Металл олово был открыт раньше железа, а его сплав с медью — самый первый, созданный людьми.
Люди отметили значимость бронзы, назвав эпоху своего развития Бронзовым веком.
Содержание
Неизвестная история
История открытия олова и сплавов из него покрыта пылью времен. Никто не назовет имени первооткрывателя металла, никто не знает — кто догадался первым сплавить олово с медью. Зато известно, что еще 6000 лет назад люди пользовались изделиями из металла.
Происхождение латинского названия ученые выводят из санскритского sta — прочный.
Русское наименование относят к греческим корням. Alophoys по-гечески белый, что указывает на цвет металла.
Свойства Sn
Stannum (Sn) — латинское наименование этого гибкого, пластичного, легкоплавкого металла. Имеет № 50 в периодической таблице Менделеева.
По химическим свойствам металл подобен своим «соседям» — германию и свинцу.
В реакциях проявляет степени окисления +2, +4.
С водой или воздухом не реагирует. Причина этому — пленка оксида на поверхности металла.
Растворяется в разбавленных кислотах; с неметаллами реагирует при нагреве.
Физические свойства олова:
- плотность β-Sn 7,3 г/см3;
- плотность жидкого олова 6,98 г/см³;
- удельная электропроводность 8,69 МСм/м.
Металл обладает редким свойством: плавится при низкой температуре (232°С), а кипит при высокой (2620°С).
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | О́лово / Stannum (Sn), 50 |
| Атомная масса (молярная масса) |
118,710(7)[1] 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[2] |
| Температура кипения | 2893 K, 2620 °C[3] |
| Уд. теплота плавления | 7,19[2]; кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | 296[4] кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 27,11[4] 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 |
| Прочие характеристики | |
| Теплопроводность | (300 K) 66,8 Вт/(м·К) |
| Номер CAS | 7440-31-5 |
Аллотропные свойства олова
Аллотропия — свойство элемента менять свою кристаллическую решетку при изменении температуры. Модификация альфа (серое олово) устойчиво при низких температурах (ниже 13 °С). Имеет кубическую решетку, по типу алмаза. Практического применения не имеет.
Бета-модификация (белое, металлическое олово), из которого делают солдатиков, им же покрывают консервные банки. Кристаллическая структура тетрагональная.
В гамма-модификацию металл переходит при температуре 161-232°С.
Маркировка металла
Промышленность выпускает металл в проволоке, чушках, прутках.
| Марки олова | Форма выпуска, содержание Sn |
| ОВЧ-000 | Допустимо не более 0,001% примесей |
| О1пч
О1 |
Содержание Sn 99,915%
Примесей не более 0,1% |
| О2 | 99,565% Sn |
| О3 | Содержит 98,49% олова |
| О4 | Самое «грязное» олово; допустимо содержание примесей до 3,5% |
Месторождения оловянных руд
Д.И. Менделеев писал:
«Олово встречается в природе редко, в жилах древних пород, почти исключительно в виде окиси SnO2, называемой оловянным камнем».
Олово относится к редким рассеянным металлам. В природе среди элементов занимает 47-е место по распространенности.
Мировые запасы оловянных руд расположены в:
- Китае;
- Малайзии;
- Индонезии;
- Бразилии;
- Перу;
- Австралии.
Значимые месторождения российских оловянных руд сосредоточены на Дальнем Востоке (в Приморском крае, в Якутии, в Хабаровском крае). Добыча металла большей частью происходит в подземных шахтах.
Основные руды:
- оловянный камень, касситерит — содержит до 78% металла;
Кристаллы касситерита - оловянный колчедан (станин), 27,5% олова;
- тиллит.
Сплавы
По своей классификации оловянные сплавы делятся на припои, подшипниковые и легкоплавкие.
- Баббиты. В них добавляют свинец, медь, сурьма. Баббиты могут иметь легирующие присадки. Маркировки баббитов: Б88, Б83, Б83С.
- Бронза — сплав меди с оловом. Любая бронза содержит небольшие добавки фосфора, цинка, свинца, никеля и других элементов. Марки бронзы: Бр ОФ 6,5-0,15; Бр.ОЦ 4-3; Бр.ОЦ10-2; Бр.ОФ 10-1; Бр.ОНС 11-4-3.
- Пьютер. Сплав с висмутом, сурьмой, медью, изредка со свинцом.
- Припои. Бывают твердые и легкоплавкие. В сплав добавляют свинец и другие элементы. Марки припоев: ПОС-30, ПОС-40, ПОС-90.
Плюсы и минусы олова
К достоинствам относим:
- Нетоксичность, это позволяет использовать металл в пищевой промышленности, в производстве посуды.
- Достойная антикоррозионная устойчивость в агрессивных средах.
- Не реагирует с серой; поэтому используют везде, где металл «завернут» в резиновую или пластиковую изоляцию.
Недостатки:
- Подвержен «оловянной чуме».
- Довольно высокая стоимость ограничивает широкое применение металла.
- Невысокая температура плавления (всего 232°С).
Производство изделий из олова и его сплавов
Продукция из олова была востребована с давних времен. Дети играют в оловянных солдатиков уже 4000 лет.
- Электроника с ее платами сейчас повсюду, и любые контакты соединяются припоем из олова и его сплавов. Оловянное напыление для медных проводов полезно, это защита от воздействия серы (она входит в состав резиновой изоляции).
- Оловянные сплавы баббиты обладают прекрасными антифрикционными свойствами. Ни один из механизмов (от велосипеда до могучего КРАЗа) не обходится без подшипников.
- Используют металл в типографском сплаве гарте. Полиграфическое производство невозможно без оловянных сплавов.
Простая консервная банка и гибель полярной экспедиции
Французский повар Франсуа Аппер придумал, как долго хранить пищу. Он предложил герметично закрывать продукты в банки из белой жести (это тонкий лист из железа, покрытый оловянным напылением). Теперь мы не можем представить жизни без баночки вкусных консервов.
Но те же консервные банки (вернее, «оловянная чума») способствовали гибели экспедиции Р. Скотта к Южному полюсу. Из баков, запаянных оловянным припоем, вылилось горючее. Металл перешел в альфа-модификацию и просто раскрошился на морозе.
Стоимость олова
Главная мировая площадка инвесторов в металлы находится в Лондоне. Это LME (Лондонская биржа металлов).
Цена тонны олова на LME составляла 15590,0 US$ за тонну (данные на 28.05.2020).
