Proprietăți fizice și aplicații ale staniului gri. Tin: proprietăți, fapte interesante, aplicații

Elementul chimic staniu este unul dintre cele șapte metale antice cunoscute omenirii. Acest metal face parte din bronz, care are de mare valoare. În prezent, elementul chimic staniu și-a pierdut cererea, dar proprietățile sale merită o analiză și un studiu detaliat.

Ce este un element

Este situat în a cincea perioadă, în a patra grupă (subgrupul principal). Acest aranjament indică faptul că elementul chimic staniu este un compus amfoter capabil să prezinte atât proprietăți bazice, cât și acide. Masa atomică relativă este de 50, deci este considerat un element ușor.

Particularități

Elementul chimic staniu este o substanță ductilă, maleabilă, argintie ușoară. culoare alba. Pe măsură ce este folosit, își pierde strălucirea, ceea ce este considerat un minus al caracteristicilor sale. Staniul este un metal difuz, deci există dificultăți în extracția lui. Elementul are un punct de fierbere ridicat (2600 de grade), un punct de topire scăzut (231,9 C), conductivitate electrică ridicată și maleabilitate excelentă. Are rezistență mare la rupere.

Staniul este un element care nu are proprietăți toxice, nu are un efect negativ asupra corpului uman și, prin urmare, este solicitat în producția de alimente.

Ce alte proprietăți mai are staniul? Atunci când alegeți acest element pentru fabricarea de vase și conducte de apă, nu trebuie să vă temeți pentru siguranța dumneavoastră.

Fiind în corp

Ce altceva caracterizează staniul (un element chimic)? Cum se citește formula sa? Aceste probleme sunt abordate în cursul curriculum-ului școlar. În corpul nostru, acest element este localizat în oase, contribuind la procesul de regenerare a țesutului osos. Este clasificat ca macronutrient, prin urmare, pentru o viață cu drepturi depline, o persoană are nevoie de la două până la zece mg de staniu pe zi.

Acest element intră în organism în cantități mai mari cu alimente, dar intestinele absorb nu mai mult de cinci procente din aport, astfel încât probabilitatea de otrăvire este minimă.

Cu lipsa acestui metal, creșterea încetinește, apare pierderea auzului, compoziția țesutului osos se modifică și se observă chelie. Otrăvirea este cauzată de absorbția prafului sau vaporilor acestui metal, precum și a compușilor acestuia.

Proprietăți de bază

Densitatea staniului are o valoare medie. Metalul are o rezistență ridicată la coroziune, deci este folosit în economia națională. De exemplu, staniul este solicitat în fabricarea conservelor.

Ce altceva caracterizează staniul? Utilizarea acestui metal se bazează și pe capacitatea sa de a se combina diverse metale, creând un mediu extern rezistent la medii agresive. De exemplu, metalul în sine este necesar pentru cositorirea articolelor și ustensilelor de uz casnic, iar lipiturile sale sunt necesare pentru inginerie radio și electricitate.

Caracteristici

Prin propriile lor caracteristici externe acest metal este asemănător cu aluminiul. În realitate, asemănarea dintre ele este nesemnificativă, limitată doar de lejeritate și luciu metalic, rezistență la coroziune chimică. Aluminiul prezintă proprietăți amfotere, prin urmare reacţionează cu ușurință cu alcalii și acizii.

De exemplu, dacă acidul acetic acționează asupra aluminiului, se observă o reacție chimică. Staniul este capabil să interacționeze numai cu acizi puternici concentrați.

Avantajele și dezavantajele staniului

Acest metal nu este practic utilizat în construcții, deoarece nu are rezistență mecanică ridicată. Practic, nu metalul pur este folosit în prezent, ci aliajele sale.

Să subliniem principalele avantaje ale acestui metal. De o importanță deosebită este maleabilitatea, este folosită în procesul de fabricare a articolelor de uz casnic. De exemplu, standurile, lămpile din acest metal arată estetic plăcut.

Acoperirea cu staniu permite reducerea semnificativă a frecării, datorită căreia produsul este protejat de uzura prematură.

Printre principalele dezavantaje ale acestui metal, se poate menționa rezistența sa ușoară. Staniul este nepotrivit pentru fabricarea de piese și piese care necesită sarcini semnificative.

Exploatarea metalelor

Staniul se topește la o temperatură scăzută, dar din cauza dificultății extracției sale, metalul este considerat o substanță scumpă. Datorită punctului de topire scăzut, la aplicarea staniului pe suprafața metalului, se pot obține economii semnificative de energie electrică.

Structura

Metalul are o structură omogenă, dar, în funcție de temperatură, sunt posibile diferite faze ale acestuia, care diferă prin caracteristici. Printre cele mai frecvente modificări ale acestui metal, remarcăm varianta β care există la o temperatură de 20 de grade. Conductivitatea termică, punctul său de fierbere, sunt principalele caracteristici date pentru staniu. Când temperatura scade de la 13,2 C, se formează o modificare α, numită staniu gri. Această formă nu are plasticitate și maleabilitate, are o densitate mai mică, deoarece are o rețea cristalină diferită.

În timpul trecerii de la o formă la alta, se observă o modificare a volumului, deoarece există o diferență de densitate, în urma căreia are loc distrugerea produsului de staniu. Acest fenomen se numește „ciumă de staniu”. Această caracteristică duce la faptul că aria de utilizare a metalului este redusă semnificativ.

În condiții naturale, staniul poate fi găsit în compoziția rocilor sub formă de oligoelement; în plus, sunt cunoscute formele sale minerale. De exemplu, casiteritul conține oxidul său, iar pirita de staniu conține sulfura sa.

Productie

Minereurile de staniu, în care conținutul de metal nu este mai mic de 0,1 la sută, sunt considerate promițătoare pentru prelucrarea industrială. Dar în prezent sunt exploatate și acele zăcăminte, în care conținutul de metal este de doar 0,01 la sută. Pentru extragerea mineralului se folosesc diverse metode, ținând cont de specificul zăcământului, precum și de varietatea acestuia.

Practic, minereurile de staniu sunt prezentate sub formă de nisipuri. Extracția se reduce la spălarea sa constantă, precum și la concentrația mineralului. Este mult mai dificil să se dezvolte un zăcământ primar, deoarece sunt necesare facilități suplimentare, construcția și exploatarea minelor.

Concentratul mineral este transportat la o instalație specializată în topirea metalelor neferoase. În plus, se efectuează îmbogățirea repetată a minereului, măcinarea, apoi spălarea. Concentratul de minereu este restaurat folosind cuptoare speciale. Pentru recuperarea completă a staniului, acest proces este efectuat de mai multe ori. În etapa finală, procesul de curățare a impurităților de staniu brut se efectuează folosind o metodă termică sau electrolitică.

Utilizare

Ca principală caracteristică care permite utilizarea staniului, se distinge rezistența ridicată la coroziune. Acest metal, precum și aliajele sale, sunt printre cei mai stabili compuși în raport cu substanțele chimice agresive. Mai mult de jumătate din cositorul produs în lume este folosit pentru a face tablă. Această tehnologie, asociată cu aplicarea unui strat subțire de cositor pe oțel, a început să fie folosită pentru a proteja conservele de coroziunea chimică.

Capacitatea staniului de a se întinde este folosită pentru a produce țevi cu pereți subțiri din aceasta. Datorită instabilității acestui metal la temperaturi scăzute, utilizarea sa casnică este destul de limitată.

Aliajele de staniu au o conductivitate termică semnificativ mai mică decât oțelul, astfel încât pot fi utilizate pentru producția de chiuvete și căzi, precum și pentru fabricarea diferitelor fitinguri sanitare.

Staniul este potrivit pentru producerea de obiecte decorative și de uz casnic minore, pentru realizarea de vase, pentru crearea de bijuterii originale. Acest metal slab și maleabil, atunci când este combinat cu cuprul, a devenit mult timp unul dintre cele mai preferate materiale ale sculptorilor. Bronzul combină rezistența ridicată, rezistența la coroziune chimică și naturală. Acest aliaj este solicitat ca material decorativ și de construcție.

Staniul este un metal cu rezonanță tonală. De exemplu, atunci când este combinat cu plumbul, se obține un aliaj care este folosit la fabricarea instrumentelor muzicale moderne. Clopotele de bronz sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri. Pentru a crea țevi de orgă, se folosește un aliaj de staniu și plumb.

Concluzie

Creșterea atenției producție modernă la probleme legate de protecţie mediu inconjurator, precum și problemele legate de conservarea sănătății publice, a influențat compoziția materialelor utilizate la fabricarea electronicelor. De exemplu, a crescut interesul pentru tehnologia de lipire fără plumb. Plumbul este un material care dăunează semnificativ sănătății umane, așa că a încetat să fie utilizat în inginerie electrică. Cerințele de lipit au fost înăsprite, iar aliajele de staniu au început să fie folosite în locul plumbului periculos.

Staniul pur nu este practic folosit în industrie, deoarece există probleme cu dezvoltarea „ciumei staniului”. Printre principalele domenii de aplicare ale acestui element rar împrăștiat, evidențiem fabricarea de fire supraconductoare.

Placarea cu staniu pur pe suprafețele de contact vă permite să creșteți procesul de lipire, să protejați metalul de procesul de coroziune.

Ca urmare a trecerii la tehnologia fără plumb, mulți producători de oțel au început să folosească staniu natural pentru acoperirea suprafețelor de contact și a plumbului. Această opțiune vă permite să obțineți un strat de protecție de înaltă calitate la un cost accesibil. Datorită absenței impurităților, noua tehnologie nu este considerată doar ecologică, ci face și posibilă obținerea de rezultate excelente la un cost accesibil. Producătorii consideră staniul un metal promițător și modern în inginerie electrică și electronică radio.

Tin sau Stannum (lat.) este un metal fuzibil, ductil, cu o culoare alb-argintiu (vezi foto). Numele latin înseamnă „puternic, rezistent” și a fost numit inițial aliajul cu plumb și argint. Iar numele slav, care are rădăcini baltice, înseamnă pur și simplu culoarea metalului - alb.

Acest element aparține celor mai vechi șapte metale. În urmă cu 6000 de ani, omenirea era familiarizată cu el. A fost cel mai răspândit în compoziția bronzului și a fost important din punct de vedere strategic în timpul „Epocii Bronzului” cu aproximativ 4000 de ani în urmă. Din această compoziție s-au tipărit bani până în secolul al XVI-lea, s-au făcut vase și bijuterii, folosite ca acoperire anti-coroziune. S-au găsit mențiuni despre metal chiar și pe paginile Bibliei.

Se găsește în mod natural sub formă de minerale. Cele mai frecvente sunt casiteritul (staniul de râu) și stanina (piritele de staniu). Din ele se extrage staniu în scopuri industriale: electronice, baterii, prelucrarea sticlei (devine impermeabil la razele unui aparat cu raze X). De asemenea, compușii acestui element sunt folosiți pentru fabricarea conservelor, substanțe care resping insectele.

Există o altă capacitate remarcabilă a staniului - prezența sa în compoziția materialelor instrument muzical, care va distinge acest instrument cu o claritate excelentă a sunetului și melodie.

În compoziția organismelor vii, elementul a fost descoperit în 1923. La examinarea rămășițelor oamenilor antici, s-a dovedit că conținutul de staniu din oase este de 1000 de ori mai mic decât cel al unei persoane moderne. Poate că acest lucru se datorează faptului că îl putem absorbi din aer. Iar dezvoltarea industriei a dus la faptul că aproximativ un sfert de milion de tone se află în atmosferă sub formă de gaze de eșapament.

Acțiunea staniului

Acțiunea unui macroelement asupra unui organism viu cu greu poate fi numită toxică; este adesea folosită în industria alimentară. Rolul său nu a fost pe deplin explorat. Elementul se găsește în principal în oase, iar o parte din el se găsește în plămâni, inimă, rinichi și intestine.Și odată cu vârsta, conținutul din plămâni poate crește, acest lucru se datorează influențelor mediului.

Până în prezent, sunt cunoscute următoarele fapte privind efectele biologice:

• participarea la procesele de creștere;
• parte a enzimei stomacului - gastrină;
• participă activ la reacțiile redox;
• Datorită concentrației în țesuturile osoase, contribuie la dezvoltarea corectă a acestora și la dezvoltarea sistemului musculo-scheletic.

Poate avea un efect benefic asupra organismului doar atunci când se află în compoziția acizilor grași. Compușii minerali pot avea un efect toxic.

Relativ recent, medicii au folosit staniu pentru a trata multe boli - epilepsie, nevroză, helmintiază, eczeme, tulburări ale corneei ochiului. Utilizarea externă a clorurii de staniu se practica în principal. Din fericire, progresul a adus acum preparate mai eficiente și mai puțin toxice fără metale.

Staniul este un element chimic destul de inactiv, prin urmare, din acest punct de vedere, nu va aduce prea multe beneficii și daune. Singura interacțiune observată este cu cuprul și zincul. Ele neutralizează reciproc acțiunea celuilalt.

Rata de zi cu zi

Norma zilnică a unui macronutrient variază de la 2 la 10 mg, în funcție de vârstă și sex. Deși aproximativ 50 mg pe zi intră în organismul nostru doar cu alimente (și o doză de 20 mg este considerată toxică) otrăvirea nu va apărea. Totul se explică prin faptul că tractul nostru gastrointestinal este capabil să absoarbă doar 3-5% din cantitatea totală primită. Restul metalului este pur și simplu excretat în mod natural în urină.

Lipsa staniului în corpul uman

Lipsa unui macronutrient în organism apare cu un aport cronic mai mic de 1 mg pe zi. Un astfel de proces poate fi însoțit de pierderea auzului, pierderea în greutate din cauza pierderii poftei de mâncare, întârzierea creșterii, dezechilibru mineral, căderea părului (patologie parțială sau completă).

Astfel de procese sunt destul de rare, deoarece un aport de macronutrienți din alimente este de obicei suficient și este cel mai adesea cauzat de probleme de digestie și dificultăți de absorbție.

Daune cauzate de consumul excesiv de cositor

Excesul de macroelement este în principal în pericol pentru angajații întreprinderilor care folosesc săruri de staniu: producția de materiale plastice, pesticide, linoleum etc. Datorită absorbției regulate a vaporilor și a prafului, se dezvoltă boli pulmonare. De asemenea, sunt expuși riscului și oamenii care locuiesc periculos de aproape de autostrăzi (pe o jumătate de kilometru) - primesc o doză mare din gazele de eșapament. Staniul în cantități mari suprimă conținutul de magneziu, care este capabil să protejeze celulele de neoplasme.

Există o altă sursă de doze mari de element - conserve. Cu depozitarea prelungită, acestea încep să se descompună, mai ales dacă conținutul este bogat în nitrați. Prin urmare, după ce a deschis un astfel de borcan, se recomandă mutarea imediată a produselor în sticlă. Este strict interzisă păstrarea conservelor în formă deschisă.

Corpurile bătrânilor și copiilor nu pot îndepărta rapid staniul din corp, așa că începe să se acumuleze. O doză foarte mică este suficientă pentru a provoca otrăvire.

Există o teorie interesantă din povestea despre căderea Imperiului Roman. Staniul a intrat în vin, absorbit din abundență de vechii romani, din vase și a cauzat probleme de sănătate. Abia în secolul al VII-lea, medicii au putut determina cauza bolii, dar era prea târziu - imperiul a căzut.

Complicațiile care decurg din excesul de cositor sunt destul de neplăcute. O doză de 2 grame de macronutrient este considerată periculoasă, dar nu este letală (o astfel de normă nu a fost încă determinată). Poate provoca anemie, boli ale ficatului, căilor respiratorii, tulburări ale sistemului nervos. Se poate dezvolta o boală precum stanoza - o tuse severă, însoțită de spută și dificultăți de respirație.

Dar asta nu este tot - există o mulțime de simptome principale ale otrăvirii:

Dacă staniul este luat în doze mari pentru o perioadă lungă de timp, există riscul unor modificări structurale ale cromozomilor, care pot duce la consecințe grave la nivel genetic.

Când este expus la sistemul nervos central, acest macronutrient poate provoca stări depresive. Iar copiii se pot distinge prin agresivitate, lipsă de interes pentru învățare, joacă, lectură.

Tratamentul se bazează de obicei pe simptome - diete, hepatoprotectori (protecția ficatului), preparate care conțin cupru și zinc. În caz de otrăvire critică, se administrează medicamente care pot lega și elimina toxinele - agenți de chelare.

Ce alimente contine?

Produsele care conțin staniu pot fi găsite atât în ​​surse animale, cât și vegetale. Vrac vine cu carne de porc, vita, pasare, lapte si derivatele acesteia. De asemenea, o anumită cantitate din element poate fi dată de mazăre, semințe de floarea soarelui, cartofi, sfeclă. Alte legume contin doze foarte mici de cositor.

În plus, primim zilnic un macronutrient din apă și aer. Și nu uitați că utilizarea frecventă a conservelor poate furniza organismului și o cantitate în exces de cositor.

Unele plante sunt capabile să absoarbă un numar mare de element din mediu. Prin urmare, ar trebui să fiți atenți la produsele cultivate în apropierea autostrăzilor și zonelor industriale.

Indicații pentru programare

Indicațiile pentru numirea unui macronutrient sunt utilizate în principal de homeopati. Ei tratează cu staniu boli precum:

• bronșită, boli pulmonare;
• migrenă;
• pancreatită;
• statură și greutate mică;
• și folosit și ca medicament antihelmintic.

S-a observat că atunci când se iau doze mici de medicamente care conțin staniu, starea psihică a pacientului se schimbă adesea - o bună dispoziție este înlocuită cu iritabilitate, melancolie, lacrimi. Prin urmare, astfel de întâlniri sunt folosite în cazuri extrem de rare.

Staniu metalic, minerit și depozite de staniu, producția și utilizarea metalului

informații despre metalul de staniu, proprietățile staniului, zăcămintele și exploatarea staniului, producția și utilizarea metalului

Extindeți conținutul

Restrângeți conținutul

Tin este, definiție

Tin este un element din subgrupa principală a grupei a patra, a cincea din sistemul periodic de elemente chimice D.I., cu număr atomic 50. Se notează prin simbolul Sn (lat. Stano). În condiții normale, substanța simplă staniu este ductilă, maleabilă și fuzibilă, de culoare alb-argintie lucioasă. Staniul formează mai multe modificări alotrope: sub 13,2 °C α-staniul stabil (staniul gri) cu o rețea cubică asemănătoare unui diamant, peste 13,2 °C β-staniul stabil (staniul alb) cu o rețea cristalină tetragonală.

1.1 Tin Sn

Tin este unul dintre metalele care a avut o influență decisivă asupra: (de la 4 la 1 mie de ani î.Hr.) poartă numele unui aliaj de staniu și cupru.

Tin este un metal alb moale care poate fi aliat cu cupru pentru a face bronz, unul dintre primele metale stăpânite de om.

Tin este unul dintre cele șapte metale ale antichității, care este capabil să păstreze gustul și mirosul băuturilor.

Tin este metalul lui Jupiter, care a fost adesea folosit pentru a prezice viitorul. Acest metal este puternic asociat cu prosperitatea și abundența, cu primirea unor beneficii necesare unei persoane, care sunt date unei persoane pentru împlinire; de exemplu, o persoană poate sluji o societate sau o religie. Acesta este metalul ierarhilor, preoților și liderilor sociali.

Tin este o substanță aparținând grupului metalelor ușoare. La temperatura normală (cameră), nu reacționează nici cu oxigenul, nici cu apa. În timp, acesta poate fi acoperit cu o peliculă specială care protejează metalul de coroziune.

Povestea de tinichea

Prima mențiune despre cositor, care, așa cum credeau oamenii înainte, avea chiar și unele proprietăți magice, poate fi găsită în textele biblice. Tinul a jucat un rol decisiv în îmbunătățirea vieții în timpul epocii bronzului. La acea vreme, cel mai durabil aliaj metalic pe care îl deținea o persoană era bronzul, care poate fi obținut prin adăugarea elementului chimic staniu la cupru. Timp de câteva secole, totul a fost făcut din acest material, de la unelte la bijuterii.

Denumirea latină pewter, asociată cu cuvântul sanscrit care înseamnă „rezistent, durabil”, s-a referit inițial la aliaj și argint, iar mai târziu la un alt aliaj care îl imită, conținând aproximativ 67% staniu. Până în secolul al IV-lea, staniul în sine a fost numit acest cuvânt.

Cuvântul staniu este un cuvânt slav obișnuit care are corespondențe în limbile baltice (cf. Lit. alavas, alvas - „staniu”, prusac alwis - „plumb”). Este un sufix de la rădăcina ol- (cf. germană veche înaltă elo - „galben”, latină albus - „alb”, etc.), așa că metalul este numit după culoarea sa.

Staniul era cunoscut de om deja în mileniul al IV-lea î.Hr. Acest metal era inaccesibil și scump, deoarece produsele din acesta se găsesc rar printre antichitățile romane și grecești. Tinul este menționat în Biblie, a patra carte a lui Moise. Staniul este (alaturi de cuprul) unul dintre componentele bronzului, inventat la sfarsitul sau mijlocul mileniului III i.Hr. e. Întrucât bronzul era cel mai durabil dintre metalele și aliajele cunoscute la acea vreme, staniul a fost un „metal strategic” pe parcursul întregii „Epoci a bronzului”, peste 2000 de ani (foarte aproximativ: secolele 35-11 î.Hr.).

Găsirea staniului în natură

Staniul este un oligoelement rar; în ceea ce privește abundența în scoarța terestră, staniul ocupă locul 47. Conținutul Clark de staniu din scoarța terestră este, conform diferitelor surse, de la 2,10−4 până la 8,10−3 % în greutate. Principalul staniu este casiteritul (piatră de staniu) SnO2 care conține până la 78,8% staniu. Mult mai puțin obișnuit în natură este stanin (pirită de staniu) - Cu2FeSnS4 (27,5% Sn).

Prevalența în natură este prezentată în tabelul următor.

În apele de suprafață nepoluate, staniul se găsește în concentrații submicrograme. ÎN panza freatica concentrația sa atinge câteva micrograme pe dm³, crescând în zona zăcămintelor de minereu de staniu, intră în ape datorită distrugerii mineralelor în principal sulfurate care sunt instabile în zona de oxidare. MACSn = 2 mg/dm³.

Staniul este un element amfoter, adică un element capabil să prezinte proprietăți acide și bazice. Această proprietate a staniului determină și caracteristicile distribuției sale în natură. Datorită acestei dualități, staniul prezintă proprietăți litofile, calcofile și siderofile. Staniul în proprietățile sale prezintă apropiere de cuarț, drept urmare se cunoaște o relație strânsă a staniului sub formă de oxid (cassiterit) cu granitoizi acizi (litofilitate), adesea îmbogățiți în staniu, până la formarea de cuarț independent. vene de casiterit. Natura alcalină a comportamentului staniului este determinată în formarea unor compuși sulfuri destul de diversi (calcofilic), până la formarea staniului nativ și a diverșilor compuși intermetalici cunoscuți în rocile ultrabazice (siderofilicitate).

Formulare de localizare

Principala formă de găsire a staniului în roci și minerale este împrăștiată (sau endocriptează). Totuși, staniul formează și forme minerale, iar în această formă se găsește adesea nu numai ca accesoriu în rocile magmatice acide, dar formează și concentrații comerciale în principal în forme de oxid (cassiterit SnO2) și sulfură (stanin).

fază solidă. Minerale

În general, se pot distinge următoarele forme de găsire a staniului în natură:

Forma împrăștiată; forma specifică de găsire a staniului în această formă este necunoscută. Aici putem vorbi despre o formă dispersată izomorf de apariție a staniului datorită prezenței izomorfismului cu un număr de elemente (Ta, Nb, W - cu formarea de compuși tipic de oxigen; V, Cr, Ti, Mn, Sc - cu formarea de oxigen şi compuşi sulfuri). Dacă concentrațiile de staniu nu depășesc anumite valori critice, atunci acesta poate înlocui izomorfic elementele numite. Mecanismele izomorfismului sunt diferite.

Forma minerală: staniul se găsește în mineralele concentratoare. De regulă, acestea sunt minerale în care este prezent Fe + 2: biotite, granate, piroxeni, magnetite, turmaline etc. Această relație se datorează izomorfismului, de exemplu, conform schemei Sn + 4 + Fe + 2 → 2Fe + 3. În skarnurile purtătoare de staniu, concentrații mari de staniu se găsesc în granate (până la 5,8 % în greutate) (în special în andradite), epidot (până la 2,84 % în greutate) etc.

În depozitele de sulfuri, staniul este inclus ca element izomorf în sfalerite (zăcământul Silinskoye, Primorye), calcopirită (zăcământul Dubrovovskoye, Rusia, Primorye) și pirite. S-au găsit concentrații mari de staniu în pirotita din greisens din zăcământul Smirnovsky (Rusia, Primorye). Se crede că din cauza izomorfismului limitat are loc descompunerea soluțiilor solide cu microsegregări de Cu2+1Fe+2SnS4 sau tilită PbSnS2 și alte minerale.

Forme minerale adecvate

Elemente native, aliaje și compuși intermetalici

Deși concentrațiile acestor minerale în roci sunt foarte scăzute, ele sunt distribuite într-o gamă largă de formațiuni genetice. Dintre formele native s-au găsit în loc cu Sn Fe, Al, Cu, Ti, Cd etc., fără a număra cele native deja cunoscute, aurul și argintul. Aceleași elemente formează între ele diverse aliaje: (Cu + Sn + Sb), (Pb + Sn + Sb), etc., precum și soluții solide. Printre compușii intermetalici au fost stystaite SnSb, atakitul (Pd,Pt)3Sn, shtumyrlite Pt(Sn,Bi), zvyagintsevite (Pd,Pt)3(Pb,Sn), taimyrit (Pd,Cu,Pt)3Sn și alții. identificat.

Formele date de găsire a staniului și a altor elemente se găsesc în diferite formațiuni geologice:

Un grup de roci magmatice intruzive și efuzive: capcane, picrite ale Platformei Siberiei, ultramafice și gabroide din Kamchatka, kimberlite din Yakutia, lamproite din Aldan etc.; granitoide din Primorye, Orientul Îndepărtat, Tien Shan.

Un grup de roci alterate metasomatic și hidrotermic: minereuri de cupru-nichel din platforma siberiană, obiecte de minereu de aur din Urali, Caucaz, Uzbekistan etc.

Grupul de formare a minereurilor moderne: sedimente pelagice ale Oceanului Pacific, produse ale erupției Marii Fisuri Tolbachik, sistemul hidrotermal Uzon din Kamchatka etc.

Un grup de roci sedimentare de diferite origini.

Compuși oxizi ai staniului

Cea mai cunoscută formă este principalul mineral de staniu - casiteritul SnO2, care este o combinație de staniu cu oxigen. Conform spectroscopiei de rezonanță gamma nucleară, mineralul conține Sn + 4

Casiteritul (din greacă kassiteros - staniu) este principalul mineral pentru obținerea staniului. Teoretic contine 78,62% Sn. Formează segregații separate, boabe, agregate solide masive, în care boabele minerale ating o dimensiune de 3 - 4 mm și chiar mai mult.

1. densitate 6040-7120 kg/m³ (cea mai mică pentru casiteritele deschise la culoare);

2. duritate 6½;

3. luciu - mat, pe margini - diamant;

4. clivaj imperfect;

5. fractură concoidală;

Principalele forme de izolare a casiteritului:

1. microincluziuni în alte minerale;

2. zăcăminte minerale accesorii în roci și minereuri;

3.minereuri solide sau diseminate: agregate radial-radiante aciculare (Primorye), segregari si acumulari colomorfe si criptocristaline (Primorye); forma cristalină este principala formă de izolare a casiteritului. În Rusia, există zăcăminte de casiterit în nord-est, în Primorye, Yakutia și Transbaikalia; pentru - în Malaezia, Thailanda, Indonezia, China, Nigeria etc.

Compuși hidroxidici

Un loc secundar este ocupat de compușii hidroxizi ai staniului, care pot fi considerați săruri ale acizilor politinici. Acestea includ mineralul sukulait Ta2Sn2+2O; soluție solidă de staniu în magnetită de forma Fe2SnO4 sau Fe3SnO3 (Bretshtein Yu. S., 1974; Voronina L. B. 1979); "varlamovit" - un produs al oxidării staninei; se crede că este un amestec de compuși Sn amorfi și semiamorfi, acid metastanic, o fază policondensată și o fază de hidrocasiterit. Sunt cunoscuți și produșii de oxidare hidratați - hidromartită 3SnOxH2O; mushistonit (Cu,Zn,Fe)Sn(OH)6; hidrostanat de cupru CuSn(OH)6 etc.

silicati

Se cunoaște un grup mare de silicați de staniu, reprezentați de malayait CaSn(SiO5); pabstitul Ba(Sn, Ti)Si3O9, stocazitul Ca2Sn2Si6O18x4H2O etc. Malayaitul formează chiar acumulări industriale.

Spineluri

Spinelurile sunt cunoscute și din alți compuși oxizi, de exemplu, mineralul nigerit Sn2Fe4Al16O32 (Peterson E.U., 1986).

Compuși sulfurați ai staniului

Include diverse conexiuni tablă cu . Acesta este al doilea grup important din punct de vedere industrial de forme minerale de staniu. Cel mai important dintre acestea este stanin, al doilea mineral ca importanță. În plus, sunt notate frankeita Pb5Sn3Sb2S14, herzenbergit SnS, berndtite SnS2, tillita PbSnS2 și kesterită Cu2ZnSnS4. De asemenea, au fost identificați compuși sulfuri mai complecși ai staniului cu plumb, argint și cupru, care au în principal semnificație mineralogică. Relația strânsă a staniului cu cuprul determină prezența frecventă a calcopiritei CuFeS2 în zăcămintele de minereu de staniu cu formarea paragenezei casiterit-calcopirită.

Stannin (din lat. stannum - staniu), pirite de staniu, un mineral din clasa sulfurilor cu formula generală de forma Cu2FeSnS4. Din formula calcopirită rezultă înlocuirea unui atom de Fe cu Sn. Conține 29,58% Cu, 12,99% Fe, 27,5% Sn și 29,8 S, precum și impurități Zn, Sb, Cd, Pb și Ag. Mineral răspândit în zăcămintele de staniu din Rusia. La o serie de zăcăminte din Rusia (Primorye, Yakutia) și Rusia de Mijloc (Tadjikistan), este un element esențial al mineralelor sulfurate și adesea, împreună cu varlamovitul, reprezintă 10-40% din staniul total. Adesea formează diseminare în sfalerite ZnS, calcopirită. În multe cazuri, se observă fenomene de degradare a stannitei cu eliberarea de casiterit.

formă coloidală

Compușii coloidali și staniu-siliceoi joacă un rol semnificativ în geochimia staniului, deși acesta nu a fost studiat în detaliu. Un loc semnificativ în geologia elementului îl au compușii colomorfi și produsele transformărilor sale cristaline în varietăți criptocristaline. Casiterita colomorfă este considerată o formă de expresie a soluțiilor vâscoase asemănătoare gelului.

Studiile independente au relevat o solubilitate anormal de mare a SnO2 în soluții de clor-siliciu. Solubilitatea maximă este atinsă într-un raport.

Analiza proprietăților compusului Sn(OH)4 și apropierea lor de compusul Si(OH)4 relevă capacitatea acestuia de a polimeriza cu formarea compușilor H2SnkO2k+1, SnkO2k−1(OH)2. În ambele cazuri, este posibilă înlocuirea grupării (OH) cu anioni F și Cl.

Astfel, polimerizarea moleculelor de Sn(OH)4 și combinarea lor cu molecule de Si(OH)4 duce la formarea unui gel (coloidal) și apariția catenelor HmSn2nSinOp, cu m ≤ 8, sau Hs (Nekrasov I. Ya). şi colab., 1973).

Datele disponibile sugerează că forma coloidală este un intermediar natural în precipitarea staniului din soluțiile hidrotermale.

Forme de găsire a staniului în fază lichidă

Cea mai puțin studiată parte a geochimiei staniului, deși casiteritele au fost găsite în incluziuni gaz-lichid sub formă de minerale prizoniere (Kokorin A. M. și colab., 1975). Nu există lucrări privind analiza unor soluții naturale specifice care conțin staniu. Practic, totul se bazează pe rezultatele studiilor experimentale, care vorbesc doar despre formele probabile de găsire a staniului în soluții. Academicianul V. L. Barsukov a jucat un rol semnificativ în dezvoltarea metodologiei pentru aceste studii.

Întregul set de forme stabilite experimental de găsire a staniului în soluții este împărțit în grupuri:

Compuși ionici. Acești compuși și structurile lor sunt descrise în termeni de valență clasică și concepte stereochimice. Se remarcă subgrupurile:

Ionii simpli Sn+2 și Sn+4 se găsesc în principal în saramurele magmatice, precum și în soluțiile hidrotermale cu valori scăzute ale pH-ului. Cu toate acestea, în sistemele hidrotermale existente, reflectate de compoziția incluziunilor gaz-lichid, asemenea condiții nu au fost stabilite.

Săruri ale acizilor galoizi - SnF2, SnF40, SnCl40. Se crede că rolul clorului în transportul și depunerea staniului și a metalelor înrudite este mai semnificativ decât rolul fluorului.

Compuși hidroxil ai staniului. În condiții alcaline, compușii inițiali sunt H2SnO2, H2SnO4, H2SnO3. Aceste forme sunt adesea stabilite pe baza formelor minerale cunoscute. Unele dintre aceste forme sunt atât de origine artificială (CaSnO3, Ca2SnO4), cât și naturală (FeSnO2, Fe2SnO4). În medii acide, acești compuși se comportă ca baze slabe precum Sn(OH)2, Sn(OH)4. Se crede că una dintre formele de manifestare a unor astfel de compuși este varlamovitul. Conform datelor experimentale, Sn(OH)4 se depune numai la Т< 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.

Destul de des, grupările (OH)-1 sunt înlocuite cu F și Cl, creând modificări substituite cu halogen ale hidrocompușilor de staniu. În general, aceste forme sunt reprezentate de compușii Sn(OH)4-kFk sau Sn(OH)4-kFk-nn. În general, compusul Sn(OH)3F este stabil la T = 25 - 50 °C și Sn(OH)2F² la T = 200 °C.

compuși sulfurați. Conform datelor experimentale, soluția conține compuși SnS4-4 sau SnS3-2 la pH > 9; SnS2O-2 (pH = 8 - 9) și Sn(SH)4 (pH = 6). Se menționează existența unui compus de tip Na2SnS3, care este instabil într-un mediu acid.

Compuși complecși ai staniului au fost studiați prin dizolvarea casiteritului în medii fluorurate. Acești compuși sunt foarte solubili. Aceleași proprietăți le dețin și compușii obținuți în soluții de clorură. Principalele forme de compuși complecși cunoscuți din experimente includ Na2(Sn(OH)6), Na2(SnF6), Na2(Sn(OH)2F4), etc. Experimentele au arătat că complexul Sn(OH)4F2-2 va prevala la T = 200 °C.

Compuși coloidali și staniu-siliciu. Existența lor este evidențiată de prezența segregărilor colomorfe de casiterită la multe depozite.

Tipuri industriale de depozite de staniu

Caracteristicile geochimice ale staniului descrise mai sus se reflectă indirect în zăcămintele formative de minereu de staniu propuse de E. A. Radkevich cu adăugiri ulterioare.

A. Formarea granitelor purtătoare de staniu. Cassiteritul se găsește în partea accesorie a granitelor.

B. Formare rară de granit meial. Acestea sunt granite de tip litionit-amazonit-albit (apogranite după A. A. Beus). Casiterit în partea accesorie împreună cu columbit-tatnatlit, microlit etc.

B. Formarea pegmatitelor purtătoare de staniu. Mineralizarea staniului este tipică pentru tipurile Be-Li-, Be-Ta-, F-Li-.

D. Formarea feldspat-cuarț-casiterit. Selectat Iv. F. Grigoriev. Acestea sunt vene de cuarț-feldspat cu casiterit și alte minerale.

D. Formarea cuarţ-casterită. Extins spre NE al URSS. Acestea sunt zone de vene, greisens cu cuarț, moscovit, wolframit, casiterit etc.

E. Formarea casiterit-silicat-sulfură cu tipuri de turmalină și clorit. Una dintre principalele formațiuni productive ale Primorye al Rusiei.

G. Formarea de casiterit-sulfură. De asemenea, formațiunea principală de staniu. Se distinge principalele tipuri:

mineralizare staniu-tungsten stocwork;

corpuri de minereu de tip quar-cassiterit-arsenopirit;

filoane productive de cuarț de tip sulfură-casiterit-clorit;

H. Formațiune Tin-skarn.

I. Formare lemnoasă de staniu (formare de riolit).

K. Formarea rocilor de bază și ultrabazice (conform lui I. Ya. Nekrasov)

Dioxidul de staniu este un material abraziv foarte eficient folosit la „finisarea” suprafeței sticlei optice.

Un amestec de săruri de staniu – „compoziție galbenă” – a fost folosit anterior ca colorant pentru lână.

Staniul este, de asemenea, utilizat în sursele de curent chimic ca material anodic, de exemplu: element mangan-staniu, element oxid-mercur-staniu. Utilizarea staniului într-o baterie plumb-staniu este promițătoare; de exemplu, la o tensiune egală cu o baterie cu plumb, o baterie cu plumb are de 2,5 ori mai multă capacitate și de 5 ori mai multă densitate de energie pe unitate de volum, rezistența sa internă este mult mai mică.

Staniul este un element chimic

Staniul este unul dintre puținele metale cunoscute de om încă din timpurile preistorice. Staniul și cuprul au fost descoperite înainte de fier, iar aliajul lor, bronzul, este, aparent, primul material „artificial”, primul material preparat de om.

Rezultatele săpăturilor arheologice sugerează că încă din cinci milenii î.Hr., oamenii au fost capabili să topească singuri staniul. Se știe că egiptenii antici au adus staniu pentru producerea bronzului din.

Sub numele de „trapu” acest metal este descris în literatura antică indiană. Numele latin pentru staniu, stano, provine din sanscrita „sta”, care înseamnă „solid”.

Mențiunea staniului se găsește și la Homer. Cu aproape zece secole înainte nouă eră fenicienii aduceau minereu de staniu din Insulele Britanice, numite atunci Cassiterids. De aici și denumirea de casiterit, cel mai important dintre mineralele de staniu; compoziția sa de SnO2. Un alt mineral important este stanin, sau pirita de staniu, Cu2FeSnS4. Cele 14 minerale rămase ale elementului nr. 50 sunt mult mai rare și nu au valoare industrială. Apropo, strămoșii noștri aveau minereuri de staniu mai bogate decât noi. A fost posibilă topirea metalului direct din minereurile aflate pe suprafața Pământului și îmbogățite în timpul proceselor naturale de intemperii și spălare. În zilele noastre, astfel de minereuri nu mai există. ÎN conditii moderne Procesul de obținere a staniului este în mai multe etape și laborios. Minereurile din care se topește acum staniul au o compoziție complexă: pe lângă elementul nr. 50 (sub formă de oxid sau sulfură), ele conțin de obicei siliciu, fier, plumb, cupru, arsen, calciu, wolfram și alte elemente. Minereurile de staniu din zilele noastre conțin rareori mai mult de 1% Sn, iar placerii conțin și mai puțin: 0,01...0,02% Sn. Aceasta înseamnă că pentru a obține un kilogram de staniu este necesar să extragi și să procesezi cel puțin un cent de minereu.

Cum se obține staniul din minereuri? Producerea elementului nr. 50 din minereuri și placeri începe întotdeauna cu îmbogățirea. Metodele de îmbogățire a minereurilor de staniu sunt destul de diverse. În special, este utilizată metoda gravitațională, bazată pe diferența de densitate a mineralelor principale și a mineralelor însoțitoare. În același timp, nu trebuie să uităm că cei însoțitori sunt departe de a fi mereu o rasă goală. Adesea ele conțin metale pretioase de exemplu tungsten, titan, lantanide. În astfel de cazuri, ei încearcă să extragă toate componentele valoroase din minereul de staniu.

Compoziția concentratului de staniu rezultat depinde de și, de asemenea, de modul în care a fost obținut acest concentrat. Conținutul de staniu din acesta variază de la 40 la 70%. Concentratul este trimis la cuptoare (la 600...700°C), unde din acesta sunt îndepărtate impuritățile relativ volatile de arsen și sulf. Și majoritatea fierului, antimoniului, bismutului și a altor metale sunt leșiate cu acid clorhidric după ardere. După ce se face acest lucru, rămâne să separați staniul de oxigen și siliciu. Prin urmare, ultima etapă în producerea staniului negru este topirea cu cărbune și fluxuri în cuptoare reverberative sau electrice. Din punct de vedere fizico-chimic, acest proces este similar cu un furnal: carbonul „iia” oxigenul din staniu, iar fluxurile transformă dioxidul de siliciu într-o zgură ușoară în comparație cu metalul.

Există încă destul de multe impurități în staniul brut: 5 ... 8%. Pentru a obține metal de calitate înaltă (96,5 ... 99,9% Sn), se folosește focul sau mai rar electrolitic. Iar staniul necesar industriei semiconductoarelor cu o puritate de aproape șase nouă - 99,99985% Sn - se obține în principal prin topirea zonei.

Pentru a obține un kilogram de staniu, nu este necesar să procesați un centr de minereu. Puteti face altfel: "decojiti" 2000 de conserve vechi.

Pe fiecare cade doar o jumătate de gram de staniu. Dar înmulțite cu scara producției, aceste jumătate de grame se transformă în zeci de tone... Ponderea staniului „secundar” în industria țărilor capitaliste este de aproximativ o treime din producția totală. Aproximativ o sută lucrează la noi instalatii industriale pentru recuperarea staniului.

Cum se scoate staniul din tablă? Prin mijloace mecanice este aproape imposibil să faci acest lucru, așa că folosesc diferența dintre proprietățile chimice ale fierului și staniului. Cel mai adesea, staniul este tratat cu clor gazos. Fierul de călcat în absența umidității nu reacționează cu acesta. Staniul se combină cu clorul foarte ușor. Se formează un lichid fumos - clorură de staniu SnCl4, care este utilizată în industria chimică și textilă sau trimisă la un electrolizor pentru a obține staniu metalic din acesta. Și din nou va începe „cercul”: foile de oțel vor fi acoperite cu această tablă, vor primi tablă. Se va face borcane, borcanele vor fi umplute cu mâncare și sigilate. Apoi le vor deschide, vor mânca conserve, vor arunca conservele. Și apoi (nu toți, din păcate) vor ajunge din nou la fabricile de tablă „secundară”.

Alte elemente fac un ciclu în natură cu participarea plantelor, microorganismelor etc. Ciclul staniului este opera mâinilor umane.

Staniu în aliaje. Aproximativ jumătate din producția mondială de staniu merge la conserve. Cealaltă jumătate - în, pentru a obține diferite aliaje. Nu vom vorbi în detaliu despre cel mai faimos dintre aliajele de staniu - bronzul, adresându-ne cititorilor un articol despre cupru - o altă componentă importantă a bronzurilor. Acest lucru este cu atât mai justificat pentru că există bronzuri fără cositor, dar nu există „fără cupru”. Unul dintre principalele motive pentru crearea bronzurilor fără cositor este lipsa elementului nr. 50. Cu toate acestea, bronzul care conține staniu este încă un material important atât pentru inginerie mecanică, cât și pentru artă.

Tehnica are nevoie și de alte aliaje de staniu. Adevărat, nu sunt aproape niciodată folosite ca materiale structurale: nu sunt suficient de puternice și prea scumpe. Dar au alte proprietăți care permit rezolvarea unor probleme tehnice importante cu materiale relativ mici.

Cel mai adesea, aliajele de staniu sunt folosite ca materiale antifricțiune sau lipituri. Primul vă permite să economisiți mașini și mecanisme, reducând pierderile prin frecare; al doilea conectează piese metalice.

Dintre toate aliajele antifricțiune, babbits de staniu, care conțin până la 90% staniu, au cele mai bune proprietăți. Lipiturile plumb-staniu moi și cu punct de topire scăzut udă bine suprafața majorității metalelor, au o ductilitate ridicată și rezistență la oboseală. Cu toate acestea, domeniul lor de aplicare este limitat din cauza insuficientei Putere mecanică lipiturile în sine.

Staniul face, de asemenea, parte din aliajul tipografic. În cele din urmă, aliajele pe bază de staniu sunt foarte necesare pentru inginerie electrică. Material esential pentru condensatoare electrice - cadru; acesta este staniu aproape pur, transformat în foi subțiri (ponderea altor metale în staniol nu depășește 5%).

De altfel, multe aliaje de staniu sunt adevărați compuși chimici ai elementului #50 cu alte metale. Fuzionarea, staniul interacționează cu calciul, magneziul, zirconiul, titanul și multe elemente de pământuri rare. Compușii rezultați se caracterizează printr-o refractare destul de mare. Astfel, stanidura de zirconiu Zr3Sn2 se topește numai la 1985°C. Și nu doar refractaritatea zirconiului este „de vină” aici, ci și natura aliajului, legătura chimică dintre substanțele care îl formează. Sau alt exemplu. Magneziul nu poate fi clasificat ca un metal refractar, 651 ° C este departe de un punct de topire record. Staniul se topește la o temperatură și mai scăzută de 232°C. Și aliajul lor, compusul Mg2Sn, are un punct de topire de 778°C.

Faptul că elementul nr. 50 formează destul de multe aliaje de acest fel face critică luarea în considerare a afirmației că doar 7% din staniul mondial este consumat sub formă de compuși chimici („Brief enciclopedie chimică”, vol. 3, p. 739). Aparent, aici vorbim doar de compuși cu nemetale.

Compuși cu nemetale. Dintre aceste substante cea mai mare valoare au cloruri. Tetraclorura de staniu SnCl4 dizolvă iodul, fosforul, sulful și multe substanțe organice. Prin urmare, este folosit în principal ca un solvent foarte specific. Diclorura de staniu SnCl2 este folosită ca mordant în vopsire și ca agent reducător în sinteza coloranților organici. Aceleași funcții în producția de textile au un alt compus al elementului nr. 50 - stanat de sodiu Na2SnO3. În plus, cu ajutorul ei, mătasea este îngreunată.

Industria folosește, de asemenea, oxizi de staniu într-o măsură limitată. SnO este folosit pentru a face sticlă rubin, iar SnO2 este folosit pentru a face glazură albă. Cristalele galben-aurie de disulfură de staniu SnS2 sunt adesea numite foiță de aur, care este folosită pentru a „auri” lemnul, gipsul. Aceasta este, ca să spunem așa, cea mai „anti-modernă” utilizare a compușilor de staniu. Dar cele mai moderne?

Dacă avem în vedere doar compușii de staniu, atunci aceasta este utilizarea stanatului de bariu BaSnO3 în ingineria radio ca un dielectric excelent. Iar unul dintre izotopii staniului, 119Sn, a jucat un rol semnificativ în studiul efectului Mössbauer - un fenomen datorită căruia a fost creată o nouă metodă de cercetare - spectroscopia de rezonanță gamma. Și acesta nu este singurul caz în care metalul antic a servit științei moderne.

Pe exemplul staniului gri - una dintre modificările elementului nr. 50 - a fost dezvăluită o relație între proprietăți și natura chimica material semiconductor. Și acesta, se pare, este singurul lucru pentru care tabla gri poate fi amintită cu un cuvânt bun: a adus mai mult rău, cu atât mai mult bine. Vom reveni la această varietate de element #50 după ce am vorbit despre un alt grup mare și important de compuși ai staniului.

Despre organostan. Există o mulțime de compuși organo-elementali care conțin staniu. Prima dintre ele a fost primită în 1852.

La început, substanțele din această clasă au fost obținute într-un singur mod - în reacția de schimb între compușii anorganici de staniu și reactivii Grignard. Iată un exemplu de astfel de reacție:

SnCl4 + 4RMgX → SnR4 + 4MgXCl

(R aici este un radical de hidrocarbură, X este un halogen).

Compușii SnR4 nu au găsit o aplicație practică largă. Dar din ele se obțin și alte substanțe organostanice, ale căror beneficii sunt neîndoielnice.

Pentru prima dată, interesul pentru organotin a apărut în timpul Primului Război Mondial. Aproape toți compușii organici de staniu obținuți până atunci erau toxici. Acești compuși nu au fost folosiți ca substanțe toxice; toxicitatea lor pentru insecte, mucegaiuri și microbi dăunători a fost folosită mai târziu. Pe baza de acetat de trifenilstaniu (C6H5)3SnOOCCH3, a fost creat un medicament eficient pentru combaterea bolilor fungice ale cartofilor și sfeclei de zahăr. Acest medicament s-a dovedit a avea o altă proprietate utilă: a stimulat creșterea și dezvoltarea plantelor.

Pentru a combate ciupercile care se dezvoltă în aparatele industriei celulozei și hârtiei, se folosește o altă substanță - hidroxidul de tributil staniu (C4H9) 3SnOH. Acest lucru îmbunătățește considerabil performanța hardware-ului.

Dilaurinat de dibutilstaniu (C4H9)2Sn(OCOC11H23)2 are multe „profesii”. Este folosit în practica veterinară ca remediu pentru helminți (viermi). Această substanță este utilizată pe scară largă în industria chimica ca stabilizator pentru PVC și altele materiale polimerice Si cum . Viteza de reacție de formare a uretanilor (monomeri ai cauciucului poliuretanic) în prezența unui astfel de catalizator crește de 37 de mii de ori.

Pe baza compușilor organostanic au fost create insecticide eficiente; Ochelarii organostanic protejează în mod fiabil împotriva radiațiilor cu raze X, părțile subacvatice ale navelor sunt acoperite cu plumb polimeric și vopsele cu organostan, astfel încât moluștele să nu crească pe ele.

Aceștia sunt toți compuși ai staniului tetravalent. Domeniul limitat al articolului nu permite să vorbim despre multe alte substanțe utile din această clasă.

Compușii organici ai staniului divalent, dimpotrivă, sunt puțini la număr și până acum nu au găsit aproape nicio aplicație practică.

Despre tablă gri.În iarna geroasă a anului 1916, un lot de tablă a fost trimis pe calea ferată din Orientul Îndepărtat în partea europeană a Federației Ruse. Dar în loc de lingouri alb-argintii, mai ales pulbere fină cenușie.

Cu patru ani mai devreme, a avut loc o catastrofă cu expediția exploratorului polar Robert Scott. Expediția, îndreptată spre Polul Sud, a rămas fără combustibil: s-a scurs din vasele de fier prin cusăturile lipite cu tablă.

Cam în aceiași ani, celebrul chimist rus V.V. Markovnikov a fost rugat de comisariat să explice ce se întâmplă cu ceainicele din tablă care erau furnizate armatei ruse. Ceainicul care a fost adus la laborator ca bun exemplu, a fost acoperit cu pete cenușii și excrescente care s-au prăbușit chiar și cu bătăi ușoare cu mâna. Analiza a arătat că atât praful, cât și excrementele constau numai din cositor, fără impurități.

Ce s-a întâmplat cu metalul în toate aceste cazuri?

Ca multe alte elemente, staniul are mai multe modificări alotropice, mai multe stări. (Cuvântul „alotropie” este tradus din greacă ca „o altă proprietate”, „o altă întorsătură.”) La temperaturi pozitive normale, staniul arată astfel încât nimeni să nu se îndoiască că aparține clasei metalelor.

Metal alb, ductil, maleabil. Cristalele de staniu alb (se mai numește și beta-staniu) sunt tetragonale. Lungimea marginilor rețelei cristaline elementare este de 5,82 și 3,18 Ǻ. Dar sub 13,2°C, starea „normală” a staniului este diferită. De îndată ce acest prag de temperatură este atins, începe o rearanjare în structura cristalină a lingoului de staniu. Staniul alb este transformat în staniu gri sau alfa sub formă de pulbere, iar cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât este mai mare viteza acestei transformări. Atinge maximul la minus 39°C.

Cristale de staniu gri de configurație cubică; dimensiunile celulelor lor elementare sunt mai mari - lungimea marginii este de 6,49 Ǻ. Prin urmare, densitatea staniului gri este considerabil mai mică decât cea a albului: 5,76 și, respectiv, 7,3 g/cm3.

Rezultatul cotitorului alb care devine gri este uneori denumit „ciumă de staniu”. Petele și excrescentele de pe ceainicele armatei, vagoanele cu praf de tablă, cusăturile devenite permeabile la lichid sunt consecințele acestei „boli”.

De ce nu se întâmplă acum asemenea povești? Doar dintr-un singur motiv: au învățat să „trateze” ciuma de cositor. Natura sa fizico-chimică a fost clarificată, s-a stabilit modul în care anumiți aditivi afectează susceptibilitatea metalului la „ciumă”. S-a dovedit că aluminiul și zincul contribuie la acest proces, în timp ce bismutul, plumbul și antimoniul, dimpotrivă, îl contracarează.

Pe lângă staniul alb și gri, a fost găsită o altă modificare alotropică a elementului nr. 50 - staniul gamma, care este stabil la temperaturi peste 161°C. Trăsătură distinctivă astfel de staniu este fragilitate. Ca toate metalele, staniul devine mai ductil odată cu creșterea temperaturii, dar numai la temperaturi sub 161°C. Apoi își pierde complet plasticitatea, transformându-se în staniu gamma și devine atât de fragil încât poate fi zdrobit în pulbere.

Într-o formă populară, autorul introduce un metal foarte vechi - cositor. Acest metal și sărurile sale sunt folosite în multe economie naționale. Straturile de organotină sunt folosite ca acoperiri de protecție. Preparatele organotinice sunt utilizate pe scară largă în agricultură și medicină. În zilele noastre este imposibil să faci fără praf de staniu, folie și alte aliaje și săruri.

Cine este el? Moale în proprietățile sale, dă duritate celorlalți. Cu punct de topire scăzut prin natură, devine refractar în combinație cu alte metale. Timp de secole a fost folosit pentru a turna clopote și tunuri, monumente, statui și decorațiuni care continuă să ne uimească și astăzi.

Astăzi îl vom întâlni în fonturi tipografice, și în conserve și în rulmenți. Unul dintre izotopii săi a ajutat oamenii de știință să dezvolte o nouă metodă de cercetare, care este în prezent utilizată pe scară largă de chimiști, fizicieni, biologi (spectroscopie de rezonanță gamma).

Recent, s-a „împrietenit” cu hidrocarburile, iar chimiștii au început să pregătească substanțe cu proprietăți remarcabile - pesticide, catalizatori, stabilizatori, stimulente de creștere a plantelor, medicamente și vopsele.

Văzând jucării strălucitoare pe pomul de Crăciun, o veți recunoaște pe cunoștința noastră în „aurire”. Nu „locuiește” într-un apartament separat, ci întotdeauna într-unul „comunal”, cu diferiți vecini. Cel mai adesea el alege o locuință în munți - în stânci de granit și stânci. Adesea „se stabilește” de-a lungul malurilor râurilor și pe coasta mărilor și oceanelor. Și uneori trăiește adânc în subteran. Prin urmare, nu este ușor să-l forțezi să „ieșească” la suprafață și chiar mai dificil să „se despart de vecinii săi”. De aceea dă multe bătăi de cap îmbogățitorilor și metalurgiștilor.

Prima intalnire.

Cum au ajuns oamenii din antichitate să cunoască acest metal alb-argintiu, unde și când s-au întâlnit pentru prima dată?

După ce au primit foc, oamenii au învățat cum să-l folosească - au ars lut, au topit metale din minereuri. Atunci, conform credințelor grecilor antici, omul a făcut cunoștință cu cositorul. Așa spune un frumos mit poetic.

Dar cum răspunde știința modernă la această întrebare?

Până acum, nu există un consens în rândul oamenilor de știință și nu există un răspuns fără echivoc.

„Cu cinci până la șase mii de ani înainte de epoca noastră, mult mai devreme decât a învățat omul să topească și să prelucreze fierul, știa deja să topească staniul”, a scris academicianul A.E. Fersman1. Dar nu toți oamenii de știință împărtășesc acest punct de vedere. Unii cred, referindu-se la săpăturile arheologice, că acest eveniment a avut loc aproape o mie de ani mai târziu. Până acum, inelul și balonul găsite într-una dintre piramidele egiptene sunt considerate cele mai vechi obiecte din cosin. Au fost realizate, se pare, la mijlocul mileniului II î.Hr.

1 Fersman A. E. Geochimie distractivă. M.-L.: Detgiz, 1954, 174 p.

Cu toate acestea, aceste descoperiri nu pot servi încă ca o dovadă suficient de puternică a faptului că staniul intră formă pură nefolosit înainte. Este posibil ca multe produse antice din tablă pur și simplu să nu fi ajuns la noi din cauza rezistenței scăzute a acestui metal la aer și umiditate. În plus, în Orientul Antic existau puține zăcăminte de staniu. S-au întâlnit în Mesopotamia, în nord, în Iran. Egiptul nu avea propria tablă, era importată din Iran.

În literatura indiană antică - în Vede, Mahabharata - staniul este numit trapu (trapu). În același timp, denumirea latină stano provine din sanscrita „sute” – rezistent, „solid, durabil”. Acest lucru indică, de asemenea, că staniul era cunoscut timp de patru mii de ani înaintea erei noastre. Cuvântul cositor are o altă semnificație - „apă stagnantă”, un iaz, un lac. La mijlocul secolului, staniul era considerat un tip de plumb și era numit plumb alb (Plumbum album), în timp ce plumbul obișnuit era numit plumb negru (Plumbum nigrum). Numele rusesc „staniu”, potrivit celebrului profesor N. A. Figurovsky, provine de la vechiul cuvânt slav „staniu” - o băutură îmbătătoare. Slavii antici l-au ținut în vase de plumb și, se pare, au început să numească metalul (plumb) așa. „Cuvântul staniu”, scrie N. A. Figurovsky, „stă, de asemenea, în legătură cu numele unui alt corp lichid - ulei (oleum) ... cuvinte legate de cositor - staniu (lampă de plumb) și cutie de tablă (vas de tablă)."

Mai mult oameni mai devremeîntâlnit cu cuprul, acum aproximativ 6,5-7 mii de ani. Unii arheologi cred că omul a făcut cunoștință cu acest metal într-o perioadă mai timpurie.

În anii 60, în Chatal-Gayuk au fost găsite straturi pre-ceramice neolitice. Analiza acestor straturi a arătat că ele aparțin mileniului VII-VI î.Hr. În timpul acestor săpături s-au găsit pungi de cupru. Prin urmare, unii oameni de știință au început să susțină că cunoașterea unei persoane cu s-a întâmplat cu 9 mii de ani înainte de noua eră. Cu toate acestea, studiile ulterioare nu au confirmat această presupunere.

Minereurile de cupru erau adesea contaminate cu diverse impurități. Este posibil ca printre ele să fi fost pietricele negre de minereu de staniu. Minereul care conținea staniu, care cădea în cuptorul de topire, a fost amestecat cu cupru și s-a format un aliaj - bronz (din cuvântul persan „brontpsion”, care înseamnă „aliaj”).

Chiar și în antichitate, era bine cunoscut faptul că adăugarea anumitor minerale la minereul de cupru facilitează topirea metalului din acesta.

Este probabil ca bucăți de piatră de staniu să fi fost adăugate minereului de cupru ca flux.

Bronzul, obținut accidental în timpul topirii cuprului, a câștigat rapid recunoașterea oamenilor din acele vremuri îndepărtate. Noul aliaj galben-auriu era mult mai dur decât cuprul, bine forjat, perfect turnat în matrițe și bine prelucrat.

„Nu știm cum a fost descoperit de om acest aliaj minunat”, scrie academicianul A. E. Fersman. „Se poate presupune că o persoană a topit minereu de cupru cu un amestec de staniu de multe ori (se găsesc astfel de depozite „complexe” de cupru și staniu) și în cele din urmă a observat rezultatul topirii în comun și a înțeles semnificația acestuia.”

Calitățile remarcabile ale bronzului au ajutat la înlocuirea cuprului aproape peste tot de la utilizarea omului preistoric. Au început să facă arme din bronz - topoare, săbii, pumnale, vârfuri de săgeți, săgeți, bijuterii - brățări, pandantive. Epoca bronzului a jucat un rol important în cultura omenirii.

Vechii metalurgiști, observând că bucățile de minereu de staniu aveau un efect atât de benefic asupra topirii cuprului, probabil că au încercat să topească pietre negre fără minereu de cupru. ÎN cuptor de topire au apărut picături de metal alb-argintiu - cositor.

În epoca bronzului, totuși, acest metal în forma sa pură nu a fost utilizat pe scară largă. Meșterii au realizat decorațiuni pe arme și vase din tablă. Unul dintre miturile grecești antice spune cum zeul focului și fierarului Hephaestus a forjat un scut pentru eroul Ahile și l-a decorat cu un ornament din tablă. Acest lucru este menționat de autorul Iliadei – Homer.

După ce au apreciat staniul și au învățat cum să o topească din minereu, minerii antici au început să caute acest minereu. La acea vreme, ei nu aveau un arsenal atât de bogat de diverse instrumente și metode precum le-au oferit știința și tehnologia geologilor moderni.

În urmă cu câțiva ani, geologii „în serviciu” au primit un nou dispozitiv original - un detector de staniu cu rezonanță gamma. Poate fi folosit pentru a determina conținutul de metal din minereu cu o precizie de sutimi.

Asemenea vânătorilor-cărări, exploratorii au fost foarte atenți, iar acest lucru i-a ajutat adesea să dezvăluie secretul comorilor subterane. În același mod, apa și copacii spuneau adesea minerilor locația minereului. Ei știau din experiență că anumite tipuri de copaci, tufișuri și ciuperci cresc adesea în zăcămintele de minereu. De exemplu, în unele locuri, kachim (iarba, mai rar un semi-arbust din familia cuișoarelor) crește aproape întotdeauna peste zăcăminte de minereuri de cupru, în altele - stejar.

Există multe alte semne prin care minerii au găsit minereuri de staniu. În nopțile reci de toamnă, gerul pulverizează ușor pământul și argintiază vârfurile copacilor. S-a observat că odată cu razele soarelui, gerul se topește cel mai repede acolo unde se află unele minereuri. Acest lucru se datorează faptului că în locurile în care apare filonul de minereu, pământul se încălzește mai repede (la urma urmei, oxizii metalici au o capacitate termică mai mare decât solul). În Evul Mediu, celebrul metalurgist Agricola a explicat topirea mai rapidă a înghețului peste zăcămintele de minereu prin faptul că obiectele întunecate se încălzesc mai repede.

Fără instrumente perfecte, minerii antici, folosind o viță de vie, explorau diverse minereuri metalice, inclusiv cositor. Unii au considerat că ramurile de alun sunt cele mai potrivite pentru căutarea minereurilor. Alții au găsit cuprul cu ajutorul viței de vie de frasin, plumb și mai ales staniu - folosind ramuri de pin.

Unii oameni de știință moderni consideră această artă uimitoare de a deține o „undiță magică” ca un simplu șarlatan sau o consideră un ecou al superstițiilor antice.

Alți oameni de știință, minunându-se de îndemânarea extraordinară a minerilor antici în găsirea metalelor placer și a venelor, sunt gata să le atribuie o susceptibilitate specială la câmpurile magnetice și la curenții electrici slabi formați de zăcămintele de minereu. Și sunt cei care sunt gata să creadă în sentimentele supranaturale ale oamenilor din epoca bronzului, de exemplu, capacitatea lor de a „vedea” cu degetele. Desigur, astfel de speculații nu sunt adevărate.

La începutul cunoștințelor lor cu staniu, oamenii din vechime extrageau minereu de staniu din placeri, în principal în sedimentele râului. În acele zile, ei erau deja familiarizați cu tehnica de spălare. Mai târziu, staniul a fost extras din minereu de staniu adânc înrădăcinat.

Minereurile au fost extrase într-o groapă deschisă. În lucrările deschise, se făceau buiandrugi (stâlpi) pentru a-i proteja pe mineri de blocaje și de moarte sub dărâmături, deși au fost adesea accidente. Până acum, în timpul săpăturilor arheologice ale lucrărilor antice din Siberia, Kazahstan, Altai și alte locuri de pe teritoriul țării noastre și în multe locuri unde cuprul și staniul erau extrase deja în epoca bronzului (în Anglia, China și Peru), schelete de sunt găsiți mineri morți.

În galeriile subterane au fost lăsați și stâlpi pentru a proteja împotriva posibilelor prăbușiri. Dar aceștia erau deja stâlpi sau coloane așezate din stâncă care susțineau bolta aditului. Astfel de elemente de fixare se găsesc în multe lucrări antice, unde erau extrase cuprul și staniul. Adesea, astfel de recuzite erau făcute din plăci sau blocuri de piatră, iar în locurile în care era multă pădure se foloseau adesea stâlpi de lemn. În acele vremuri îndepărtate, galeriile subterane se coborau pe trepte sau pe scări de lemn sculptate în stâncă. Cel mai adesea aceștia erau bușteni cu crestături sau copaci cu ramuri groase tăiate. În Urali, într-una dintre minele antice, a fost găsită o astfel de scară. Pe astfel de scări primitive, minerii nu numai că coborau în adăposturi și lucrări, ci și ridicau minereu în jgheaburi, pungi de piele și coșuri de răchită.

La început, staniul a fost topit din minereu pe foc. Flacăra focului a fost suficientă pentru a extrage metalul fuzibil (la urma urmei, staniul se topește deja la 232 de grade). Mai târziu, staniul a fost topit în gropi, ai căror pereți erau acoperiți cu un strat dens de lut pentru a o proteja de infiltrații. panza freaticași scurgerea metalului topit în pământ. Lemne de foc și bucăți de minereu au fost așezate în straturi în groapă.

Tehnologia de topire a staniului din plasare a fost oarecum diferită. Mai întâi s-a făcut un foc în groapă, iar când lemnul de foc era ars, minereul era turnat pe cărbunii aprinși.

În ambele cazuri, metalul lichid format în timpul topirii s-a acumulat în fundul gropii. A fost scos cu oale speciale și turnat în forme.

Mai târziu, pentru a îmbunătăți procesul de ardere a combustibilului în groapă, a început să fie folosit burduf pentru a furniza aer. Această mică îmbunătățire a făcut posibilă creșterea capacității gropilor, au început să le facă mai largi și mai adânci. Dar, în timp, topiturile au devenit mari și a fost dificil să scoți metalul din fundul gropii.

Salvat, după cum spunem acum, ingeniozitatea lucrătoare. Unul dintre metalurgiștii antici a venit cu o nouă „unitate” pentru topirea minereului - o mare butoi de lemn acoperit la interior cu argilă refractară. O astfel de „căptușeală” a rezistat în mod fiabil la temperaturi ridicate. în curând a înlocuit gropile (cuptoare). S-a dovedit că topirea metalului în butoaie, în care s-au turnat cărbune și minereu în straturi și, de asemenea, suflarea aerului cu burduf, nu este mai rea decât în ​​gropi, dar mult mai convenabilă.

Secolele au trecut, tehnica de topire a metalelor s-a îmbunătățit. Butoaiele au fost înlocuite cu mici cuptoare artizanale cu arbore (astfel de cuptoare de casă au fost folosite în China pentru topirea staniului încă de la începutul secolului al XX-lea). Un astfel de cuptor, construit din cărămidă sau piatră, a fost mai întâi încălzit cu lemn și cărbune, iar apoi minereu de staniu și cărbune (și mai târziu cocs) au fost încărcate în el în straturi. Aerul a fost suflat și cu burduf, dar pentru că era nevoie de mult mai mult decât înainte, suflanta a fost pusă în mișcare cu ajutorul cailor. În viitor, tracțiunea cailor a fost înlocuită cu roți de apă.

Cu toate acestea, la topirea minereului de staniu în cuptoarele cu arbore primitive, nu a fost posibil să se atingă o astfel de temperatură la care să se topească și zgura. Roca sterilă a rămas în cuptor sub forma unei mase dense sinterizate. Prin urmare, la sfârșitul topirii, cuptorul a trebuit să fie demontat pentru a îndepărta zgura.

De-a lungul timpului, staniul a început să fie topit în cuptoare cu arbore mult mai mari și la o temperatură mai ridicată, la care s-a format zgura topită. Dar concomitent cu refacerea staniului a avut loc și refacerea fierului. Rezultatul a fost un număr mare de aliaje refractare fier-staniu (metalurgiștii le numesc „gartlings”). Au redus semnificativ randamentul staniului pur. Dezavantajele cuptoarelor cu arbore constau și în faptul că în ele puteau fi topite numai astfel de minereuri de staniu, care constau din bucăți mari. Și erau puține astfel de minereuri. Mai târziu, metalurgiștii au învățat cum să prelucreze minereurile și concentratele în astfel de cuptoare, care erau obținute prin simplă spălare. Au fost pre-sinterizate pe grătare speciale.

Tehnica de topire a staniului s-a îmbunătățit încet. Abia la începutul secolului al XVIII-lea, pentru prima dată în Anglia, cuptoarele cu arbore au fost înlocuite cu cuptoare cu reverberație cu focare cu grătar. Cărbunele pulverizat a fost folosit pentru a le încălzi, iar mai târziu.

Sobele cu reverberație aveau multe avantaje față de. ale mele, așa că au început să le înlocuiască rapid. Cu toate acestea, în cuptoarele cu reverberație, nu a fost posibilă creșterea temperaturii de încălzire a minereului în timpul topirii peste 1300-1350 de grade. Pentru a extrage complet staniul din zgură, trebuie să adăugați mult var, care ridică punctul de topire la 1400-1500 de grade.

În anii 1930 și 1940, din zgura de oțel se extragea staniu în cuptoarele electrice, în care se puteau obține temperaturi mai ridicate. Acum, în astfel de cuptoare, concentratele bogate în staniu sunt topite (dacă nu conțin impurități de fier), adică metalul este topit fără prelucrare suplimentară a zgurii. În plus, performanța cuptoarelor electrice (pe unitate de suprafață) este mult mai mare decât cea a celor reflectorizante. Utilizarea cuptoarelor electrice a făcut posibilă îmbunătățirea culturii producției și îmbunătățirea condițiilor de muncă ale metalurgiștilor.

În ciuda progreselor în tehnicile de minerit și topire, staniul este încă un metal scump.

Strigătul diavolului. Timp de multe secole, alchimiștii din diferite țări au încercat fără succes să obțină aur din metalele de bază. Alchimiștii au învățat că natura se străduiește întotdeauna să creeze obiecte perfecte, cum ar fi aurul, dar circumstanțele nefavorabile au împiedicat acest lucru și, în loc de aur, s-au format metale inferioare - cupru, plumb, staniu. Dar pentru a transforma plumbul sau staniul în aur, trebuie mai întâi să pregătim „piatra filosofală” sau elixirul.

Alchimiștii au căutat cu insistență și cu insistență acest elixir miraculos.

Alchimiștii folosind învățăturile filosof grec antic iar naturalistul Aristotel, a susținut că toate metalele constau din două elemente purtătoare - sulf și mercur. constau din mercur pur - baza metalicității, iar cele de bază au un amestec și mai mare de sulf - începutul variabilității. Prin urmare, pentru a obține aur, trebuie să se poată îndepărta sulful.

Cu toate acestea, toate eforturile lor au fost în zadar. Ei nu au găsit o „piatră filosofală” existentă și nu au putut transforma metalele comune în aur.

În ciuda complexității învățăturilor lor, alchimiștii au contribuit semnificativ la dezvoltarea ulterioară a chimiei. În căutarea unui elixir mitic, au descoperit multe săruri și acizi, au dezvoltat metode de purificare a acestora.

Testând diferite metale cu scopul de a le transforma în aur, alchimiștii au acordat o mare atenție cositorului. Au fost atrași în primul rând de proprietățile sale misterioase. Staniul, unul dintre cele mai moi metale de pe planeta noastră, atunci când este fuzionat cu cuprul, i-a dat duritate.

Dar și mai mult, poate, alchimiștii au fost loviți de trosnet, care se auzea limpede când bățul de tablă era îndoit. „Aceasta este vocea diavolului care s-a mutat în metal”, au spus ei.

Alchimiștii au numit fenomenul pe care nu l-au înțeles (ceea ce a fost observat de celebrul alchimist Gaber) „strigăt de tablă”. În vremea noastră, acest nume s-a păstrat, dar acum nu este asociat cu sunetele făcute de diavol, ci provine din cuvântul englezesc creak - a crak, a crunch. Cauza (neobservată la alte metale) a acestui trosnet a fost acum dezvăluită. Bățul de tablă „scârțește” deoarece cristalele sale sunt ușor deplasate și se freacă unele de altele.

Staniul, un metal ductil și fuzibil, are o ductilitate bună, pe locul doi numai după metalele nobile și cuprul și, prin urmare, din acesta se pot obține cu ușurință foi subțiri de folie (staniol). Alb-argintiu, cu o ușoară nuanță albăstruie în lumina transmisă, devin maro. Ca și alte metale, staniul formează săruri cu unele nemetale (clor, sulf, fluor, brom), care sunt folosite în economia națională. Staniul nu interacționează direct nici cu carbonul, nici cu azotul. Este „indiferent” la contactele directe cu hidrogenul și siliciul. Cu toate acestea, hidrurile și nitrururile de staniu pot fi obținute indirect.

Dacă aruncați o bucată de cositor într-o soluție diluată de acid clorhidric sau sulfuric, aceasta se va dizolva foarte mult timp. La fel de încet, acest metal va reacționa cu soluții apoase de alți acizi tari (nitric, bromhidric), în acizi organici (acetic, oxalic), staniul practic nu se dizolvă. Care este motivul acestui comportament al staniului? Se explică printr-o diferență ușoară a valorilor potențialului normal al staniului și hidrogenului, într-o serie de tensiuni în care toate metalele (și hidrogenul) sunt aranjate în funcție de activitatea lor chimică. Cu cât metalul este mai la stânga în acest rând și mai departe de hidrogen, cu atât mai repede înlocuiește hidrogenul din acizi. Staniul din această serie este situat în imediata apropiere a hidrogenului.

Staniul se dizolvă nu numai în acizi (diluați și concentrați), ci și în alcalii, formând, în funcție de condițiile de reacție, două grupe de compuși - stanite și stanați.

Chimiștii au obținut diverși compuși ai staniului cu acizi - fosfați, nitruri, sulfați. Toate sunt substanțe solide cristaline. Spre deosebire de acestea, azotatul de staniu Sn (NO3) 2 este un lichid mobil, foarte solubil în apă. Și încă o proprietate neobișnuită a acestui derivat de staniu este că se topește la o temperatură de minus 20 de grade. În industrie, compușii de staniu cu sulf și clor sunt utilizați cel mai des.

Atât olarul, cât și vopsitorul. La sfârșitul secolului al XV-lea, alchimistul Vasily Valentin, în speranța zadarnică de a obține un elixir miraculos, a început să aprindă un amestec de sare de masă, alaun și sulfat de fier. Elixirul nu a funcționat, dar în vas s-a format un lichid nou, necunoscut anterior. Ea a fumat în aer. Atunci când este inhalat, acest fum a provocat o tuse violentă. Dacă s-a gustat lichidul, a ars limba. Picăturile de lichid care cădeau pe țesătură au ars-o, au corodat și au dizolvat metalele. Era acid clorhidric. Alchimistul a numit acest lichid „alcool acru”. Aproape jumătate de secol mai târziu, un alt alchimist european Andrei Libavius ​​a devenit interesat de „alcoolul acru”. A repetat experiența predecesorului său și a primit exact același lichid caustic. În primul rând, a decis să afle cum acționează „alcoolul acid” asupra metalelor. Cupru, fier, zinc dizolvat în acest lichid caustic. După ce a dizolvat staniul în „alcool acru”, Libavius ​​a evaporat soluția rezultată și a obținut cristale rombice albe. Ce a fost această substanță? Acum o numim clorură stanoasă. Pe vremea aceea, nimeni nu avea idee despre clor. Acest element a fost descoperit pentru prima dată în 1774 de celebrul chimist suedez Scheele și mai târziu de savantul englez Davy (1810). Nu știm cum a numit alchimistul sarea pe care a primit-o, dar a început să efectueze diverse experimente cu ea. În primul rând, am decis să testez efectul noii substanțe asupra țesuturilor. Îi va distruge și această sare, precum alcoolul acid? S-a dovedit că clorura stanoasă nu este în niciun caz cel mai rău dușman materiale textile.

Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au învățat să vopsească lâna și țesăturile cu coloranți care erau extrași din flori, fructe și rădăcini ale diferitelor plante. Atunci au fost folosite și unele vopsele de origine animală. Mov antic folosit cândva pentru a vopsi toga și halate regi persani a primit unul dintre tipurile de moluște. În America de Sud, indienii au vopsit de mult țesăturile stacojii, folosind carmin, un colorant obținut din afidele coșenilei colectate pe cactusi.

Vopsitorii antici erau bine familiarizați cu mordanții - substanțe care întăresc culoarea țesăturilor. Cel mai adesea au fost obținute din minerale naturale. Astfel, vopsitorii greci și romani foloseau pe scară largă alaunul la vopsirea țesăturilor. Istoricul grec Herodot, care a trăit în secolul al V-lea î.Hr., le-a numit „aluminiu”, iar patru sute de ani mai târziu, omul de știință Roma antică Pliniu cel Bătrân le-a numit „alumen”.

Clorura stanoasă s-a dovedit a fi, de asemenea, un bun mordant. Odată ce Libavius ​​a scufundat o bucată de material viu colorat în soluția sa, culoarea nu numai că nu s-a estompat, ci a devenit și mai strălucitoare.

Cu toate acestea, au mai durat câteva decenii până când descoperirea alchimistului a găsit aplicare practică. Unul dintre primii care au folosit mordanți de staniu în vopsire a fost chimistul olandez Drebbel. Curând, această descoperire a câștigat o largă recunoaștere în rândul vopsitorilor din multe țări.

În Europa, în acele vremuri, ei încă nu știau cum să prelucreze și să fabrice țesături de bumbac. Au fost aduse din țările din Orientul Mijlociu și India. La acea vreme, țesătura subțire de bumbac calico (mai târziu s-a numit calico), care a fost adus din orașul indian Calcutta, era foarte folosită la europeni. Această țesătură a atras prin culorile sale originale. Vopsitorii care foloseau mordanți de cositor au aplicat pe țesătură modele roșii, flori și desene simple. De-a lungul timpului, vopsitorii au început să folosească mordanți de staniu pentru vopsirea țesăturilor de lână și mătase.

De mai bine de o sută de ani, clorura stanoasă a ajutat chimiștii să creeze vopsele organice durabile, rezistente la soare. De asemenea, este utilizat în multe alte industrii, deoarece clorura stanosă este un agent reducător puternic, se dizolvă bine în apă, alcool, eter și mulți alți solvenți organici.

O „rudă” apropiată a clorurii de staniu, clorura stanosă, are, de asemenea, multe calități valoroase care sunt utilizate pe scară largă în unele industrii. Se obține prin trecerea unui curent de clor uscat în staniu lichid. Ca și clorura de staniu, se dizolvă bine în apă și diverși solvenți organici, dar, spre deosebire de aceasta, poate dizolva singur sulful, fosforul și iodul.

În urmă cu mai bine de două sute de ani, au învățat cum să facă chintz imprimat frumos în țara noastră, care sunt întotdeauna populare în rândul femeilor. Datorită tetraclorurii de staniu, se obține un model sau ornament imprimat clar și durabil pe calico. De asemenea, este folosit de muncitorii din domeniul textilelor ca pansament (de la apprêter francez - pentru finisarea completă a țesăturilor). În aceleași scopuri, stanatul de sodiu (Na2SnO3) este utilizat cu succes și în industria textilă. Stanații sunt ușor de obținut - este suficient să fuzionați dioxidul de staniu (SnO2) cu niște alcali sau să dizolvați hidratul de dioxid de staniu proaspăt preparat în soluții alcaline. Stannatele sunt folosite nu numai de lucrătorii din textile, ci și de inginerii radio. Deci, stanatul de bariu este utilizat pe scară largă în diferite dispozitive de inginerie radio - este un dielectric excelent.

Dioxidul de staniu a fost folosit de mult timp în ceramică. Nu știm numele persoanei care a modelat prima oală sau ulcior din aluat de lut cu mii de ani în urmă și a început să-l ardă pe foc. Dar de atunci, ceramica a fost la cerere în rândul populației din toate țările lumii. La început, produsele olarilor antici aveau un aspect urât. Dar cel mai mult dezavantaj principal ceramică - porozitatea pereților interiori. Astfel de feluri de mâncare erau, parcă, pătrunse de multe capilare - cei mai mici tubuli prin care apa pătrundea. În astfel de vase de lut, nu era posibil să se păstreze apă sau alt lichid nici măcar câteva ore.

Multă vreme nu au putut găsi un mijloc prin care să facă suprafața produselor din argilă neporoasă. Dar, așa cum se întâmplă adesea în istoria marilor descoperiri, șansa a ajutat. Cumva, puțin amestec de nisip și sifon a ajuns pe unul dintre vasele de lut pregătite pentru ardere. Imaginați-vă surpriza olarului când, după ce și-a scos vasele din cuptor după ardere, a văzut pe una dintre ele o peliculă netedă, strălucitoare, care acoperea întreaga suprafață interioară a vasului.

Așadar, cazul i-a ajutat pe olarii antici să închidă porii produselor cu un film vitros de încredere. L-au numit glazură. Mai târziu, au început să adauge var la glazură, iar în unele locuri unde era minereu de staniu, casiterită. Treptat, au învățat cum să facă glazură multicoloră adăugând diferite substanțe într-un amestec de nisip și sifon.

Descoperirea accidentală a glazurii a dus mai târziu la descoperirea la fel de accidentală a sticlei. Odată, un olar a aplicat un strat de glazură pe unul dintre vasele sale, foarte neglijent. După ardere, în loc de o peliculă uniformă și netedă de glazură, în oală s-a găsit un mic bulgăre strălucitor de sticlă. Așa a fost începutul producției de sticlă.

Deja primii sticlari știau că cu ajutorul dioxidului de staniu se poate obține o glazură albă frumoasă. Prin urmare, cu un mic adaos de casiterit, se poate prepara și o sticlă frumoasă albă lăptoasă. O astfel de sticlă era frumoasă, dar opaca. Raze de lumină treceau prin ea, dar era imposibil să se vadă prin ea. Sticlării de mai târziu au numit astfel de ochelari „surzi”. Ele au fost obținute prin adăugarea în încărcătură de pulberi de diferite substanțe, dar în principal dioxid de staniu sau casiterită fin măcinată. Și acum pregătesc ochelari „surzi” pentru diverse scopuri tehnice. Se primește cu adaos de dioxid de staniu și glazură albă.

Poate că, chiar înainte de a începe să gătească sticlă transparentă și opaca, sticlarii au învățat cum să facă sticlă colorată. Cu multe secole în urmă, s-a observat că impuritățile anumitor materiale colorează sticla în diferite culori: cobalt - albastru, crom - galben-verde, mangan - violet.

De mai bine de patruzeci de ani, stele de rubin ard pe turnurile Kremlinului din Moscova non-stop - un simbol al victoriei în țara noastră.

Pentru ca stelele să strălucească la fel de puternic ziua ca și noaptea, sticla roșie deschisă din care sunt făcute a fost așezată pe o căptușeală de sticlă albă lăptoasă. Și a fost preparat nu fără participarea dioxidului de staniu.

Atât chimiști, cât și fermieri. O varietate de produse realizate din utilizate pe scară largă în diverse industrii - clorură de polivinil. Dar cu toate calitățile sale bune, îi este „frică” de soare. Pentru a-l proteja de acțiunea razelor luminoase, se folosește organostan - ca stabilizatori se folosesc stanii dibutil și dioctil, stanii monoalchil, laurați de dialchil staniu și maleați de dialchil staniu.

În anii 50, chimiștii au dezvoltat o metodă pentru sinteza polimerilor din diferite hidrocarburi cu o structură moleculară regulată. Ele sunt numite stereoregulare sau izotactice. Valoarea practică a obținerii unor astfel de polimeri constă în posibilitatea de a crea materiale cu orice proprietăți date. Și aici nu te poți lipsi de catalizatori organostanici. Este greu de supraestimat importanța introducerii acestei metode în industria chimică.

Prelucrarea clorurii de polivinil solidă în vederea obținerii de folii transparente, plăci și vase de plastic din aceasta se realizează la o temperatură de 180°C. Pentru a preveni răspândirea polimerului, sunt necesari stabilizatori termici. Și aici organostanul vine în ajutor - mercaptani de dialchilstaniu și glicolații de diizooctili dialchilstaniu.

Anvelopele sunt cel mai important accesoriu. Cu cât acestea servesc mai mult, cu atât funcționarea mașinii este mai ieftină. Prin urmare, chimiștii încearcă să-și mărească permeabilitatea prin crearea de noi tipuri de cauciuc sintetic, care poate fi folosit pentru a face cauciuc mai puternic și mai elastic.

În lupta pentru durabilitatea anvelopelor, chimiștii au obținut o altă victorie în urmă cu câțiva ani - a unora materie organică obținut în timpul distilării uscate a cărbunelui și al prelucrării produselor petroliere, a creat un nou tip de cauciuc sintetic - uretan. Se uzează de două ori mai încet decât cel natural. Catalizatorii au ajutat - diazurații de staniu, care servesc ca întăritori pentru cauciucuri siliconice și rășini epoxidice.

Multă durere și necazuri sunt aduse marinarilor și navigatorilor de murdărirea chilelor navelor cu scoici și alte organisme marine și de apă dulce. De obicei, pentru a proteja părțile subacvatice ale navelor și instalațiilor portuare, se folosesc vopsea și lac și acoperiri din plastic, care sunt realizate cu aditivi din compuși de cupru și mercur, mai rar zinc și plumb. Cu toate acestea, au un mare dezavantaj - provoacă coroziunea electrochimică a pieselor metalice. Mult mai eficient acoperiri de protectie pe bază de polimeri organostanic sau copolimeri cu monomeri organici sau organoelement.

Ochelarii organotin protejează în mod fiabil împotriva ultravioletelor și a razelor X. Multe servicii valoroase sunt oferite fermierilor prin preparatele cu organostaniu. De când omul a învățat să cultive pământul, să cultive cereale și legume, se luptă constant cu buruienile. Chimiștii au creat sute de noi medicamente - erbicide care sunt folosite pentru a ucide buruienile, dar nu dăunează plantelor cultivate. Printre acestea se numără trivinilclorostananul și unii dintre derivații săi.

Preparatele cu organotină sunt și mai eficiente în combaterea dăunătorilor Agricultură. Până la urmă, chiar și acum, cu metodele moderne de agricultură, pierderile cauzate de dăunători ajung la 25-30 la sută. Pierderile culturilor de cartofi din cauza bolilor și dăunătorilor sunt și mai mari.

Produsul nostru "Brestan" (acetat de trifenilstaniu) distruge rapid dăunătorii de sfeclă și cartofi. Este suficient să pulverizați 600 de litri din soluția sa 0,01% la hectar. În plus, este un mijloc de încredere de combatere a bolilor fungice rezistente ale culturilor tropicale și subtropicale, stimulează creșterea plantelor.

Proprietățile toxice ale multor compuși organostanici cunoscuți în urmă cu mai bine de o sută de ani (trietilstannanol, hexabutildistannooxan) ajută acum la combaterea poluării mediului, la purificarea apelor uzate industriale și la combaterea ciupercilor din casă și a altor dăunători ai lemnului.

Antiseptice excelente, distrugând complet chiar și atunci când densitate mare Coli, Staphylococcus aureus, Brucella și o serie de alți microbi au fost infectați cu copolimeri de acrilați de organostaniu cu anhidridă maleică, stiren, clorură de vinil, etilenă și butadienă. Veterinarii folosesc cu ușurință preparate cu organostan pentru a combate viermii la animalele de companie.

Pentru a spori activitatea biologică direcționată, în preparate se introduc unii aditivi de substanțe organice. De exemplu, o soluție dintr-un amestec de clorură de benziltrietilamoniu și hexabutildistanooxan distruge Staphylococcus aureus în 5 minute.

Oamenii de știință au dezvoltat multe metode pentru sinteza diferitelor preparate de organostan. Materiile prime sunt fie staniu metalic pur, fie aliajele sale, dar cel mai adesea tetraclorura de staniu și diverși compuși organici (și adesea organoelementali). Reacția are loc în prezența unui catalizator.

Organotin este încă un „bebe”. Are un viitor mare în față. Garantată de calitățile ei minunate.

Atât șoferul, cât și imprimanta.Într-o mașină, mașină, motor există un arbore. La rotirea acestuia, apare o frecare puternică, ceea ce provoacă frecarea rapidă a pieselor. Cum să reduceți efectele nocive ale frecării, cum să o eliminați? Puteți folosi lubrifiant. În condiții ideale de funcționare, arborele și carcasele rulmentului nu trebuie să intre în contact unele cu altele și, prin urmare, nu se uzează. În condiții normale de funcționare a rulmenților, acest lucru nu poate fi realizat. Pentru a reduce coeficientul de frecare, se folosesc aliaje antifricțiune, care trebuie să fie dure și în același timp suficient de moi și ductile, astfel încât, în cazul unei configurații diferite a arborelui și căptușelii, căptușeala să poată fi „rodata” la aceasta.

În căutarea unei compoziții potrivite pentru fabricarea unui aliaj de rulmenți, metalurgiștii și-au îndreptat atenția către plumb și staniu ca fiind cele mai moi metale.

Primul aliaj antifricțiune, propus în 1839 de inginerul I. Babbit, conținea 83% staniu, 11% antimoniu și 6% cupru. În viitor, astfel de aliaje anti-fricțiune cu un conținut ușor modificat de componente au început să fie numite babbitt (după numele inventatorului) și s-au răspândit. În prezent, pe lângă babbits standard, se produc aliaje cu ductilitate crescută în țara noastră și în străinătate.

În masa de plastic moale a aliajului, cristalele de metal dur sunt distribuite uniform, care rezistă bine la abraziune și, dacă este necesar, sunt presate în inserție.

Staniul este un metal scump și rar, așa că acum încearcă din ce în ce mai mult să înlocuiască rulmenții cu garnituri babbitt cu rulmenți cu role și cu bile.

Aliajele de staniu au fost folosite de tipografi și de tipografi cu câteva sute de ani mai devreme.

A decis să facă tipărire prin turnarea literelor într-o matriță de metal. Era făcută din plumb, partea de jos era un bloc de cupru, pe care era în relief un desen în profunzime al unei litere. Inițial, Gutenberg a turnat scrisori din tablă cu un mic adaos de plumb. Mai târziu, a luat cel mai bun aliaj cu un amestec semnificativ de antimoniu (peste 20 la sută), numit gart (de la cuvânt german„cerbul” - solid). S-a dovedit a fi mult mai puternic decât un aliaj de plumb și staniu și și-a justificat pe deplin numele.

Aliajul tipografic, compus de Gutenberg cu ușoare modificări în conținutul părților sale constitutive, este încă folosit, dar staniul ocupă încă un loc dominant în el.

Binefăcător al omenirii.În acei ani în care Gutenberg a turnat majuscule din tablă, ustensilele de cositor erau folosite pe scară largă în Austria, Belgia, Anglia. Producția de linguri și cești de tablă, boluri și ulcioare, farfurii și feluri de mâncare a început încă din secolul al XII-lea, când au fost descoperite zăcăminte bogate de minereu de staniu în Munții Metaliferi din Boemia. Pentru o turnare mai bună a metalului lichid, staniul a fost aliat cu plumb (10:1).

Mai târziu, vesela de bucătărie și de masă au început să fie realizate dintr-un aliaj de staniu cu un conținut mai mare de plumb (până la 15 la sută), precum și aditivi de antimoniu și uneori cantități mici de cupru și zinc. Unul dintre aceste aliaje a fost numit „metal britanic”.

Ustensilele din cositor erau realizate în matrițe din alamă sau fier, mai rar din gips. Capacele, mânerele, părțile separate au fost conectate prin lipire. Bucatele cu ornamente artistice, imagini plate și în relief ale plantelor și animalelor erau deosebit de apreciate. ÎN Europa Centrală produsele din tablă ale maeștrilor germani erau celebre. Nu a existat niciun oraș în Germania în care cel puțin un maestru de vesela să nu funcționeze. Numai în Nürnberg erau 159 de muncitori de tablă. Fiecare produs nou a fost marcat cu marca maestrului sau a orașului. Mândria artizanilor urbani era considerată a fi ulcioarele mari de tablă realizate ca simbol al atelierului.

Timp de secole, s-au păstrat tradițiile de decor artistic și forme, caracteristice unui anumit oraș și zonă.

Alături de motivele populare înrădăcinate, decorul artistic al calicelor, castroanelor, sfeșnicelor, ulcioarelor a fost influențată și de arta clasică.

În ultimii ani, din materiile prime secundare s-a obținut din ce în ce mai puțin staniu din cauza scăderii conținutului său din acesta, care este cauzată de utilizarea mai largă a metodei de cositorizare electrolitică, ceea ce face posibilă reducerea costului staniului pe unitate. de producţie.

Prima fabrică care a început să topească staniu în Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste (CCCP) din minereuri primare a fost construită în 1934 la Podolsk, lângă Moscova. A lucrat timp de șapte ani la minereuri bogate în staniu (concentratul furnizat fabricii pentru prelucrare conținea de la 40 la 70 la sută staniu). În primul rând, impuritățile de arsen și sulf au fost îndepărtate din concentrat prin prăjire. Fluxurile au fost adăugate la cenușă și topite în cuptoare cu reverberație. Staniul brut rezultat a fost rafinat în cazane cu aditivi speciali care leagă impuritățile în compuși refractari. Cu acest proces de topire au rămas zguri cu un conținut ridicat de staniu. Au fost finalizate, zgura cu un conținut de cel mult un procent de staniu a intrat în groapă. Fabrica producea, de asemenea, cositor secundar din diverse resturi și deșeuri care conțin metal.

În legătură cu creșterea rapidă a extracției minereurilor de staniu și a producției de concentrat în anii dinainte de război, în 1940, a început construcția unei a doua fabrici de cositor la Novosibirsk. Lansarea sa a fost programată pentru 1943. Atacul perfid al naziștilor asupra țării noastre a schimbat aceste planuri. În toamna anului 1941, uzina din Podolsk a fost evacuată la Novosibirsk. Muncitorii și inginerii au adus aici echipamente de la uzina dezmembrată din Podolsk, precum și concentrat și tablă neagră. Două luni mai târziu, fabrica a început să producă aliaje de staniu-plumb.

La început, întreprinderea a întâmpinat multe dificultăți, în special, toate lucrările de încărcare și descărcare a materiilor prime și materialelor, transportul acestora și pregătirea lotului au fost efectuate manual. Cu toate acestea, fabrica și-a îndeplinit planurile de producție și și-a furnizat clienților fără întrerupere aliaj de staniu-plumb.

Inițial, uzina din Novosibirsk a folosit tehnologia de topire a staniului și de producere a aliajelor adoptată la fabrica de cositor din Podolsk. Prima căldură a fost eliberată de la primul cuptor cu reverberație pe 23 februarie 1942. Sase luni mai tarziu, au fost puse in functiune mai multe cuptoare cu reverberatie. Mai târziu, planta a început să se dezvolte mai mult tehnologie moderna topit tablă. Noua schemă prevedea îmbogățirea celor mai sărace concentrate de staniu de compoziție complexă. Concentratele finite au fost topite într-un cuptor electric.

Dezvoltarea noii producții tehnologice a fost finalizată abia în anii postbelici. În 1947 a fost introdusă o schemă de rafinare a concentratelor, care se mai folosește cu unele modificări, iar la sfârșitul anului 1948 a fost introdus un proces de topire electrică.

Din 1953, fabrica a început să producă staniu și babbit cu un conținut ridicat de staniu. Acest lucru a fost posibil datorită îmbunătățirii procesului de rafinare, care a făcut posibilă îndepărtarea tuturor impurităților din staniul brut.

Multe alte îmbunătățiri tehnice au fost introduse în fabrică: metoda de topire în zone, topirea electrică a concentratelor de nămol, rafinarea în vid a staniului.

Toate aceste îmbunătățiri fac posibilă prelucrarea concentratelor mai sărace și fac posibilă obținerea staniului de înaltă puritate. Cu toate acestea, personalul uzinei nu se oprește la succesele obținute. În următorii ani va fi introdusă o schemă și mai avansată de producere a staniului, care va asigura o extracție și mai completă a staniului și a altor metale din concentrat. Asigură procese de îmbogățire chimică, leșiere cu flux direct, recuperare la temperaturi scăzute.

Împreună cu fabrica de cositor de la Novosibirsk, aliajele de staniu-plumb sunt produse de fabrica din Ryazan pentru producția și prelucrarea metalelor neferoase, care prelucrează și materii prime secundare. Gama de produse a fabricii include și sulfat de zinc și diverse semiproduse. Una dintre realizările fabricii este prelucrarea cu succes a zgurii cu conținut scăzut de staniu.

Instalațiile metalurgice au atins din ce în ce mai înalte înalte tehnice și indicatori economici producție, în special un procent mai mare de recuperare a metalelor. Datorită cooperării creative strânse cu institutele de cercetare științifică și design, în timpul celui de-al zecelea plan cincinal, a fost posibilă creșterea extracției de staniu cu 1,1 la sută. Străinii sunt dispuși să cumpere unele dintre evoluțiile oamenilor de știință și inginerilor noștri, care sunt utilizate cu succes în fabrici.

Cu toate acestea, unele dintre componentele valoroase ale concentratului merg încă în steril în timpul finisării și se acumulează în haldele. În conformitate cu hotărârile celui de-al XXVI-lea Congres al PCUS, sunt dezvoltate și implementate astfel de scheme de producție de staniu care vor face posibilă utilizarea pe scară largă a rezervelor interne ale uzinei, ținând cont de deteriorarea calității minereului prelucrat. (prezența sulfurilor, turmalinei, arsenicului și a altor impurități nocive).

Institutul Central de Cercetare al Industriei Tinitorului (TsNIIolovo) a dezvoltat o tehnologie eficientă și rentabilă pentru producerea de concentrate brute cu finisare centralizată, care va face posibilă utilizarea pe deplin a tuturor deșeurilor. Pentru prelucrarea polimerilor sulfuri obținute prin finisare centralizată se poate folosi metoda ciclon-electrotermă sau prelucrarea în pat fluidizat în vid folosind diferite opțiuni pentru sublimări cu clor. Reglajul fin centralizat între procesul de îmbogățire și cel metalurgic va face posibilă, în primul rând, extragerea a cel puțin jumătate din staniu din concentratele brute și, în al doilea rând, reducerea cu aproape jumătate a cantității de produse sărace în staniu care merg la prelucrarea metalurgică.

Introducerea unui complex de concentrare și metalurgic va face posibilă utilizarea practic a oricăror minereuri pentru prelucrare, indiferent de calitatea acestora. Și aceasta, la rândul său, va contribui la extinderea bazei de materii prime a industriei miniere și de prelucrare a staniului.

Produse din tablă

Planeta, numită după zeul tunetului Jupiter, a fost corelată de alchimiștii medievali cu staniu. Este greu de imaginat acest metal moale și maleabil ca simbol al unui zeu formidabil și răzbunător. Ce i-a ghidat pe alchimiști în stabilirea acestei conexiuni?

Denumirea latină a staniului „stannum” acceptată în știință este derivată din rădăcina sanscrită „sută”, însemnând „stabil”, „solid” în traducere.

Până în prezent, nu s-a putut stabili cu exactitate momentul în care a început să fie folosit staniul pur pentru fabricarea produselor. Se cunosc doar informații fragmentare, care sunt ocazional completate de săpături arheologice. Mai întâi într-una, apoi într-un alt centru al civilizațiilor antice, există descoperiri unice de staniu aproape pur. Așadar, într-unul dintre vechile morminte egiptene datând din mileniul I î.Hr. e., s-au găsit o fiolă de tablă și un inel.

Din cele mai vechi timpuri, staniul a fost topit din așa-numita piatră de staniu - casiterita, care și-a primit numele de la un grup de insule din Atlanticul de Nord. 3.5 Produse din tablă

Vechii fenicieni, care nu erau doar metalurgiști pricepuți, ci și navigatori remarcabili, plecând spre piatra de tablă către Casiride, au luat la bordul navei o ancoră dintr-un buștean de cedru gol, plin cu pietre pentru greutate. La sosirea la loc, calele navei au fost încărcate cu minereu de staniu. Pentru a nu duce înapoi pietruiala obișnuită, în loc de aceasta, punțile de ancorare au fost umplute cu minereu de staniu. Astfel, pe navă a rămas doar sarcina utilă.

Deși staniul era cunoscut de om deja în mileniul IV î.Hr. e. Acest metal era inaccesibil și scump, deoarece produsele din acesta se găsesc rar printre antichitățile romane și grecești. Tinul este menționat în Biblie, a patra carte a lui Moise.

În zilele noastre, staniul este folosit în principal ca acoperire sigură, netoxică, rezistentă la coroziune în formă pură sau în aliaje cu alte metale. Principalele utilizări industriale ale staniului sunt în tablă (fier conservat) pentru fabricarea recipientelor pentru alimente.

Tehnica de a induce „modele de îngheț” a fost în principiu foarte simplă. Metalul placat cu cositor a fost încălzit și apoi răcit rapid prin stropire cu apă rece sau chiar scufundare în apă. În timpul acestei operațiuni, structura cristalină a staniului a fost schimbată. Pentru a-l arăta, pentru a-l face vizibil, un strat de cositor a fost umezit cu acid clorhidric. Modelul cristalin dezvăluit strălucea pe metal ca un mozaic de slocuri de gheață strălucitoare. Sub un strat subțire de lac colorat, „modelele de îngheț” iridescente păreau și mai expresive. Dar oricât de simplă a fost tehnologia „modelelor de îngheț”, numai maeștrii cunoșteau subtilitățile tehnologice care făceau posibilă dezvăluirea cât mai profundă a frumuseții metalului. Păstrătorul acestor „secrete” și sufletul meșteșugului ani lungi a rămas Panteleimon Antonovich Sosnovsky, care a murit în 1972, la vârsta de 99 de ani. A fost ultimul maestru al artei antice.

Staniul are o boală numită „ciumă de staniu”. Metalul „se răcește” la rece deja la -13 ° C și începe să se descompună treptat. La o temperatură de -33°C, boala progresează cu o viteză incredibilă - produsele din cositor se transformă într-o pulbere gri.

La sfârșitul secolului trecut, acest fenomen i-a dezamăgit pe membrii expediției care a lucrat în Siberia. Într-un îngheț sever, ustensilele de cositor „s-au îmbolnăvit brusc”. În scurt timp, s-a prăbușit atât de mult încât nu a mai fost posibil să-l folosească la gătit. Poate că expediția ar fi fost nevoită să întrerupă munca pe care o începuseră dacă nu pentru castroanele și lingurile pe care au reușit să le sculpteze din lemn. Confruntați în mod repetat cu „ciuma staniului”, oamenii au ajuns în cele din urmă la concluzia că cositorul poate fi folosit doar acolo unde nu este amenințat de îngheț.

3.19 Conținut de staniu 95

După cum am menționat deja, staniul este direct legat de nașterea sunetelor melodice într-o mare varietate de clopote, deoarece face parte din aliajele de cupru folosite pentru turnarea lor. Dar se dovedește că este capabil să cânte destul de independent: staniul pur nu are abilități muzicale mai puțin remarcabile. Ascultând sunetele solemne ale muzicii de orgă, puțini dintre ascultători își dau seama că sunetele încântătoare se nasc în cele mai multe cazuri în țevi de tablă. Ele conferă sunetului o puritate și o putere deosebite.

Din cele mai vechi timpuri, omul a folosit nu numai staniul și aliajele sale, ci și diferiții săi compuși chimici. Cristalele galben-aurie de disulfură de staniu sunt folosite de meșteri pentru a imita foita de aur la aurirea tencuielii și a reliefurilor din lemn.

O soluție apoasă de diclorură de staniu este tratată cu sticlă și plastic înainte de a aplica un strat subțire de orice metal pe suprafața lor. Diclorura de staniu este de asemenea inclusă în compoziția fluxurilor utilizate în sudarea metalelor.

Oxidul de staniu este utilizat în producția de sticlă și glazură rubin.

Dioxidul de staniu este un pigment alb folosit pentru a colora emailurile si glazurele opace. În natură, este o casiterit din piatră de staniu, care servește ca materie primă pentru topirea staniului. Se obține artificial prin calcinarea staniului în aer.

Printre multe alte „lucruri utile” ale compușilor de staniu se numără protecția lemnului de degradare, distrugerea dăunătorilor și multe altele.

Aș dori, de asemenea, să remarc faptul că multe turnatoare, după ce au pierdut comenzile în masă, au trecut la producția de miniaturi de tablă: la începutul secolului al XIX-lea, nu numai la Nürnberg și Augsburg, ci și la Berlin, Potsdam, Leipzig, Freiburg, Meissen. , Dresda și alte orașe germane au început să apară „fabrici de figuri de tablă”.

După apariția Imperiului German, piața a fost inundată de figuri de soldați și comandanți ai armatei prusace din toate epocile.

Astăzi, zeci de companii din lume fac soldați din plastic, dar miniatura de tablă a devenit treptat o artă înaltă și un obiect de dorință pentru colecționari - acum aproape că nu este produsă în masă.

De exemplu, mostre de produse de staniu:

pentru prestarea serviciilor de forjare artistică a metalului.

„Casa pisicii” - istoria lucrurilor.

Tin (lat. Stannum; notat cu simbolul Sn) - un element al subgrupului principal al celui de-al patrulea grup, a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice al lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 50. Aparține grupului de metale ușoare. În condiții normale, substanța simplă staniu este un metal lucios ductil, maleabil și fuzibil, de culoare alb-argintiu.

Când o persoană a întâlnit pentru prima dată staniu, este imposibil de spus cu siguranță. Staniul și aliajele sale sunt cunoscute omenirii încă din cele mai vechi timpuri. Staniul era cunoscut de om deja în mileniul al IV-lea î.Hr. e. Acest metal era inaccesibil și scump, deoarece produsele din acesta se găsesc rar printre antichitățile romane și grecești. Tinul este menționat în Biblie, a patra carte a lui Moise. Staniul este (alaturi de cuprul) unul dintre componentele bronzului, inventat la sfarsitul sau mijlocul mileniului III i.Hr. e. Deoarece bronzul era cel mai durabil metal și aliaj cunoscut la acea vreme, staniul a fost un „metal strategic” de-a lungul „Epocii Bronzului”, peste 2000 de ani (foarte aproximativ: secolul 35-11 î.Hr.). Potrivit altor surse, aliajele staniu-cupru, așa-numitele bronzuri de staniu, se pare că au început să fie folosite mai mult de 4000 î.Hr. Și cu staniul metalic în sine, o persoană s-a întâlnit mult mai târziu, în jurul anului 800 î.Hr. În antichitate, vasele și bijuteriile erau făcute din staniu pur, iar produsele din bronz erau utilizate pe scară largă.

Staniul este un oligoelement rar; în ceea ce privește abundența în scoarța terestră, staniul ocupă locul 47. Conținutul Clark de staniu din scoarța terestră este, conform diferitelor surse, de la 2,10 −4 la 8,10 −3 % în greutate. Principalul mineral al staniului este casiteritul (piatră de staniu) SnO 2 care conține până la 78,8% staniu. Mult mai puțin obișnuit în natură este stanin (pirite de staniu) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5% Sn).

În apele de suprafață nepoluate, staniul se găsește în concentrații submicrograme. În apele subterane, concentrația acesteia ajunge la câteva micrograme pe dm³, crescând în zona zăcămintelor de minereu de staniu, intră în ape datorită distrugerii mineralelor în principal sulfurate care sunt instabile în zona de oxidare. MPC Sn = 2 mg/dm³.

Staniul este un element amfoter, adică un element capabil să prezinte proprietăți acide și bazice. Această proprietate a staniului determină și caracteristicile distribuției sale în natură. Datorită acestei dualități, staniul prezintă proprietăți litofile, calcofile și siderofile. Staniul în proprietățile sale prezintă apropiere de cuarț, drept urmare se cunoaște o relație strânsă a staniului sub formă de oxid (cassiterit) cu granitoizi acizi (litofilitate), adesea îmbogățiți în staniu, până la formarea de cuarț independent. vene de casiterit. Natura alcalină a comportamentului staniului este determinată în formarea unor compuși sulfuri destul de diversi (calcofilic), până la formarea staniului nativ și a diverșilor compuși intermetalici cunoscuți în rocile ultrabazice (siderofilicitate).

În general, se pot distinge următoarele forme de găsire a staniului în natură:

1. Forma împrăștiată; forma specifică de găsire a staniului în această formă este necunoscută. Aici putem vorbi despre o formă dispersată izomorf de apariție a staniului datorită prezenței izomorfismului cu un număr de elemente (Ta, Nb, W - cu formarea de compuși tipic de oxigen; V, Cr, Ti, Mn, Sc - cu formarea de oxigen şi compuşi sulfuri). Dacă concentrațiile de staniu nu depășesc anumite valori critice, atunci acesta poate înlocui izomorfic elementele numite. Mecanismele izomorfismului sunt diferite.
2. Forma minerală: staniul se găsește în mineralele concentratoare. De regulă, acestea sunt minerale în care este prezent fierul Fe +2: biotite, granate, piroxeni, magnetite, turmaline etc. Această relație se datorează izomorfismului, de exemplu, conform schemei Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3. În skarnurile purtătoare de staniu, concentrații mari de staniu se găsesc în granate (până la 5,8 % în greutate) (în special în andradite), epidot (până la 2,84 % în greutate) etc.

Proprietățile fizice și chimice ale staniului

Substanța simplă staniu este polimorfă. În condiții normale, există sub formă de b-modificare (staniu alb), stabil peste 13,2°C. Staniul alb este un metal alb-argintiu, moale, ductil, cu o celulă unitară tetragonală, parametri a = 0,5831, c = 0,3181 nm. Mediul de coordonare al fiecărui atom de staniu din acesta este un octaedru. Densitatea b-Sn este de 7,228 g/cm3. Punct de topire 231,9°C, punctul de fierbere 2270°C.

Când este răcit, de exemplu, când este frig afară, staniul alb intră în modificarea a (staniul gri). Staniul gri are o structură de diamant (rețea cristalină cubică cu parametrul a = 0,6491 nm). În staniu gri, poliedrul de coordonare al fiecărui atom este un tetraedru, numărul de coordonare este 4. Tranziția de fază b-Sn a-Sn este însoțită de o creștere a volumului specific cu 25,6% (densitatea a-Sn este de 5,75 g/cm 3), ceea ce duce la împrăștierea pulberii de staniu. Pe vremuri, împrăștierea produselor de staniu observată în timpul răcelilor severe era numită „ciumă de staniu”. Ca urmare a acestei „ciume”, nasturii uniformelor soldaților, cataramele, cănile și lingurile acestora s-au prăbușit, iar armata și-ar putea pierde capacitatea de luptă. (Pentru mai multe despre „ciuma staniului”, vezi fapte interesante despre cositor, linkul din partea de jos a acestei pagini).

Datorită diferenței puternice în structurile celor două modificări ale staniului, electrice ale acestora proprietăți fizice. Deci, b-Sn este un metal, iar a-Sn este un semiconductor. Sub 3,72 K, a-Sn trece în starea supraconductoare. Potențialul standard al electrodului E °Sn 2+ /Sn este –0,136 V, iar E al perechii °Sn 4+ /Sn 2+ este de 0,151 V.

La temperatura camerei, staniul, la fel ca germaniul său, este rezistent la aer sau apă. O astfel de inerție se explică prin formarea unei pelicule de suprafață de oxizi. Oxidarea vizibilă a staniului în aer începe la temperaturi peste 150°C:

Sn + O 2 \u003d SnO 2.

Când este încălzită, staniul reacţionează cu majoritatea nemetalelor. În acest caz, compușii se formează în starea de oxidare +4, care este mai caracteristică staniului decât +2. De exemplu:

Sn + 2Cl 2 = SnCl 4

Staniul reacţionează lent cu acidul clorhidric concentrat:

Sn + 4HCl \u003d SnCl 4 + H 2

De asemenea, este posibil să se formeze acizi clorotinici din compozițiile HSnCl 3 , H 2 SnCl 4 și altele, de exemplu:

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

În acid sulfuric diluat, staniul nu se dizolvă, dar cu acid sulfuric concentrat reacţionează foarte lent.

Compoziția produsului de reacție al staniului cu acidul azotic depinde de concentrația acidului. În acidul azotic concentrat se formează acidul de staniu b-SnO 2 nH 2 O (uneori formula sa este scrisă ca H 2 SnO 3). În acest caz, staniul se comportă ca un nemetal:

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

Când interacționează cu acidul azotic diluat, staniul prezintă proprietățile unui metal. Ca rezultat al reacției, se formează o sare de azotat de staniu (II):

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

Când este încălzit, staniul, ca și plumbul, poate reacționa cu soluții apoase de alcalii. În acest caz, se eliberează hidrogen și se formează un hidroxocomplex Sn (II), de exemplu:

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

Hidrura de staniu - stannan SnH 4 - poate fi obținută prin reacția:

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

Această hidrură este foarte instabilă și se descompune lent chiar și la 0°C.

Staniul corespunde la doi oxizi SnO 2 (formați în timpul deshidratării acizilor de staniu) și SnO. Acesta din urmă poate fi obținut prin încălzirea ușoară a hidroxidului de staniu (II) Sn (OH) 2 în vid:

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

La încălzire puternică, oxidul de staniu (II) disproporționează:

2SnO = Sn + SnO 2

Când este depozitat în aer, monoxidul de SnO se oxidează treptat:

2SnO + O 2 \u003d 2SnO 2.

În timpul hidrolizei soluțiilor de săruri de staniu (IV), se formează un precipitat alb - așa-numitul acid a-staniu:

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.

Acidul a-stannic proaspăt obținut se dizolvă în acizi și alcalii:

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.

În timpul depozitării, acidul α-stannic îmbătrânește, pierde apă și se transformă în acid β-stannic, care este mai inert din punct de vedere chimic. Această modificare a proprietăților este asociată cu o scădere a numărului de grupări active HO–Sn la stație și înlocuirea lor cu legături mai inerte –Sn–O–Sn–.

Când o soluție de sare Sn (II) este expusă la soluții de sulfuri, un precipitat de sulfură de staniu (II) precipită:

Sn2+ + S2– = SnS

Această sulfură poate fi ușor oxidată la SnS 2 cu o soluție de polisulfură de amoniu:

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

SnS2 disulfură rezultată se dizolvă într-o soluție de sulfură de amoniu (NH4)2S:

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

Stannous formează o clasă extinsă de compuși organostanici utilizați în sinteza organică, ca pesticide și altele.

Etapa de topire.

Pentru reducere, casiteritul este topit cu materiale carbonice în cuptoare reverberative sau cu un tip special de cuptoare cu arbore. Cuptoarele de topire a staniului au fost folosite din cele mai vechi timpuri; cărbunele, care servește ca agent reducător, este ars în ele folosind explozie, care este încărcat în straturi alternând cu straturi de casiterit. Cele mai comune sobe cu reverberație folosesc cărbune bituminos drept combustibil; ele funcționează similar cuptoarelor de oțel cu vatră deschisă, cu minereul amestecat cu antracit și calcar. Cuptoarele de ambele tipuri produc zgură bogată în staniu (până la 25%). Zgura este supusă rafinarii prin retopire la o temperatură mult mai ridicată cu adăugarea de noi cantități de agent reducător. Rezultatul este staniu negru cu un conținut ridicat de fier - așa-numita placă feruginoasă a cuptorului. Procesul necesită un control strict, altfel zgura secundară va conține un procent prea mare de staniu.

etapa de rafinare.

Puritatea staniului primar depinde de minereul original, dar cel mai adesea necesită rafinare, care poate fi efectuată fie termic, fie electrolitic.

Rafinare termică. Staniul negru care conține 97-99% Sn este rafinat din impurități în cazanele emisferice din oțel încălzite la o temperatură de aproximativ 300 ° C. Fierul și cuprul sunt îndepărtate prin adăugarea de cărbune și sulf la topitură, arsenicul și antimoniul sunt separate sub formă de compuși și aliaje cu aluminiu, plumb - acțiunea SnCl 2, și bismut - sub formă de compuși cu calciu și magneziu. Metalul rafinat conține 99,75-99,95% Sn.

rafinare electrolitică. Metoda de rafinare electrolitică a fost dezvoltată de American Smelting and Refining pentru minereurile boliviane foarte contaminate. Electrolitul conține 8% acid sulfuric, 4% crezol și acizi fenol sulfonici și 3% stanos (Sn 2+). Băile de electroliză și echipamentele auxiliare sunt aproximativ aceleași ca în rafinarea cuprului. Temperatura de lucru 35 ° C. Puritatea staniului electrolitic (> 99,98%) este mai mare decât cea a rafinat termic. Purificarea suplimentară prin metoda topirii zonei produce staniu extrem de pur pentru tehnologia semiconductoarelor (99,995% Sn).

Obținerea staniului din materiale reciclate

Pentru a obține un kilogram de metal, nu este necesar să procesați un cent de minereu. Puteti face altfel: "decojiti" 2000 de conserve vechi.

Doar o jumătate de gram de conserve pe cutie. Dar înmulțite cu scara producției, aceste jumătate de grame se transformă în zeci de tone... Ponderea staniului „secundar” în industria țărilor occidentale este de aproximativ o treime din producția totală.

Este aproape imposibil să extrageți staniu din cositor prin mijloace mecanice (din ea se fac cutii de tablă), prin urmare, folosesc diferența dintre proprietățile chimice ale fierului și staniului. Cel mai adesea, staniul este tratat cu clor gazos. Fierul de călcat în absența umidității nu reacționează cu acesta. Staniul se combină cu clorul foarte ușor. Se formează un lichid fumos - clorură de staniu SnCl 4, care este utilizat în industria chimică și textilă sau trimis la un electrolizor pentru a obține staniu metalic din acesta.

• Staniul este folosit în primul rând ca un strat sigur, netoxic, rezistent la coroziune în forma sa pură sau în aliaje cu alte metale. Principalele aplicații industriale ale staniului sunt în tabla de tablă (fier conservat) pentru ambalarea alimentelor, în lipirea pentru electronice, în instalațiile sanitare casnice, în aliajele de rulmenți și în acoperirile de staniu și aliajele sale. Cel mai important aliaj de staniu este bronzul (cu cupru). Un alt aliaj binecunoscut, cosiul, este folosit pentru a face vesela. Recent, a avut loc o renaștere a interesului pentru utilizarea metalului, deoarece acesta este cel mai „prietenos cu mediul” dintre metalele grele neferoase. Este folosit pentru a crea fire supraconductoare pe baza compusului intermetalic Nb 3 Sn.
• Cristalele galben-aurie de disulfură de staniu sunt folosite de meșteri pentru a imita foita de aur la aurirea tencuielii și a reliefurilor din lemn.
  O soluție apoasă de diclorură de staniu este tratată cu sticlă și plastic înainte de a aplica un strat subțire de orice metal pe suprafața lor. Diclorura de staniu este de asemenea inclusă în compoziția fluxurilor utilizate în sudarea metalelor. Oxidul de staniu este utilizat în producția de sticlă și glazură rubin.

• Compușii intermetalici ai staniului și zirconiului au puncte de topire ridicate (până la 2000 °C) și rezistență la oxidare atunci când sunt încălziți în aer și au o serie de aplicații.

• Staniul este cea mai importantă componentă de aliere în producția de aliaje structurale de titan.

• Dioxidul de staniu este un material abraziv foarte eficient folosit la „finisarea” suprafeței sticlei optice.
• Pe baza compușilor organostanic au fost create insecticide eficiente; Ochelarii organostanic protejează în mod fiabil împotriva radiațiilor cu raze X, părțile subacvatice ale navelor sunt acoperite cu plumb polimeric și vopsele cu organostan, astfel încât moluștele să nu crească pe ele.

• Staniul este, de asemenea, utilizat în sursele de curent chimic ca material anodic, de exemplu: element mangan-staniu, element oxid-mercur-staniu. Utilizarea staniului într-o baterie plumb-staniu este promițătoare; deci, de exemplu, la tensiune egală, în comparație cu o baterie cu plumb, o baterie cu plumb are de 2,5 ori mai multă capacitate și de 5 ori mai multă densitate de energie pe unitate de volum, rezistența sa internă este mult mai mică.
• Staniul este direct legat de nașterea sunetelor melodice într-o mare varietate de clopote, deoarece face parte din aliajele de cupru folosite pentru turnarea lor. Dar se dovedește că este capabil să cânte destul de independent: staniul pur nu are abilități muzicale mai puțin remarcabile. Ascultând sunetele solemne ale muzicii de orgă, puțini dintre ascultători își dau seama că sunetele încântătoare se nasc în cele mai multe cazuri în țevi de tablă. Ele conferă sunetului o puritate și o putere deosebite.
• Printre multe alte proprietăți utile ale compușilor de staniu se numără protecția lemnului de degradare, distrugerea dăunătorilor și multe altele.

Efectul staniului asupra oamenilor

Nu se știe aproape nimic despre rolul staniului în organismele vii. Corpul uman conține aproximativ (1-2) 10 -4% staniu, iar aportul său zilnic cu alimente este de 0,2-3,5 mg. Staniul prezintă un pericol pentru oameni sub formă de vapori și diferite particule de aerosoli, praf. Când este expus la vapori sau praf de staniu, se poate dezvolta stanoză - deteriorarea plămânilor. Unii compuși organostanici sunt foarte toxici. Concentrația temporar admisă de compuși ai staniului în aerul atmosferic este de 0,05 mg/m 3 , MPC a staniului în alimente este de 200 mg/kg, în produse lactate și sucuri - 100 mg/kg. Doza toxică de staniu pentru oameni este de 2 g.

ciuma de cositor

Staniul are o proprietate care se numește „ciuma staniului”. Metalul „se răcește” la rece deja la -13 ° C și începe să se descompună treptat. La o temperatură de -33 ° C, proprietatea progresează cu o viteză incredibilă - produsele din cositor se transformă într-o pulbere gri. Din cauza ciumei de tablă nu au ajuns la noi cele mai cunoscute colecții de soldați de tablă din trecut.

De ce nu se întâmplă acum asemenea povești? Doar dintr-un singur motiv: au învățat să „trateze” ciuma de cositor. Natura sa fizico-chimică a fost clarificată, s-a stabilit modul în care anumiți aditivi afectează susceptibilitatea metalului la „ciumă”. S-a dovedit că aluminiul și zincul contribuie la acest proces, în timp ce bismutul, plumbul și antimoniul, dimpotrivă, îl contracarează.

Rezerve de staniu din lume

Rezervele de staniu de pe pământ sunt destul de mici și se ridică la aproximativ 5,6 milioane de tone. China are rezerve mari de staniu - 30,52% în lume. Destul de vizibile pe fondul general sunt rezervele de staniu din Indonezia - 14,4%, Peru - 12,8%, Bolivia - 8%, Brazilia - 9,7% și Malaezia - 9% din rezervele mondiale de staniu din ianuarie 2010.

Producția de cositor în lume

Producția de staniu rafinat în lume a crescut constant în ultimii ani. Dinamica sa a fost următoarea (mii de tone): 2000 - 270, 2003 - 280, 2006 - 325.

Exploatarea staniului în 2009 a crescut cu 2% la 306 mii de tone. Exploatarea staniului din lume este efectuată de acele țări care dețin cele mai mari rezerve. În 2009, cele mai mari țări au fost în mod tradițional China, cu 37,6% din producția mondială, Indonezia - 32,7% și Peru 12,4% din producția mondială. Rusia ocupă un loc destul de scăzut în ceea ce privește producția mondială de cositor cu o valoare de 0,3% în volumele producției mondiale.
Producția mondială de staniu rafinat în 2009 a scăzut cu 2%, până la 315 mii de tone. Cea mai mare companie producătoare de staniu rafinat este YUNNAN TIN, care ocupă 18% din producția totală în 2009. PT TIMAH se află pe locul doi, cu o cotă de 13% la nivel global. Pe locul trei se află MINSUR - 13%. MALAYSIA SMELTING CORP ocupă locul patru în 2009, cu o cotă de 12,5% în producția globală.

Indonezia reprezintă aproximativ 30% din producția mondială de staniu. În Indonezia, principala regiune pentru producția acestui metal neferos este provincia Banki-Belitunga. Industria cositoriei angajează aproximativ 40% din forța de muncă totală a țării. Indonezia a introdus în 2007 cote pentru exportul de cositor pentru a-și menține prețul pe piața mondială. În 2006, Indonezia a produs aproximativ 120 de mii de tone de staniu.

Prețurile staniului au crescut de la 8.000 USD pe tonă de metal rafinat la 15.000 USD între 2006 și 2007 și apoi la 20.000 USD în a doua jumătate a anului 2010.

Rezervele de staniu din Rusia

În CSI, rezervele de staniu sunt concentrate în Rusia, Kârgâzstan și Kazahstan. Extracția cea mai mare parte a staniului în CSI este efectuată de întreprinderi rusești. Singurul producător de cositor metalic din CSI, JSC „Novosibirsk Tin Plant”, se află și în Rusia. Această întreprindere controlează activele miniere de staniu din Rusia și Kârgâzstan.

Rusia este asigurată cu rezerve de staniu în cantități suficiente. Dar numai în condițiile prețurilor ridicate la cositor, dezvoltarea zăcămintelor devine destul de profitabilă, deoarece acestea sunt situate în locuri greu accesibile din Orientul Îndepărtat și la mare distanță de producătorul de cositor.

Principalii consumatori de cositor în CSI sunt producătorii de tablă (JSC MMK, JSC Mittal Steel Temirtau, JSC Zaporzhstal) și producătorii de aliaje, în principal lipituri.

Potrivit experților Infomine, ar trebui să ne așteptăm la o creștere a consumului de staniu în următorii ani, în primul rând în Rusia. Producția de conserve, sticla float este în creștere, se înregistrează o creștere a producției în inginerie mecanică, care acum este susținută la nivelul conducerii țării. Este posibil ca consumul în viitor până în 2010 să nu fie acoperit de producția internă, iar importurile de staniu și aliajele sale în Rusia să crească.

Staniu(lat. Stannum), Sn, un element chimic din grupa IV a sistemului periodic al lui Mendeleev; numărul atomic 50, masa atomică 118,69; metal alb lucios, greu, moale si ductil. Elementul este format din 10 izotopi cu numere de masă 112, 114-120, 122, 124; acesta din urmă este slab radioactiv; izotopul 120 Sn este cel mai abundent (aproximativ 33%).

Referință istorică. Aliajele de staniu cu cupru - bronz erau deja cunoscute în mileniul IV î.Hr. e., și metalul pur în mileniul II î.Hr. e. În lumea antică, bijuteriile, vasele și ustensilele erau făcute din tablă. Originea denumirilor „stannum” și „tiniu” nu este exact stabilită.

Distribuția staniului în natură. Staniul este un element caracteristic al părții superioare a scoarței terestre, conținutul său în litosferă este de 2,5 10 -4% în greutate, în rocile magmatice acide 3 10 -4 "%, iar în bazice mai adânci 1,5 10 -4%; chiar mai puțin staniu în manta. Concentrația de staniu este asociată atât cu procese magmatice (cunoscute sub numele de „granite purtătoare de staniu”, pegmatite îmbogățite în staniu), cât și cu procese hidrotermale; dintre cele 24 de minerale cunoscute de staniu, 23 s-au format la temperaturi ridicate și presiunile.Principala valoare industriala este casiteritul SnO 2, mai putin - stanina Cu 2 FeSnS 4. In biosfera staniul migreaza slab, in apa de mare este de doar 3 10 -7%;se cunosc plante acvatice cu continut ridicat de staniu. Cu toate acestea, tendința generală în geochimia staniului în biosferă este dispersia.

Proprietățile fizice ale staniului. Staniul are două modificări polimorfe. Rețeaua cristalină a β-Sn obișnuit (staniu alb) este tetragonală cu perioade a = 5,813Å, c = 3,176Å; densitate 7,29 g/cm3. La temperaturi sub 13,2 °C α-Sn stabilă (staniul gri) structură cubică ca un diamant; densitate 5,85 g/cm3. Tranziția β->α este însoțită de transformarea metalului în pulbere. t pl 231,9 °С, t kip 2270 °С. Coeficientul de temperatură de dilatare liniară 23 10 -6 (0-100 °С); căldură specifică (0°C) 0,225 kJ/(kg K), adică 0,0536 cal/(g°C); conductivitate termică (0 ° C) 65,8 W / (m K.), adică 0,157 cal / (cm sec ° C); rezistență electrică specifică (20 ° C) 0,115 10 -6 ohm m, adică 11,5 10 -6 ohm cm. Rezistenta la tractiune 16,6 MN/m2 (1,7 kgf/mm2); alungire 80-90%; Duritate Brinell 38,3-41,2 MN/m2 (3,9-4,2 kgf/mm2). La îndoirea tijelor de staniu, se aude un zgârietură caracteristic din frecarea reciprocă a cristalitelor.

Proprietățile chimice ale staniului.În conformitate cu configurația electronilor exteriori ai atomului 5s 2 5p 2 Staniul are două stări de oxidare: +2 și +4; acesta din urmă este mai stabil; Compușii Sn(II) sunt agenți reducători puternici. Aerul uscat și umed la temperaturi de până la 100 ° C practic nu oxidează staniul: este protejat de o peliculă subțire, puternică și densă de SnO 2 . În raport cu apa rece și clocotită, staniul este stabil. Potențialul standard al electrodului staniului într-un mediu acid este de -0,136 V. Din HCI diluat și H 2 SO 4 la rece, staniul înlocuiește lent hidrogenul, formând clorura SnCl 2 și, respectiv, sulfatul SnSO 4. În H2SO4 concentrat la cald, când este încălzit, staniul se dizolvă, formând Sn(SO4)2 și SO2. Acidul azotic diluat la rece (0°C) acţionează asupra staniului în funcţie de reacţia:

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

Când este încălzit cu HNO3 concentrat (densitate 1,2-1,42 g/ml), staniul se oxidează cu formarea unui precipitat de acid metatinic H 2 SnO 3, al cărui grad de hidratare este variabil:

3Sn + 4HNO3 + nH2O = 3H2SnO3nH2O + 4NO.

Când staniul este încălzit în soluții alcaline concentrate, se eliberează hidrogen și se formează hexahidrostaniat:

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

Oxigenul din aer pasivează staniul, lăsând o peliculă de SnO 2 pe suprafața sa. Din punct de vedere chimic, oxidul (IV) SnO 2 este foarte stabil, iar oxidul (II) SnO se oxidează rapid, se obține indirect. SnO 2 prezinta proprietati predominant acide, SnO - bazice.

Staniul nu se combină direct cu hidrogenul; hidrura SnH 4 se formează prin interacțiunea Mg 2 Sn cu acidul clorhidric:

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

Este un gaz otrăvitor incolor, t kip -52 ° C; este foarte fragil, la temperatura camerei se descompune în Sn și H 2 în câteva zile, iar peste 150 ° C - instantaneu. De asemenea, se formează sub acțiunea hidrogenului în momentul izolării pe sărurile de staniu, de exemplu:

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

Cu halogeni, staniul dă compuși din compoziția SnX 2 și SnX 4 . Primele sunt asemănătoare sărurilor și în soluții dau ioni Sn 2+, cei din urmă (cu excepția SnF 4) sunt hidrolizați de apă, dar sunt solubili în lichide organice nepolare. Interacțiunea staniului cu clorul uscat (Sn + 2Cl 2 = SnCl 4) dă tetraclorura de SnCl 4; este un lichid incolor care dizolva bine sulful, fosforul, iodul. Anterior, conform reacției de mai sus, staniul a fost îndepărtat din produsele conservate eșuate. Acum metoda nu este utilizată pe scară largă din cauza toxicității clorului și a pierderilor mari de staniu.

Tetrahalogenurile SnX4 formează compuși complecși cu H2O, NH3, oxizi de azot, PCl5, alcooli, eteri și mulți compuși organici. Cu acizii hidrohalici, halogenurile de staniu dau acizi complecși care sunt stabili în soluții, de exemplu, H2SnCl4 și H2SnCl6. Când sunt diluate cu apă sau neutralizate, soluțiile de cloruri simple sau complexe sunt hidrolizate, dându-se precipitate albe de Sn (OH) 2 sau H 2 SnO 3 nH 2 O. Cu sulf, staniul dă sulfuri insolubile în apă și acizi diluați: maro SnS și galben auriu SnS 2 .

Obținând Tin. Producția industrială de staniu este oportună dacă conținutul său în plaseri este de 0,01%, în minereuri de 0,1%; de obicei zecimi și unități de procente. Staniul în minereuri este adesea însoțit de W, Zr, Cs, Rb, elemente de pământuri rare, Ta, Nb și alte metale valoroase. Materiile prime primare sunt îmbogățite: placerii - în principal prin gravitație, minereuri - tot prin flotație sau flotație.

Concentratele care conțin 50-70% staniu sunt arse pentru a îndepărta sulful, iar fierul este îndepărtat prin acțiunea HCl. Dacă sunt prezente impurități de wolframit (Fe,Mn)WO4 și scheelit CaWO4, concentratul este tratat cu HCI; WO3.H2O rezultat este preluat cu NH4OH. Prin topirea concentratelor cu cărbune în cuptoare electrice sau cu flacără se obține Staniu brut (94-98% Sn) care conține impurități de Cu, Pb, Fe, As, Sb, Bi. Când este eliberat din cuptoare, staniul este filtrat la o temperatură de 500-600°C prin cocs sau centrifugat, separând astfel cea mai mare parte a fierului. Restul de Fe și Cu este îndepărtat prin amestecarea sulfului elementar în metalul lichid; impuritățile plutesc în sus sub formă de sulfuri solide, care sunt îndepărtate de pe suprafața staniului. Din arsenic și antimoniu Staniul este rafinat în același mod - prin amestecarea aluminiului, din plumb - cu SnCl 2 . Uneori, Bi și Pb sunt evaporate în vid. Rafinarea electrolitică și recristalizarea zonelor sunt relativ rar utilizate pentru a obține staniu pur în special. Aproximativ 50% din tot Staniul produs este metal secundar; se obține din deșeuri de tablă, resturi și diverse aliaje.

Aplicarea staniului. Până la 40% din staniu este folosit pentru cositorit, restul este cheltuit pentru producția de lipituri, aliaje de rulment și de imprimare. Oxidul SnO 2 este utilizat pentru fabricarea emailurilor și glazurilor rezistente la căldură. Sarea - stannit de sodiu Na 2 SnO 3 3H 2 O se folosește la vopsirea cu pată a țesăturilor. Crystalline SnS 2 („frunza de aur”) face parte din vopselele care imită aurirea. Stanniura de niobiu Nb 3 Sn este unul dintre cele mai utilizate materiale supraconductoare.

Toxicitatea staniului în sine și a majorității compușilor săi anorganici este scăzută. Intoxicația acută cauzată de staniu elementar, care este utilizat pe scară largă în industrie, practic nu are loc. Cazurile separate de otrăvire descrise în literatură, aparent, sunt cauzate de eliberarea de AsH 3 atunci când apa pătrunde accidental în deșeurile de la purificarea staniului din arsen. Pneumoconioza se poate dezvolta la lucrătorii din topitorii de staniu cu expunere prelungită la praful de oxid de staniu (așa-numitul staniu negru, SnO); cazuri de eczemă cronică sunt uneori observate în rândul lucrătorilor angajați la fabricarea foliei de staniu. Tetraclorura de staniu (SnCl 4 5H 2 O) la concentrația sa în aer peste 90 mg/m 3 irită căile respiratorii superioare, provocând tuse; ajungând pe piele, clorura de staniu provoacă ulcerația acesteia. O otravă puternică convulsivă este hidrogenul stanos (stannometan, SnH 4), dar probabilitatea formării sale în condiții industriale este neglijabilă. Otrăvirea severă la consumul de conserve de lungă durată poate fi asociată cu formarea de SnH 4 în conserve (datorită acțiunii acizilor organici asupra conservelor conținutului). Intoxicatia acuta cu hidrogen tinus se caracterizeaza prin convulsii, dezechilibru; moartea este posibilă.

Compușii organici de staniu, în special cei di- și trialchilici, au un efect pronunțat asupra sistemului nervos central. Semne de intoxicație cu compuși trialchilici: cefalee, vărsături, amețeli, convulsii, pareză, paralizie, tulburări de vedere. Destul de des dezvoltă comă, tulburări ale activității cardiace și respirație cu un rezultat fatal. Toxicitatea compușilor dialchilici ai staniului este oarecum mai scăzută; în tabloul clinic al otrăvirii predomină simptomele de afectare a ficatului și a tractului biliar.

Staniul ca material de artă. Proprietăți excelente de turnare, maleabilitatea, ductilitatea la tăietor, culoarea nobilă alb-argintie au condus la utilizarea staniului în arte și meșteșuguri. În Egiptul antic, staniul era folosit pentru a face bijuterii lipite pe alte metale. De la sfârșitul secolului al XIII-lea, în țările vest-europene au apărut vase și ustensile bisericești din tablă, asemănătoare cu argintul, dar mai moale ca contur, cu un tul de gravură adânc și rotunjit (inscripții, ornamente). În secolul al XVI-lea, F. Briot (Franța) și K. Enderlein (Germania) au început să turneze boluri de ceremonie, vase, pahare din Tin cu imagini în relief (steme, scene mitologice, de gen). A. Sh. Buhl a introdus staniul în marqueterie la finisarea mobilierului. În Rusia, produsele din tablă (rame de oglindă, ustensile) s-au răspândit în secolul al XVII-lea; în secolul al XVIII-lea în nordul Rusiei, a atins apogeul producția de tăvi de cupru, ceainice, cutii de priza, tuns cu farfurii de tablă cu emailuri. La începutul secolului al XIX-lea, vasele de tablă au făcut loc faianței, iar staniul, ca material artistic, a devenit rar. Meritele estetice ale modernului obiecte decorative din staniu - într-o identificare clară a structurii obiectului și a purității ca oglindă a suprafeței, realizată prin turnare fără prelucrare ulterioară.