ФЭНДОМ


Олово / Stannum (Sn)
Атомный номер 50
Внешний вид серебристо-белый мягкий, пластичный металл
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
118,71 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 162 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
708,2 (7,34) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10 5s2 5p2
Химические свойства
Ковалентный радиус 141 пм
Радиус иона (+4e) 71 (+2) 93 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,96
Электродный потенциал 0
Степени окисления +4, +2
Термодинамические свойства
Плотность 7,31 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,222 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 66,8 Вт/(м·K)
Температура плавления 505,1 K
Теплота плавления 7,07 кДж/моль
Температура кипения 2 543 K
Теплота испарения 296 кДж/моль
Молярный объём 16,3 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки тетрагональная
Период решётки 5,820 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 170,00 K

О́лово (лат. Stannum) — химический элемент, расположенный в пятом периоде в IVА группе периодической системы Менделеева; атомный номер 50, атомная масса 118,69; белый блестящий металл, тяжёлый, мягкий и пластичный. Природное олово состоит из девяти стабильных нуклидов с массовыми числами 112 (в смеси 0,96 % по массе), 114 (0,66 %), 115 (0,35 %), 116 (14,30 %), 117 (7,61 %), 118 (24,03 %), 119 (8,58 %), 120 (32,85 %), 122 (4,72 %), и одного слабо радиоактивного 124Sn (5,94 %). 124Sn — β-излучатель, его период полураспада очень велик и составляет T1/2 = 1016-1017 лет.

История Править

Олово было известно человеку уже в 4 тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, так как изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвертой Книге Моисеевой.

Происхождение названия Править

Происхождение слова «олово» неизвестно. В Древнем Риме олово называли «белым свинцом» (plumbum album), в отличие от plumbum nigrum — чёрного, или обыкновенного, свинца. По-гречески белый — алофос. По-видимому, от этого слова и произошло «олово», что указывало на цвет металла. В русский язык оно попало в XI веке и означало как олово, так и свинец (в древности эти металлы плохо различали).

Латинское название stannum, связанное с санскритским словом, означающим стойкий, прочный, первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67 % олова; к IV веку этим словом стали называть олово. Происхождение английского (а также голландского и датского) tin неизвестно.

Нахождение в природе Править

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространённости в земной коре олово занимает 47-е место. Содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10-4 до 8·10-3 % по массе. Основной минерал олова — касситерит (оловянный камень) SnO2, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).

Добыча Править

Мировые месторождения касситерита разрабатывают в Юго-Восточной Азии, в основном в Китае, Индонезии, Малайзии и Тайланде. Другие важные месторождения касситерита находятся в Южной Америке (Боливии, Перу, Бразилии) и Австралии. В России оловянные руды добываются на Дальнем Востоке и в Якутии.

Физические и химические свойства Править

Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде β-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2 °C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a = 0,5831, c = 0,3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр.

При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в α-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4.

Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, β-Sn — металл, а α-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К α-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал Sn2+/Sn равен −0.136 В, пары Sn4+/Sn2+ 0.151 В.

При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150°C:

Sn + O2 = SnO2.

При нагревании олово реагирует с большинством неметаллов. При этом образуются соединения в степени окисления +4, которая более характерна для олова, чем +2. Например:

Sn + 2Cl2 = SnCl4.

С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:

Sn + 4HCl = SnCl4 + H2↑.

Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl3, H2SnCl4 и других, например:

Sn + 3HCl = HSnCl3 + 2H2↑.

В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной реагирует очень медленно.

Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте образуется оловянная кислота β-SnO2·nH2O (иногда ее формулу записывают как H2SnO3). При этом олово ведет себя как неметалл:

Sn + 4HNO3 (конц.) = β-SnO2·H2O + 4NO2↑ + H2O.

При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла. В результате реакции образуется соль — нитрат олова (II):

3Sn + 8HNO3 (разб.) = 3Sn(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O.

При нагревании олово, подобно свинцу, может реагировать с водными растворами щелочей. При этом выделяется водород и образуется гидроксокомплекс олова (II), например:

Sn + 2KOH + 2H2O = K2[Sn(OH)4] + H2↑.

Гидрид олова — станнан SnH4 — можно получить по реакции:

SnCl4 + Li[AlH4] = SnH4 + LiCl + AlCl3.

Этот гидрид весьма нестоек и медленно разлагается уже при температуре 0 °C.

Олову отвечают два оксида: SnO2 (образующийся при обезвоживании оловянных кислот) и SnO. Последний можно получить при слабом нагревании гидроксида олова (II) Sn(OH)2 в вакууме:

Sn(OH)2 = SnO + H2O.

При сильном нагреве оксид олова (II) диспропорционирует:

2SnO = Sn + SnO2.

При хранении на воздухе SnO постепенно окисляется:

2SnO + O2 = 2SnO2.

При гидролизе растворов солей олова (IV) образуется белый осадок — так называемая α-оловянная кислота:

SnCl4 + 4NH3 + 6H2O = H2[Sn(OH)6] + 4NH4Cl.

H2[Sn(OH)6] = α-SnO2·nH2O↓ + 3H2O.

Свежеполученная α-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:

α-SnO2·nH2O + KOH = K2[Sn(OH)6],

α-SnO2·nH2O + HNO3 = Sn(NO3)4 + H2O.

При хранении α-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в β-оловянную кислоту, которая отличается большей химической инертностью. Данное изменение свойств связывают с уменьшением числа активных HO-Sn группировок при стоянии и замене их на более инертные мостиковые -Sn-O-Sn- связи.

При действии на раствор соли олова (II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова (II):

Sn2+ + S2- = SnS↓.

Этот сульфид может быть легко окислен до SnS2 раствором полисульфида аммония:

SnS + (NH4)2S2 = SnS2 + (NH4)2S.

Образующийся дисульфид SnS2 растворяется в растворе сульфида аммония (NH4)2S:

SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3.

Четырехвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и других.

Оловянная чума Править

При температуре ниже 13,2 градусов Цельсия белое олово переходит в серое, происходит увеличение удельного объема на 25,6 %, и металл рассыпается в серый порошок после нескольких сотен циклов. Это превращение называется «оловянной чумой».

«Оловянная чума» — одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 г. Она осталась без горючего из-за того, что оно просочилось через запаянные оловом баки, поражённые «оловянной чумой».

Применение Править

Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Так же активно используется для создания сверхпроводящих проводов на основе соединения Nb3Sn.

Цены на металлическое олово в 2006 году составили в среднем 12-18 долл/кг, двуокись олова высокой чистоты около 25 долл/кг, монокристаллическое олово особой чистоты около 210 долл/кг.

Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения.

Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.

Двуокись олова — очень эффективный абразивный материал применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.

Олово применяется так же в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе, так например при равном напряжении с свинцовым аккумулятором, Свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.

Искусственный радионуклид олова 119Sn — источник нейтронного излучения в мессбауэровской спектроскопии.

Физиологическое действие Править

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)·10-4% олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение лёгких. Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3, ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.

Ссылки Править


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr


ar:قصدير ast:Estañu az:Qalay bg:Калай bs:Kalaj ca:Estany (element) ceb:Etain co:Stagnu cs:Cín cy:Tun da:Tin de:Zinn el:Κασσίτερος en:Tin eo:Stano es:Estaño et:Tina fi:Tina fr:Étain gl:Estaño (elemento) he:בדיל hr:Kositar hu:Ón hy:Անագ id:Timah io:Stano is:Tin it:Stagno ja:スズ jbo:tinci ko:주석 (원소) ku:Pîl (metal) kw:Sten la:Stannum lb:Zënn lt:Alavas lv:Alva nah:Āmochitl nds:Tinn nl:Tin (element) nn:Grunnstoffet tinn no:Tinn (grunnstoff) oc:Estanh pl:Cyna pt:Estanho qu:Chayanta sh:Kalaj simple:Tin sk:Cín sl:Kositer sr:Калај sv:Tenn tg:Қалъ th:ดีบุก tr:Kalay ug:Qeley uk:Олово uz:Qalay zh:锡 zh-min-nan:Sn (goân-sò͘) zh-yue:錫