Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

История открытия олова как химического элемента

ОЛОВО

ОЛОВО, Sn (от лат. stannum, что первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67% Sn; к 4 в. этим словом стали называть олово), химический элемент IVB подгруппы (включающей C, Si, Ge, Sn и Pb) периодической системы элементов. Олово – относительно мягкий металл, используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами.

Главные промышленные применения олова – в белой жести (луженое железо) для изготовления тары, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Олово образует различные соединения, многие из которых находят промышленное применение. Наиболее экономически важный оловосодержащий минерал – касситерит (оксид олова). Мировые месторождения касситерита разрабатывают в Юго-Восточной Азии, в основном в Индонезии, Малайзии и Таиланде. Другие важные месторождения касситерита находятся в Южной Америке (Бразилия и Боливия), Китае и Австралии. См. также ОЛОВА ПРОИЗВОДСТВО.

Историческая справка.

Олово начали применять, вероятно, еще во времена Гомера и Моисея. Открытие его было связано, скорее всего, со случайным восстановлением наносного касситерита (оловянного камня); наносные отложения встречаются на поверхности или близко к ней, и оловянные руды намного легче восстанавливаются, чем руды других металлов. Древние бритты были хорошо знакомы с оловом: в Корнуолле на юго-западе Англии были обнаружены древние горны со шлаком. Металл был, очевидно, малодоступен и дорог, т.к. оловянные предметы редко встречаются среди римских и греческих древностей, хотя об олове говорится в Библии в Четвертой книге Моисеевой (Числа), а слово касситерит, которое и сегодня используется для обозначения оксидной оловянной руды, – греческого происхождения. Малакка и Восточная Индия упоминаются как источники олова в арабской литературе 8–9 вв. и различными авторами в 16 в. в связи с Великими географическими открытиями. История оловянных разработок в Саксонии и Богемии относится еще к 12 в., но в 17 в. 30-летняя война (1618–1648) разрушила эту промышленность. Производство впоследствии возобновили, но вскоре оно пришло в упадок из-за открытия богатых месторождений в Америке.

Бронза.

Задолго до того как научились добывать олово в чистом виде, был известен сплав олова с медью – бронза, который получали, видимо, уже в 2500–2000 до н.э. Олово в рудах часто встречается вместе с медью, так что при плавке меди в Британии, Богемии, Китае и на юге Испании образовывалась не чистая медь, а ее сплав с некоторым количеством олова. Ранние медные плотничные инструменты (долото, тесло и др.) из Ирландии содержали до 1% Sn. В Египте медная утварь 12-й династии (2000 до н.э.) содержала до 2% Sn, по-видимому, как случайную примесь. Первобытная практика выплавки меди основывалась на использовании смеси медных и оловянных руд, в результате чего и получалась бронза, содержащая до 22% Sn.

Таблица: Свойства b -ОЛОВА

СВОЙСТВА b -ОЛОВА
Атомный номер50
Атомная масса118,710
Изотопы
стабильные112, 114–120, 122, 124
нестабильные108–111, 113, 121, 123, 125–127
Температура плавления, °С231,9
Температура кипения, °С2625
Плотность, г/см 37,29
Твердость (по Бринеллю)3,9
Содержание в земной коре, % (масс.)0,0004
Степени окисления+2, +4

Физические свойства.

Олово – мягкий серебристо-белый пластичный металл (может быть прокатан в очень тонкую фольгу – станиоль) с невысокой температурой плавления (легко выплавляется из руд), но высокой температурой кипения. Олово имеет две аллотропные модификации: a-Sn (серое олово) с гранецентрированной кубической кристаллической решеткой и b-Sn (обычное белое олово) с объемноцентрированной тетрагональной кристаллической решеткой. Фазовый переход b ® a ускоряется при низких температурах (–30° С) и в присутствии зародышей кристаллов серого олова; известны случаи, когда оловянные изделия на морозе рассыпались в серый порошок («оловянная чума»), но это превращение даже при очень низких температурах резко тормозится наличием мельчайших примесей и поэтому редко встречается, представляя скорее научный, чем практический интерес. См. также АЛЛОТРОПИЯ; ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ; ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ.

Читайте так же:
Как подключить камеру к компьютеру через usb

Чистое олово обладает низкой механической прочностью при комнатной температуре (можно согнуть оловянную палочку, при этом слышится характерный треск, обусловленный трением отдельных кристаллов друг о друга) и поэтому редко используется. Однако оно легко образует сплавы с большинством других черных и цветных металлов. Оловосодержащие сплавы обладают прекрасными антифрикционными свойствами в присутствии смазки, поэтому широко используются как материал подшипников.

Химические свойства.

При комнатной температуре олово химически инертно к кислороду и воде. На воздухе олово постепенно покрывается защитной оксидной пленкой, которая повышает его коррозионную стойкость. С химической инертностью олова и его оксидной пленки в обычных условиях связано использование его в покрытии жестяной тары для продуктов питания, прежде всего – консервных банок. Олово легко наносится на сталь и продукты его коррозии безвредны. В соединениях олово проявляет две степени окисления: +2 и +4, причем соединения олова(II) в большинстве своем относительно нестабильны в разбавленных водных растворах и окисляются до соединений олова(IV) (их используют иногда как восстановители, например SnCl2). Разбавленные соляная и серная кислоты действуют на олово очень медленно, а концентрированные, особенно при нагревании, растворяют его, причем в соляной кислоте получается хлорид олова(II), а в серной – сульфат олова(IV). С азотной кислотой олово реагирует тем интенсивнее, чем выше концентрация и температура: в разбавленной HNO3 образуется растворимый нитрат олова(II), а в концентрированной HNO3 – нерастворимая b-оловянная кислота H2SnO3. Концентрированные щелочи растворяют олово с образованием станнитов – солей оловянистой кислоты H2SnO2; в растворах станниты существуют в гидроксоформе, например Na2[Sn(OH)4]. Наибольшее промышленное значение соединения олова(II) имеют в производстве гальванических покрытий. Соединения олова(IV) находят обширное промышленное применение.

Оксиды олова амфотерны, проявляют и кислотные, и основные свойства. Оксид олова(IV) встречается в природе в виде минерала касситерита, а чистый SnO2 получают из чистого металла; диоксид олова SnO2 применяется для приготовления белых глазурей и эмалей. Из SnO2 при взаимодействии со щелочами получают станнаты – соли оловянной кислоты, наиболее важные из которых – станнаты калия и натрия; растворы станнатов находят широкое применение как электролиты для осаждения олова и его сплавов. SnCl4 – тетрахлорид олова, исходное соединение для многих синтезов других соединений олова, включая и оловоорганические.

Применение.

В современном мире более трети добываемого олова расходуется на изготовление пищевой жести и емкостей для напитков. Жесть в основном состоит из стали, но имеет покрытие из олова обычно толщиной менее 0,4 мкм.

Сплавы.

Одна треть олова идет на изготовление припоев. Припои – это сплавы олова в основном со свинцом в разных пропорциях в зависимости от назначения. Сплав, содержащий 62% Sn и 38% Pb, называется эвтектическим и имеет самую низкую температуру плавления среди сплавов системы Sn – Pb. Он входит в составы, используемые в электронике и электротехнике. Другие свинцово-оловянные сплавы, например 30% Sn + 70% Pb, имеющие широкую область затвердевания, используются для пайки трубопроводов и как присадочный материал. Применяются и оловянные припои без свинца. Сплавы олова с сурьмой и медью используются как антифрикционные сплавы (баббиты, бронзы) в технологии подшипников для различных механизмов. Современные оловянно-свинцовые сплавы содержат 90–97% Sn и небольшие добавки меди и сурьмы для увеличения твердости и прочности. В отличие от ранних и средневековых свинецсодержащих сплавов, современная посуда из cплавов олова безопасна для использования.

Читайте так же:
Определить жесткость системы двух пружин при последовательном

Покрытия из олова и его сплавов.

Олово легко образует сплавы со многими металлами. Оловянные покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Оловянные и оловянно-свинцовые покрытия можно наносить, погружая специально приготовленный предмет в ванну с расплавом, однако большинство оловянных покрытий и сплавов олова со свинцом, медью, никелем, цинком и кобальтом осаждают электролитически из водных растворов. Наличие большого диапазона составов для покрытий из олова и его сплавов позволяет решать многообразные задачи промышленного и декоративного характера.

Соединения.

Олово образует различные химические соединения, многие из которых находят важное промышленное применение. Кроме многочисленных неорганических соединений, атом олова способен к образованию химической связи с углеродом, что позволяет получать металлоорганические соединения, известные как оловоорганические (см. также МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ). Водные растворы хлоридов, сульфатов и фтороборатов олова служат электролитами для осаждения олова и его сплавов. Оксид олова применяют в составе глазури для керамики; он придает глазури непрозрачность и служит красящим пигментом. Оксид олова можно также осаждать из растворов в виде тонкой пленки на различных изделиях, что придает прочность стеклянным изделиям (или уменьшает вес сосудов, сохраняя их прочность). Введение станната цинка и других производных олова в пластические и синтетические материалы уменьшает их возгораемость и препятствует образованию токсичного дыма, и эта область применения становится важнейшей для соединений олова. Огромное количество оловоорганических соединений расходуется в качестве стабилизаторов поливинилхлорида – вещества, используемого для изготовления тары, трубопроводов, прозрачного кровельного материала, оконных рам, водостоков и др. Другие оловоорганические соединения используются как сельскохозяйственные химикаты, для изготовления красок и консервации древесины.

Спиваковский В.Б. Аналитическая химия олова. М., 1975
Большаков К.А., Федоров П.И. Химия и технология малых металлов. М., 1984

Олово и сферы его применения

Олово – абсолютно нетоксичный и пластичный металл, обладающий низкой температурой плавления. Сфера его применения во многом определяется перечисленными характеристиками. Его широко используют в пищевой промышленности, с его применением связано создание электронных плат и радиотехнических изделий. Поговорим о марках олова, о его характеристиках и ключевых особенностях.

Олово купить

Основные сведения об олове

Олово (Sn) – легкий металл. Отличается повышенной ковкостью и пластичностью, в периодической системе олово расположено под номером 50. В чистом виде – это металл, отличающийся серебристо-белым цветом, обладающий характерным блеском. Температура, при которой Sn переходит в жидкое состояние, равна 231,9°С, что позволяет легко плавить его даже в бытовых условиях. Закипает металл при температуре 2620°С.

В зависимости оттого, как меняется температура внешней среды, олово погружается в то или иное аллотропическое состояние:

  • аллотропическое состояние с кубической молекулярной решеткой (подобным образом расположены молекулы углерода в алмазах) – характерно для температур ниже 13,2°С (в этом виде материал называют «серым оловом»);
  • состояние с тетрагональной молекулярной решеткой – в эту модификацию материал начинает переходить при температуре, превышающей 13,2°С (в таком виде Sn называют «белым оловом»);
  • существуют другие модификации олова, в которые материал переходит при температурах от 161°С до 231,9°С (при одновременном воздействии на него высокого давления).

Олово обладает одной достаточно интересной особенностью: при переходе в состояние «серого олова» материал начинает растрескиваться и в конечном итоге превращается в порошок. Это явление принесло немало вреда человечеству и в свое время получило название «оловянная чума». Особенно опасным оно становится при низких отрицательных температурах.

По уровню содержания в земной коре Sn занимает 47-е место среди других элементов. Больше всего присутствует олова в касситерите. Это природный материал, получивший второе название – «оловянный камень». Процент Sn в нем достигает 78,8%. Основные запасы олова на земле сконцентрированы в материковой части азиатского континента.

Читайте так же:
Как проверить емкость конденсатора мультиметром видео

История открытия олова

Добывать и обрабатывать олово люди научились несколько тысяч лет назад. В настоящее время сохранились сведения об использовании Sn еще в 4-м тысячелетии до нашей эры. Это период бронзового века. В то время олово было одним из ключевых компонентов бронзовых сплавов. Разумеется, что открытие олова происходило без привлечения ученых. Мощности высокотехнологичных лабораторий для выделения олова из природных минералов изначально также не использовались.

Физические и механические свойства олова

СвойствоЗначение
Атомный номер50
Атомная масса, а.е.м118,7
Радиус атома, пм162
Плотность, г/см³7,31
Теплопроводность, Вт/(м·K)66,8
Температура плавления, °С231,9
Температура кипения, °С2620
Теплота плавления, кДж/моль7,07
Теплота испарения, кДж/моль296
Молярный объем, см³/моль16,3
Группа металловЛегкий металл

Химические свойства олова

СвойствоЗначение
Ковалентный радиус, пм141
Радиус иона, пм(+4e) 71 (+2) 93
Электроотрицательность (по Полингу)1,96
Электродный потенциал-0,136
Степени окисления+4, +2
Энергия ионизации, кДж/моль (эВ)708,2 (7,34)

Марки олова и сплавов

На сегодняшний день в промышленности используется олово следующих марок:

  • ОВЧ-000 – практически чистое олово, которое производится в виде прутков или чушки (содержимое Sn в такой продукции достигает 99,999%);
  • 01ПЧ, 01 – сплавы, которые также причислены к категории чистого олова, а содержимое примесей в них не превышает 0,085% и 0,1%, соответственно (выпускается такое олово в виде чушки, проволоки и прутков);
  • 02 – чистое олово с максимальным процентным содержанием примесей – не более 0,435%;
  • 03 – олово с примесью свинца, процентное содержание которого не превышает 1%;
  • 04 – Sn с максимальным содержанием примесей (допустимое содержание посторонних элементов – 3,51%).

Достоинства и недостатки

Преимущества олова заключаются в следующих характеристиках металла:

  • в высокой коррозионной стойкости, а также в невосприимчивости к воздействию солей и целого ряда органических кислот;
  • в неспособности вступать в реакцию с серой, которая может содержаться в других материалах (это позволяет сочетать олово и, к примеру, пластик в одних и тех же изделиях);
  • в отсутствии токсичности – качество, позволяющее использовать Sn в пищевой промышленности.

Олово характеризуется следующими недостатками:

  • низкая температура перехода в жидкое состояние;
  • подверженность «оловянной чуме».

Применение олова

Можно выделить несколько ключевых направлений использования олова. Благодаря отсутствию токсичности, а также благодаря устойчивости к воздействию агрессивных химических соединений из олова изготавливают изделия и оборудование, напрямую контактирующее с пищей. Также на основе олова формируются покрытия медных электрических проводников. Это позволяет защитить медь от негативного воздействия серы, которая содержится в пластике наружной изоляции.

Небывалое распространение получило олово в промышленных отраслях, связанных с производством электроники. Пайка деталей и электрических схем в большинстве случаев производится с применением Sn.

Существует огромное количество сплавов, в состав которых неизбежно входит олово. Это всевозможные баббиты, бронзовые сплавы, а также другие материалы, с которыми мы практически повседневно сталкиваемся в обычной жизни.

Продукция из олова

Полуфабрикаты из олова поступают на рынок в виде проволоки, прутков или чушки. Эта продукция используется в производстве сплавов, а также разнообразных деталей или покрытий.

Аноды из олова применяют для лужения поверхностей, изготовленных из других материалов.

Наши предприятия

Система менеджмента качества производств сертифицирована на соответствие международному стандарту качества ISO 9001: 2015

История открытия олова

Олово — металл серебристо-белого цвета. Основные месторождения оловянных руд расположены в странах Юго-Восточной Азии и Южной Америки. Также разработка месторождений ведется в Австралии. В России месторождения оловянной руды располагаются районах Дальнего Востока.

История

Олово — один из металлов, которые люди использовали с древних времен. Оловянная посуда очень хорошо сохраняла запах и вкус напитков. Но изделия из олова встречались редко, так как этот металл был очень дорог и малодоступен.

До наших времен из стран древнего мира дошла домашняя утварь: тарелки, сосуды для хранения масла и вина. Все эти предметы были изготовлены в III тысячелетии до нашей эры из бронзы, которая является сплавом меди и олова. Когда было открыто олово? С полной достоверностью установить период открытия олова не представляется возможным. Нет ни одного документального источника, который описывал бы данный факт.

олово

Историки считают, что олово известно более 6-ти тысячелетий начиная с IV века до нашей эры. До этого времени оловом называли сплав серебра и свинца. Очень часто древние люди считали, что белое или блестящее олово — это разновидность черного свинца. Предполагается, что начало применения олова относится к периоду Древней Греции. Слово касситерит, которым обозначают оловянную руду, греческого происхождения. В поселениях племен древних британцев ученые также обнаружили древние горны с остатками шлаков оловянной руды.

Производство олова

Руду, содержащую олово дробят, отделяют породу путем флотации (в жидкой суспензии) или вибрацией. Из полученного концентрата выплавляют олово.

оловянный солдатик

Физические и химические свойства

В металлическом олове отсутствуют токсические вещества, что позволило ему получить широкое распространение в пищевой промышленности. Вредные вещества, содержащиеся в олове, не выделяются в воздух. Оловянная пыль при работе более 10-15 лет на предприятиях, связанных с производством и переработкой олова, может вызвать заболевания легких.

Если олово находится при температуре ниже 13 °C, оно тускнеет, возникают трещины и далее металл рассыпается в порошок. При соприкосновении тусклого серого олова с белым оловом последнее также заражается «оловянной чумой» и разрушается. Но если в сплав олова добавить висмут, то понижение температуры не наносит металлу никакого вреда.

«Оловянная чума» явилась основной причиной гибели в 1912 году экспедиции Скотта к Южному полюсу из-за перевозки топлива в оловянных емкостях. На морозе металл потрескался и топливо вылилось. Оставшись без него экспедиция была обречена.

История открытия олова

Пожалуй, одним из самых древних металлов можно считать олово. В стародавние времена, где то в третьем тысячелетии до нашей эры, персы и египтяне использовали олово для производства разнообразных предметов. Были найдены предметы утвари, сделанные из олова и разнообразные изделия на территориях Персии и Египта. Предполагается, что история открытия олова приблизительно приходится от шести тысяч лет назад.

Это позволяет предположить, что уже в древнейшие времена люди нашли и научились выплавлять этот металл. В то же время была найдена и медь. Сплав олова и меди – бронза, получили широкое применение во многих сферах жизни, ученные полагают, что это был первый искусственный металл, произведенный человеком.

Не многие страны были богаты оловянной рудой, поэтому металл, возили по морю с более богатых стран. Наибольшее количество рудников находилось на Кавказе и в Персии. Со временем, наибольшие запасы олова остались только в Испании и Англии. Не редко бывали случаи, когда вместо олова привозили свинец, так как эти металлы, внешне довольно похожи. Некоторое время этот металл, даже назвали блестящим свинцом.

Олово - исторический материал

В то время олово было редким и дорогостоящим металлом, поэтому предметы из этого металла, находят довольно редко. Бронза была так же очень востребована, для производства доспехов и сбруи, что тоже добавляло стоимости олову.

В древние времена данный металл использовали для производства посуды и украшений. В тринадцатом веке олово активно использовали при производстве ювелирных изделий. А в 16 веке, в Мексике, олово использовали для производства монет. Позже наибольшей сферой применения стала промышленность, где из него делали белую жесть.

Олово

Само название олова на латинском (Stannum), начало употребляться, в Риме, в период императоров. Даже в библии было упомянуто об олове, в четвертой книге Моисеевой.

В наше время, процесс получения олова, трудоемкий и кропотливый, так как той руды, которая была раньше, не осталось. Нынешняя руда имеет множество примесей и ничтожный процент самого олова. Олово – металл с богатой многолетней историей, остается востребованным и в наше время, хоть нынешняя стоимость его существенно снизилась.

Новости

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

Музей «Лунариум» временно закрыт

+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1

Элементы: Кричащий металл – олово

Олово известно человеку с самых древних времён. О нём есть упоминание в Библии. Так как олово и медь были открыты много раньше железа, их сплав – бронза, возможно, самый первый «искусственный» материал, сделанный человеком. Относительно чистое олово было получено в 12 веке.

Олово-в-Таблице-Менделеева.jpg
Олово (Sn) в Таблице Менделеева

До этого оно всегда содержало какое-то количество свинца. Слово олово – славянского происхождения. Международное название этого элемента – stannum – из латинского языка и обозначается символом Sn. В Таблице Менделеева олово стоит под номером 50, c атомной массой 118, 710 а. е. м. При нормальных условиях это пластичный и легкоплавкий металл серебристо-белого цвета.

Олово--серебристо-белый-мягкий-пластичный-металл_.jpg
При нормальных условиях олово — мягкий, пластичный металл серебристо-белого цвета.

Несмотря на то, что олово известно с незапамятных времён, его аллотропные разновидности были открыты относительно недавно. Аллотропией (от др.-греч. ἄλλος «другой» + τρόπος «свойство») в химии и геохимии называют способность одного химического элемента при определённых условиях являться в двух и более видоизменных формах, иногда настолько отличающихся друг от друга по свойствам, что их принимают за разные вещества. Олово тому ярчайший пример, а незнание свойств его аллотропных разновидностей приводило иногда к трагическим последствиям. В обычных условиях олово существует в виде т.н. β-модификации (белое олово или β-Sn), устойчивой выше +13,2 °C. Плотность β-Sn равна 7,2 г/см 3 . При сгибании прутков этой разновидности слышен характерный хруст, который называют «оловянный крик», издаваемый от взаимного трения кристаллов. При охлаждении белое олово переходит в α-модификацию (серое олово или α-Sn). Серое олово образует кристаллы со структурой похожей на алмаз. Но, при этом, переход β-Sn в α-Sn сопровождается увеличением удельного объёма на 25 %, и, как следствие, уменьшением плотности α-Sn до 5,7 г/см 3 , что приводит к рассыпанию олова в порошок. При температуре −33 °C скорость превращений максимальна. Более того, соприкосновение серого и белого олова приводит к «заражению» последнего и его рассыпанию. В 1911 году совокупность этих явлений немецкий химик и минералог Эрнст Коген назвал «оловянной чумой». В 1912 году из-за «оловянной чумы» погибла экспедиция Роберта Скотта к Южному полюсу, которая осталась без горючего из-за того, что швы топливных баков были запаяны белым оловом, но в условиях низких температур оно перешло в серую разновидность и рассыпалось.

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространённости в земной коре занимает 47-е место со средним содержанием 8 г/т. Главный промышленный минерал олова — касситерит SnO2.

Кристаллы-касситерита.jpg
Кристаллы касситерита SnO2, разм. 5х4,5х4 см. Провинция Юньнань, Китай.

Второстепенное значение имеют: станнин Cu2FeSnS4, тиллит PbSnS2 и другие минералы. Основные мировые месторождения олова находятся в Китае, Индонезии, Бразилии, России, Боливии. В России запасы оловянных руд расположены на Дальнем Востоке.

Главные промышленные применения олова — изготовления тары для пищевых продуктов, припои для электроники, подшипниковые сплавы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector