Олово, хімія властивості елементів

Загальні відомості і методи отримання

Олово (Sn) -серебрісто-білий блискучий метал з блакитним від-Тенков. Відомо з глибокої давнини, початок промислового примі-вати відноситься до XIV ст.

Олово отримують нз руд, що містять каситерит; руди, що містять олово у вигляді станнін, в промисловому масштабі не розробляються. Руду збагачують методами гравітаційного поділу, флотації та магнітної сепарації. Концентрат піддають попередньому очищенні від домішок випалюванням (для видалення сірки н миш'яку), вилуговуванням соляною кислотою (для видалення заліза, вісмуту, сурми, миш'яку) з наступним відділенням магнетиту і вольфраміту. Очищений кон-центрат, що містить 40-70% Sn. плавлять в суміші з вугіллям н флюсами, одержуючи чорновий метал.

Відновну плавку ведуть в умовах, при яких оксид олова (Sn 02) відновлюється до металу, а оксид заліза (III) -до оксиду (II), що переходить в шлак. З бідних концентратів олово через залучають хлоруванням, заснованим на летючості хлоридів олова.

Для отримання нз чорнового олова металу стандартних сортових марок його піддають рафінування. Найбільш поширені ме-тоди рафінування - пірометалургійного (вогневе), вакуумне, електролітичне.

Вогняне рафінування складається з ряду послідовних операцій, в кожній з яких видаляється одна-дві домішки. Від заліза чорне олово очищають повільним охолодженням розплаву і отфильтрованием випадають в осад интерметаллидов, від міді - додаванням в розплав сірки і відділенням спливаючих її сульфідів, від миш'яку і сурми - введенням в розплав алюмінію і видаленням спливаючих интерметаллидов AlSb і AlAs. від свинцю - присадкою хлористого олова, яке взаємодіє зі свинцем, утворюючи видаляється хлористий свинець. Вогневим рафінуванням отримують метал марки 01, повторі-ням циклу рафінування -метал марки 01пч.

Вакуумна дистиляція дозволяє найбільш ефективно видаляти свинець, вісмут, а також помітне кількість алюмінію, кальцію, індію.

Отр електролітичному рафінуванні досягається високе пряме витяг олова в катодний метал, основна маса домішок кон-ріруется при цьому в одному продукті - шламі. Олово високої чистоти (99,999%) отримують зонної плавкою в кварцових або графітових кю-ветах

Олово всіх марок виготовляють у вигляді чушок, олово марки ДВЧ-000- також в злитках, у вигляді прутків, а марок 01пч н 01-у вигляді блоків, придатних для механізованого транспортування. Олово слід зберігати в закритому приміщенні при температурі не нижче 12 "С. У разі виявлення на олові ознак« олов'яної чуми »все злитий-ки направляють на переплавку.

Атомні характеристики. Атомний номер 50, атомна маса 118,69 а. е. м, атомний об'єм 16,29-10 ^ 6 м 3 / моль, атомний раднус 0,158 п v. іонний радіус Sn 2+ 0,093 їм, Sn ', + 0,071 нм. Конфігурація зовнішніх електронних оболонок атома олова 5 s 2 5р 2. Електроотріца-телиюсть 1,8. Природне олово складається з десяти ізотопів: 112 Sn (0,95%), 1,4 Sn (0,65%), "" Sn (0,34%), 116 Sn (14,24%), ' "Sn ( 7,57%). 18 Sn (24,01%), "" Sn (8,58%), 120 Sn (32,97%), 122 Sn (4,71%). 2 "Sn (5,98 %). Останній ізотоп слабо радіоактивний.

У з'єднаннях виявляє ступінь окислення +2 і +4. Нормальний електродний потенціал реакції Sn -2 e ** Sn 2 + ф0 = -0,136 В, окисли-кові-відновний потенціал +0,15. Електрохімічний еквівалент-стрічок олова становить 0,61388 мг / Кл (ступінь окислення +2); 0,30833 мг / Кл (ступінь окислення +4).

В атмосферних умовах олово стійко, швидкість корозії в за-критому приміщенні 0,0004 г / (м 2 -сут), в промисловій атмосфері 0,0067 г / (м 2 -сут), в морській атмосфері 0,011 г / (см 2 - добу).

У м'якій прісної н дистильованої воді олово кородують, в жорсткій воді при рН = 7,4 і 8,6 швидкість корозії відповідно дорівнює 0,001 н 0,0045 г / (м 2 -сут). У мінеральних і галогеноводородних кислотах олово в присутності кисню і при підвищеній температу-ри кородує швидко. Плавикова і ціаінсто-воднева (синильна) кислоти діють на олово повільно; в лимонної і оцтової кисло-тах при концентрації їх

0,75% і кімнатній температурі швидкість корозії 0,05-0,1 г / (м 2 -сут). У молочної і масляної кислотах кон-центрацией

1% при кімнатній температурі корозія незначна. Олеїнова, стеаринова і щавлева кислоти сильно діють иа оло-во при високих температурах. Корозія олова під впливом фрук-тових соків при кімнатній температурі становить 0,1-2,5 г / (м 2 -сут), при температурі кипіння зростає більш ніж в 10 разів. Мастильні ма-сла, бензин, гас на олово практично не впливають. Олово сильно кор-родірует в хлорі, бром і иоде при кімнатній температурі, а у фторі при температурі вище 100 ° С.

Розбавлені соляна і сірчана кислоти слабо взаємодіють з оловом. У концентрованих розчинах цих кислот, особливо при на-нагріванні, олово швидко розчиняється.

При взаємодії олова з соляною кислотою утворюється хлорид олова (II), а з сірчаної - сульфат олова (IV). З азотною кислотою олово взаємодіє тим інтенсивніше, чим вище концентрація кислоти і температура; в разі розведеної кислоти утворюється нітрат олова (II) [Sn (N 03) 2], а в разі концентрованої - з'єднання олова (IV), в основному нерозчинна 6-олов'яний кислота (H 2 Sn 03).

Концентровані луги також розчиняють олово, прн цьому про-роззуються станніти - солі оловянистой кислоти H 2 Sn 02.

На повітрі при кімнатній температурі олово, що не окислюється, благо-даруючи наявності поверхневої плівки Sn 02. Вище 150 ° С окислюваність збільшується з утворенням SnO і Sn 02.

Сірка, сірководень і сірчистий газ утворюють з оловом сульфіди SnS. Sn 2 S 3; SnS 2.

Сульфід олова (II) SnS отримують нагріванням олова з сіркою і уг-лем приблизно до 900 ° С. SnS - тверда речовина синювато-чорного коль-та, щільність 5,080 Мг / м 3. температура плавлення 880 ° С, температура кипіння 1270 ° С.

Сульфід олова (IV) SnS 2 отримують у вигляді золотисто-жовтих пла-стінок нагріванням амальгами олова з сірчаним кольором і хлористим ам-моніем до

300 ° С, а аморфний - нагріванням в інертному газі аморфний-ного SnS з сіркою при -450 ° С.

Сульфід олова Sn 2 S 3 - синювато-чорні кристали; вище 640 ° С раз-лагаются на SnS і S.

Хлорид олова (II) SnCls отримують розчиненням олова в концентр-рова соляній кислоті; з розчинів воно кристалізується у вигляді бе-лих кристалів SnCl 2 -2 H 2 0. Щільність SnCl 2 3,950 Мг / м 3; температура плавлення 247 ° С, температура кипіння 652 ° С. Хлорид олова (IV) SnCl 4 -бесцветная рідина, сильно димить на повітрі, температура кипіння Н4 ° С, температура плавлення -33 ° С, щільність 2,230 Мг / м 3; хлорид олова (IV) отримують дією сухого хлору на рідке олово.

Інші галогеніди Sn (II) і Sn (IV) за способами отримання і властивостями багато в чому схожі з хлоридами.

Гідрид олова SnH 4 можна отримати, впливаючи на кислі раство-ри солей Sn (II) цинком. Це безбарвний отруйний газ; він зріджується при -52 ° С, а при кімнатній температурі поступово розкладається на олово н водень.

З азотом і аміаком олово ие реагує, тому карбіди олова отримують непрямим шляхом.

З фосфором олово утворює білі кристалічні нерозчинні в воді Фосфіди: SnP. SnP 3. Sn 4 P 3 щільністю 6,560, 4,100 і 5,181 Мг / м 3 відповідно.

З вуглецем, бором, молібденом, осмієм, ренієм і вольфрамом олово не взаємодіє. З алюмінієм, вісмутом, кадмієм, галієм, германієм, індієм, свинцем, кремнієм, талієм і цинком утворює про-стие евтектичних суміші. У твердому стані помітно розчиняються в олові вісмут, кадмій, індій, свинець, сурма і цинк. Багато метали в твердому олові практично не розчиняються, але утворюють металеві-ські сполуки.

Олово добре піддається видавлювання ка прутки і дріт, а також прокатці і куванні. Волочіння і витяжка утруднені, так як оло-во не зміцнюється при кімнатній температурі, що призводить до обривів в місцях зменшеного перетину При виготовленні фольги для улучше-ня оброблюваності тиском додають сурму. Лінійна усадка олова 2,7%, об'ємна усадка 2,8%, вологотекучість 80 см. Обрабат-ваемость різанням олова задовільна, зварюваність хороша, можлива пайка м'яким припоєм.

Рекристалізація деформованого олова починається при кімнат-ної температурі; температура рекристалізації олова при наявності при-домішок сурми, свинцю, вісмуту, міді і алюмінію підвищується в порядку послідовності перерахування цих елементів.

Олово застосовують головним чином дли виробництва білої жерсті, раз-особистих припоев, бабітів, запобіжних легкоплавких сплавів, бронзи, латуні, для виготовлення фольги і друкарських сплавів. Оло-під високої чистоти використовують в напівпровідниковій техніці.

Олово має високу хімічну стійкість, солі його нешкідливі, тому цей метал широко застосовують для лудіння консервних ба-нок і харчової посуду. Оксид олова (IV) використовують у виробництві емалей і глазурі, для полірування скла. Оксид олова (II) примі-няют для одержання рубінового скла. Кристалічна SnS 2 ( «су-сальне золото») входить до складу фарб, що імітують позолоту. Оло-во є основною легирующей добавкою до срібних сплавів, що застосовуються в медицині.