Elk chemisch element van het periodiek systeem en de eenvoudige en complexe stoffen die daardoor worden gevormd, zijn uniek. Ze hebben unieke eigenschappen en vele leveren een onmiskenbaar belangrijke bijdrage aan het menselijk leven en bestaan in het algemeen. Het chemische element tin is geen uitzondering.
De kennis van mensen met dit metaal gaat terug tot in de oudheid. Dit chemische element speelde een beslissende rol in de ontwikkeling van de menselijke beschaving en tot op de dag van vandaag worden de eigenschappen van tin veel gebruikt.
Tin in de geschiedenis
De eerste vermelding van dit metaal, dat, zoals mensen eerder geloofden, zelfs magische eigenschappen had, is te vinden in bijbelteksten. Tin speelde een beslissende rol bij het verbeteren van het leven tijdens de bronstijd. In die tijd was brons de meest duurzame metaallegering die een persoon bezat, dat kan worden verkregen door het chemische element tin aan koper toe te voegen. Al eeuwenlang wordt alles van dit materiaal gemaakt, van gereedschap tot sieraden.
Na de ontdekking van de eigenschappen van ijzer, hield de tinlegering niet op te worden gebruikt, natuurlijk wordt het niet op dezelfde schaal gebruikt, maar brons, evenals veel van zijn andere legeringen, zijn actief betrokkentegenwoordig een persoon in de industrie, technologie en geneeskunde, samen met zouten van dit metaal, zoals tinchloride, dat wordt verkregen door de interactie van tin met chloor, deze vloeistof kookt bij 112 graden Celsius, lost goed op in water, vormt kristallijne hydraten en rookt in de lucht.
De positie van het element in het periodiek systeem
Het scheikundige element tin (de Latijnse naam stannum - "stannum", geschreven met het symbool Sn) Dmitry Ivanovich Mendelejev werd terecht op nummer vijftig geplaatst, in de vijfde periode. Het heeft een aantal isotopen, de meest voorkomende isotoop 120. Dit metaal behoort ook tot de hoofdsubgroep van de zesde groep, samen met koolstof, silicium, germanium en flerovium. De locatie voorspelt amfotere eigenschappen, tin heeft even zure als basische eigenschappen, die hieronder in meer detail zullen worden beschreven.
Het periodiek systeem toont ook de atomaire massa van tin, namelijk 118,69. De elektronische configuratie is 5s25p2, wat complexe stoffen zorgen ervoor dat het metaal oxidatietoestanden +2 en +4 vertoont, waarbij alleen twee elektronen van het p-subniveau worden opgegeven, of vier van s- en p-, waardoor het hele buitenste niveau volledig wordt leeggemaakt.
Elektronische karakteristiek van het element
In overeenstemming met het atoomnummer bevat de circumnucleaire ruimte van het tinatoom maar liefst vijftig elektronen, ze bevinden zich op vijf niveaus, die op hun beurt zijn opgesplitst in een aantal subniveaus. De eerste twee hebben alleen s- en p-subniveaus, en vanaf de derde is er een drievoudige splitsingnaar s-, p-, d-.
Laten we eens kijken naar het externe elektronische niveau, aangezien het de structuur en vulling met elektronen is die de chemische activiteit van het atoom bepalen. In de niet-aangeslagen toestand vertoont het element een valentie gelijk aan twee; bij excitatie gaat één elektron van het s-subniveau naar een vacature in het p-subniveau (het kan maximaal drie ongepaarde elektronen bevatten). In dit geval vertoont tin valentie en oxidatietoestand - 4, omdat er geen gepaarde elektronen zijn, wat betekent dat niets ze op de subniveaus in het proces van chemische interactie vasthoudt.
Eenvoudige stof metaal en zijn eigenschappen
Eenvoudige stof tin is een zilverkleurig metaal, behoort tot de groep van smeltbaar. Het metaal is zacht en relatief gemakkelijk te vervormen. Een metaal als tin is inherent aan een aantal kenmerken. Een temperatuur onder de 13,2 graden Celsius is de grens van de overgang van de metaalmodificatie van tin naar poeder, die gepaard gaat met een kleurverandering van zilverwit naar grijs en een afname van de dichtheid van de stof. Tin smelt bij 231,9 graden en kookt bij 2270 graden Celsius. De kristallijne tetragonale structuur van wit tin verklaart het karakteristieke kraken van het metaal wanneer het wordt gebogen en verwarmd op het buigpunt door de kristallen van de stof tegen elkaar te wrijven. Grijs tin heeft een kubusvormige syngonie.
De chemische eigenschappen van tin hebben een dubbele essentie: het treedt zowel in zure als basische reacties op en vertoont amfoterisme. Het metaal interageert met alkaliën, evenals zuren, zoals zwavelzuur ensalpeterzuur, is actief bij reactie met halogenen.
Tin legeringen
Waarom worden hun legeringen met een bepaald percentage samenstellende componenten vaker gebruikt in plaats van pure metalen? De legering heeft namelijk eigenschappen die een afzonderlijk metaal niet heeft, of deze eigenschappen zijn veel sterker (bijvoorbeeld elektrische geleidbaarheid, corrosieweerstand, passivering of activering van de fysische en chemische eigenschappen van metalen, indien nodig, enz.). Tin (de foto toont een monster van puur metaal) maakt deel uit van veel legeringen. Het kan worden gebruikt als een additief of als basissubstantie.
Tegenwoordig is er een groot aantal legeringen van een dergelijk metaal als tin bekend (de prijs daarvoor varieert sterk), laten we de meest populaire en gebruikte bekijken (het gebruik van bepaalde legeringen zal in de betreffende sectie worden besproken). Over het algemeen hebben stannumlegeringen de volgende kenmerken: hoge ductiliteit, laag smeltpunt, lage hardheid en sterkte.
Enkele voorbeelden van legeringen
- Een legering van tin en lood met enkele legeringsadditieven (antimoon, koper, cadmium, zink, zilver, indium) is het zogenaamde tin om te solderen, het percentage stannum erin moet 49-51 of 59 zijn -61 procent. De sterkte van de binding zorgt ervoor dat het tin een vaste oplossing vormt met de verlijmde metalen oppervlakken.
- Garth is een legering van tin, lood enantimoon is de basis van drukinkt (daarom wordt het niet aanbevolen om voedsel in kranten te wikkelen om ongewenste concentraties van deze metalen te voorkomen).
- Babbit - een legering van tin, lood, koper en antimoon - wordt gekenmerkt door lage wrijving en hoge slijtvastheid.
- Indium-tinlegering is een laagsmeltend materiaal, dat wordt gekenmerkt door vuurvastheid, corrosieweerstand en aanzienlijke sterkte.
De belangrijkste natuurlijke verbindingen
Tin vormt een aantal natuurlijke verbindingen - ertsen. Het metaal vormt 24 minerale verbindingen, de belangrijkste voor de industrie is tinoxide - cassiteriet, evenals frame - Cu2FeSnS4. Tin is verspreid in de aardkorst en de verbindingen die hierdoor worden gevormd zijn van magnetische oorsprong. De industrie gebruikt ook polyolzouten en tinsilicaten.
Tin en het menselijk lichaam
Het chemische element tin is een micro-element in termen van zijn kwantitatieve geh alte in het menselijk lichaam. De belangrijkste accumulatie bevindt zich in het botweefsel, waar de normale inhoud van het metaal bijdraagt aan de tijdige ontwikkeling en de algehele werking van het bewegingsapparaat. Naast botten is tin geconcentreerd in het maagdarmkanaal, de longen, de nieren en het hart.
Het is belangrijk op te merken dat overmatige ophoping van dit metaal kan leiden tot algemene vergiftiging van het lichaam, en een langere blootstelling kan zelfs leiden tot nadelige genmutaties. Onlangs is dit probleem behoorlijk relevant, aangezien de ecologische toestand van het milieuDe omgeving laat veel te wensen over. Er is een grote kans op tinintoxicatie onder inwoners van megasteden en gebieden in de buurt van industriële zones. Meestal treedt vergiftiging op door de ophoping van tinzouten in de longen, bijvoorbeeld, zoals tinchloride en andere. Tegelijkertijd kan een tekort aan micronutriënten groeiachterstand, gehoorverlies en haarverlies veroorzaken.
Toepassing
Metaal is in de handel verkrijgbaar bij veel smelterijen en bedrijven. Het wordt geproduceerd in de vorm van ingots, staven, draden, cilinders, anodes gemaakt van een puur eenvoudige substantie zoals tin. De prijs varieert van 900 tot 3000 roebel per kg.
Puur tin wordt zelden gebruikt. De legeringen en verbindingen worden voornamelijk gebruikt - zouten. Soldeertin wordt gebruikt in het geval van bevestigingsonderdelen die niet worden blootgesteld aan hoge temperaturen en sterke mechanische belastingen, gemaakt van koperlegeringen, staal, koper, maar wordt niet aanbevolen voor die gemaakt van aluminium of zijn legeringen. De eigenschappen en kenmerken van tinlegeringen worden beschreven in de overeenkomstige sectie.
Soldeersels worden gebruikt voor het solderen van microschakelingen, in deze situatie zijn legeringen op basis van een metaal zoals tin ook ideaal. De foto toont het proces van het aanbrengen van een tin-loodlegering. Hiermee kun je behoorlijk delicaat werk doen.
Vanwege de hoge weerstand van tin tegen corrosie, wordt het gebruikt om vertind ijzer (blik) te maken - blikken voor voedingsproducten. In de geneeskunde, met name in de tandheelkunde, wordt tin gebruikt voor:het uitvoeren van tandvullingen. Huispijpleidingen zijn bedekt met tin, lagers zijn gemaakt van zijn legeringen. De bijdrage van deze stof aan de elektrotechniek is ook van onschatbare waarde.
Waterige oplossingen van tinzouten zoals fluorboraten, sulfaten en chloriden worden gebruikt als elektrolyten. Tinoxide is een glazuur voor keramiek. Door verschillende tinderivaten in plastic en synthetische materialen te introduceren, lijkt het mogelijk om hun ontvlambaarheid en de uitstoot van schadelijke dampen te verminderen.
