Олово — польза и особенности металла

Первое знакомство с этим металлом для многих начинается со сказки Андерсена «Стойкий оловянный солдатик». Олово стало привычным, почти родным.

Олово металл

История

Олово известно людям шесть тысяч лет. Но как компонент бронзы. Чистый металл выделили к XII веку. Через восемь столетий историю открытия пополнила разгадка феномена «оловянной чумы».

Олово как металл упоминают книги Библии и энциклопедист раннего Средневековья Роджер Бэкон.

Интересна этимология названия. Наименование stannum восходит к санскриту и означает «прочный, стойкий». Так именовали сплавы, и лишь с 4 века термин применяется к олову.

Термин «олово» есть в балтийских и всех славянских языках. Однако у славян он обозначает свинец. В балтийской группе основой служит наименование металла по цвету: белый либо желтый.

Что представляет собой

Олово – элемент периодической таблицы Менделеева.

Это легкий серебристо-белый блестящий металл. Состоит из десяти изотопов.

Оловянный куб
Оловянный куб

Олово относится к группе легких цветных металлов.

Международное обозначение – Sn (Stannum).

Мировая цена тонны сырья на Лондонской бирже металлов – $21 000.

Нахождение в природе

По распространенности на планете олово на 47-й позиции, в земной коре его массовое содержание исчисляется тысячными долями процента.

Основной минерал-носитель металла в природе – касситерит (второе название оловянный камень) – почти 80% состава.

Формы нахождения в породах и минералах – рассеянная и минеральная (оксиды, гидроксиды, силикаты, сульфиды, шпинелиды).

Месторождения есть на всех континентах, запасы исчисляются миллионами тонн.

В России регионы залежей – Хабаровский, Приморский края, Якутия, Чукотка.

Физико-химические характеристики

Металл наделен многими достоинствами: пластичен, легок, ковок, нетоксичен.

Химические свойства при обычных температурах не проявляются.

Свойства атома
Название, символ, номер О́лово / Stannum (Sn), 50
Атомная масса
(молярная масса)
118,710(7) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10 5s2 5p2
Радиус атома 162 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 141 пм
Радиус иона (+4e) 71 (+2) 93 пм
Электроотрицательность 1,96 (шкала Полинга)
Электродный потенциал −0,136
Степени окисления +4, +2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 708,2 (7,34) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 7,31 г/см³
Температура плавления 231,91 °C
Температура кипения 2893 K, 2620 °C
Уд. теплота плавления 7,19; кДж/моль
Уд. теплота испарения 296 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,11 Дж/(K·моль)
Молярный объём 16,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки тетрагональная
Параметры решётки a=5,831; c=3,181 Å
Отношение c/a 0,546
Температура Дебая 170,00 K

Недостатки: малая температура плавления, беззащитность перед «оловянной чумой».

«Оловянная чума»

При нормальном давлении металл принимает одну из двух модификаций:

  1. α-Sn. Температура менее +13,2°С. Серый тусклый порошок (серое олово).
  2. β-Sn. Температура выше +13,2°С. Металл, белое олово.
Серое и белое олово
Серое и белое олово

При температуре воздуха ниже +13,2°С β-олово переформатируется в α-модификацию. Структура решетки меняется, серебристый металл становится серым порошком.

Быстрее всего процесс идет при -33°С. Из-за скорости его окрестили «оловянной чумой». Она погубила армию Наполеона при походе в Россию и множество музейных экспонатов, когда помещения выстывали.

Технология получения

Исходником для получения металла служит касситерит.

Кристаллы касситерита — оловянная руда
Кристаллы касситерита — оловянная руда

Процесс несложен:

  1. Руду дробят до частиц не крупнее сантиметра.
  2. Методом флотации отделяют пустую породу. Содержание металла повышается до 42-68%.
  3. Серу и мышьяк удаляют кислородным обжигом концентрата.
  4. Полученным продуктом загружают плавильную печь, чередуя послойно концентрат с древесным углем. Получается восстановленное олово.
  5. Второй вариант восстановления – алюминием либо цинком.
Оловянная руда
Оловянная руда

При необходимости металл дополнительно очищают зонной плавкой либо электрохимическим рафинированием.

Марки олова

Металлурги выплавляют металл нескольких марок:

Марка Количество примесей (%)
ОВЧ-000 0,001
О1пч 0,085
О1 0,010
О2 0,435
О3 1,51
О4 3,51

Первые четыре марки олова выпускаются в форме чушек, проволоки, прутков. Из О3 и О4 выплавляют чушки. Это исходник для продукции из олова.

Где используется

Металл востребован как самостоятельный материал, в сплавах, соединениях.

Его химические и физические свойства позволяют изготавливать безопасные, стойкие к ржавению изделия и покрытия.

Оловянный солдатик в форме после литья
Оловянный солдатик в форме после литья

Металл

Чистый металл востребован как:

  • Тара пищевых продуктов.
  • Упаковочная фольга.
  • Анод в химических источниках тока.

Это также покрытие медных проводов. Металл защищает медную «начинку» от губительного воздействия серы, содержащейся в изоляционном материале.

Оловянный кубок
Оловянный кубок из г. Гданьска (Польша)

Олово – самый экологически чистый из легких цветных металлов.

Соединения

Соединения металла нашли применение в разных сегментах хозяйственного комплекса:

  • Авиа- и машиностроение. Присадка в сплавах титана.
  • Электротехника. Сверхпроводящий провод (соединение с ниобием).
  • Оптика. Абразив для финальной обработки поверхности стекла.
  • Легкая промышленность. Желтый краситель для шерсти.
  • Сельское хозяйство. Пестициды.
  • Декор. Компонент «золотых» красок.

Изомеры искусственного происхождения используют в медицине как источник гамма-излучения.

Треть добываемого олова идет на изготовление посуды. Еще 60% «забирают» подшипники, упаковочная фольга, припои. Менее 7% остается на другие цели.

Перспективы

Исследуется потенциал двумерных слоев олова, созданных по технологии получения графена. Название материала созвучно «родителю» – станен.

Сплавы

Металлургией олово используется как компонент сплавов. По сфере применения различают подшипниковые, легкоплавкие составы и припои.

Расплавленное олово
Расплавленное олово

Выработана классификация сплавов по видам:

Баббиты

Сплав на основе олова либо свинца. Применяется как слой, созданный напылением либо заливкой.

Минусы – малая прочность, быстрая «уставаемость». Ввиду этих свойств сплав используется только в подшипниках, защищенных корпусом.

Бронза

Медно-оловянный сплав с доминированием меди. Плюсы: твердость, легкоплавкость, устойчивость к обработке, ржавчине, механическим повреждениям, атмосферным катаклизмам.

Используется как литейный металл, в химической промышленности, автопроме, внешнем декоре зданий.

Припои

Бывают легко- и твердоплавкими. Главный компонент сплава – олово.

Существует несколько марок, в зависимости от соотношения элементов. Сплавы применяются для пайки всего: от посуды, медицинской аппаратуры, радиодеталей, радиаторов отопления до электронного оборудования.

Пьютеры

Сплав с медью, сурьмой, висмутом. Декоративный, эстетичный вариант. Из него делают посуду, мелкие предметы, украшающие жизнь. Но применение ограничивает токсичность.

В некоторых странах использование сплава запрещено. Такие изделия можно найти только у антикваров.

Значение для человека

Микроэлемент – участник метаболизма, содействует росту скелетных тканей.

Рацион

Оловом богаты продукты нескольких групп:

  • Мясо – курятина, индюшатина, говядина, свинина.
  • Молочные продукты, включая сыры твердых сортов.
  • Бобовые.
  • Овощи – картофель, свекла.
  • Семечки подсолнечника.

Ежесуточно человеку необходимо 3-11 мг вещества. Их он получает из пищи. Избыток утилизируется естественным путем, поэтому отравление исключено.

Симптомы нехватки

Нехватка микроэлемента нарушает минеральный баланс организма.

Результатом становятся следующие симптомы:

  • Немотивированное истощение.
  • Торможение роста.
  • Ухудшение слуха.
  • Тусклость, ломкость, выпадение волос.

Дефицит элемента – явление редкое. Так же, как переизбыток.

Переизбыток

Случается у людей, контактирующих с веществом (добыча на рудниках, работа на металлургическом предприятии) или фанатов консервированных продуктов.

Консервная банка с оловянным покрытием
Консервная банка с оловянным покрытием

Целостность оболочки консервных банок при длительном хранении нарушается. Часть олова переходит в содержимое.

О перенасыщенности организма металлом сигнализируют:

  1. Металлический привкус во рту.
  2. Отсутствие аппетита, расстройство ЖКТ (рвота, диарея).
  3. Анемичность, мигрени, головокружения.
  4. Кожа воспаляется, бледнеет, становясь сероватой. На деснах появляется синюшность.

На эмоциональном плане это повышенная агрессивность, возбудимость.

Предостережение

Металлическое олово не токсично, опасность исходит от паров, пылинок, аэрозольных частиц.

Ядовиты некоторые органические соединения олова и оловянистый водород. Их воздействие на организм провоцирует поражение легких.

Предельно допустимая концентрация соединений олова (мг):

  • воздух – 0,05 на кубометр;
  • молочная продукция, соки – 100 на кг;
  • другие продукты питания – 200 на кг.

Токсическая доза металла для человека – 2 г, для интоксикации достаточно 250 мг/кг.

Рейтинг автора
Автор статьи
Петрова Вероника Александровна
Мне 36 и я специалист в области минералогии. Сейчас я в декрете и всё свободное время посвящаю самоцветам. В этом блоге я делюсь информацией про камни и их свойства — присоединяйтесь, задавайте вопросы и пишите комментарии!
Написано статей
416
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:


Adblock
detector