Qalayning asosiy fizik xossalari. Qalay nima va u nima uchun ishlatiladi? Qalayning atom massasi
Qalay - Sn (lotin tilidan: stannum) belgisi va atom raqami 50 boʻlgan kimyoviy element. Bu elementlar davriy sistemasining 14-guruhidagi oʻtishdan keyingi metalldir. Qalay asosan qalay dioksidi SnO2 bo'lgan mineral qalay rudasidan olinadi. Qalay 14-guruhdagi ikkita qo'shnisi, germaniy va qo'rg'oshin bilan kimyoviy o'xshashliklarga ega va ikkita asosiy oksidlanish darajasiga ega, +2 va biroz barqarorroq +4. Qalay 49-o'rinda turadi va protonlarning "sehrli" soni tufayli davriy jadvalda eng ko'p barqaror izotoplarga ega (10 ta barqaror izotop bilan). Qalayning ikkita asosiy allotropi bor: xona haroratida barqaror allotrop b-kalay, kumushsimon oq, egiluvchan metalldir, lekin past haroratlarda qalay olmosga o'xshash kubik tuzilishga ega bo'lgan kamroq zichroq kulrang a-qalayga o'tadi. . Qalay metall havoda oson oksidlanmaydi. Miloddan avvalgi 3000 yildan boshlab qalay va misdan yasalgan bronza keng miqyosda ishlatilgan birinchi qotishma edi. e. Miloddan avvalgi 600 yildan keyin e. sof metall qalay ishlab chiqarildi. Bronza davridan 20-asrgacha dasturxon tayyorlash uchun odatda mis, surma va qoʻrgʻoshindan tashkil topgan qalay-qoʻrgʻoshin qotishmasidan 85-90% qalay qotishmasidan foydalanilgan. Hozirgi vaqtda qalay ko'plab qotishmalarda, odatda yumshoq qalay / qo'rg'oshin qotishmalarida ishlatiladi, ular odatda 60% yoki undan ko'p qalayni o'z ichiga oladi. Qalay uchun yana bir keng tarqalgan foydalanish po'latdan korroziyaga chidamli qoplama sifatida ishlatiladi. Noorganik qalay birikmalari juda zaharli emas. Past toksikligi tufayli konservalangan metall asosan po'lat yoki alyuminiydan tayyorlangan qalay qutilari yordamida oziq-ovqat mahsulotlarini qadoqlash uchun ishlatilgan. Biroq, qalayga haddan tashqari ta'sir qilish mis va sink kabi muhim iz elementlarning metabolizmi bilan bog'liq muammolarni keltirib chiqarishi mumkin va ba'zi organotin birikmalari deyarli siyanid kabi zaharli bo'lishi mumkin.
Xususiyatlari
Jismoniy
Qalay yumshoq, egiluvchan, egiluvchan va yuqori kristalli kumush-oq metalldir. Qalay plastinka egilganda, kristallarning egizaklashuvidan "qalay yorilishi" deb nomlanuvchi yorilish ovozi eshitiladi. Qalay past haroratda eriydi, 232 °C atrofida, 14-guruhdagi eng pasti. Erish nuqtasi 11 nm zarralar uchun 177,3 °C gacha pasayadi. Xona haroratida va undan yuqori haroratda barqarorlashtirilgan b-kalay (metall shakli yoki oq qalay, BCT tuzilishi) egiluvchan. Bundan farqli o'laroq, 13,2 ° S gacha bo'lgan haroratlarda barqarorlashtirilgan a-kalay (metall bo'lmagan shakl yoki kulrang qalay) mo'rt. a-qalay olmos, kremniy yoki germaniyga o'xshash kub kristalli tuzilishga ega. a-qalay metall xossalariga umuman ega emas, chunki uning atomlari elektronlar erkin harakatlana olmaydigan kovalent struktura hosil qiladi. Bu zerikarli kulrang kukunli material bo'lib, u bir nechta ixtisoslashgan yarimo'tkazgichlardan tashqari keng qo'llanilmaydi. Bu ikki allotrop, a-qalay va b-kalay, mos ravishda kulrang qalay va oq qalay sifatida yaxshi tanilgan. Yana ikkita allotrop, g va s 161 °C dan yuqori haroratlarda va bir necha gigapaskaldan yuqori bosimlarda mavjud. Sovuq sharoitda b-kalay o'z-o'zidan a-qalayga aylanadi. Bu hodisa "qalay vabosi" deb nomlanadi. a-b transformatsiya harorati nominal 13,2 °C va o'tish harorati ostidagi aralashmalar (masalan, Al, Zn va boshqalar) 0 ° C dan past bo'lsa-da va Sb yoki Bi qo'shilishi bilan transformatsiya umuman sodir bo'lmasligi mumkin, qalayning chidamliligini oshirish. Qalayning tijorat navlari (99,8%) aralashmalar sifatida mavjud bo'lgan oz miqdordagi vismut, surma, qo'rg'oshin va kumushning inhibitiv ta'siri tufayli transformatsiyaga qarshilik ko'rsatadi. Mis, surma, vismut, kadmiy, kumush kabi qotishma elementlar moddaning qattiqligini oshiradi. Qalay juda oson qattiq, mo'rt intermetalik fazalarni hosil qiladi, bu ko'pincha istalmagan. Qalay boshqa metallarda umuman qattiq eritmalar hosil qilmaydi va bir nechta elementlar qalayda sezilarli qattiq eruvchanlikka ega. Oddiy evtektik tizimlar esa vismut, galliy, qo'rg'oshin, talliy va rux bilan kuzatiladi. Qalay 3,72 K dan past bo'lgan o'ta o'tkazgichga aylanadi va o'rganiladigan birinchi supero'tkazgichlardan biridir; Supero'tkazuvchilarning xarakterli xususiyatlaridan biri bo'lgan Meysner effekti birinchi marta o'ta o'tkazuvchan qalay kristallarida kashf etilgan.
Kimyoviy xossalari
Kalay suvdan korroziyaga qarshilik ko'rsatadi, ammo kislotalar va ishqorlar tomonidan hujumga uchraydi. Qalay yuqori darajada sayqallanishi mumkin va boshqa metallar uchun himoya qoplamasi sifatida ishlatiladi. Himoya oksidi (passiv) qatlami qalay-qo'rg'oshin va boshqa qalay qotishmalarida hosil bo'lgan kabi keyingi oksidlanishni oldini oladi. Kalay kislorod eritmada bo'lganda katalizator vazifasini bajaradi va kimyoviy korroziyani tezlashtirishga yordam beradi.
Izotoplar
Qalay atom massalari 112, 114, 120, 122 va 124 bo'lgan o'nta barqaror izotopga ega, bu har qanday elementning eng katta soni. Ulardan eng keng tarqalgani 120Sn (barcha qalayning deyarli uchdan bir qismi), 118Sn va 116Sn, eng kam tarqalgani esa 115Sn. Massalari juft boʻlgan izotoplarda yadro spini yoʻq, toq sonli izotoplarda esa spin +1/2 ga teng. 116Sn, 118Sn va 120Sn uchta umumiy izotopli qalay NMR spektroskopiyasi yordamida aniqlash va tahlil qilish uchun eng oson elementlardan biridir. Bu koʻp sonli barqaror izotoplar yadro fizikasidagi “sehrli son” boʻlgan atom raqami 50 ning bevosita natijasi ekanligiga ishoniladi. Qalay 99 dan 137 gacha bo'lgan barcha boshqa atom massalarini qamrab oluvchi 29 ta beqaror izotoplarda ham uchraydi. 126Sn dan tashqari, yarim yemirilish davri 230 000 yil bo'lgan barcha radioizotoplarning yarim yemirilish davri bir yildan kam. 1994-yilda kashf etilgan radioaktiv 100Sn va 132Sn “qoʻsh sehrli” yadroga ega boʻlgan bir nechta nuklidlar qatoriga kiradi: garchi beqaror, proton-neytron nisbati juda notekis boʻlsa ham, ular barqarorlik tez pasayib ketadigan soʻnggi nuqtalarni ifodalaydi. Yana 30 ta metastabil izomerlar 111 dan 131 gacha bo'lgan izotoplarga xos edi, eng barqarori 121 mCH bo'lib, yarim yemirilish davri 43,9 yil. Turg'un qalay izotoplari ko'pligidagi nisbiy farqlarni ularning yulduz nukleosintezidagi turli shakllanish usullari bilan izohlash mumkin. 116Sn dan 120Sn gacha, shu jumladan, koʻpchilik yulduzlarda s-jarayon (sekin neytronlar) natijasida hosil boʻladi va shuning uchun eng keng tarqalgan izotoplardir, 122Sn va 124Sn esa oʻta yangi yulduzlardagi R-jarayonida (tez neytronlar) hosil boʻlmaydi va kamroq tarqalgan. (117Sn dan 120Sn gacha bo'lgan izotoplar ham r-jarayonidan foyda ko'radi.) Nihoyat, eng kam uchraydigan protonga boy izotoplar 112Sn, 114Sn va 115Sn s- va r-jarayonlarida sezilarli miqdorda ishlab chiqarilmaydi va shunday deb hisoblanadi. p-jarayonlari orasida, ularning kelib chiqishi to'liq tushunilmagan. Ularning shakllanishi uchun taklif qilingan ba'zi mexanizmlar protonni ushlab turish va fotoparchalanishni o'z ichiga oladi, garchi 115Sn ham qisman s-jarayonida bir vaqtning o'zida va uzoq umr ko'radigan 115In "qizi" sifatida ham ishlab chiqarilishi mumkin.
Etimologiya
Ingliz tilidagi qalay (tin) so'zi german tillari uchun keng tarqalgan va uni qayta tiklangan proto-german * tin-om bilan kuzatish mumkin; qarindoshlari orasida nemis zinni, shved tennasi va golland qalayi kiradi. Bu soʻz hind-yevropa tillarining boshqa tarmoqlarida uchramaydi, faqat german tilidan olingan (masalan, irland tilidagi tinne soʻzi ingliz tilidan olingan). Lotincha stannum nomi dastlab kumush va qo'rg'oshin qotishmasini anglatadi va miloddan avvalgi IV asrda. e. Bu "qalay" degan ma'noni anglatuvchi bo'ldi - buning oldingi lotincha so'zi plumbum quandum yoki "oq qo'rg'oshin" edi. Stannum so'zi oldingi stāgnum (xuddi shu modda) dan olingan bo'lib, qalay uchun Romanesk va Keltlar atamasi kelib chiqishi. Stannum/stagnumning kelib chiqishi noma'lum; u hind-evropadan oldingi bo'lishi mumkin. Meyerning entsiklopedik lug'atiga ko'ra, aksincha, stannum Kornish Steanning hosilasi hisoblanadi va Kornuoll eramizning birinchi asrlarida qalayning asosiy manbai bo'lganligidan dalolat beradi.
Hikoya
Qalay qazib olish va undan foydalanish bronza davrida, miloddan avvalgi 3000-yillarda boshlangan. Miloddan avvalgi, turli xil metall tarkibiga ega bo'lgan polimetall rudalaridan hosil bo'lgan mis ob'ektlari turli xil jismoniy xususiyatlarga ega ekanligi qayd etilgan. Eng qadimgi bronza buyumlar 2% dan kam qalay yoki mishyakni o'z ichiga olgan va shuning uchun mis rudasining metall tarkibini kuzatish orqali beixtiyor qotishma natijasi bo'lgan deb ishoniladi. Misga ikkinchi metall qo‘shilishi uning mustahkamligini oshiradi, erish nuqtasini pasaytiradi va sovutilganda zichroq va kamroq shimgichli bo‘lgan yupqaroq eritma hosil qilib quyish jarayonini yaxshilaydi. Bu yopiq bronza buyumlarning ancha murakkab shakllarini yaratishga imkon berdi. Mishyakli bronza buyumlari, birinchi navbatda, Yaqin Sharqda paydo bo'lgan, bu erda mishyak ko'pincha mis rudasi bilan bog'liq bo'ladi, ammo bunday ob'ektlardan foydalanish bilan bog'liq sog'liq uchun xavflar tez orada aniq bo'ldi va kamroq xavfli qalay rudalari manbalarini qidirish boshlandi. erta bronza davri. Bu noyob metall qalayga talabni keltirib chiqardi va qalayning uzoq manbalarini bronza davri madaniyatlari bozorlari bilan bog'laydigan savdo tarmog'ini shakllantirdi. Kassiterit yoki qalay rudasi (SnO2), qalay oksidi, qadimgi davrlarda qalayning asl manbai bo'lgan. Qalay rudalarining boshqa shakllari stannit kabi kamroq tarqalgan sulfidlar bo'lib, ular faolroq eritish jarayonini talab qiladi. Kassiterit ko'pincha allyuvial kanallarda granitdan ko'ra og'irroq, qattiqroq va kimyoviy jihatdan chidamliroq bo'lgani uchun platser konlari sifatida to'planadi. Kassiterit odatda qora yoki umuman quyuq rangga ega bo'lib, uning konlari daryo qirg'oqlarida osongina ko'rinadi. Alluvial (joylashtiruvchi) yotqiziqlarni osongina yig'ish va oltinni panga solishga o'xshash usullar bilan ajratish mumkin.
Kimyo va birikmalar
Ko'pchilikda qalay II yoki IV oksidlanish darajasiga ega.
Noorganik birikmalar
Halid birikmalari ikkala oksidlanish darajasi uchun ham ma'lum. SN (IV) uchun barcha to'rtta halid yaxshi ma'lum: SnF4, SnCl4, SnBr4 va SnI4. Uchta eng og'ir element uchuvchan molekulyar birikmalar, tetraflorid esa polimerikdir. Sn (II) uchun to'rtta galogenid ham ma'lum: SnF2, SnCl2, SnBr2 va SnI2. Bularning barchasi polimerik qattiq moddalardir. Ushbu sakkiz birikmadan faqat yodidlar rangli. Qalay (II) xlorid (shuningdek, kalay xlorid sifatida ham tanilgan) tijoriy jihatdan eng muhim qalay haliddir. Xlor qalay metall bilan reaksiyaga kirishib, SnCl4 hosil qiladi, xlorid kislota va qalayning reaksiyasi esa SnCl2 va vodorod gazini hosil qiladi. Bundan tashqari, SnCl4 va Sn qalay xlorid bilan koproporsiya deb ataladigan jarayon orqali birlashadi: SnCl4 + CH → 2 Sncl2 Qalay ko'plab oksidlar, sulfidlar va boshqa xalkogenid hosilalarini hosil qilishi mumkin. Qalay havo ishtirokida qizdirilganda SnO2 dioksidi (kassiterit) hosil bo'ladi. SnO2 tabiatan amfoterdir, ya'ni u kislotali va asosli eritmalarda eriydi. K2 kabi Sn(OH)6]2 strukturali stannatlar ham ma'lum, ammo erkin kalay kislotasi H2[CH(on)6] noma'lum. Qalay sulfidlari +2 va +4 oksidlanish darajasida mavjud: qalay (II) sulfid va qalay (IV) sulfid (mozaik oltin).
Gidridlar
Qalay +4 oksidlanish holatida bo'lgan Stannan (SnH4) beqaror. Ammo organotin gidridlari yaxshi ma'lum, masalan, tributilin gidrid (Sn (C4H9) 3H). Ushbu birikmalar qalay (III) birikmalarining noyob namunalari bo'lgan vaqtinchalik tributiltin qalay radikallarini chiqaradi.
Organotin birikmalari
Organotin birikmalari, ba'zan stannanlar deb ataladi, kalay-uglerod bog'lari bo'lgan kimyoviy birikmalar bo'lib, organik hosilalar tijorat uchun eng foydali hisoblanadi. Ba'zi organotin birikmalari juda zaharli bo'lib, biotsid sifatida ishlatiladi. Birinchi ma'lum bo'lgan organotin birikmasi 1849 yilda Edvard Frankland tomonidan kashf etilgan dietiltin diodid (C2H5) 2SnI2 edi. Ko'pgina organik qalay birikmalari havo va suvga chidamli rangsiz suyuqliklar yoki qattiq moddalardir. Ular tetraedral geometriyani qabul qiladilar. Tetraalkil va tetraariltin birikmalarini Grignard reagentlari yordamida tayyorlash mumkin:
4 + 4 RMgBr → R
Tetraorganik hosilalardan ko'ra ko'proq tarqalgan va ko'proq tijorat qiymatiga ega bo'lgan aralash alkilgalogenidlar qayta tartibga solish reaktsiyalari bilan tayyorlanadi:
4Sn → 2 SnCl2R2
Ikki valentli organotin birikmalari kamdan-kam uchraydi, ammo ikki valentli organogermaniy va kremniyli organotin birikmalariga qaraganda keng tarqalgan. Sn (II) ning ko'proq barqarorlashuvi "inert juftlik effekti" bilan bog'liq. Organotin (II) birikmalariga alkenlarga taxminan ekvivalent bo'lgan stannilenlar (formula: R2Sn, yagona karbenlar uchun ko'rinib turganidek) va distannilenlar (R4Sn2) kiradi. Ikkala sinf ham g'ayrioddiy reaktsiyalarni namoyish etadi.
Chiqish
Qalay uzoq muddatli s-jarayonida past va o'rta massali yulduzlarda (massalari Quyosh massasidan 0,6 dan 10 martagacha) va nihoyat, og'ir indiy izotoplarining beta-parchalanishi paytida hosil bo'ladi. Qalay er qobig'ida eng ko'p tarqalgan 49-element bo'lib, rux uchun 75 mg/l, mis uchun 50 ppm va qo'rg'oshin uchun 14 ppm bilan solishtirganda 2 ppm. Qalay mahalliy element sifatida paydo bo'lmaydi, lekin har xil rudalardan olinishi kerak. Kassiterit (SnO2) qalayning yagona tijorat muhim manbai hisoblanadi, garchi stannit, sipindrit, frankeit, kanfilit va tillit kabi murakkab sulfidlardan oz miqdorda qalay olinadi. Qalay minerallari deyarli har doim granit jinsi bilan bog'liq, odatda 1% qalay oksidi darajasida. Qalay dioksidining yuqori o'ziga xos og'irligi tufayli qazib olingan qalayning taxminan 80% birlamchi konlardan qayta tiklangan ikkilamchi konlardan keladi. Qalay ko'pincha o'tmishda quyi oqimda yuvilgan va vodiylarda yoki dengizda to'plangan granulalardan olinadi. Qalayni qazib olishning eng tejamli usullari kovlash, gidravlika yoki ochiq konlardir. Dunyodagi qalayning ko'p qismi 0,015% qalayni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan plaser konlaridan ishlab chiqariladi. Qalay konining jahon zaxiralari (tonna, 2011 yil)
Indoneziya 800000
Braziliya 590000
Boliviya 400000
Rossiya 350 000
Avstraliya 180 000
Tailand 170 000
Boshqalar 180 000
Jami 4800000
Xitoy 1500000
Malayziya 250 000
2011 yilda taxminan 253 ming tonna qalay qazib olindi, asosan Xitoy (110 ming tonna), Indoneziya (51 ming tonna), Peru (34,6 ming tonna), Boliviya (20,7 ming tonna) va Braziliyadan (12 ming tonna). Qalay ishlab chiqarish bo'yicha hisob-kitoblar iqtisodiy barqarorlik dinamikasi va tog'-kon texnologiyasidagi o'zgarishlarga qarab tarixan o'zgarib turardi, ammo hozirgi iste'mol va texnologiya sur'atlariga ko'ra, 40 yil ichida Yerda qalay qazib olish tugashi taxmin qilinmoqda. Lester Braun yiliga 2% o'sishning o'ta konservativ ekstrapolyatsiyasiga asoslanib, qalay 20 yil ichida tugashi mumkinligini aytdi. Iqtisodiy qayta tiklanadigan qalay zahiralari: million. tonna yiliga
Qayta ishlangan yoki hurda qalay ham ushbu metallning muhim manbai hisoblanadi. Ikkilamchi ishlab chiqarish yoki qalay qoldiqlarini qayta ishlash orqali qalayni qayta ishlash tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda. Qo'shma Shtatlar 1993 yildan beri qalay qazib olmagan va 1989 yildan beri qalay eritmagan bo'lsa-da, u 2006 yilda 14 000 tonnaga yaqin qalayni qayta ishlagan eng yirik ikkilamchi qalay ishlab chiqaruvchisi bo'ldi. Mo'g'ulistonning janubida yangi konlar topilgan va 2009 yilda Kolumbiyada Seminole Group Colombia CI, SAS tomonidan yangi qalay konlari topilgan.
Ishlab chiqarish
Qalay uglerod yoki koks yordamida oksidli rudani karbotermik qaytarilishi natijasida ishlab chiqariladi. Reverberli pechlar va elektr pechlardan foydalanish mumkin.
Narx va ayirboshlash
Qalay ishlab chiqaruvchi va iste'molchi mamlakatlar o'rtasida 1921 yildan beri tuzilgan murakkab kelishuvlar tufayli boshqa mineral mahsulotlar orasida noyob hisoblanadi. Oldingi kelishuvlar biroz norasmiy va beparvo bo'lib, 1956 yilda "Birinchi Xalqaro qalay bitimi" ga olib keldi, bu 1985 yilda amalda o'z faoliyatini to'xtatgan doimiy bitimlarning birinchisi. Ushbu kelishuvlar seriyasi orqali Xalqaro qalay kengashi (ITC) qalay narxiga sezilarli ta'sir ko'rsatdi. MCO past narxlar davrida qalay narxini bufer zaxirasi uchun qalay sotib olish orqali qo'llab-quvvatladi va yuqori narxlarda qalayni ushbu zaxiradan sotish orqali narxni ushlab turishga muvaffaq bo'ldi. Bu iste'molchi mamlakatlarga qalayning etarli oqimini va ishlab chiqaruvchi mamlakatlar uchun foydani ta'minlash uchun mo'ljallangan bozorga qarshi yondashuv edi. Biroq, bufer zaxirasi etarli darajada katta emas edi va o'sha 29 yil davomida qalay narxi ba'zan keskin ko'tarildi, ayniqsa 1973 yildan 1980 yilgacha, o'ta kuchli inflyatsiya dunyoning ko'plab iqtisodiyotlarini qamrab olgan. 1970-yillarning oxiri va 1980-yillarning boshlarida AQSh hukumati qalay zaxiralari agressiv savdo rejimida edi, bu qisman qalayning tarixan yuqori bahosidan foydalanish uchun edi. 1981-82 yillardagi tanazzul qalay sanoati uchun juda og'ir edi. Qalay iste'moli keskin kamaydi. MCO o'zining bufer zaxiralari uchun xaridlarni tezlashtirish orqali haqiqatan ham keskin pasayishning oldini olishga muvaffaq bo'ldi; bu faoliyatlar MCO lardan o'z resurslarini ko'paytirish uchun banklardan va metall savdo firmalaridan keng miqyosda qarz olishlarini talab qildi. MCO 1985 yil oxirigacha kredit limitiga yetguncha qarz olishda davom etdi. Shundan so'ng darhol katta "qalay inqirozi" boshlandi va qalay uch yil muddatga London metall birjasida savdodan chetlashtirildi, MCO tez orada quladi va erkin bozorda bo'lgan qalay narxi keskin tushib ketdi. funt (453 g) ni tashkil etdi va 1990-yillargacha bu darajada qoldi. Narx 2010 yilga kelib, 2008-09 yillardagi Jahon Iqtisodiy Inqirozidan keyin iste'molning qayta ko'tarilishi bilan, rivojlanayotgan mamlakatlarda iste'molning yangilangan va davom etayotgan o'sishi bilan birga yana oshdi. London metall birjasi (LME) qalay uchun asosiy savdo maydonchasi hisoblanadi. Boshqa qalay bozorlari - Kuala-Lumpur qalay bozori (KLTM) va Indoneziya qalay birjasi (INATIN).
Ilovalar
2006 yilda ishlab chiqarilgan qalayning yarmiga yaqini lehimlarda ishlatilgan. Qolgan foydalanish qalay qoplamasi, qalay kimyoviy moddalari, guruch va bronza qotishmalari va tokchalardan foydalanishga bo'lingan.
Lehim
Qalay uzoq vaqt davomida 5 dan 70% gacha bo'lgan miqdorda lehim sifatida qo'rg'oshinli qotishmalarda ishlatilgan. Qalay 63% qalay va 37% qo'rg'oshin nisbatida qo'rg'oshin bilan evtektik aralashma hosil qiladi. Bunday lehimlar quvurlarni yoki elektr davrlarini ulash uchun ishlatiladi. 2006 yil 1 iyulda Evropa Ittifoqining elektr va elektron uskunalar chiqindilari bo'yicha direktivasi (WEEE direktivasi) va RoHS direktivasi kuchga kirdi. Bunday qotishmalarda qo'rg'oshin miqdori kamaydi. Qo'rg'oshinni almashtirish ko'plab muammolar, jumladan, yuqori erish nuqtalari va qalay mo'ylovining shakllanishi bilan birga keladi. Qo'rg'oshinsiz lehimlarda qalay vabosi paydo bo'lishi mumkin.
Kalaylash
Qalay bog'lovchilar dazmollashda yaxshi qabul qilinadi va korroziyani oldini olish uchun qo'rg'oshin, sink va po'latni qoplash uchun ishlatiladi. Konservalangan po'lat idishlar oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash uchun keng qo'llaniladi va bu qalay metall bozorining katta qismini tashkil qiladi. 1812 yilda Londonda oziq-ovqat mahsulotlarini saqlash uchun birinchi qalay kanistr ishlab chiqarilgan. Britaniya inglizlarida ular "tins" deb ataladi, ammo Amerikada ular "cons" yoki "tin cans" deb ataladi. Bir quti pivo uchun jargon - "tinnie" yoki "tinny". Kostryulkalar va kostryulkalar kabi mis pishirish idishlari ko'pincha yupqa qalay qatlami bilan qoplangan, chunki kislotali ovqatlarning mis bilan birikmasi zaharli bo'lishi mumkin.
Maxsus qotishmalar
Qalay boshqa elementlar bilan birlashib, ko'plab foydali qotishmalar hosil qiladi. Qalay ko'pincha mis bilan qotishtiriladi. Qalay-qo'rg'oshin qotishmasi 85-99% qalayga ega; Rulmanli metall shuningdek, qalayning yuqori foizini o'z ichiga oladi. Bronza, birinchi navbatda, mis (12% qalay), fosfor qo'shilishi esa fosforli bronza hosil qiladi. Qo'ng'iroq bronza ham 22% qalayni o'z ichiga olgan mis-qalay qotishmasi hisoblanadi. Qalay ba'zan Amerika va Kanada pennilarini yaratish uchun tangalarda ishlatilgan. Ushbu tangalarda mis ko'pincha asosiy metall bo'lganligi sababli, ba'zida sink ham bor, ularni bronza va/yoki guruch qotishmalari deb atash mumkin. Niobiy-qalay birikmasi Nb3Sn yuqori kritik harorat (18 K) va kritik magnit maydoni (25 T) tufayli o'ta o'tkazuvchan magnit bobinlarda tijorat maqsadlarida ishlatilgan. Og'irligi atigi ikki kilogramm bo'lgan o'ta o'tkazuvchan magnit normal og'irlikdagi elektromagnitlar bilan bir xil magnit maydonni yaratishi mumkin. Yadro yoqilg'isini qoplash uchun tsirkonyum qotishmalariga kalayning kichik bir qismi qo'shiladi. Organdagi metall quvurlarning ko'pchiligi har xil miqdordagi qalay / qo'rg'oshinga ega, eng keng tarqalgani 50/50 qotishmadir. Quvurdagi qalay miqdori quvurning ohangini belgilaydi, chunki qalay asbobga kerakli rezonans beradi. Qalay/qo'rg'oshin qotishmasi soviganida, qo'rg'oshin biroz tezroq soviydi va lekeli yoki lekeli effekt hosil qiladi. Ushbu metall qotishmasi dog'li metall deb ataladi. Quvurlar uchun qalaydan foydalanishning asosiy afzalliklari uning tashqi ko'rinishi, ishlashi va korroziyaga chidamliligidir.
Boshqa ilovalar
Teshilgan konservalangan po'lat - bu Markaziy Evropada ishlab chiqarilgan va dekorativ va amaliy bo'lgan uy-ro'zg'or buyumlarini yaratish uchun yaratilgan hunarmandchilik usuli. Teshikli qalay chiroqlar bu texnikaning eng keng tarqalgan qo'llanilishidir. Teshiklardan o'tadigan sham yorug'ligi dekorativ yorug'lik naqshini yaratadi. Yangi dunyoda eng qadimgi Evropa aholi punktlaridan beri chiroqlar va boshqa teshilgan qalay buyumlari yaratilgan. Mashhur misol - Pol Rever nomi bilan atalgan Revere chiroq. Zamonaviy davrdan oldin Alp tog'larining ba'zi joylarida echki yoki qo'chqor shoxlari o'tkirlashgan va alifbo shaklida va birdan to'qqizgacha bo'lgan raqamlar shaklida metall teshilgan. Ushbu o'qitish vositasi oddiygina "shox" nomi bilan tanilgan. Zamonaviy reproduktsiyalarda yurak va lolalar kabi naqshlar mavjud. Amerikada turli xil uslublar va o'lchamdagi yog'och shkaflar muzlatgichdan oldin kek va oziq-ovqat uchun ishlatilgan, ular zararkunandalar va hasharotlarni qaytarish va tez buziladigan oziq-ovqatlarni changdan saqlash uchun mo'ljallangan. Bular pol yoki osilgan shkaflar edi. Ushbu shkaflarning eshiklarida, ba'zan esa yon tomonlarida qalay qo'shimchalari bor edi. Deraza oynasi ko'pincha eritilgan shishani eritilgan qalayga qo'yish orqali tayyorlanadi (float shisha - eritilgan metalldan ishlab chiqarilgan qatlamli shisha), buning natijasida mukammal silliq sirt olinadi. Bu Pilkington jarayoni deb ham ataladi. Qalay zamonaviy lityum-ion batareyalarda salbiy elektrod sifatida ham ishlatiladi. Uning qo'llanilishi biroz cheklangan, chunki ba'zi qalay sirtlari lityum-ionli batareyalarda ishlatiladigan karbonat elektrolitlarining parchalanishini katalizlaydi. Stann (II) ftorid ba'zi stomatologik parvarish mahsulotlariga (SnF2) qo'shiladi. Qalay (II) ftoridni kaltsiy abrazivlari bilan aralashtirish mumkin, ko'proq tarqalgan natriy ftorid esa kaltsiy birikmalari ishtirokida asta-sekin biologik faol bo'lmaydi. Shuningdek, gingivitni nazorat qilishda natriy ftoridga qaraganda samaraliroq ekanligi isbotlangan.
Organotin birikmalari
Qalayning barcha kimyoviy birikmalari orasida organik qalay birikmalari eng ko'p qo'llaniladi. Ularning global sanoat ishlab chiqarishi, ehtimol, 50 000 tonnadan oshadi.
PVX stabilizatorlar
Organotin birikmalarining asosiy tijorat maqsadlarida foydalanish PVX plastmassani barqarorlashtirishdir. Bunday stabilizatorlar bo'lmasa, PVX issiqlik, yorug'lik va atmosfera kislorodiga ta'sir qilganda tezda buziladi, natijada rangsiz va mo'rt mahsulot paydo bo'ladi. Qalay labil xlorid ionlarini (Cl-) tozalaydi, bu aks holda HCl ning plastmassadan yo'qolishiga olib keladi. Odatiy qalay birikmalari dibutiltin dilaurat kabi dibutiltin dikloridning karboksilik kislota hosilalaridir.
Biotsidlar
Ba'zi organotin birikmalari nisbatan toksik bo'lib, uning afzalliklari va kamchiliklari mavjud. Ular fungitsidlar, pestitsidlar, yosunlar, yog'och saqlovchi moddalar va chirishga qarshi vositalar sifatida biosidal xususiyatlari uchun ishlatiladi. Tributiltin oksidi yog'ochni saqlovchi sifatida ishlatiladi. Tributiltin kemalarda dengiz organizmlarining o'sishini oldini olish uchun dengiz bo'yoq qo'shimchasi sifatida ishlatilgan, ammo organotin birikmalari ba'zi dengiz organizmlari (masalan, qirmizi o'tlar) uchun juda yuqori toksik bo'lgan doimiy organik ifloslantiruvchi moddalar sifatida tan olinganidan keyin foydalanish kamaygan. Evropa Ittifoqi 2003 yilda organotin birikmalaridan foydalanishni taqiqlagan, shu bilan birga bu birikmalarning dengiz hayotiga toksikligi va ba'zi dengiz turlarining ko'payishi va o'sishiga zarar etkazishi mumkin (ba'zi ma'lumotlar litriga 1 nm konsentratsiyada dengiz hayotiga biologik ta'sir ko'rsatadi) Xalqaro dengiz tashkiloti tomonidan butun dunyo bo'ylab taqiqlanganiga olib keldi. Hozirgi vaqtda ko'pgina davlatlar organotin birikmalaridan 25 m dan uzunroq tomirlar uchun foydalanishni cheklaydi.
Organik kimyo
Ba'zi qalay reagentlari organik kimyoda foydalidir. Eng keng tarqalgan qo'llanilishida, kalay xlorid nitro va oksim guruhlarini aminlarga aylantirish uchun keng tarqalgan qaytaruvchi vositadir. Stil reaktsiyasi organotin birikmalarini organik galoidlar yoki psevdogalidlar bilan bog'laydi.
Lityum-ion batareyalar
Qalay lityum metall bilan bir nechta intermetalik fazalarni hosil qiladi, bu uni akkumulyatorlardan foydalanish uchun jozibali materialga aylantiradi. Lityum doping bilan qalayning katta hajmli kengayishi va past elektrokimyoviy potentsiallarda organotin elektrolitlari interfeysining beqarorligi tijorat hujayralarida foydalanish uchun eng katta qiyinchiliklardir. Muammo qisman Sony tomonidan hal qilindi. Kobalt va uglerodli qalay intermetalik birikmalari Sony tomonidan 2000-yillarning oxirida chiqarilgan Nexelion hujayralarida sotiladi. Faol moddaning tarkibi taxminan Sn0,3Co0,4C0,3 ni tashkil qiladi. So'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, faqat tetragonal (beta) Sn ning ma'lum kristalli tomonlari kiruvchi elektrokimyoviy faollik uchun javobgardir.
Qalay(lot. stannum), sn, Mendeleyev davriy sistemasining IV guruhi kimyoviy elementi; atom raqami 50, atom massasi 118,69; oq yaltiroq metall, og'ir, yumshoq va egiluvchan. Element massa raqamlari 112, 114-120, 122, 124 bo'lgan 10 ta izotopdan iborat; ikkinchisi zaif radioaktivdir; 120 sn izotopi eng keng tarqalgan (taxminan 33%).
Tarixiy ma'lumotnoma. O. mis - bronza bilan qotishmalari miloddan avvalgi 4-ming yillikda ma'lum bo'lgan. e., va sof metall miloddan avvalgi 2-ming yillikda. e. Qadimgi dunyoda malhamdan zargarlik buyumlari, idish-tovoqlar va idishlar yasalgan. "Stannum" va "qalay" nomlarining kelib chiqishi noaniq.
Tabiatda tarqalishi. O. yer qobigʻining yuqori qismiga xos element boʻlib, uning litosferadagi miqdori 2,5·10–4%, kislotali magmatik jinslarda 3·10–4%, chuqurroq asosli jinslarda 1,5·10–. 4%; mantiyadagi O. ham kamroq. Kislorod kontsentratsiyasi ham magmatik jarayonlar bilan (ma'lum "qalayli granitlar" va kislorod bilan boyitilgan pegmatitlar) va gidrotermik jarayonlar bilan bog'liq; Maʼlum boʻlgan 24 ta O. mineralidan 23 tasi yuqori harorat va bosim taʼsirida hosil boʻlgan. Asosiy sanoat qiymati kassiterit sno 2, stannin cu 2 fesns 4 kamroq ahamiyatga ega O. biosferada kuchsiz koʻchib oʻtadi, dengiz suvida atigi 3·10–7%; kislorod miqdori yuqori bo'lgan suv o'simliklari ma'lum, ammo biosferadagi kislorodning geokimyosidagi umumiy tendentsiya dispersiyadir.
Fizikaviy va kimyoviy xossalari. O. ikkita polimorf modifikatsiyaga ega. Oddiy b-sn (oq O.) ning kristall panjarasi nuqtali tetragonaldir. a = 5.813 å, Bilan=3,176 å; zichligi 7,29 G/ sm 3. 13,2 ° C dan past haroratlarda a -sn (kulrang O.) kub olmos tipidagi struktura barqaror; zichligi 5,85 G/ sm 3. b ® a o'tish metallning kukunga aylanishi bilan birga keladi, t pl 231,9 ° S, t kip 2270 ° S. Chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti 23·10 –6 (0-100 ° C); solishtirma issiqlik sig'imi (0 ° C) 0,225 kj/(kg K), ya'ni 0,0536 najas/(G°C); issiqlik o'tkazuvchanligi (0 ° C) 65,8 Seshanba/(m K), ya'ni 0,157 najas/(sm·- sek°C); elektr qarshiligi (20 ° C) 0,115 10 -6 ohm· m, ya'ni 11,5·10 -6 ohm· sm. Kuchlanish kuchi 16.6 Mn/ m 2 (1,7 kgf/ mm 2) " , nisbiy uzayish 80-90%; Brinell qattiqligi 38,3-41,2 Mn/ m 2 (3,9-4,2 kgf/ mm 2). O. tayoqchalarini bukishda kristallitlarning oʻzaro ishqalanishidan xarakterli siqilish eshitiladi.
5-atomning tashqi elektronlarining konfiguratsiyasiga ko'ra s 2 5 p 2 O. ikkita oksidlanish darajasiga ega: +2 va +4; ikkinchisi yanada barqaror; sn (P) birikmalari kuchli qaytaruvchi moddalardir. Kislorod quruq va nam havoda 100 ° C gacha bo'lgan haroratda deyarli oksidlanmaydi: u nozik, bardoshli va zich plyonka sno 2 bilan himoyalangan. O. sovuq va qaynoq suvga nisbatan barqaror. O.ning kislotali muhitdagi standart elektrod potensiali - 0,136 ga teng V. Sovuqda suyultirilgan hcl va h2so4 dan kislorod asta-sekin vodorodni siqib chiqaradi va mos ravishda sncl2 xlorid va snso4 sulfat hosil qiladi. Issiq konsentrlanganda h 2 so 4 qizdirilganda kislorod eriydi va sn (shuning uchun 4) 2 va shunga o'xshash 2 hosil qiladi. Sovuq (O ° C) suyultirilgan nitrat kislota reaksiyaga ko'ra kislorodga ta'sir qiladi:
4sn + 10hno 3 = 4sn (no 3) 2 + nh 4 yo'q 3 + 3h 2 o.
Konsentrlangan hno 3 bilan qizdirilganda (zichligi 1,2-1,42 G/ sm 3) O. gidratlanish darajasi oʻzgaruvchan boʻlgan h 2 sno 3 metatin kislota choʻkmasi hosil boʻlishi bilan oksidlanadi:
3sn+ 4hno 3+ n h 2 o = 3h 2 sno 3 · n h 2 o + 4 yo'q.
Konsentrlangan ishqor eritmalarida kislorod qizdirilganda vodorod ajralib chiqadi va geksagidrostannat hosil bo'ladi:
sn + 2KOH + 4H 2 O = k 2 + 2h 2.
Havodagi kislorod kislorodni passivlashtiradi, uning yuzasida sno 2 plyonkasi qoladi. Kimyoviy jihatdan sno 2 dioksid juda barqaror, ammo sno oksidi tez oksidlanadi va bilvosita olinadi. sno 2 asosan kislotali, sno - asosiy xususiyatlarni namoyish etadi.
O. vodorod bilan bevosita birikmaydi; gidrid snh 4 mg 2 sn va xlorid kislotaning o'zaro ta'siridan hosil bo'ladi:
mg 2 sn + 4hcl = 2mgcl 2 + snh 4.
Bu rangsiz zaharli gaz t kip -52 ° C; u juda mo'rt, xona haroratida u bir necha kun ichida sn va h 2 ga parchalanadi va 150 ° C dan yuqori - bir zumda. Shuningdek, u kislorod tuzlariga ajralib chiqish vaqtida vodorod ta'sirida hosil bo'ladi, masalan:
sncl 2 + 4hcl + 3mg = 3mgcl 2 + snh 4.
Galogenlar bilan kislorod snx 2 va snx 4 tarkibidagi birikmalarni hosil qiladi. Birinchisi tuzga o'xshash va eritmalarda sn 2+ ionlarini hosil qiladi, ikkinchisi (snf 4 dan tashqari) suv bilan gidrolizlanadi, lekin qutbsiz organik suyuqliklarda eriydi. O.ni quruq xlor bilan reaksiyaga solib (sn + 2cl 2 = sncl 4) tetraxlorid sncl 4 olinadi; oltingugurt, fosfor va yodni yaxshi eriydigan rangsiz suyuqlikdir. Ilgari, yuqoridagi reaktsiya muvaffaqiyatsiz konservalangan mahsulotlardan kislorodni olib tashlash uchun ishlatilgan. Hozirgi vaqtda bu usul xlorning toksikligi va O ning yuqori yo'qotishlari tufayli keng qo'llanilmaydi.
Tetragalidlar snx 4 h 2 o, nh 3, azot oksidlari, pcl 5, spirtlar, efirlar va ko'plab organik birikmalar bilan kompleks birikmalar hosil qiladi. Hidrogal kislotalar bilan kislorod galogenidlari eritmalarda barqaror bo'lgan murakkab kislotalar hosil qiladi, masalan, h 2 sncl 4 va h 2 sncl 6. Oddiy yoki murakkab xlorid eritmalari suv bilan suyultirilganda yoki neytrallanganda gidrolizlanadi va oq cho'kmalar sn (oh) 2 yoki h 2 sno 3 hosil bo'ladi. n h 2 o. Oltingugurt bilan kislorod suvda va suyultirilgan kislotalarda erimaydigan sulfidlarni hosil qiladi: jigarrang sns va oltin sariq sns 2.
Kvitansiya va ariza. Kislorodni sanoat ishlab chiqarishi maqsadga muvofiqdir, agar uning qatlamlarda 0,01%, rudalarda 0,1% bo'lsa; odatda o'ndan va foiz birliklari. O. rudalarda koʻpincha w, zr, cs, rb, nodir yer elementlari, Ta, nb va boshqa qimmatbaho metallar bilan birga boʻladi. Birlamchi xom ashyolar boyitiladi: platserlar - asosan gravitatsiya, rudalar - shuningdek flotatsion tortishish yoki flotatsiya.
Tarkibida 50-70% kislorod boʻlgan konsentratlar oltingugurtni yoʻqotish uchun kuydiriladi va hcl taʼsirida temirdan tozalanadi. Agar volframit (fe, mn) wo 4 va scheelit cawo 4 aralashmalari mavjud bo'lsa, konsentrat hcl bilan ishlov beriladi; olingan wo 3 ·h 2 o nh 4 oh yordamida olinadi. Konsentratlarni ko'mir bilan elektr yoki olovli pechlarda eritib, tarkibida cu, pb, fe, as, sb, bi aralashmalari bo'lgan qo'pol uglerod (94-98% sn) olinadi. Pechlardan chiqarilganda qo'pol temir 500-600 ° C haroratda koks orqali filtrlanadi yoki sentrifugalanadi va shu bilan temirning asosiy qismini ajratib turadi. Fe va cu ning qolgan qismi elementar oltingugurtni suyuq metallga aralashtirish orqali chiqariladi; aralashmalar sirtga qattiq sulfidlar shaklida suzadi, ular kislorod yuzasidan chiqariladi, mishyak va surmadan kislorod xuddi shu tarzda - alyuminiyni aralashtirish orqali, qo'rg'oshindan - sncl 2 yordamida tozalanadi. Ba'zan bi va pb vakuumda bug'lanadi. Ayniqsa, sof kislorod olish uchun elektrolitik tozalash va zonali qayta kristallanish nisbatan kam qo'llaniladi.
Barcha ishlab chiqarilgan metallning taxminan 50% ikkilamchi metalldir; u tunuka, hurda va turli qotishma chiqindilaridan olinadi. O.ning 40% gacha qalay plastinkasini qalaylash uchun sarflanadi, qolgan qismi lehimlar, podshipniklar va bosma qotishmalar ishlab chiqarishga sarflanadi. Sno 2 dioksidi issiqlikka chidamli emal va sirlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Tuz - natriy stannit na 2 sno 3 ·3h 2 o matolarni mordan bo'yashda ishlatiladi. Crystal sns 2 ("oltin barg") zarhal qilishni taqlid qiluvchi bo'yoqlarga kiritilgan. Niobiy stannid nb 3 sn eng ko'p ishlatiladigan o'ta o'tkazuvchan materiallardan biridir.
N. N. Sevryukov.
O.ning oʻzi va koʻpgina noorganik birikmalarining zaharliligi past. Sanoatda keng qo'llaniladigan elementar kisloroddan kelib chiqqan o'tkir zaharlanishlar deyarli sodir bo'lmaydi. Adabiyotda tasvirlangan zaharlanishning ba'zi holatlari, aftidan, mishyakni tozalash natijasida suv tasodifan chiqindiga tushganda, kul 3 chiqishi bilan bog'liq. Uzoq vaqt davomida changga ta'sir qiladigan qalay eritish zavodlari ishchilarida kislorod oksidi (qora kislorod, sno deb ataladi) paydo bo'lishi mumkin. pnevmokonioz, qalay folga ishlab chiqarish bilan shug'ullanadigan ishchilar ba'zida surunkali ekzema holatlariga duch kelishadi. O. tetraklorid (sncl 4 5h 2 o) havoda 90 dan ortiq konsentratsiyada. mg/ m 3 yuqori nafas yo'llarini bezovta qiladi, yo'talni keltirib chiqaradi; O. xlorid teriga tushsa, yara paydo bo'ladi. Kuchli konvulsiv zahar - bu stannik vodorod (stannometan, snh 4), ammo sanoat sharoitida uning paydo bo'lish ehtimoli ahamiyatsiz. Uzoq vaqt davomida ishlab chiqarilgan konservalarni iste'mol qilishda kuchli zaharlanish qutilarda snh 4 hosil bo'lishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin (konservalarning yarmi tarkibidagi organik kislotalarning ta'siri tufayli). Qalay vodorod bilan o'tkir zaharlanish konvulsiyalar va muvozanat bilan tavsiflanadi; Mumkin o'lim.
Kislorodning organik birikmalari, ayniqsa di- va trialkil birikmalari markaziy asab tizimiga aniq ta'sir qiladi. Trialkil birikmalari bilan zaharlanish belgilari: bosh og'rig'i, qusish, bosh aylanishi, konvulsiyalar, parezlar, falaj, ko'rishning buzilishi. Koma, yurak va nafas olish buzilishi tez-tez rivojlanib, o'limga olib keladi. Dialkil O. birikmalarining zaharliligi biroz pastroq, zaharlanishning klinik koʻrinishida jigar va oʻt yoʻllarining shikastlanish belgilari ustunlik qiladi; Oldini olish: mehnat gigienasi qoidalariga rioya qilish.
O. badiiy material sifatida. Ajoyib quyma xossalari, egiluvchanligi, kesuvchiga egiluvchanligi, olijanob kumush-oq rang O.ning dekorativ-amaliy sanʼatda qoʻllanilishini belgilab berdi. Qadimgi Misrda boshqa metallarga payvandlangan O.dan zargarlik buyumlari yasalgan. 13-asr oxiridan boshlab. G'arbiy Evropa mamlakatlarida kumush idishlarga o'xshash oltindan yasalgan idishlar va cherkov idishlari paydo bo'ldi, ammo konturlari yumshoqroq, chuqur va yumaloq o'ymakorlik (yozuvlar, bezaklar) bilan. 16-asrda F. Briot (Fransiya) va K. Enderlein (Germaniya) O.dan boʻrtma tasvirlar (gerblar, mifologik, janrli sahnalar) boʻlgan tantanali kosalar, idish-tovoqlar, kosalar quyishni boshladilar. A. Sh. Boule O.ni kiritgan marketchilik mebelni tugatish paytida. Rossiyada shishadan tayyorlangan mahsulotlar (oyna ramkalari, idishlar) 17-asrda keng tarqaldi; 18-asrda Rossiyaning shimolida qalay plastinkalar va emallar bilan yakunlangan mis tovoqlar, choynaklar, no'xat qutilari ishlab chiqarish rivojlangan. 19-asr boshlariga kelib. O. idishlari oʻz oʻrnini fayanslarga boʻshatib, O.dan badiiy material sifatida foydalanish kam uchraydi. Malhamdan yasalgan zamonaviy bezak buyumlarining estetik afzalliklari, keyinchalik qayta ishlanmasdan quyish orqali erishilgan ob'ektning tuzilishi va sirtning oynaga o'xshash tozaligini aniq aniqlashdadir.
Lit.: Sevryukov N.N., Tin, kitobda: Qisqacha kimyoviy ensiklopediya, 3-jild, M., 1963, s. 738-39; Qalay metallurgiyasi, M., 1964; Nekrasov B.V., Umumiy kimyo asoslari, 3-nashr, 1-jild, M., 1973, bet. 620-43; Ripan p., Ceteanu I., Noorganik kimyo, 1-qism - Metallar kimyosi, trans. rumdan, M., 1971, s. 395-426; Kasbiy kasalliklar, 3-nashr, M., 1973; Sanoatdagi zararli moddalar, 2-qism, 6-nashr, M, 1971; kech, les e tains fran c ais, pt. 1-4, b., 1957-64; Mori L., Sch ones Zinn, Munch., 1961; Haedeke H., Zinn, Braunschweig, 1963 yil.
TA'RIF
Qalay- davriy jadvalning ellikinchi elementi. Belgilanishi - Sn lotincha "stannum" dan. Beshinchi davrda joylashgan, IVA guruhi. Metalllarga ishora qiladi. Asosiy zaryad - 50.
Qalay keng tarqalgan metallardan biri emas (uning er qobig'idagi miqdori 0,04%), lekin u rudalardan oson eritiladi va shuning uchun qadim zamonlardan beri mis (bronza) bilan qotishmalar shaklida odamga ma'lum bo'lgan. Qalay odatda kislorodli birikma SnO 2 - qalay tosh shaklida bo'lib, undan ko'mir bilan qaytarilishi natijasida olinadi.
Erkin holatda qalay kumush-oq (1-rasm) yumshoq metalldir. Qalay tayoqchani bukishda alohida kristallarning bir-biriga ishqalanishidan kelib chiqqan xarakterli yorilish tovushi eshitiladi. Qalay yumshoq va egiluvchan bo'lib, uni qalay folga yoki qalay deb ataladigan yupqa qatlamlarga osongina o'rash mumkin.
Guruch. 1. Qalay. Tashqi ko'rinish.
Qalayning atom va molekulyar massasi
TA'RIF
Moddaning nisbiy molekulyar massasi (Mr) ma'lum molekulaning massasi uglerod atomining massasining 1/12 qismidan necha marta katta ekanligini ko'rsatadigan raqam va elementning nisbiy atom massasi (A r)— kimyoviy element atomlarining oʻrtacha massasi uglerod atomi massasining 1/12 qismidan necha marta katta boʻlsa.
Erkin holatda qalay monotomik Sn molekulalari shaklida mavjud bo'lganligi sababli, uning atom va molekulyar massalari qiymatlari mos keladi. Ular 118,710 ga teng.
Qalayning allotropiyasi va allotropik modifikatsiyalari
Tetragonal tizimda kristallanadigan odatiy oq qalaydan tashqari qalayning yana bir modifikatsiyasi - kubik tizimda kristallanadigan va zichligi pastroq bo'lgan kulrang qalay mavjud.
Oq qalay 14 o C dan yuqori haroratlarda barqaror bo'ladi. Shuning uchun sovutilganda oq qalay kulrang rangga aylanadi. Zichlikning sezilarli o'zgarishi tufayli metall kulrang kukunga aylanadi. Bu hodisa qalay vabosi deb ataladi. Oq qalayning eng tez kul rangga aylanishi taxminan (-30 o C) haroratda sodir bo'ladi; u kulrang qalay kristall yadrolari ishtirokida tezlashadi.
Qalay izotoplari
Ma'lumki, tabiatda qalay o'nta barqaror izotop shaklida uchraydi: 112 Sn (0,96%), 114 Sn (0,66%), 115 Sn (0,35%), 116 Sn (14,3%), 117 Sn (7,61). %), 118 Sn (24,03%), 119 Sn (8,58%), 120 Sn (32,85%), 122 Sn (4,72%) va 124 Sn (5,94%). Ularning massa raqamlari mos ravishda 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 va 124 ga teng. Qalay izotopi 112 Sn atomining yadrosi ellikta proton va oltmish ikkita neytrondan iborat bo'lib, qolgan izotoplar undan faqat neytronlar soni bilan farq qiladi.
Qalayning massa soni 99 dan 137 gacha bo'lgan sun'iy beqaror izotoplari, shuningdek yadrolarning yigirmadan ortiq izomer holatlari mavjud bo'lib, ular orasida eng uzoq umr ko'radigan 113 Sn izotopi 115,09 kunni tashkil qiladi.
Qalay ionlari
Qalay atomining tashqi energiya darajasida to'rtta elektron mavjud bo'lib, ular valentlikdir:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2.
Kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida qalay o'zining valentlik elektronlarini beradi, ya'ni. ularning donoridir va musbat zaryadlangan ionga aylanadi:
Sn 0 -2e → Sn 2+;
Sn 0 -4e → Sn 4+ .
Qalayning molekulasi va atomi
Erkin holatda qalay monotomik Sn molekulalari shaklida mavjud. Qalay atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:
Qalay qotishmalari
Rulmanlar tayyorlash uchun qalayning surma va mis bilan qotishmalaridan foydalaniladi. Ushbu qotishmalar (qalay babbitlar) ishqalanishga qarshi xususiyatlarga ega. Qalay va qo'rg'oshin qotishmalari - lehimlar - lehimlash uchun keng qo'llaniladi. Qalay ba'zi mis qotishmalarida qotishma komponent sifatida mavjud.
Muammoni hal qilishga misollar
MISOL 1
Davriy sistemaning har bir kimyoviy elementi va undan hosil bo'lgan oddiy va murakkab moddalar o'ziga xosdir. Ularning o'ziga xos xususiyatlari bor va ko'pchilik inson hayoti va umuman mavjudotga shubhasiz katta hissa qo'shadi. Qalay kimyoviy elementi bundan mustasno emas.
Odamlarning bu metall bilan tanishishi qadim zamonlarga borib taqaladi. Ushbu kimyoviy element insoniyat tsivilizatsiyasining rivojlanishida hal qiluvchi rol o'ynadi, bugungi kungacha qalayning xususiyatlari keng qo'llaniladi.
Tarixda qalay
Ilgari odamlar ishonganidek, hatto sehrli xususiyatlarga ega bo'lgan bu metall haqida birinchi eslatmalarni Injil matnlarida topish mumkin. Qalay bronza davrida hayotni yaxshilashda hal qiluvchi rol o'ynagan. O'sha paytda insoniyat ega bo'lgan eng bardoshli metall qotishmasi bronza bo'lib, uni misga qalay kimyoviy elementini qo'shish orqali olish mumkin edi. Bir necha asrlar davomida asboblardan tortib zargarlik buyumlarigacha bo'lgan hamma narsa ushbu materialdan qilingan.
Temirning xossalari kashf etilgandan so'ng, qalay qotishmasi foydalanishni to'xtatmadi, albatta, u bir xil miqyosda ishlatilmaydi, ammo bronza, shuningdek, uning ko'plab qotishmalari bugungi kunda sanoatda faol qo'llaniladi; , texnologiya va tibbiyot, bu metallning tuzlari bilan bir qatorda, masalan, qalayni xlor bilan reaksiyaga kirishish natijasida olinadigan xlorid qalay, bu suyuqlik 112 daraja Selsiyda qaynaydi, suvda yaxshi eriydi, kristall gidratlar hosil qiladi va havoda chekadi.
Davriy sistemadagi elementlarning joylashuvi
Qalay kimyoviy elementi (lotincha nomi stannum - "stannum", Sn belgisi bilan yozilgan) haqli ravishda Dmitriy Ivanovich Mendeleev tomonidan beshinchi davrda ellik raqamga qo'yilgan. U bir qator izotoplarga ega, eng keng tarqalgan izotop 120. Bu metall, shuningdek, uglerod, kremniy, germaniy va flerovium bilan birga oltinchi guruhning asosiy kichik guruhiga kiradi. Uning joylashuvi amfoter xususiyatlarini bashorat qiladi, qalay ham kislotali, ham asosiy xususiyatlar bilan bir xil darajada tavsiflanadi, ular quyida batafsilroq tavsiflanadi.
Davriy jadval qalayning atom massasini ham ko'rsatadi, bu 118,69 ga teng. Elektron konfiguratsiya 5s 2 5p 2 ni tashkil qiladi, bu murakkab moddalar tarkibida metallga +2 va +4 oksidlanish darajalarini ko'rsatishga imkon beradi, faqat p-kichik darajadagi ikkita elektronni yoki s- va p-dan to'rtta elektronni beradi. butun tashqi sathni bo'shatish.
Elementning elektron xarakteristikalari
Atom raqamiga ko'ra, qalay atomining perinuklear bo'shlig'ida ellikta elektron mavjud bo'lib, ular besh darajada joylashgan bo'lib, ular o'z navbatida bir qator pastki darajalarga bo'linadi. Birinchi ikkitasida faqat s- va p-kichik darajalar mavjud va uchinchisidan boshlab s-, p-, d- ga uch marta bo'linish mavjud.
Keling, tashqi narsani ko'rib chiqaylik, chunki uning tuzilishi va elektronlar bilan to'ldirilishi atomning kimyoviy faolligini aniqlaydi. Qo'zg'atmagan holatda element ikkita valentlikni namoyon qiladi, qo'zg'alishda bir elektron s-kichik darajadagi bo'sh holatga o'tadi (u ko'pi bilan uchta juftlashtirilmagan elektronni o'z ichiga olishi mumkin). Bunday holda, qalay valentlik va oksidlanish holatini 4 ko'rsatadi, chunki juftlashgan elektronlar yo'q, ya'ni kimyoviy o'zaro ta'sir davomida ularni hech narsa pastki darajalarda ushlab turmaydi.
Oddiy modda metall va uning xossalari
Qalay eruvchan metallar guruhiga kiruvchi kumush rangli metalldir. Metall yumshoq va nisbatan oson deformatsiyalanadi. Qalay kabi metallga bir qator xususiyatlar xosdir. 13,2 dan past harorat qalayning metall modifikatsiyasining chang shakliga o'tish chegarasi bo'lib, u rangning kumush-oqdan kul rangga o'zgarishi va moddaning zichligining pasayishi bilan birga keladi. Qalay 231,9 daraja eriydi va 2270 daraja Selsiyda qaynaydi. Oq qalayning kristalli tetragonal tuzilishi metallning egilganida va qizdirilganda moddaning kristallarining bir-biriga ishqalanishi bilan xarakterli xiralashishini tushuntiradi. Kulrang qalay kubik tizimga ega.
Qalayning kimyoviy xossalari ikki tomonlama, u ham kislotali, ham asosli reaksiyalarga kiradi, amfoterlikni namoyon qiladi. Metall ishqorlar, shuningdek, oltingugurt va azot kabi kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi va galogenlar bilan reaksiyaga kirishganda faoldir.
Qalay qotishmalari
Nima uchun sof metallar o'rniga ma'lum foizli tarkibiy qismlarga ega bo'lgan qotishmalar ko'proq ishlatiladi? Gap shundaki, qotishma alohida metallga ega bo'lmagan xususiyatlarga ega yoki bu xususiyatlar ancha kuchliroqdir (masalan, elektr o'tkazuvchanligi, korroziyaga chidamliligi, kerak bo'lganda metallarning fizik-kimyoviy xususiyatlarini passivatsiya qilish yoki faollashtirish va boshqalar). Qalay (fotosuratda sof metall namunasi ko'rsatilgan) ko'plab qotishmalarning bir qismidir. U qo'shimcha yoki asosiy modda sifatida ishlatilishi mumkin.
Bugungi kunda qalay kabi metallning juda ko'p qotishmalari ma'lum (ularning narxi juda katta farq qiladi), keling, eng mashhur va ishlatiladiganlarni ko'rib chiqaylik (ba'zi qotishmalardan foydalanish tegishli bo'limda muhokama qilinadi). Umuman olganda, stannum qotishmalari quyidagi xususiyatlarga ega: yuqori egiluvchanlik, past qattiqlik va mustahkamlik.
Qotishmalarning ba'zi misollari
Eng muhim tabiiy birikmalar
Qalay bir qator tabiiy birikmalar - rudalar hosil qiladi. Metall 24 ta mineral birikma hosil qiladi, sanoat uchun eng muhimi qalay oksidi - kassiterit, shuningdek stanin - Cu 2 FeSnS 4. Qalay er qobig'ida tarqalgan va u hosil qilgan birikmalar magnit kelib chiqishi. Sanoatda politin kislotalarning tuzlari va qalay silikatlari ham qo'llaniladi.
Qalay va inson tanasi
Kimyoviy element qalay inson tanasida uning miqdoriy tarkibidagi iz element hisoblanadi. Uning asosiy to'planishi suyak to'qimasida bo'lib, bu erda normal metall tarkibi uning o'z vaqtida rivojlanishiga va mushak-skelet tizimining umumiy ishlashiga yordam beradi. Suyaklardan tashqari qalay oshqozon-ichak trakti, o'pka, buyrak va yurakda to'plangan.
Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu metalning ortiqcha to'planishi tananing umumiy zaharlanishiga olib kelishi mumkin va uzoqroq ta'sir qilish hatto noqulay gen mutatsiyalariga olib kelishi mumkin. So'nggi paytlarda bu muammo juda dolzarb bo'lib qoldi, chunki atrof-muhitning ekologik holati ko'p narsani orzu qiladi. Megapolislar va sanoat zonalari yaqinidagi hududlar aholisi orasida qalay bilan zaharlanish ehtimoli yuqori. Ko'pincha zaharlanish o'pkada qalay tuzlari, masalan, kalay xlorid va boshqalar to'planishi orqali sodir bo'ladi. Shu bilan birga, mikroelementning etishmasligi o'sishning kechikishiga, eshitish qobiliyatining pasayishiga va soch to'kilishiga olib kelishi mumkin.
Ilova
Metallni ko'plab metallurgiya zavodlari va kompaniyalarida sotish mumkin. Qalay kabi sof oddiy moddadan tayyorlangan ingotlar, rodlar, simlar, silindrlar, anodlar shaklida mavjud. Narxi 1 kg uchun 900 dan 3000 rublgacha.
Sof shaklda qalay kamdan-kam qo'llaniladi. Uning qotishmalari va birikmalari - tuzlari asosan ishlatiladi. Lehimlash uchun qalay mis qotishmalari, po'lat, misdan yasalgan yuqori harorat va kuchli mexanik yuklarga ta'sir qilmaydigan qismlarni mahkamlashda qo'llaniladi, ammo alyuminiy yoki uning qotishmalaridan tayyorlanganlar uchun tavsiya etilmaydi. Qalay qotishmalarining xususiyatlari va xususiyatlari tegishli bo'limda tasvirlangan.
Bu holatda mikrosxemalarni lehimlash uchun lehimlar ishlatiladi, qalay kabi metallga asoslangan qotishmalar ham idealdir. Suratda qalay-qo'rg'oshin qotishmasidan foydalanish jarayoni tasvirlangan. U juda nozik ishlarni bajarish uchun ishlatilishi mumkin.
Qalayning korroziyaga chidamliligi yuqori bo'lganligi sababli undan konservalangan temir (qalay plastinka) - oziq-ovqat mahsulotlari uchun qalay qutilari ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Tibbiyotda, xususan, stomatologiyada qalay tishlarni to'ldirish uchun ishlatiladi. Uy quvurlari qalay bilan qoplangan, podshipniklar esa uning qotishmalaridan qilingan. Ushbu moddaning elektrotexnikaga qo'shgan hissasi ham bebahodir.
Elektrolitlar sifatida floroboratlar, sulfatlar va xloridlar kabi qalay tuzlarining suvli eritmalari ishlatiladi. Qalay oksidi keramika uchun sirdir. Plastmassa va sintetik materiallarga turli xil qalay hosilalarini kiritish orqali ularning alangalanuvchanligini va zararli bug'larning chiqarilishini kamaytirish mumkin ko'rinadi.
TIN (lat. Stannum), Sn, atom raqami 50, atom massasi 118,710 kimyoviy element. "Stannum" va "qalay" so'zlarining kelib chiqishi haqida turli xil taxminlar mavjud. Lotincha "stannum", ba'zan sakson "sta" dan olingan - kuchli, qattiq, dastlab kumush va qo'rg'oshin qotishmasini anglatadi. "Tin" bir qator slavyan tillarida qo'rg'oshin uchun berilgan nom edi. Ehtimol, ruscha nomi "ol", "qalay" - pivo, mash, asal so'zlari bilan bog'liq: ularni saqlash uchun qalay idishlar ishlatilgan. Ingliz adabiyotida qalay so'zi qalayni nomlash uchun ishlatiladi. Qalay Sn ning kimyoviy belgisi "stannum" deb o'qiladi.
Tabiiy qalay to'qqizta barqaror nukliddan iborat bo'lib, massa soni 112 (massa bo'yicha 0,96% aralashmada), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 ( 24,03%, 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%) va bitta zaif radioaktiv qalay-124 (5,94%). 124Sn - b-emitter, uning yarimparchalanish davri juda uzoq va T1/2 = 1016-1017 yilni tashkil qiladi. Qalay D.I.Mendeleyev davriy elementlar sistemasining IV guruhida beshinchi davrda joylashgan. Tashqi elektron qatlamning konfiguratsiyasi 5s25p2. Qalay o'z birikmalarida +2 va +4 oksidlanish darajasini ko'rsatadi (mos ravishda II va IV valentlik).
Neytral qalay atomining metall radiusi 0,158 nm, Sn2+ ionining radiusi 0,118 nm va Sn4+ ionining radiusi 0,069 nm (koordinatsion raqami 6). Neytral qalay atomining ketma-ket ionlanish energiyalari 7,344 eV, 14,632, 30,502, 40,73 va 721,3 eV ni tashkil qiladi. Pauling shkalasiga ko'ra, qalayning elektr manfiyligi 1,96 ga teng, ya'ni qalay metallar va metall bo'lmaganlar o'rtasidagi an'anaviy chegarada joylashgan.
Kimyo bo'yicha ma'lumotlar
Efeslik Geraklit
Qadimgi yunon materialist faylasufi Efeslik Geraklit Kichik Osiyoning Efes shahrida tug‘ilib, yashagan. U basileus oilasiga mansub edi, lekin ukasi foydasiga kelib chiqishi bilan bog'liq imtiyozlardan ixtiyoriy ravishda voz kechdi. Diog...
Polimerlar kimyosi
Polimerlar kimyosi - polimerlarning kimyoviy xossalarini o'rganadigan kimyo bo'limi. Bo'limlarga bo'linadi: polimerlarning fizik kimyosi, strukturaviy va boshqalar. Sinonim - yuqori molekulyar birikmalar kimyosi - organ bo'limi...
Milliken, Robert Endryu
Amerikalik fizik Robert Endryu Millikan Illinoys shtatining Morrison shahrida tug'ilgan. Milliken jamoat vaziri Silas Franklin Milliken va Meri Jeyn (Endryus) Millikenning ikkinchi o'g'li edi, sobiq ayollar dekani ...