Tin je mekan srebrno bijeli metal. Toliko je probirljiv i savitljiv da se njegovi listovi debljine tisuću milimetara mogu uviti u cijev. Takav se materijal naziva limenim papirom. U periodičnoj tablici elemenata D. I. Mendelejeva ovaj element odgovara broju 50, atomske težine 118, 69 i znaku "Sn" (s latinskim stannumom). Poznato je 10 njegovih stabilnih izotopa. Metal se dobiva uglavnom iz minerala kasiterita, a to je kositreni dioksid.

Za lemljenje koristi se uglavnom metal u leguru s olovom. Osim toga, koristi se kao antikorozivni premaz za posude od čelika hrane jer nije netoksičan. Kompoziti s kositrom koriste se kao fungicidi, boje, pasta za zube (SnF2) i keramika.

Povijest predmeta

Ovaj element otkrio je 1854. Halyus Pelegrin. Međutim, njegova upotreba počela je mnogo prije ovog datuma na Bliskom Istoku i Balkanu oko 2000. godine prije Krista. U to doba otkrivena je bronca (legura kositra i bakra) koja je dobila ime brončano doba. Proizveli su brončano oružje i oruđe koje su bile učinkovitije od kamena i kostiju.

U stara vremena proizvodnja bronce vodila je razvoju trgovine između različitih zemalja. U Starom zavjetu postoje i reference na ovaj metal. Dakle, u Mezopotamiji su izrađivali brončano oružje, a u Starom Rimu su limenom pokrivali unutarnju površinu bakrenih posuda kako bi povećali svoju otpornost na koroziju.

Opća svojstva kositra

Sva svojstva ovog metala mogu se podijeliti u dvije velike skupine : fizičke i kemijske.

Fizičke karakteristike

Ovo je srebrno kovan metal koji lako oksidira na sobnoj temperaturi, dok se boja kositra mijenja u tamno sivu. Ako savijete ploču od ovog metala, možete čuti karakterističan zvuk, takozvani "limeni krik", koji nastaje zbog trenja između njegovih sastavnih kristala. Jedna od njegovih izraženih karakteristika je oštro pogoršanje mehaničkih svojstava pod određenim uvjetima, nazvano „limena kuga“: ispod -18 ° C metal se uništava i počinje nalikovati sivom prahu.

Čisti kositar ima dvije alotropske modifikacije: sivu i bijelu. Siva modifikacija ima kubnu kristalnu strukturu, poluvodič je, vrlo krhka, ima nisku gustoću i stabilna je na temperaturama ispod 13, 2 ° C. Bijela alotropna modifikacija ima tetragonsku kristalnu strukturu, dobro provodi električnu struju i stabilna je na temperaturama iznad 13, 2 ° C.

Metal se topi na relativno niskoj temperaturi od 232 ° C (za usporedbu: željezo se topi pri 1535 ° C). Potrebno je razumjeti, odgovarajući na pitanje, na kojoj se temperaturi tali kositar, što je točno taloženje njegove bijele alotropne modifikacije. Unatoč niskom talištu, ključanje se događa pri relativno visokoj temperaturi od 2602 ° C (željezo kuha pri 2750 ° C).

Kemijska svojstva

Najvažniji mineral je kasiterit, SnO2. Međutim, trenutno nepoznata nalazišta rude s visokim postotkom ovog minerala. Većina cassiterita u svijetu minirana je iz nekvalitetnih aluvijalnih naslaga. Upravo iz ovog minerala proizvodi se kositar u industrijskim razmjerima. Radi toga se kasiter probija kako bi se dobio njegov koncentrat, a zatim se topi zajedno s koksom, kvarcem i vapnom u donjoj peći. Nakon toga, odljevci u obliku blokova prolaze završno čišćenje od nečistoća bizmuta, bakra i željeza.

Kemijski element kositar dobro reagira i s jakim kiselinama i s jakim bazama, ali je u neutralnim otopinama relativno inertan. Korodira u prisustvu oksidirajućeg medija, u nedostatku kisika metal se praktično ne korodira. Tijekom oksidacije na površini metala formira se gusti oksidni film koji ostatak štiti od daljnje oksidacije.

Ako se nakon otapanja soli u vodi formira kiseli medij, tada u prisutnosti oksidacijskih sredstava ili zraka reagira kositar. Takve soli uključuju kloride, na primjer, aluminij i željezo. Većina nevodnih tekućina, poput ulja i alkohola, praktički ne reagiraju s kositrom. Sam kositar i njegove jednostavne anorganske soli nisu toksične, no neki organski kompoziti su toksični.

Tin (II) oksid, SnO je crno plavi kristal koji se otapa u kiselinama i bazama. Koristi se za proizvodnju soli pri galvanizaciji i za proizvodnju stakla. Tin (IV) oksid, SnO2 je bijela prašina, netopljiva u kiselinama. Koristi se kao nezamjenjiva komponenta za bojanje u ružičastoj, žutoj i smeđoj keramici, kao i u dielektricama i vatrostalnim legurama. Važno je sredstvo u poliranju mramora i drugog ukrasnog kamenja.

Tin (II) klorid, SnCl2 je glavni sastojak kositrene kiseline za lemljenje. Tin (IV) klorid, SnCl4 koristi se kao kemijski sastojak za davanje težine svilenoj tkanini, kao i za stabilizaciju određenih parfemskih proizvoda i stabiliziranje boje sapuna, a SnF2, koji je bijele boje i topiv u vodi, koristi se kao dodatak pastama za zube.

Organski kemijski spojevi temeljeni na ovom elementu su oni spojevi u kojima postoji barem jedna kositreno-vodikova veza, Sn-H, i u kojima metal pokazuje oksidacijsko stanje od +4. Organski spojevi koji su našli svoju primjenu u industriji imaju sljedeće kemijske formule:

  • R4Sn;
  • R3SnX;
  • R2SnX2;
  • RSnX3.

Ovdje je R organska skupina, na primjer, metil, etil, butil i drugi, a X je anorganski element, na primjer, klor, kisik, flora i drugi.

Aluminijske slitine

Aluminijske slitine poznate su i kao bijeli metali, a obično sadrže bakar, antimon i olovo. Legure imaju različita mehanička svojstva ovisno o njihovom sastavu.

Slitine kositra i olova pronašle su svoju komercijalnu upotrebu za širok raspon spojeva. Dakle, 61, 9% kositra i 38, 1% olova odgovaraju eutektičkom sastavu, čiji je stupanj očvršćavanja 183 ° C. Legure s različitim omjerom tih metala se tope i kristaliziraju u širokom temperaturnom rasponu kada postoji ravnoteža između krute i tekuće faze. S takvom kristalizacijom u talini počinju taložiti krute segregacije, što dovodi do stvaranja različitih struktura. S obzirom da ima najnižu talište, eutektička legura koristi se kao zaštita od pregrijavanja elektroničkih komponenata.

Postoje i legure u kojima je osim ovih metala prisutna i mala količina antimona (do 2, 5%). Glavni problem legura na bazi kala i olova je njihov negativan utjecaj na okoliš, pa su nedavno razvijeni njihovi nadomjesci u kojima se olovo ne koristi, na primjer, legure sa srebrom i bakrom.

Legura kositra s olovom i antimonom koriste se za ukrasni nakit, a neke legure kositra, bakra i antimona koriste se kao mazivo za smanjenje trenja u ležajevima, zbog svojih svojstava protiv trenja. Pored gore navedenih legura, kalaj se koristi u legurama bronce i u legurama s titanom i cirkonijem.

Korištenje elementa i njegovih veza

Niže su navedena sva područja ljudske proizvodnje u kojima se ovaj element izravno ili neizravno koristi:

  • Zaštita od korozije i mehaničkog naprezanja čelika i drugih metala, na primjer, u proizvodnji limenki;
  • Smanjenje krhkosti stakla, kao i u proizvodnji ogledala;
  • U potjeranim uzorcima na raznim jelima;
  • Koristite u fungicidima, bojama, pastama za zube i raznim pigmentima.
  • Nakon primitka raznih legura, na primjer, bronza.
  • Za niskotemperaturno lemljenje ili meko lemljenje;
  • Sastavljen od olova u proizvodnji metalnih ploča za glazbene instrumente;
  • Proizvodnjom naljepnica raznih proizvoda;
  • U legurama koje štite od pregrijavanja električnih aparata i elektroničkih mikroveljaka;
  • U industriji keramike za proizvodnju emajla kao matirajućeg sredstva.
  • U kapsulama za zatvaranje vinskih boca. Proizvodnja takvih kapsula proširila se nakon zabrane upotrebe olova u prehrambenoj industriji.

Učinci tinjskih spojeva

Djelovanje spojeva s ovim elementom, na ovaj ili onaj način, utječe na ljudsko tijelo i na okoliš.

O ljudskom zdravlju

Kao što je već spomenuto, najopasniji za zdravlje ljudi su organski kemijski spojevi kositra. Te se tvari široko koriste u industriji, na primjer, u proizvodnji boja, plastike i pesticida u poljoprivredi. Osim toga, proizvodnja organskih spojeva s ovim metalom neprestano raste, unatoč činjenici da su posljedice trovanja njima poznate .

Učinci ovih tvari na ljude su raznoliki, sve ovisi o vrsti spoja i o individualnim karakteristikama tijela. Opasnost spoja u korelaciji je s duljinom veze metala i vodika, što je veza veća, što je veza duže opasna. U tom smislu, spoj kositra s tri etilne skupine, čija su vodikova veza relativno kratka, smatra se najopasnijom organskom tvari.

Te tvari mogu ući u ljudsko tijelo putem hrane, kapljicama iz zraka ili jednostavnim dodirom. Poznati su sljedeći učinci djelovanja organskih spojeva kositra na ljudsko tijelo:

  • Kada se nalazite u sobi koja sadrži pare ovog metala, jaka iritacija gornjih dišnih puteva, kože i očiju;
  • Glavobolja, bolovi u želucu i nedostatak apetita;
  • Mučnina i povraćanje;
  • Problemi s mokrenjem;
  • Jako znojenje i kratkoća daha.

Navedeni učinci mogu dovesti do ozbiljnijih posljedica:

  • depresija;
  • Problemi s jetrom
  • Oslabljen imunološki sustav
  • Oštećenja staničnih kromosoma i nedostatak crvenih tijela u krvi;
  • Oštećenje mozga (poremećaji spavanja, glavobolje, poremećaji pamćenja, nadraženo stanje).

U okoliš

I atomi kositra i sam metal u čistom stanju nisu toksični ni za jedan organizam na zemlji, zauzvrat, gotovo svi spojevi s ovim elementom organske prirode su štetni. Ovi spojevi mogu biti u okolišu dugo vremena. Prilično su stabilni i praktički se ne raspadaju pod utjecajem mikroorganizama, zbog svojih jakih vodikovih veza. Bez obzira koliko su male koncentracije spojeva ovog metala u tlu i vodi, s obzirom na gore navedeno, oni stalno rastu.

Poznato je da organski spojevi kalaja nanose veliku štetu vodenim ekosustavima jer su otrovni za gljivice, alge i fitoplankton. Fitoplankton je važan dio vodenog ekosustava, jer stvara kisik za sve ostale žive organizme ovog sustava, a također je važan dio u lancu hrane. Toksičnost sastojaka kala je različita za različita živa bića, na primjer, tributil kositar je toksičan za ribu i gljive, dok je trifenol kositar najotrovniji spoj za fitoplankton.

Također je poznato da organski spojevi ovog elementa negativno utječu na rast i reproduktivnu funkciju životinja, narušavaju rad enzima. Takvi spojevi akumuliraju se uglavnom u gornjim slojevima tla i vode.

Kategorija:

Tehnologije