Κάθε χημικό στοιχείο του περιοδικού συστήματος και οι απλές και πολύπλοκες ουσίες που σχηματίζονται από αυτό είναι μοναδικά. Έχουν μοναδικές ιδιότητες και πολλά έχουν αναμφισβήτητα σημαντική συμβολή στην ανθρώπινη ζωή και την ύπαρξη γενικότερα. Το χημικό στοιχείο κασσίτερος δεν αποτελεί εξαίρεση.
Η γνωριμία των ανθρώπων με αυτό το μέταλλο ξεκινά από την αρχαιότητα. Αυτό το χημικό στοιχείο έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού και μέχρι σήμερα, οι ιδιότητες του κασσίτερου χρησιμοποιούνται ευρέως.
Tin στην ιστορία
Η πρώτη αναφορά αυτού του μετάλλου, το οποίο, όπως πίστευαν οι άνθρωποι πριν, είχε ακόμη και κάποιες μαγικές ιδιότητες, μπορεί να βρεθεί σε βιβλικά κείμενα. Ο κασσίτερος έπαιξε καθοριστικό ρόλο στη βελτίωση της ζωής κατά την Εποχή του Χαλκού. Εκείνη την εποχή, το πιο ανθεκτικό κράμα μετάλλων που διέθετε κάποιος ήταν ο μπρούντζος, το οποίο μπορεί να ληφθεί με την προσθήκη του χημικού στοιχείου κασσίτερου στον χαλκό. Για αρκετούς αιώνες, τα πάντα έχουν κατασκευαστεί από αυτό το υλικό, από εργαλεία μέχρι κοσμήματα.
Μετά την ανακάλυψη των ιδιοτήτων του σιδήρου, το κράμα κασσίτερου δεν έπαψε να χρησιμοποιείται, φυσικά, δεν χρησιμοποιείται στην ίδια κλίμακα, αλλά ο μπρούτζος, όπως και πολλά άλλα κράματά του, είναι ενεργά εμπλεγμένοςσήμερα ένας άνθρωπος στη βιομηχανία, την τεχνολογία και την ιατρική, μαζί με άλατα αυτού του μετάλλου, όπως ο χλωριούχος κασσίτερος, που λαμβάνεται από την αλληλεπίδραση του κασσίτερου με το χλώριο, αυτό το υγρό βράζει στους 112 βαθμούς Κελσίου, διαλύεται καλά στο νερό, σχηματίζει κρυσταλλικούς υδρίτες και καπνίζει στον αέρα.
Η θέση του στοιχείου στον περιοδικό πίνακα
Το χημικό στοιχείο κασσίτερος (η λατινική ονομασία stannum - «stannum», γραμμένο με το σύμβολο Sn) Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ δικαίως τοποθετήθηκε στον αριθμό πενήντα, στην πέμπτη περίοδο. Έχει έναν αριθμό ισοτόπων, το πιο κοινό ισότοπο 120. Αυτό το μέταλλο βρίσκεται επίσης στην κύρια υποομάδα της έκτης ομάδας, μαζί με τον άνθρακα, το πυρίτιο, το γερμάνιο και το φλερόβιο. Η θέση του προβλέπει αμφοτερικές ιδιότητες, ο κασσίτερος έχει εξίσου όξινα και βασικά χαρακτηριστικά, τα οποία θα περιγραφούν λεπτομερέστερα παρακάτω.
Ο περιοδικός πίνακας δείχνει επίσης την ατομική μάζα του κασσίτερου, η οποία είναι 118,69. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση είναι 5s25p2, η οποία σύνθετες ουσίες επιτρέπουν στο μέταλλο να εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +2 και +4, δίνοντας δύο ηλεκτρόνια μόνο από το υποεπίπεδο p ή τέσσερα από τα s- και p-, αδειάζοντας εντελώς ολόκληρο το εξωτερικό επίπεδο.
Ηλεκτρονικό χαρακτηριστικό του στοιχείου
Σύμφωνα με τον ατομικό αριθμό, ο κυκλικός πυρηνικός χώρος του ατόμου του κασσίτερου περιέχει έως και πενήντα ηλεκτρόνια, βρίσκονται σε πέντε επίπεδα, τα οποία, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε έναν αριθμό υποεπίπεδων. Τα δύο πρώτα έχουν μόνο υποεπίπεδα s και p και ξεκινώντας από το τρίτο, υπάρχει τριπλό διαχωρισμόπρος s-, p-, d-.
Ας εξετάσουμε το εξωτερικό ηλεκτρονικό επίπεδο, αφού η δομή και η πλήρωσή του με ηλεκτρόνια είναι που καθορίζουν τη χημική δραστηριότητα του ατόμου. Στη μη διεγερμένη κατάσταση, το στοιχείο εμφανίζει σθένος ίσο με δύο· κατά τη διέγερση, ένα ηλεκτρόνιο περνά από το s-υποεπίπεδο σε ένα κενό στο p-υποεπίπεδο (μπορεί να περιέχει το πολύ τρία μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια). Σε αυτήν την περίπτωση, ο κασσίτερος εμφανίζει σθένος και κατάσταση οξείδωσης - 4, καθώς δεν υπάρχουν ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι τίποτα δεν τα συγκρατεί στα υποεπίπεδα στη διαδικασία της χημικής αλληλεπίδρασης.
Απλή ουσία μέταλλο και οι ιδιότητές του
Ο κασσίτερος απλής ουσίας είναι μέταλλο σε ασημί χρώμα, ανήκει στην ομάδα των εύτηκτων. Το μέταλλο είναι μαλακό και σχετικά εύκολο να παραμορφωθεί. Μια σειρά από χαρακτηριστικά είναι εγγενή σε ένα τέτοιο μέταλλο όπως ο κασσίτερος. Θερμοκρασία κάτω από 13,2 βαθμούς Κελσίου είναι το όριο της μετάβασης της μεταλλικής τροποποίησης του κασσίτερου σε σκόνη, η οποία συνοδεύεται από αλλαγή χρώματος από ασημί-λευκό σε γκρι και μείωση της πυκνότητας της ουσίας. Ο κασσίτερος λιώνει στους 231,9 βαθμούς και βράζει στους 2270 βαθμούς Κελσίου. Η κρυσταλλική τετραγωνική δομή του λευκού κασσίτερου εξηγεί το χαρακτηριστικό τσάκισμα του μετάλλου όταν κάμπτεται και θερμαίνεται στο σημείο της καμπής τρίβοντας τους κρυστάλλους της ουσίας μεταξύ τους. Ο γκρίζος κασσίτερος έχει κυβική συγγονία.
Οι χημικές ιδιότητες του κασσίτερου έχουν διπλή ουσία, εισέρχεται σε όξινες και βασικές αντιδράσεις, δείχνοντας αμφοτερισμό. Το μέταλλο αλληλεπιδρά με αλκάλια, καθώς και με οξέα, όπως θειικό καινιτρικό, είναι ενεργό όταν αντιδρά με αλογόνα.
Κράματα κασσίτερου
Γιατί τα κράματά τους με ένα ορισμένο ποσοστό συστατικών χρησιμοποιούνται συχνότερα αντί για καθαρά μέταλλα; Το γεγονός είναι ότι το κράμα έχει ιδιότητες που δεν έχει ένα μεμονωμένο μέταλλο ή αυτές οι ιδιότητες είναι πολύ ισχυρότερες (για παράδειγμα, ηλεκτρική αγωγιμότητα, αντίσταση στη διάβρωση, παθητικοποίηση ή ενεργοποίηση των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών των μετάλλων, εάν είναι απαραίτητο, κ.λπ.). Ο κασσίτερος (η φωτογραφία δείχνει δείγμα καθαρού μετάλλου) είναι μέρος πολλών κραμάτων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο ή ως ουσία βάσης.
Σήμερα, είναι γνωστός ένας μεγάλος αριθμός κραμάτων ενός τέτοιου μετάλλου όπως ο κασσίτερος (η τιμή για αυτά ποικίλλει πολύ), ας εξετάσουμε τα πιο δημοφιλή και χρησιμοποιημένα (η χρήση ορισμένων κραμάτων θα συζητηθεί στην κατάλληλη ενότητα). Γενικά, τα κράματα κασσιτέρου έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: υψηλή ολκιμότητα, χαμηλό σημείο τήξης, χαμηλή σκληρότητα και αντοχή.
Μερικά παραδείγματα κραμάτων
- Ένα κράμα κασσίτερου και μολύβδου με ορισμένα πρόσθετα κραμάτων (αντιμόνιο, χαλκό, κάδμιο, ψευδάργυρο, ασήμι, ίνδιο) είναι ο λεγόμενος κασσίτερος για συγκόλληση, το ποσοστό του κασσιτέρου σε αυτό πρέπει να είναι 49-51 ή 59 -61 τοις εκατό. Η αντοχή του δεσμού διασφαλίζει ότι ο κασσίτερος σχηματίζει ένα στερεό διάλυμα με τις συγκολλημένες μεταλλικές επιφάνειες.
- Το Garth είναι ένα κράμα κασσίτερου, μολύβδου καιΤο αντιμόνιο είναι η βάση του μελανιού εκτύπωσης (γι' αυτό δεν συνιστάται να τυλίγετε τα τρόφιμα σε εφημερίδες για να αποφύγετε ανεπιθύμητες συγκεντρώσεις αυτών των μετάλλων).
- Babbit - ένα κράμα κασσίτερου, μολύβδου, χαλκού και αντιμονίου - χαρακτηρίζεται από χαμηλή τριβή, υψηλή αντοχή στη φθορά.
- Το κράμα ινδίου-κασσιτέρου είναι ένα υλικό χαμηλής τήξης, το οποίο χαρακτηρίζεται από ανθεκτικότητα, αντοχή στη διάβρωση και σημαντική αντοχή.
Οι πιο σημαντικές φυσικές ενώσεις
Ο κασσίτερος σχηματίζει μια σειρά από φυσικές ενώσεις - μεταλλεύματα. Το μέταλλο σχηματίζει 24 ορυκτές ενώσεις, η πιο σημαντική για τη βιομηχανία είναι το οξείδιο του κασσιτέρου - κασιρίτης, καθώς και το πλαίσιο - Cu2FeSnS4. Ο κασσίτερος είναι διάσπαρτος στον φλοιό της γης και οι ενώσεις που σχηματίζονται από αυτόν είναι μαγνητικής προέλευσης. Η βιομηχανία χρησιμοποιεί επίσης άλατα πολυόλης και πυριτικά άλατα κασσιτέρου.
Κασσίτερος και το ανθρώπινο σώμα
Το χημικό στοιχείο κασσίτερος είναι ένα μικροστοιχείο όσον αφορά την ποσοτική του περιεκτικότητα στον ανθρώπινο οργανισμό. Η κύρια συσσώρευσή του βρίσκεται στον οστικό ιστό, όπου η φυσιολογική περιεκτικότητα του μετάλλου συμβάλλει στην έγκαιρη ανάπτυξή του και στη συνολική λειτουργία του μυοσκελετικού συστήματος. Εκτός από τα οστά, ο κασσίτερος συγκεντρώνεται στο γαστρεντερικό σωλήνα, τους πνεύμονες, τα νεφρά και την καρδιά.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η υπερβολική συσσώρευση αυτού του μετάλλου μπορεί να οδηγήσει σε γενική δηλητηρίαση του σώματος και η παρατεταμένη έκθεση μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε δυσμενείς γονιδιακές μεταλλάξεις. Πρόσφατα, αυτό το πρόβλημα είναι αρκετά σημαντικό, δεδομένου ότι η οικολογική κατάσταση του περιβάλλοντοςΤο περιβάλλον αφήνει πολλά να είναι επιθυμητά. Υπάρχει μεγάλη πιθανότητα δηλητηρίασης από κασσίτερο στους κατοίκους μεγαλουπόλεων και περιοχών κοντά σε βιομηχανικές ζώνες. Τις περισσότερες φορές, η δηλητηρίαση συμβαίνει μέσω της συσσώρευσης αλάτων κασσίτερου στους πνεύμονες, για παράδειγμα, όπως ο χλωριούχος κασσίτερος και άλλα. Ταυτόχρονα, μια ανεπάρκεια μικροθρεπτικών συστατικών μπορεί να προκαλέσει επιβράδυνση της ανάπτυξης, απώλεια ακοής και απώλεια μαλλιών.
Αίτηση
Το
Το μέταλλο διατίθεται στο εμπόριο από πολλά μεταλλουργεία και εταιρείες. Παράγεται με τη μορφή πλινθωμάτων, ράβδων, συρμάτων, κυλίνδρων, ανοδίων από μια καθαρή απλή ουσία όπως ο κασσίτερος. Η τιμή κυμαίνεται από 900 έως 3000 ρούβλια ανά κιλό.
Ο καθαρός κασσίτερος χρησιμοποιείται σπάνια. Χρησιμοποιούνται κυρίως κράματα και ενώσεις του - άλατα. Η κασσίτερος συγκόλλησης χρησιμοποιείται σε εξαρτήματα στερέωσης που δεν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες και ισχυρά μηχανικά φορτία, από κράματα χαλκού, χάλυβα, χαλκό, αλλά δεν συνιστάται για εξαρτήματα από αλουμίνιο ή κράματά του. Οι ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των κραμάτων κασσίτερου περιγράφονται στην αντίστοιχη ενότητα.
Οι κολλήσεις χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση μικροκυκλωμάτων, σε αυτήν την περίπτωση τα κράματα με βάση ένα μέταλλο όπως ο κασσίτερος είναι επίσης ιδανικά. Η φωτογραφία απεικονίζει τη διαδικασία εφαρμογής ενός κράματος κασσίτερου-μόλυβδου. Με αυτό, μπορείτε να εκτελέσετε αρκετά λεπτή δουλειά.
Λόγω της υψηλής αντοχής του κασσίτερου στη διάβρωση, χρησιμοποιείται για την κατασκευή κονσερβοποιημένου σιδήρου (λευκοσιδηροθήκη) - κονσέρβες για προϊόντα διατροφής. Στην ιατρική, ιδιαίτερα στην οδοντιατρική, ο κασσίτερος χρησιμοποιείται γιαεκτέλεση οδοντικών σφραγισμάτων. Οι αγωγοί του σπιτιού καλύπτονται με κασσίτερο, τα ρουλεμάν είναι κατασκευασμένα από τα κράματά του. Η συμβολή αυτής της ουσίας στην ηλεκτρική μηχανική είναι επίσης ανεκτίμητη.
Υδατικά διαλύματα αλάτων κασσιτέρου όπως φθοροβορικά, θειικά και χλωριούχα χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρολύτες. Το οξείδιο του κασσίτερου είναι ένα λούστρο για κεραμικά. Με την εισαγωγή διαφόρων παραγώγων κασσίτερου σε πλαστικά και συνθετικά υλικά, φαίνεται δυνατό να μειωθεί η ευφλεκτότητά τους και η εκπομπή επιβλαβών αναθυμιάσεων.
