Svaki hemijski element periodnog sistema i jednostavne i složene supstance koje on formira su jedinstveni. Imaju jedinstvena svojstva, a mnogi daju neosporno značajan doprinos ljudskom životu i postojanju općenito. Hemijski element kalaj nije izuzetak.
Poznanstvo ljudi sa ovim metalom seže u davna vremena. Ovaj hemijski element odigrao je odlučujuću ulogu u razvoju ljudske civilizacije, a do danas se svojstva kalaja široko koriste.
Klima u istoriji
Prvi spomen ovog metala, koji je, kako su ljudi prije vjerovali, čak imao i neka magična svojstva, nalazi se u biblijskim tekstovima. Kalaj je igrao odlučujuću ulogu u poboljšanju života tokom bronzanog doba. U to vrijeme, najtrajnija metalna legura koju je osoba posjedovala bila je bronza, koja se može dobiti dodavanjem hemijskog elementa kalaja u bakar. Već nekoliko vekova od ovog materijala se pravi sve, od alata do nakita.
Nakon otkrića svojstava gvožđa, legura kalaja nije prestala da se koristi, naravno, ne koristi se u istom obimu, ali bronza, kao i mnoge druge njene legure, se aktivno uključenidanas čovek u industriji, tehnologiji i medicini, uz soli ovog metala, kao što je kalaj hlorid, koji se dobija interakcijom kalaja sa hlorom, ova tečnost ključa na 112 stepeni Celzijusa, dobro se rastvara u vodi, formira kristalne hidrate i dimi u zraku.
Položaj elementa u periodnom sistemu
Hemijski element kalaj (latinski naziv stannum - "stannum", napisano simbolom Sn) Dmitrij Ivanovič Mendeljejev s pravom se nalazi na broju pedeset, u petom periodu. Ima veliki broj izotopa, najčešći izotop 120. Ovaj metal je takođe u glavnoj podgrupi šeste grupe, zajedno sa ugljenikom, silicijumom, germanijumom i flerovijumom. Njegova lokacija predviđa amfoterna svojstva, kalaj ima podjednako kisele i bazične karakteristike, što će biti detaljnije opisano u nastavku.
Periodični sistem takođe pokazuje atomsku masu kalaja, koja je 118,69. Elektronska konfiguracija je 5s25p2, što kompleksne supstance dozvoljavaju metalu da pokaže oksidaciona stanja +2 i +4, dajući dva elektrona samo sa p-podnivoa, ili četiri sa s- i p-, potpuno isprazneći ceo spoljašnji nivo.
Elektronska karakteristika elementa
U skladu sa atomskim brojem, cirkumnuklearni prostor atoma kositra sadrži čak pedeset elektrona, oni su locirani na pet nivoa, koji su, pak, podeljeni na više podnivoa. Prva dva imaju samo s- i p-podnivoe, a počevši od trećeg dolazi do trostrukog cijepanjana s-, p-, d-.
Razmotrimo vanjski elektronski nivo, budući da je njegova struktura i punjenje elektronima ono što određuje hemijsku aktivnost atoma. U nepobuđenom stanju element pokazuje valenciju jednaku dva; pri pobuđivanju, jedan elektron prelazi sa s-podnivoa na prazno mjesto u p-podnivou (može sadržavati najviše tri nesparena elektrona). U ovom slučaju kalaj pokazuje valentnost i oksidaciono stanje - 4, pošto nema uparenih elektrona, što znači da ih ništa ne drži na podnivoima u procesu hemijske interakcije.
Jednostavna supstanca metal i njena svojstva
Prosta supstanca kalaj je metal srebrne boje, pripada grupi topljivih. Metal je mekan i relativno lako se deformiše. Brojne karakteristike svojstvene su takvom metalu kao što je kalaj. Temperatura ispod 13,2 stepena Celzijusa je granica prijelaza metalne modifikacije kalaja u prah, što je praćeno promjenom boje od srebrno-bijele u sivu i smanjenjem gustoće tvari. Kalaj se topi na 231,9 stepeni i ključa na 2270 stepeni Celzijusa. Kristalna tetragonalna struktura bijelog kalaja objašnjava karakteristično krckanje metala kada se savija i zagrije na mjestu savijanja trljanjem kristala supstance jedan o drugi. Sivi lim ima kubičnu singoniju.
Hemijska svojstva kalaja imaju dvojaku suštinu, ulazi i u kisele i u bazične reakcije, pokazujući amfoterizam. Metal je u interakciji sa alkalijama, kao i kiselinama, kao što su sumporna idušik, aktivan je u reakciji sa halogenima.
Legure kalaja
Zašto se njihove legure sa određenim postotkom sastavnih komponenti češće koriste umjesto čistih metala? Činjenica je da legura ima svojstva koja pojedini metal nema, ili su ta svojstva mnogo jača (npr. električna provodljivost, otpornost na koroziju, pasivizacija ili aktivacija fizičko-hemijskih karakteristika metala, ako je potrebno, itd.). Kalaj (fotografija prikazuje uzorak čistog metala) je dio mnogih legura. Može se koristiti kao aditiv ili bazna supstanca.
Danas je poznat veliki broj legura takvog metala kao što je kalaj (cijena za njih uvelike varira), uzmimo u obzir one najpopularnije i korištene (upotreba određenih legura bit će razmotrena u odgovarajućem odjeljku). Generalno, legure srebra imaju sljedeće karakteristike: visoku duktilnost, nisku tačku topljenja, nisku tvrdoću i čvrstoću.
Neki primjeri legura
- Legura kalaja i olova sa nekim legirajućim aditivima (antimon, bakar, kadmijum, cink, srebro, indijum) je tzv. -61 posto. Snaga veze osigurava da lim formira čvrstu otopinu sa zalijepljenim metalnim površinama.
- Garth je legura kalaja, olova iantimon je osnova štamparske boje (zbog čega se ne preporučuje umotavanje hrane u novine kako bi se izbegle neželjene koncentracije ovih metala).
- Babit - legura kalaja, olova, bakra i antimona - karakterizira nisko trenje, visoka otpornost na habanje.
- Legura indija i kositra je materijal niskog taljenja, koji se odlikuje vatrostalnošću, otpornošću na koroziju i značajnom čvrstoćom.
Najvažnija prirodna jedinjenja
Kositar formira niz prirodnih jedinjenja - ruda. Metal formira 24 mineralna jedinjenja, od kojih je za industriju najznačajniji kalaj oksid - kasiterit, kao i okvir - Cu2FeSnS4. Kosaj je rasut u zemljinoj kori, a jedinjenja nastala od njega su magnetnog porekla. Industrija također koristi poliolne soli i kalajne silikate.
Kin i ljudsko tijelo
Hemijski element kalaj je mikroelement po svom kvantitativnom sadržaju u ljudskom tijelu. Njegova glavna akumulacija je u koštanom tkivu, gdje normalan sadržaj metala doprinosi njegovom blagovremenom razvoju i cjelokupnom funkcionisanju mišićno-koštanog sistema. Osim u kostima, kalaj je koncentrisan u gastrointestinalnom traktu, plućima, bubrezima i srcu.
Važno je napomenuti da prekomjerno nakupljanje ovog metala može dovesti do općeg trovanja organizma, a duže izlaganje može čak dovesti do štetnih genskih mutacija. U posljednje vrijeme ovaj problem je prilično aktuelan, s obzirom na ekološko stanje životne sredineOkruženje ostavlja mnogo da se poželi. Postoji velika vjerovatnoća intoksikacije kositrom među stanovnicima megagradova i područja u blizini industrijskih zona. Najčešće se trovanje događa nakupljanjem kalajnih soli u plućima, na primjer, poput kalajnog hlorida i drugih. U isto vrijeme, nedostatak mikronutrijenata može uzrokovati usporavanje rasta, gubitak sluha i gubitak kose.
Prijava
Metal je komercijalno dostupan u mnogim topionicama i kompanijama. Proizvodi se u obliku ingota, šipki, žica, cilindara, anoda napravljenih od čiste jednostavne supstance kao što je kalaj. Cijena se kreće od 900 do 3000 rubalja po kg.
Čisti lim se rijetko koristi. Uglavnom se koriste njegove legure i spojevi - soli. Lime za lemljenje se koristi u slučaju pričvrsnih delova koji nisu izloženi visokim temperaturama i jakim mehaničkim opterećenjima, od legura bakra, čelika, bakra, ali se ne preporučuje za one od aluminijuma ili njegovih legura. Svojstva i karakteristike legura kalaja opisane su u odgovarajućem odjeljku.
Lemovi se koriste za lemljenje mikro kola, u ovoj situaciji legure na bazi metala kao što je kalaj su takođe idealne. Fotografija prikazuje proces nanošenja legure kalaja i olova. Sa njim možete obavljati prilično delikatan posao.
Zbog visoke otpornosti kalaja na koroziju, koristi se za izradu limenki za prehrambene proizvode. U medicini, posebno u stomatologiji, koristi se kalajizvođenje zubnih ispuna. Kućni cjevovodi su prekriveni limom, ležajevi su napravljeni od njegovih legura. Doprinos ove supstance elektrotehnici je takođe neprocenjiv.
Vodeni rastvori soli kositra kao što su fluoroborati, sulfati i hloridi se koriste kao elektroliti. Kalitar oksid je glazura za keramiku. Uvođenjem raznih derivata kalaja u plastične i sintetičke materijale, čini se da je moguće smanjiti njihovu zapaljivost i emisiju štetnih isparenja.
