene nečistoće arsena i sumpora. Tokovi su dodavani u pepeo i topljeni u reverberacijskim pećima. Dobijeni sirovi kalaj je rafiniran u kotlovima sa posebnim aditivima koji vezuju nečistoće u vatrostalna jedinjenja. Ovim postupkom topljenja ostale su šljake sa visokim sadržajem kalaja. Oni su finalizirani, šljaka sa sadržajem ne više od jedan posto kalaja otišla je na deponiju. Fabrika je proizvodila i sekundarni lim od raznih metalnih otpadaka i otpadaka.

U vezi sa naglim rastom vađenja kositrenih ruda i proizvodnje koncentrata u predratnim godinama, 1940. godine počela je izgradnja druge fabrike kalaja u Novosibirsku. Njegovo lansiranje zakazano je za 1943. Perfidni napad nacista na našu zemlju promijenio je ove planove. U jesen 1941. fabrika Podolsk je evakuisana u Novosibirsk. Radnici i inženjeri su ovamo donijeli opremu iz demontiranog pogona u Podolsku, kao i koncentrat i crni lim. Dva mjeseca kasnije, fabrika je počela proizvoditi legure kalaja i olova.

U početku je preduzeće naišlo na mnoge poteškoće, a posebno su se svi radovi na utovaru i istovaru sirovina i materijala, njihovom transportu i pripremi šarže obavljali ručno. Ipak, fabrika je ispunila svoje proizvodne planove i nesmetano snabdevala svoje kupce legurom kalaja i olova.

U početku je tvornica u Novosibirsku koristila tehnologiju topljenja kalaja i proizvodnju legura usvojenu u fabrici kalaja Podolsk. Prva toplota puštena je iz prve reverberacione peći 23. februara 1942. godine. Šest mjeseci kasnije pušteno je u rad još nekoliko odjekajućih peći. Kasnije je biljka počela više da se razvija moderna tehnologija topljenje kalaja. Nova shema je predviđala obogaćivanje najsiromašnijih limenih koncentrata složenog sastava. Gotovi koncentrati su topljeni u električnoj peći.

Razvoj nove tehnološke proizvodnje završen je tek u poslijeratnim godinama. Godine 1947. uvedena je shema za rafiniranje koncentrata, koja se još uvijek koristi uz određene izmjene, a krajem 1948. godine uveden je električni proces topljenja.

Od 1953. godine fabrika je počela proizvoditi lim i babite s visokim sadržajem kalaja. To je omogućeno zahvaljujući poboljšanju procesa rafiniranja, koji je omogućio uklanjanje svih nečistoća iz sirovog kalaja.

U tvornici su uvedena i mnoga druga tehnička poboljšanja: metoda zonskog topljenja, električno topljenje koncentrata mulja, vakuumsko rafiniranje kalaja.

Sva ova poboljšanja omogućavaju preradu lošijih koncentrata i omogućavaju dobijanje kalaja visoke čistoće. Međutim, osoblje fabrike ne staje na postignutim uspjesima. U narednim godinama biće uvedena još naprednija shema za proizvodnju kalaja, koja će omogućiti još potpuniju ekstrakciju kalaja i drugih metala iz koncentrata. Omogućava procese hemijskog obogaćivanja, ispiranje direktnim tokom, oporavak na niskim temperaturama.

Uz Novosibirsku tvornicu kalaja, legure kalaja i olova proizvodi Rjazanjska tvornica za proizvodnju i preradu obojenih metala, koja prerađuje i sekundarne sirovine. Proizvodni program fabrike takođe uključuje cink sulfat i razne poluproizvode. Jedno od dostignuća fabrike je uspešna prerada šljake sa niskim sadržajem kalaja.

Metalurške fabrike su postigle sve veće visoke tehničke i ekonomski pokazatelji proizvodnja, posebno veći procenat iskorišćenja metala. Zahvaljujući bliskoj kreativnoj saradnji sa naučno-istraživačkim i projektantskim institutima, tokom desete petoletke bilo je moguće povećati vađenje kalaja za 1,1 odsto. Stranci su voljni da kupe neke od razvoja naših naučnika i inženjera, koji se uspešno koriste u fabrikama.

Međutim, neke od vrijednih komponenti koncentrata i dalje idu u jalovinu tokom dorade i akumuliraju se na deponijama. Ispunjavajući odluke XXVI kongresa KPSS-a, razvijaju se i provode takve šeme za proizvodnju kalaja koje će omogućiti široku upotrebu unutrašnjih rezervi fabrike, uzimajući u obzir pogoršanje kvaliteta prerađene rude. (prisustvo sulfida, turmalina, arsena i drugih štetnih nečistoća).

Centralni istraživački institut industrije kalaja (TsNIIolovo) razvio je efikasnu i isplativu tehnologiju za proizvodnju grubih koncentrata sa centralizovanom završnom obradom, koja će omogućiti da se sav otpad u potpunosti iskoristi. Za preradu sulfidnih polimetala dobivenih centraliziranom završnom obradom može se koristiti ciklonsko-elektrotermalna metoda ili obrada u vakuumskom fluidiziranom sloju uz različite mogućnosti sublimacije hlorida. Centralizirano fino podešavanje između procesa obogaćivanja i metalurškog procesa omogućit će, prvo, da se iz sirovih koncentrata izdvoji najmanje polovina kalaja, a drugo, da se skoro za polovicu smanji količina proizvoda siromašnih kalajem koji idu u metaluršku preradu.

Uvođenje koncentracijsko-metalurškog kompleksa omogućit će praktično korištenje bilo koje rude za preradu, bez obzira na njihov kvalitet. A to će zauzvrat doprinijeti proširenju sirovinske baze rudarske i prerađivačke industrije kalaja.

Proizvodi od kalaja

Planetu, nazvanu po bogu groma Jupiteru, srednjovjekovni alhemičari su povezivali s kalajem. Teško je zamisliti ovaj mekani i savitljivi metal kao simbol strašnog i osvetoljubivog boga. Šta je vodilo alhemičare u uspostavljanju ove veze?

Latinski naziv kalaja "stannum" prihvaćen u nauci potiče od sanskritskog korena "sto", što u prevodu znači "stabilan", "čvrst".

Do sada nije bilo moguće tačno utvrditi vrijeme kada se čisti kalaj počeo koristiti za proizvodnju proizvoda. Poznati su samo fragmentarni podaci, koji se povremeno dopunjuju arheološkim iskopavanjima. Prvo u jednom, a zatim u drugom centru drevnih civilizacija, postoje pojedinačni nalazi gotovo čistog kalaja. Dakle, u jednom od drevnih egipatskih grobnica koje datira iz 1. milenijuma prije Krista. e., pronađena je limena bočica i prsten.

Od davnina se kalaj topi iz takozvanog kositrenog kamena - kasiterita, koji je ime dobio po grupi ostrva u sjevernom Atlantiku. 3.5 Proizvodi od kalaja

Drevni Feničani, koji su bili ne samo vješti metalurzi, već i izvanredni moreplovci, krenuvši prema limenom kamenu do Kasirida, uzeli su na brod sidro iz šupljeg kedrovog trupca ispunjenog kamenjem za težinu. Po dolasku na mjesto, skladišta broda su natovarena kositrenom rudom. Da se ne bi ponijela uobičajena kaldrma, umjesto nje, sidrene palube su napunjene kositrenom rudom. Tako je na brodu ostao samo teret.

Iako je kositar bio poznat čovjeku već u 4. milenijumu prije Krista. e. Ovaj metal je bio nepristupačan i skup, jer se proizvodi od njega rijetko nalaze među rimskim i grčkim starinama. Kalaj se spominje u Bibliji, Četvrtoj Mojsijevoj knjizi.

Danas se kalaj koristi uglavnom kao siguran, netoksičan premaz otporan na koroziju u čistom obliku ili u legurama s drugim metalima. Glavna industrijska upotreba kalaja je u limenoj ploči (konzervirano željezo) za proizvodnju posuda za hranu.

Tehnika izazivanja "mraznih šara" je u osnovi bila vrlo jednostavna. Metal presvučen kalajem zagrijavan je, a zatim brzo hlađen prskanjem hladnom vodom, ili čak potapanjem u vodu. Tokom ove operacije, kristalna struktura kalaja je promijenjena. Da bi se to prikazalo, da bi bilo vidljivo, sloj kalaja je navlažen hlorovodoničnom kiselinom. Otkriveni kristalni uzorak svjetlucao je na metalu poput mozaika svjetlucavih leda. Ispod tankog sloja obojenog laka, prelivi "mrazni uzorci" izgledali su još izražajnije. No, koliko god bila jednostavna tehnologija "mraznih uzoraka", samo su majstori poznavali tehnološke suptilnosti koje su omogućile da se ljepota metala otkrije što je dublje moguće. Čuvar ovih "tajni" i duša zanata duge godine ostao Pantelejmon Antonovič Sosnovski, koji je preminuo 1972. godine u 99. godini. Bio je posljednji majstor starog umjetničkog zanata.

Tin ima bolest koja se zove "kalajna kuga". Metal se na hladnoći "hladi" već na -13 ° C i počinje postepeno da se razgrađuje. Na temperaturi od -33°C bolest napreduje nevjerovatnom brzinom - proizvodi od kositra pretvaraju se u sivi prah.

Krajem prošlog veka ovaj fenomen je izneverio članove ekspedicije koja je radila u Sibiru. U jakom mrazu, posuđe od kalaja iznenada se „razboljelo“. Za kratko vrijeme se toliko srušio da ga više nije bilo moguće koristiti u kuvanju. Možda bi ekspedicija morala prekinuti započeti posao da nije bilo zdjela i kašika koje su uspjeli isklesati od drveta. Suočeni više puta sa „kalajnom kugom“, ljudi su konačno došli do zaključka da se kalaj može koristiti samo tamo gdje mu ne prijeti mraz.

3.19 Sadržaj kalaja 95

Kao što je već spomenuto, kositar je u direktnoj vezi sa rođenjem melodijskih zvukova u raznim zvonima, budući da je dio bakrenih legura koje se koriste za njihovo livenje. Ali ispostavilo se da je u stanju da peva sasvim samostalno: čisti lim ima ne manje izvanredne muzičke sposobnosti. Slušajući svečane zvuke orguljaške muzike, malo ko od slušalaca shvati da se očaravajući zvuci rađaju u većini slučajeva u limenim lulama. Daju zvuku posebnu čistoću i snagu.

Od davnina, čovjek je koristio ne samo kalaj i njegove legure, već i njegova različita hemijska jedinjenja. Zlatno-žute kristale kalajnog disulfida majstori koriste za imitaciju zlatnih listića prilikom pozlate gipsa i drvenih reljefa.

Vodena otopina kalajnog diklorida tretira se staklom i plastikom prije nanošenja tankog sloja bilo kojeg metala na njihovu površinu. Diklorid kalaja je također uključen u sastav fluksa koji se koristi u zavarivanju metala.

Kalitar oksid se koristi u proizvodnji rubin stakla i glazura.

Kalitar dioksid je bijeli pigment koji se koristi za bojenje emajla i neprozirnih glazura. U prirodi je to kasiterit od kalaja, koji služi kao sirovina za topljenje kalaja. Vještački se dobija kalcinacijom kalaja na vazduhu.

Među mnogim drugim "korisnim stvarima" spojeva kalaja su zaštita drva od propadanja, uništavanje štetočina i još mnogo toga.

Napominjem da su mnogi livci, nakon što su izgubili masovne narudžbe, prešli na proizvodnju limenih minijatura: početkom 19. stoljeća, ne samo u Nirnbergu i Augsburgu, već iu Berlinu, Potsdamu, Leipzigu, Frajburgu, Majsenu , Drezdenu i drugim njemačkim gradovima počele su se pojavljivati ​​"tvornice limenih figura".

Nakon nastanka Njemačkog carstva, tržište je bilo preplavljeno figurama vojnika i komandanata pruske vojske iz svih epoha.

Danas desetine kompanija u svijetu proizvode plastične vojnike, ali je limena minijatura postepeno postala visoka umjetnost i predmet žudnje kolekcionara - sada se gotovo i ne proizvodi masovno.

Kao primjer, uzorci limenih proizvoda:

za pružanje usluga umjetničkog kovanja metala.

"Mačja kuća" - istorija stvari.

Limenka (lat. Stannum; označen simbolom Sn) - element glavne podgrupe četvrte grupe, petog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, sa atomskim brojem 50. Pripada grupi lakih metala. U normalnim uslovima, jednostavna supstanca kalaj je duktilni, savitljivi i topljivi sjajni metal srebrno-bele boje.

Kada je čovjek prvi put sreo lim, nemoguće je sa sigurnošću reći. Kalaj i njegove legure poznati su čovječanstvu od davnina. Kalaj je bio poznat ljudima već u 4. milenijumu pre nove ere. e. Ovaj metal je bio nepristupačan i skup, jer se proizvodi od njega rijetko nalaze među rimskim i grčkim starinama. Kalaj se spominje u Bibliji, Četvrtoj Mojsijevoj knjizi. Kalaj je (zajedno sa bakrom) jedna od komponenti bronze, izumljena krajem ili sredinom 3. milenijuma pre nove ere. e. Pošto je bronza bila najizdržljiviji metal i legura poznata u to vreme, kalaj je bio "strateški metal" tokom "bronzanog doba", preko 2000 godina (vrlo otprilike: 35-11 vek pre nove ere). Prema drugim izvorima, legure kalaja i bakra, takozvane limene bronze, očigledno su se počele koristiti više od 4000. godine prije Krista. A sa samim metalnim limom, osoba se susrela mnogo kasnije, oko 800. godine prije nove ere. U antičko doba, posuđe i nakit izrađivali su se od čistog kalaja, a bronzani proizvodi su bili široko korišteni.

Kalaj je rijedak element u tragovima, po zastupljenosti u zemljinoj kori, kalaj zauzima 47. mjesto. Klark sadržaj kalaja u zemljinoj kori je, prema različitim izvorima, od 2·10 −4 do 8·10 −3 tež. Glavni mineral kalaja je kasiterit (kalajni kamen) SnO 2 koji sadrži do 78,8% kalaja. Mnogo rjeđe u prirodi je stanin (kalajni pirit) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5% Sn).

U nezagađenim površinskim vodama kositar se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. U podzemnim vodama njegova koncentracija dostiže nekoliko mikrograma po dm³, povećava se u području ležišta kositrene rude, ulazi u vode zbog razaranja prvenstveno sulfidnih minerala koji su nestabilni u zoni oksidacije. MPC Sn = 2 mg/dm³.

Kalaj je amfoterni element, odnosno element koji može pokazati kisela i bazična svojstva. Ovo svojstvo kalaja određuje i karakteristike njegove rasprostranjenosti u prirodi. Zbog ove dualnosti, kalaj pokazuje litofilna, halkofilna i siderofilna svojstva. Kosaj po svojim svojstvima pokazuje bliskost s kvarcom, zbog čega je poznat blizak odnos kalaja u obliku oksida (kasiterit) sa kiselim granitoidima (litofilnost), često obogaćenim kalajem, sve do formiranja nezavisnih kvarc- kasiteritne vene. Alkalna priroda ponašanja kalaja određena je u stvaranju prilično raznolikih sulfidnih spojeva (halkofilnost), do stvaranja prirodnog kalaja i raznih intermetalnih spojeva poznatih u ultrabazičnim stijenama (siderofilnost).

Općenito, mogu se razlikovati sljedeći oblici pronalaska kalaja u prirodi:

1. Raspršena forma; konkretan oblik pronalaska kalaja u ovom obliku je nepoznat. Ovdje možemo govoriti o izomorfno rasutom obliku pojavljivanja kositra zbog prisustva izomorfizma sa nizom elemenata (Ta, Nb, W - sa formiranjem tipičnih kiseonikovih jedinjenja; V, Cr, Ti, Mn, Sc - sa stvaranje kiseonika i sulfidnih jedinjenja). Ako koncentracije kalaja ne prelaze određene kritične vrijednosti, onda on može izomorfno zamijeniti imenovane elemente. Mehanizmi izomorfizma su različiti.
2. Mineralni oblik: Kalaj se nalazi u mineralima koncentratora. Po pravilu, to su minerali u kojima je prisutno gvožđe Fe +2: biotiti, granati, pirokseni, magnetiti, turmalini, itd. Ovaj odnos je posledica izomorfizma, na primer, prema šemi Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3. U skarnama koje sadrže kalaj visoke koncentracije kalaja nalaze se u granatima (do 5,8 tež.%) (posebno u andraditima), epidotu (do 2,84 tež. %) itd.

Fizička i hemijska svojstva kalaja

Jednostavna supstanca kalaj je polimorfna. U normalnim uslovima postoji u obliku b-modifikacije (bijeli kalaj), stabilan iznad 13,2°C. Bijeli kalaj je srebrno-bijeli, mekani, duktilni metal sa tetragonalnom jediničnom ćelijom, parametri a = 0,5831, c = 0,3181 nm. Koordinaciono okruženje svakog atoma kositra u njemu je oktaedar. Gustina b-Sn je 7,228 g/cm3. Tačka topljenja 231,9°C, tačka ključanja 2270°C.

Kada se ohladi, na primjer, kada je vani hladno, bijeli lim prelazi u a-modifikaciju (sivi lim). Sivi kalaj ima dijamantsku strukturu (kubična kristalna rešetka sa parametrom a = 0,6491 nm). U sivom kalaju, koordinacijski poliedar svakog atoma je tetraedar, koordinacijski broj je 4. B-Sn a-Sn fazni prijelaz je praćen povećanjem specifične zapremine za 25,6% (gustina a-Sn je 5,75 g/cm 3), što dovodi do raspršivanja limenog praha. U starim danima, rasipanje limenih proizvoda uočeno tokom jakih prehlada nazivalo se "kalajna kuga". Kao rezultat ove „pošasti“, dugmad na vojničkim uniformama, njihove kopče, šolje i kašike su se raspadale, a vojska je mogla izgubiti svoju borbenu efikasnost. (Za više o "kalajnoj kugi" pogledajte zanimljive činjenice o kalaju, link na dnu ove stranice).

Zbog jake razlike u strukturama dvije modifikacije kalaja, njihova električna fizička svojstva. Dakle, b-Sn je metal, a a-Sn je poluprovodnik. Ispod 3,72 K, a-Sn prelazi u supravodljivo stanje. Standardni potencijal elektrode E °Sn 2+ /Sn je –0,136 V, a E para °Sn 4+ /Sn 2+ je 0,151 V.

Na sobnoj temperaturi, kalaj je, kao i njegov srodni germanijum, otporan na vazduh ili vodu. Takva inertnost se objašnjava stvaranjem površinskog filma oksida. Primjetna oksidacija kalaja u zraku počinje na temperaturama iznad 150°C:

Sn + O 2 \u003d SnO 2.

Kada se zagrije, kalaj reagira sa većinom nemetala. U ovom slučaju, spojevi nastaju u +4 oksidacijskom stanju, koje je karakterističnije za kalaj nego +2. Na primjer:

Sn + 2Cl 2 = SnCl 4

Kalaj sporo reaguje sa koncentriranom hlorovodoničnom kiselinom:

Sn + 4HCl \u003d SnCl 4 + H 2

Također je moguće formirati hlorotinske kiseline sastava HSnCl 3 , H 2 SnCl 4 i drugih, na primjer:

Sn + 3HCl \u003d HSnCl 3 + 2H 2

U razrijeđenoj sumpornoj kiselini kalaj se ne otapa, ali s koncentriranom sumpornom kiselinom reagira vrlo sporo.

Sastav produkta reakcije kalaja sa dušičnom kiselinom ovisi o koncentraciji kiseline. U koncentrovanoj dušičnoj kiselini nastaje kalajna kiselina b-SnO 2 nH 2 O (ponekad se njena formula piše kao H 2 SnO 3). U ovom slučaju, kalaj se ponaša kao nemetal:

Sn + 4HNO 3 konc. \u003d b-SnO 2 H 2 O + 4NO 2 + H 2 O

Kada je u interakciji s razrijeđenom dušičnom kiselinom, kalaj pokazuje svojstva metala. Kao rezultat reakcije nastaje sol kalaj (II) nitrata:

3Sn + 8HNO 3 odn. \u003d 3Sn (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Kada se zagrije, kalaj, kao i olovo, može reagirati s vodenim otopinama alkalija. U tom slučaju se oslobađa vodik i formira se hidroksokopleks Sn (II), na primjer:

Sn + 2KOH + 2H 2 O \u003d K 2 + H 2

Kalitar hidrid - stanan SnH 4 - može se dobiti reakcijom:

SnCl 4 + Li \u003d SnH 4 + LiCl + AlCl 3.

Ovaj hidrid je vrlo nestabilan i polako se raspada čak i na 0°C.

Kalaj odgovara dva oksida SnO 2 (nastalih tokom dehidracije kalajnih kiselina) i SnO. Potonje se može dobiti blagim zagrijavanjem kalaj (II) hidroksida Sn (OH) 2 u vakuumu:

Sn(OH) 2 \u003d SnO + H 2 O

S jakim zagrijavanjem, kalaj (II) oksid disproporcionalizira:

2SnO = Sn + SnO 2

Kada se skladišti na zraku, SnO monoksid postepeno oksidira:

2SnO + O 2 \u003d 2SnO 2.

Prilikom hidrolize rastvora soli kositra (IV) nastaje bijeli talog - takozvana a-kalajna kiselina:

SnCl 4 + 4NH 3 + 6H 2 O \u003d H 2 + 4NH 4 Cl.

H 2 \u003d a-SnO 2 nH 2 O + 3H 2 O.

Svježe dobivena a-kositrova kiselina otapa se u kiselinama i alkalijama:

a-SnO 2 nH 2 O + KOH \u003d K 2,

a-SnO 2 nH 2 O + HNO 3 \u003d Sn (NO 3) 4 + H 2 O.

Tokom skladištenja, α-kositrična kiselina stari, gubi vodu i pretvara se u β-kositričnu kiselinu, koja je hemijski inertnija. Ova promjena svojstava povezana je sa smanjenjem broja aktivnih HO–Sn grupa nakon stajanja i njihovom zamjenom inertnijim premošćujućim –Sn–O–Sn– vezama.

Kada se rastvor soli Sn (II) izloži rastvorima sulfida, taloži se talog kalajnog (II) sulfida:

Sn2+ + S2– = SnS

Ovaj sulfid se može lako oksidirati u SnS 2 otopinom amonijum polisulfida:

SnS + (NH 4) 2 S 2 \u003d SnS 2 + (NH 4) 2 S

Nastali disulfid SnS 2 otapa se u otopini amonijum sulfida (NH 4) 2 S:

SnS 2 + (NH 4) 2 S \u003d (NH 4) 2 SnS 3.

Stanous čini opsežnu klasu organokalajnih spojeva koji se koriste u organskoj sintezi, kao pesticidi i drugi.

Faza topljenja.

Za redukciju, kasiterit se topi sa ugljičnim materijalima u reverberatornim ili posebnim tipovima osovinskih peći. Osovinske peći za topljenje kalaja koriste se od davnina; drveni ugljen, koji služi kao redukciono sredstvo, sagoreva se u njima pomoću mlaznice, koja se puni u slojevima naizmjenično sa slojevima kasiterita. Uobičajene peći sa reverberacijom koriste bitumenski ugalj kao gorivo; rade slično kao i otvorene čelične peći, s rudom pomiješanom s antracitom i krečnjakom. Peći oba tipa proizvode šljaku bogatu kalajem (do 25%). Zgura se podvrgava prečišćavanju pretapanjem na mnogo višoj temperaturi uz dodavanje novih količina redukcionog sredstva. Rezultat je crni lim sa visokim sadržajem gvožđa - takozvana ploča za peći od željeza. Proces zahtijeva strogu kontrolu, inače će sekundarne šljake sadržavati preveliki postotak kalaja.

faza rafiniranja.

Čistoća primarnog kalaja ovisi o izvornoj rudi, ali najčešće zahtijeva rafinaciju, koja se može izvršiti termički ili elektrolitičkim putem.

Termička rafinacija. Crni kalaj koji sadrži 97-99% Sn se rafinira od nečistoća u zagrijanim čeličnim poluloptastim kotlovima na temperaturi od oko 300°C. Gvožđe i bakar se uklanjaju dodavanjem uglja i sumpora u talinu, arsen i antimon se odvajaju u obliku jedinjenja. i legure sa aluminijem, olovom - djelovanjem SnCl 2, i bizmutom - u obliku spojeva s kalcijem i magnezijem. Rafinirani metal sadrži 99,75-99,95% Sn.

elektrolitička rafinacija. Metodu elektrolitičke rafinacije razvilo je American Smelting and Refining za visoko kontaminirane bolivijske rude. Elektrolit sadrži 8% sumporne kiseline, 4% krezola i fenol sulfonske kiseline i 3% kalaja (Sn 2+). Kupke za elektrolizu i pomoćna oprema su otprilike iste kao u rafinaciji bakra. Radna temperatura 35 °C. Čistoća elektrolitičkog kalaja (> 99,98%) je veća od čistoće termički rafiniranog. Dodatnim prečišćavanjem metodom zonskog topljenja dobija se izuzetno čist kalaj za tehnologiju poluprovodnika (99,995% Sn).

Dobivanje lima iz recikliranih materijala

Da biste dobili kilogram metala, nije potrebno obraditi ni centner rude. Možete i drugačije: "oguliti" 2000 starih konzervi.

Samo pola grama lima po konzervi. Ali pomnoženo s obimom proizvodnje, ovih pola grama pretvaraju se u desetine tona... Udio "sekundarnog" kalaja u industriji zapadnih zemalja je oko trećine ukupne proizvodnje.

Gotovo je nemoguće izvući kalaj iz kalaja mehaničkim putem (od njega se prave limenke), stoga koriste razliku u hemijskim svojstvima željeza i kalaja. Najčešće se kalaj tretira gasovitim hlorom. Gvožđe u nedostatku vlage ne reaguje sa njim. Kalaj se vrlo lako spaja sa hlorom. Nastaje tečnost koja dimi - kalaj hlorid SnCl 4, koji se koristi u hemijskoj i tekstilnoj industriji ili se šalje u elektrolizer da se od njega dobije metalni kalaj.

• Kalaj se prvenstveno koristi kao siguran, netoksičan premaz otporan na koroziju u čistom obliku ili u legurama sa drugim metalima. Glavne industrijske primjene kalaja su u limenoj ploči (kalajisanom gvožđu) za pakovanje hrane, u lemovima za elektroniku, u kućnim vodovodima, u legurama ležajeva i u premazima kalaja i njegovih legura. Najvažnija legura kalaja je bronza (sa bakrom). Još jedna poznata legura, kositar, koristi se za izradu posuđa. Nedavno je došlo do oživljavanja interesa za korištenje metala, budući da je on najprihvatljiviji za životnu sredinu među teškim obojenim metalima. Koristi se za stvaranje supravodljivih žica na bazi intermetalnog spoja Nb 3 Sn.
• Zlatno-žute kristale kalajnog disulfida majstori koriste za imitaciju zlatnih listića prilikom pozlate gipsa i drvenih reljefa.
  Vodena otopina kalajnog diklorida tretira se staklom i plastikom prije nanošenja tankog sloja bilo kojeg metala na njihovu površinu. Diklorid kalaja je također uključen u sastav fluksa koji se koristi u zavarivanju metala. Kalitar oksid se koristi u proizvodnji rubin stakla i glazura.

• Intermetalna jedinjenja kalaja i cirkonija imaju visoke tačke topljenja (do 2000 °C) i otpornost na oksidaciju kada se zagrevaju na vazduhu i imaju brojne primene.

• Kositar je najvažnija legirajuća komponenta u proizvodnji strukturnih titanijumskih legura.

• Kalitar dioksid je vrlo efikasan abrazivni materijal koji se koristi za "finiširanje" površine optičkog stakla.
• Stvoreni su efikasni insekticidi na bazi organokalajnih jedinjenja; organokositarna stakla pouzdano štite od rendgenskog zračenja, podvodni dijelovi brodova su prekriveni polimernim olovom i organokositarskim bojama kako na njima ne rastu mekušci.

• Kalaj se takođe koristi u hemijskim izvorima struje kao anodni materijal, na primer: element mangan-kalaj, oksid-živa-kalaj element. Upotreba kalaja u olovno-kalajnoj bateriji je obećavajuća; tako, na primjer, pri jednakom naponu, u odnosu na olovnu bateriju, olovno-kalajna baterija ima 2,5 puta veći kapacitet i 5 puta veću gustoću energije po jedinici zapremine, njen unutrašnji otpor je mnogo manji.
• Kalaj je u direktnoj vezi sa rođenjem melodijskih zvukova u raznim zvonima, jer je dio bakrenih legura koje se koriste za njihovo livenje. Ali ispostavilo se da je u stanju da peva sasvim samostalno: čisti lim ima ne manje izvanredne muzičke sposobnosti. Slušajući svečane zvuke orguljaške muzike, malo ko od slušalaca shvati da se očaravajući zvuci rađaju u većini slučajeva u limenim lulama. Daju zvuku posebnu čistoću i snagu.
• Među mnogim drugim korisnim svojstvima spojeva kalaja su zaštita drva od propadanja, uništavanje štetočina i još mnogo toga.

Uticaj kalaja na ljude

Gotovo se ništa ne zna o ulozi kalaja u živim organizmima. Ljudsko tijelo sadrži približno (1-2) 10-4% kalaja, a njegov dnevni unos hranom iznosi 0,2-3,5 mg. Kalaj predstavlja opasnost za ljude u vidu para i raznih čestica aerosola, prašine. Kada su izloženi isparenjima ili prašini kalaja, može se razviti stanoza – oštećenje pluća. Neka organokositarska jedinjenja su veoma toksična. Privremeno dozvoljena koncentracija jedinjenja kalaja u atmosferskom vazduhu je 0,05 mg/m 3 , MPC kalaja u namirnicama je 200 mg/kg, u mlečnim proizvodima i sokovima - 100 mg/kg. Toksična doza kalaja za ljude je 2 g.

limena kuga

Kalaj ima svojstvo koje se naziva "kalajna kuga". Metal se na hladnoći "hladi" već na -13 ° C i počinje postepeno da se razgrađuje. Na temperaturi od -33 °C, svojstvo napreduje nevjerovatnom brzinom - proizvodi od kositra pretvaraju se u sivi prah. Upravo zbog kositrene kuge do nas nisu stigle najpoznatije zbirke limenih vojnika iz prošlosti.

Zašto se ovakve priče ne dešavaju sada? Samo iz jednog razloga: naučili su da "liječe" limenu kugu. Razjašnjena je njegova fizičko-hemijska priroda, utvrđeno je kako pojedini aditivi utiču na podložnost metala „kugi“. Pokazalo se da aluminijum i cink doprinose ovom procesu, dok mu bizmut, olovo i antimon, naprotiv, suprotstavljaju.

Zalihe kalaja u svijetu

Zalihe kalaja na zemlji su prilično male i iznose oko 5,6 miliona tona. Kina ima velike rezerve kalaja - 30,52% u svijetu. Prilično uočljive na opštoj pozadini su rezerve kalaja u Indoneziji - 14,4%, Peruu - 12,8%, Boliviji - 8%, Brazilu - 9,7% i Maleziji - 9% u svjetskim rezervama kalaja od januara 2010. godine.

Proizvodnja lima u svijetu

Proizvodnja rafiniranog kalaja u svijetu posljednjih godina stalno raste. Njegova dinamika je bila sljedeća (hiljadu tona): 2000 - 270, 2003 - 280, 2006 - 325.

Iskopavanje kalaja u 2009. godini poraslo je za 2% na 306 hiljada tona. Iskopavanje kalaja u svijetu obavljaju one zemlje koje posjeduju najveće rezerve. U 2009. godini najveće zemlje tradicionalno su bile Kina sa 37,6% svjetske proizvodnje, Indonezija - 32,7% i Peru sa 12,4% svjetske proizvodnje. Rusija zauzima prilično nisko mjesto u svjetskoj proizvodnji lima sa vrijednošću od 0,3% u svjetskoj proizvodnji.
Svjetska proizvodnja rafiniranog kalaja u 2009. godini smanjena je za 2% na 315 hiljada tona. Najveća kompanija koja proizvodi rafinirani lim je YUNNAN TIN, koja zauzima 18% ukupne proizvodnje u 2009. PT TIMAH je na drugom mjestu sa udjelom od 13% u globalnom smislu. Na trećem mjestu je MINSUR - 13%. MALAYSIA SMELTING CORP zauzima četvrto mjesto u 2009. sa 12,5% udjela u globalnoj proizvodnji.

Indonezija čini oko 30% svjetske proizvodnje lima. U samoj Indoneziji, glavna regija za proizvodnju ovog obojenog metala je provincija Banki-Belitunga. Industrija lima zapošljava oko 40% ukupne radne snage u zemlji. Indonezija je 2007. godine uvela kvote za izvoz kalaja kako bi zadržala njegovu cijenu na svjetskom tržištu. Indonezija je 2006. godine proizvela oko 120 hiljada tona lima.

Cijene kalaja porasle su sa 8.000 dolara po toni rafiniranog metala na 15.000 dolara između 2006. i 2007., a zatim na 20.000 dolara u drugoj polovini 2010.

Rezerve kalaja u Rusiji

U ZND, rezerve kalaja koncentrisane su u Rusiji, Kirgistanu i Kazahstanu. Ekstrakciju najveće količine kalaja u ZND obavljaju ruska preduzeća. Jedini proizvođač metalnog kalaja u ZND, AD „Novosibirsk kalaj“, takođe se nalazi u Rusiji. Ovo preduzeće kontroliše rudarska sredstva u Rusiji i Kirgistanu.

Rusija ima zalihe kalaja u dovoljnim količinama. Ali samo u uvjetima visokih cijena kalaja, razvoj ležišta postaje prilično isplativ, jer se nalaze na teško dostupnim mjestima na Dalekom istoku i na velikoj udaljenosti od proizvođača kalaja.

Glavni potrošači kalaja u ZND su proizvođači lima (JSC MMK, JSC Mittal Steel Temirtau, JSC Zaporzhstal) i proizvođači legura, uglavnom lemova.

Prema mišljenju stručnjaka Infominea, u narednim godinama treba očekivati ​​povećanje potrošnje kalaja, prvenstveno u Rusiji. Raste proizvodnja konzervirane hrane, float stakla, povećana je proizvodnja u mašinstvu, što je sada podržano na nivou rukovodstva zemlje. Moguće je da potrošnja u budućnosti do 2010. godine neće biti pokrivena domaćom proizvodnjom, a da će se povećati uvoz kalaja i njegovih legura u Rusiju.

Tin(lat. Stannum), Sn, hemijski element IV grupe periodnog sistema Mendeljejeva; atomski broj 50, atomska masa 118,69; bijeli sjajni metal, težak, mekan i duktilan. Element se sastoji od 10 izotopa sa masenim brojevima 112, 114-120, 122, 124; potonji je slabo radioaktivan; izotop 120 Sn je najzastupljeniji (oko 33%).

Istorijska referenca. Legure kalaja sa bakrom i bronzom bile su poznate već u 4. milenijumu pre nove ere. e., i čisti metal u 2. milenijumu pne. e. U antičkom svijetu od kalaja su se pravili nakit, posuđe i pribor. Poreklo naziva "stannum" i "tin" nije tačno utvrđeno.

Rasprostranjenost kalaja u prirodi. Kosaj je karakterističan element gornjeg dela zemljine kore, njegov sadržaj u litosferi iznosi 2,5 10 -4% po masi, u kiselim magmatskim stenama 3 10 -4"%, au dubljim bazičnim 1,5 10 -4%; čak manje kositra u plaštu. Koncentracija kositra je povezana kako sa magmatskim procesima (poznatim kao "graniti koji sadrže kalaj", pegmatiti obogaćeni kalajem), tako i sa hidrotermalnim procesima; od 24 poznata minerala kalaja, 23 su nastala na visokim temperaturama i Pritisci Glavna industrijska vrijednost je kasiterit SnO 2, manje - stanin Cu 2 FeSnS 4. U biosferi kalaj slabo migrira, u morskoj vodi svega 3 10 -7 %, poznate su vodene biljke sa visokim sadržajem kalaja. Međutim, opći trend u geohemiji kalaja u biosferi je disperzija.

Fizička svojstva kalaja. Tin ima dvije polimorfne modifikacije. Kristalna rešetka običnog β-Sn (bijeli kalaj) je tetragonalna sa periodima a = 5,813Å, c = 3,176Å; gustina 7,29 g/cm 3 . Na temperaturama ispod 13,2 °C stabilna α-Sn (sivi kalaj) kubična struktura poput dijamanta; gustina 5,85 g/cm 3 . Prijelaz β->α je praćen transformacijom metala u prah. t pl 231,9 °S, t kip 2270 °S. Temperaturni koeficijent linearne ekspanzije 23 10 -6 (0-100 °S); specifična toplota (0°C) 0,225 kJ/(kg K), tj. 0,0536 cal/(g°C); toplotna provodljivost (0 °C) 65,8 W / (m K.), tj. 0,157 cal / (cm sec ° C); specifični električni otpor (20°C) 0,115 10 -6 ohm m, odnosno 11,5 10 -6 ohm cm. Vlačna čvrstoća 16,6 MN / m 2 (1,7 kgf / mm 2); izduženje 80-90%; Tvrdoća po Brinellu 38,3-41,2 MN / m 2 (3,9-4,2 kgf / mm 2). Prilikom savijanja limenih šipki čuje se karakteristično škripanje od međusobnog trenja kristalita.

Hemijska svojstva kalaja. U skladu sa konfiguracijom spoljašnjih elektrona atoma 5s 2 5p 2 Tin ima dva oksidaciona stanja: +2 i +4; potonji je stabilniji; Sn(II) jedinjenja su jaki redukcioni agensi. Suh i vlažan vazduh na temperaturama do 100°C praktično ne oksidira kalaj: zaštićen je tankim, jakim i gustim filmom SnO 2 . U odnosu na hladnu i kipuću vodu, kalaj je stabilan. Standardni elektrodni potencijal kalaja u kiseloj sredini je -0,136 V. Iz razrijeđenog HCl i H 2 SO 4 na hladnom, kalaj polako istiskuje vodonik, formirajući hlorid SnCl 2 i sulfat SnSO 4 respektivno. U vrućoj koncentrovanoj H 2 SO 4 kada se zagrije, kalaj se rastvara, stvarajući Sn(SO 4) 2 i SO 2. Hladna (0°C) razrijeđena dušična kiselina djeluje na kalaj prema reakciji:

4Sn + 10HNO 3 \u003d 4Sn (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O.

Kada se zagrije koncentrovanom HNO 3 (gustina 1,2-1,42 g / ml), kalaj se oksidira sa stvaranjem taloga metatinske kiseline H 2 SnO 3, čiji je stepen hidratacije promjenjiv:

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

Kada se kalaj zagrije u koncentriranim alkalnim otopinama, oslobađa se vodik i nastaje heksahidrostaniat:

Sn + 2KOH + 4H 2 O \u003d K 2 + 2H 2.

Kiseonik u vazduhu pasivira kalaj, ostavljajući film SnO 2 na njegovoj površini. Hemijski, oksid (IV) SnO 2 je vrlo stabilan, a oksid (II) SnO se brzo oksidira, dobija se indirektno. SnO 2 pokazuje pretežno kisela svojstva, SnO - bazična.

Kalaj se ne kombinuje direktno sa vodonikom; hidrid SnH 4 nastaje interakcijom Mg 2 Sn sa hlorovodoničnom kiselinom:

Mg 2 Sn + 4HCl \u003d 2MgCl 2 + SnH 4.

To je bezbojni otrovni gas, t kip -52 °C; vrlo je krhka, na sobnoj temperaturi se razlaže na Sn i H 2 u roku od nekoliko dana, a iznad 150 °C - trenutno. Nastaje i pod dejstvom vodika u trenutku izolacije na soli kositra, na primer:

SnCl 2 + 4HCl + 3Mg \u003d 3MgCl 2 + SnH 4.

Sa halogenima kalaj daje spojeve sastava SnX 2 i SnX 4 . Prvi su slični soli i u rastvorima daju jone Sn 2+, drugi (osim SnF 4) su hidrolizovani vodom, ali su rastvorljivi u nepolarnim organskim tečnostima. Interakcija kalaja sa suvim hlorom (Sn + 2Cl 2 = SnCl 4) daje SnCl 4 tetrahlorid; bezbojna je tečnost koja dobro otapa sumpor, fosfor, jod. Prethodno je, prema gornjoj reakciji, kalaj uklonjen iz neuspjelih konzerviranih proizvoda. Sada se metoda ne koristi široko zbog toksičnosti hlora i velikih gubitaka kalaja.

Tetrahalidi SnX 4 formiraju kompleksna jedinjenja sa H 2 O, NH 3, azotnim oksidima, PCl 5 , alkoholima, etrima i mnogim organskim jedinjenjima. Sa halogenovodoničnim kiselinama, halogenidi kalaja daju kompleksne kiseline koje su stabilne u rastvorima, na primer, H 2 SnCl 4 i H 2 SnCl 6 . Kada se razblaži vodom ili neutrališe, rastvori jednostavnih ili složenih hlorida se hidroliziraju, dajući bele taloge Sn (OH) 2 ili H 2 SnO 3 nH 2 O. Sa sumporom, kositar daje sulfide nerastvorljive u vodi i razblaženim kiselinama: smeđi SnS i zlatno žuti SnS 2 .

Getting Tin. Industrijska proizvodnja kalaja je svrsishodna ako je njegov sadržaj u placerima 0,01%, u rudama 0,1%; obično desetine i jedinice procenta. Kalaj u rudama često prate W, Zr, Cs, Rb, rijetki zemni elementi, Ta, Nb i drugi vrijedni metali. Primarne sirovine se obogaćuju: placeri - uglavnom gravitacijom, rude - takođe flotacijom ili flotacijom.

Koncentrati koji sadrže 50-70% kalaja se peče kako bi se uklonio sumpor, a željezo se uklanja djelovanjem HCl. Ako su prisutne nečistoće volframita (Fe,Mn)WO4 i scheelite CaWO 4, koncentrat se tretira sa HCl; rezultirajući WO 3 ·H 2 O se preuzima sa NH 4 OH. Topljenjem koncentrata sa ugljem u električnim ili plamenim pećima dobija se grubi kalaj (94-98% Sn) koji sadrži nečistoće Cu, Pb, Fe, As, Sb, Bi. Kada se pusti iz peći, lim se filtrira na temperaturi od 500-600°C kroz koks ili centrifugira, čime se odvaja glavnina željeza. Ostatak Fe i Cu se uklanja mešanjem elementarnog sumpora u tečni metal; nečistoće isplivavaju u obliku čvrstih sulfida, koji se uklanjaju sa površine kalaja. Od arsena i antimona Kalaj se rafiniše na isti način - mešanjem aluminijuma, od olova - sa SnCl 2 . Ponekad se Bi i Pb isparavaju u vakuumu. Elektrolitičko rafiniranje i zonska rekristalizacija se relativno rijetko koriste za dobivanje posebno čistog kalaja. Oko 50% ukupnog proizvedenog kalaja je sekundarni metal; dobiva se od otpadnog kalaja, otpada i raznih legura.

Primjena kalaja. Do 40% kalaja se koristi za kalajisanje, ostatak se troši na proizvodnju lemova, ležajeva i štamparskih legura. Oksid SnO 2 se koristi za proizvodnju toplotno otpornih emajla i glazura. Sol - natrijum stanit Na 2 SnO 3 3H 2 O koristi se za bojenje mrlja na tkaninama. Crystalline SnS 2 ("zlatni list") dio je boja koje imitiraju pozlatu. Niobijum stanid Nb 3 Sn je jedan od najčešće korišćenih supravodljivih materijala.

Toksičnost samog kalaja i većine njegovih neorganskih jedinjenja je niska. Akutno trovanje uzrokovano elementarnim kalajem, koji se široko koristi u industriji, praktički se ne događa. Odvojeni slučajevi trovanja opisani u literaturi, očigledno su uzrokovani oslobađanjem AsH 3 kada voda slučajno uđe u otpad od prečišćavanja kalaja od arsena. Pneumokonioza se može razviti kod radnika u topionicama kalaja uz produženo izlaganje prašini kalaj oksida (tzv. crni kalaj, SnO); slučajevi kroničnog ekcema su ponekad zabilježeni među radnicima zaposlenim u proizvodnji limene folije. Kalitar tetrahlorid (SnCl 4 5H 2 O) pri koncentraciji u vazduhu iznad 90 mg/m 3 iritira gornje disajne puteve, izazivajući kašalj; Došavši na kožu, kalaj hlorid izaziva njenu ulceraciju. Jak konvulzivni otrov je vodonik kalaj (stanometan, SnH 4), ali je vjerovatnoća njegovog nastanka u industrijskim uslovima zanemarljiva. Teška trovanja pri konzumiranju konzervirane hrane dugotrajne proizvodnje može biti povezana sa stvaranjem SnH 4 u limenkama (zbog djelovanja organskih kiselina na limenke sa sadržajem). Akutno trovanje tinoznim vodonikom karakteriziraju konvulzije, neravnoteža; smrt je moguća.

Organska jedinjenja kalaja, posebno di- i trialkil, imaju izražen efekat na centralni nervni sistem. Znakovi trovanja trialkil jedinjenjima: glavobolja, povraćanje, vrtoglavica, konvulzije, pareza, paraliza, smetnje vida. Vrlo često se razvija koma, poremećaji srčane aktivnosti i disanja sa smrtnim ishodom. Toksičnost dialkilnih spojeva kositra je nešto manja, u kliničkoj slici trovanja prevladavaju simptomi oštećenja jetre i žučnih puteva.

Kalaj kao umetnički materijal. Odlična svojstva livenja, savitljivost, duktilnost na rezač, plemenita srebrno-bela boja doveli su do upotrebe kalaja u umetnosti i zanatima. U starom Egiptu, kalaj se koristio za izradu nakita zalemljenog na druge metale. Od kraja 13. stoljeća u zapadnoevropskim zemljama pojavljuju se posude i crkveni pribor od kalaja, sličan srebru, ali mekšeg obrisa, sa dubokim i zaobljenim graviranim potezom (natpisi, ornamenti). U 16. stoljeću F. Briot (Francuska) i K. Enderlein (Njemačka) počinju da lijevaju svečane zdjele, posude, pehare od kalaja sa reljefnim slikama (grbovi, mitološke, žanrovske scene). A. Sh. Buhl uveo je kalaj u intarziju prilikom dorade namještaja. U Rusiji su proizvodi od kalaja (okviri za ogledala, posuđe) postali rasprostranjeni u 17. veku; u 18. veku na severu Rusije dostigla je vrhunac proizvodnja bakarnih tacni, čajnika, burmutica, obrubljenih limenim pločama sa emajlima. Početkom 19. stoljeća limene posude su ustupile mjesto zemljanom, a kalaj kao umjetnički materijal postao je rijedak. Estetske zasluge modernog ukrasni predmeti od kalaja - u jasnoj identifikaciji strukture predmeta i zrcalnoj čistoći površine, postignutoj livenjem bez dalje obrade.