Cada elemento químico del sistema periódico y las sustancias simples y complejas formadas por él son únicos. Tienen propiedades únicas, y muchos hacen una contribución innegablemente significativa a la vida humana y la existencia en general. El elemento químico estaño no es una excepción.
La familiaridad de la gente con este metal se remonta a la antigüedad. Este elemento químico jugó un papel decisivo en el desarrollo de la civilización humana, y hasta el día de hoy, las propiedades del estaño son ampliamente utilizadas.
El estaño en la historia
La primera mención de este metal, que, como se creía antes, incluso tenía algunas propiedades mágicas, se encuentra en los textos bíblicos. El estaño jugó un papel decisivo en la mejora de la vida durante la Edad del Bronce. En ese momento, la aleación de metal más duradera que poseía una persona era el bronce, que se puede obtener agregando el elemento químico estaño al cobre. Durante varios siglos, todo se ha hecho con este material, desde herramientas hasta joyas.
Después del descubrimiento de las propiedades del hierro, la aleación de estaño no dejó de usarse, por supuesto, no se usa en la misma escala, pero el bronce, así como muchas de sus otras aleaciones, están activamente involucradohoy una persona en la industria, la tecnología y la medicina, junto con las sales de este metal, como el cloruro de estaño, que se obtiene por la interacción del estaño con el cloro, este líquido hierve a 112 grados centígrados, se disuelve bien en agua, forma hidratos cristalinos y fuma en el aire.
La posición del elemento en la tabla periódica
El elemento químico estaño (el nombre latino stannum - "stannum", escrito con el símbolo Sn) Dmitry Ivanovich Mendeleev colocó legítimamente en el número cincuenta, en el quinto período. Tiene una serie de isótopos, el isótopo más común 120. Este metal también se encuentra en el subgrupo principal del sexto grupo, junto con el carbono, el silicio, el germanio y el flerovio. Su ubicación predice propiedades anfóteras, el estaño tiene características igualmente ácidas y básicas, las cuales serán descritas con más detalle a continuación.
La tabla periódica también muestra la masa atómica del estaño, que es 118,69. La configuración electrónica es 5s25p2, que Las sustancias complejas permiten que el metal muestre los estados de oxidación +2 y +4, cediendo dos electrones solo del subnivel p, o cuatro del s- y p-, vaciando por completo todo el nivel exterior.
Característica electrónica del elemento
De acuerdo con el número atómico, el espacio circunnuclear del átomo de estaño contiene hasta cincuenta electrones, están ubicados en cinco niveles, que, a su vez, se dividen en varios subniveles. Los dos primeros tienen solo subniveles s y p, y a partir del tercero, hay una división triplea s-, p-, d-.
Consideremos el nivel electrónico externo, ya que es su estructura y llenado de electrones lo que determina la actividad química del átomo. En el estado no excitado, el elemento exhibe una valencia igual a dos; al excitarse, un electrón pasa del subnivel s a una vacante en el subnivel p (puede contener un máximo de tres electrones desapareados). En este caso, el estaño exhibe valencia y estado de oxidación - 4, ya que no hay pares de electrones, lo que significa que nada los retiene en los subniveles en el proceso de interacción química.
Sustancia simple metal y sus propiedades
El estaño de sustancia simple es un metal de color plateado, pertenece al grupo de los fusibles. El metal es suave y relativamente fácil de deformar. Una serie de características son inherentes a un metal como el estaño. Una temperatura inferior a 13,2 grados centígrados es el límite de la transición de la modificación metálica del estaño a polvo, que se acompaña de un cambio de color de blanco plateado a gris y una disminución de la densidad de la sustancia. El estaño se funde a 231,9 grados y hierve a 2270 grados centígrados. La estructura tetragonal cristalina del estaño blanco explica el crujido característico del metal cuando se dobla y calienta en el punto de inflexión frotando los cristales de la sustancia entre sí. El estaño gris tiene una singonía cúbica.
Las propiedades químicas del estaño tienen una esencia dual, entra en reacciones tanto ácidas como básicas, mostrando anfoterismo. El metal interactúa con los álcalis, así como con los ácidos, como el sulfúrico ynítrico, es activo cuando reacciona con halógenos.
Aleaciones de estaño
¿Por qué se utilizan más a menudo sus aleaciones con un determinado porcentaje de componentes en lugar de metales puros? El hecho es que la aleación tiene propiedades que un metal individual no tiene, o estas propiedades son mucho más fuertes (por ejemplo, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión, pasivación o activación de las características físicas y químicas de los metales, si es necesario, etc.). El estaño (la foto muestra una muestra de metal puro) forma parte de muchas aleaciones. Se puede utilizar como sustancia aditiva o base.
Hoy en día, se conoce una gran cantidad de aleaciones de un metal como el estaño (el precio de ellas varía ampliamente), consideremos las más populares y usadas (el uso de ciertas aleaciones se discutirá en la sección correspondiente). En general, las aleaciones de estaño tienen las siguientes características: alta ductilidad, bajo punto de fusión, baja dureza y resistencia.
Algunos ejemplos de aleaciones
- Una aleación de estaño y plomo con algunos aditivos de aleación (antimonio, cobre, cadmio, zinc, plata, indio) es el llamado estaño para soldar, el porcentaje de estaño debe ser 49-51 o 59 -61 por ciento. La fuerza de la unión asegura que el estaño forme una solución sólida con las superficies metálicas unidas.
- Garth es una aleación de estaño, plomo yel antimonio es la base de la tinta de imprenta (por lo que no se recomienda envolver los alimentos en periódicos para evitar concentraciones indeseables de estos metales).
- Babbit, una aleación de estaño, plomo, cobre y antimonio, se caracteriza por una baja fricción y una alta resistencia al desgaste.
- La aleación de indio y estaño es un material de bajo punto de fusión, que se caracteriza por su refractariedad, resistencia a la corrosión y una fuerza significativa.
Los compuestos naturales más importantes
El estaño forma una serie de compuestos naturales: minerales. El metal forma 24 compuestos minerales, el más importante para la industria es el óxido de estaño - casiterita, así como el marco - Cu2FeSnS4. El estaño se encuentra disperso en la corteza terrestre y los compuestos formados por él son de origen magnético. La industria también utiliza sales de polioles y silicatos de estaño.
El estaño y el cuerpo humano
El elemento químico estaño es un microelemento en términos de su contenido cuantitativo en el cuerpo humano. Su principal acumulación está en el tejido óseo, donde el contenido normal del metal contribuye a su desarrollo oportuno y al funcionamiento general del sistema musculoesquelético. Además de los huesos, el estaño se concentra en el tracto gastrointestinal, los pulmones, los riñones y el corazón.
Es importante tener en cuenta que la acumulación excesiva de este metal puede provocar una intoxicación general del cuerpo, y una exposición prolongada puede incluso provocar mutaciones genéticas adversas. Recientemente, este problema es bastante relevante, ya que el estado ecológico del medio ambienteEl entorno deja mucho que desear. Existe una alta probabilidad de intoxicación por estaño entre los residentes de megaciudades y áreas cercanas a zonas industriales. Muy a menudo, el envenenamiento ocurre por la acumulación de sales de estaño en los pulmones, por ejemplo, como el cloruro de estaño y otros. Al mismo tiempo, una deficiencia de micronutrientes puede causar retraso en el crecimiento, pérdida de audición y pérdida de cabello.
Solicitud
El metal está disponible comercialmente en muchas fundiciones y empresas. Se produce en forma de lingotes, varillas, alambres, cilindros, ánodos hechos de una sustancia pura y simple como el estaño. El precio oscila entre 900 y 3000 rublos por kg.
Rara vez se usa estaño puro. Sus aleaciones y compuestos se utilizan principalmente: sales. La soldadura de estaño se utiliza en el caso de piezas de fijación que no estén expuestas a altas temperaturas y fuertes cargas mecánicas, fabricadas en aleaciones de cobre, acero, cobre, pero no se recomienda para las de aluminio o sus aleaciones. Las propiedades y características de las aleaciones de estaño se describen en el apartado correspondiente.
Las soldaduras se utilizan para soldar microcircuitos, en esta situación también son ideales las aleaciones a base de un metal como el estaño. La foto muestra el proceso de aplicación de una aleación de estaño y plomo. Con él, puedes realizar trabajos bastante delicados.
Debido a la alta resistencia del estaño a la corrosión, se utiliza para hacer hierro estañado (hojalata) - latas para productos alimenticios. En medicina, en particular en odontología, el estaño se utiliza pararealización de empastes dentales. Las tuberías de la casa están cubiertas con estaño, los cojinetes están hechos de sus aleaciones. La contribución de esta sustancia a la ingeniería eléctrica también es invaluable.
Las soluciones acuosas de sales de estaño como fluoroboratos, sulfatos y cloruros se utilizan como electrolitos. El óxido de estaño es un esm alte para cerámica. Al introducir varios derivados del estaño en plásticos y materiales sintéticos, parece posible reducir su inflamabilidad y la emisión de humos nocivos.
