Sn kemija. Proizvodi od kositra i drugih područja primjene čistog metala, kao i njegovih raznih legura

Kositar (lat. Stannum; označen simbolom Sn) - element glavne podskupine četvrte skupine, petog razdoblja periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, s atomskim brojem 50. Pripada skupini lakih metala. U normalnim uvjetima, jednostavna tvar kositra je duktilni, savitljivi i topljivi sjajni metal, srebrnast bijela boja.

Kada se osoba prvi put susrela s kositrom, nemoguće je sa sigurnošću reći. Kosit i njegove legure poznati su čovječanstvu od davnina. Kositar je bio poznat čovjeku već u 4. tisućljeću pr. e. Taj je metal bio nedostupan i skup, jer se proizvodi od njega rijetko nalaze među rimskim i grčkim starinama. Tin se spominje u Bibliji, Četvrtoj Mojsijevoj knjizi. Kositar je (uz bakar) jedna od komponenti bronce, izumljena krajem ili sredinom 3. tisućljeća pr. e. Budući da je bronca bila najtrajniji od metala i legura poznatih u to vrijeme, kositar je bio "strateški metal" u cijelom " brončano doba“, više od 2000 godina (vrlo otprilike: 35-11 stoljeća prije Krista). Prema drugim izvorima, legure kositra i bakra, takozvane kositrene bronce, očito su se počele koristiti više od 4000. pr. A sa samim metalnim kositrom osoba se susrela mnogo kasnije, oko 800. pr. U antičko doba, posuđe i nakit izrađivali su se od čistog kositra, a brončani proizvodi bili su široko korišteni.

Kositar je rijedak element u tragovima, po zastupljenosti u zemljinoj kori kositar zauzima 47. mjesto. Clarkov sadržaj kositra u zemljinoj kori iznosi, prema različitim izvorima, od 2·10 −4 do 8·10 −3 tež. Glavni mineral kositra je kasiterit (kalajni kamen) SnO 2 koji sadrži do 78,8% kositra. Mnogo rjeđe u prirodi je stanin (kositreni pirit) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5% Sn).

U nekontaminiranom površinske vode kositar se nalazi u submikrogramskim koncentracijama. NA podzemne vode njegova koncentracija doseže nekoliko mikrograma po dm³, povećavajući se u području ležišta kositrene rude, ulazi u vode zbog razaranja prvenstveno sulfidnih minerala koji su nestabilni u zoni oksidacije. MPC Sn = 2 mg/dm³.

Kositar je amfoterni element, odnosno element koji može pokazati kisela i bazična svojstva. Ovo svojstvo kositra također određuje značajke njegove rasprostranjenosti u prirodi. Zbog ove dualnosti kositar pokazuje litofilna, halkofilna i siderofilna svojstva. Kosit po svojim svojstvima pokazuje bliskost s kvarcom, zbog čega je poznat blizak odnos kositra u obliku oksida (kasiterit) s kiselim granitoidima (litofilnost), često obogaćenim kositrom, sve do stvaranja neovisnih kvarc- kasiteritne vene. Alkalna priroda ponašanja kositra određena je u stvaranju prilično raznolikih sulfidnih spojeva (halkofilnost), sve do stvaranja prirodnog kositra i raznih intermetalnih spojeva poznatih u ultrabazičnim stijenama (siderofilnost).

Općenito, mogu se razlikovati sljedeći oblici pronalaska kositra u prirodi:

1. Raspršeni oblik; specifičan oblik pronalaska kositra u ovom obliku je nepoznat. Ovdje možemo govoriti o izomorfno raspršenom obliku pojavljivanja kositra zbog prisutnosti izomorfizma s nizom elemenata (Ta, Nb, W - s stvaranjem tipičnih kisikovih spojeva; V, Cr, Ti, Mn, Sc - s stvaranje kisikovih i sulfidnih spojeva). Ako koncentracija kositra ne prelazi neke kritične vrijednosti, tada može izomorfno zamijeniti imenovane elemente. Mehanizmi izomorfizma su različiti.
2. Mineralni oblik: Kositar se nalazi u mineralima koncentratora. U pravilu su to minerali u kojima je prisutno željezo Fe +2: biotiti, granati, pirokseni, magnetiti, turmalini itd. Taj odnos je posljedica izomorfizma, na primjer, prema shemi Sn +4 + Fe +2 → 2Fe +3. U skarnama s kositrom visoke koncentracije kositra nalaze se u granatima (do 5,8 mas.%) (osobito u andraditima), epidotu (do 2,84 mas.%) itd.

Fizikalna i kemijska svojstva kositra

Jednostavna tvar kositar je polimorfna. U normalnim uvjetima postoji u obliku b-modifikacije (bijeli kositar), stabilan iznad 13,2°C. Bijeli kositar je srebrno-bijeli, mekani, duktilni metal s tetragonalnom jediničnom ćelijom, parametri a = 0,5831, c = 0,3181 nm. Koordinacijsko okruženje svakog atoma kositra u njemu je oktaedar. Gustoća b-Sn je 7,228 g/cm3. Talište 231,9°C, vrelište 2270°C.

Kada se ohladi, na primjer, kada je vani hladno, bijeli lim prelazi u a-modifikaciju (sivi lim). Sivi kositar ima dijamantnu strukturu (kubična kristalna rešetka s parametrom a = 0,6491 nm). U sivom kositru koordinacijski poliedar svakog atoma je tetraedar, koordinacijski broj je 4. Fazni prijelaz b-Sn a-Sn je popraćen povećanjem specifičnog volumena za 25,6% (gustoća a-Sn je 5,75 g/cm 3), što dovodi do raspršivanja limenog praha. U starim danima, raspršivanje kositrenih proizvoda uočeno tijekom teških prehlada nazivalo se "kositrenom kugom". Uslijed ove „pošasti“, gumbi na vojničkim uniformama, njihove kopče, šalice i žlice su se raspali, a vojska je mogla izgubiti svoju borbenu sposobnost. (Više o "kositrenoj kugi" pogledajte ovdje. Zanimljivosti o kositru, poveznica na dnu ove stranice).

Zbog velike razlike u strukturi dviju modifikacija kositra, razlikuju se i njihova električna svojstva. Dakle, b-Sn je metal, a a-Sn je poluvodič. Ispod 3,72 K, a-Sn prelazi u supravodljivo stanje. Standardni potencijal elektrode E °Sn 2+ /Sn je –0,136 V, a E para °Sn 4+ /Sn 2+ je 0,151 V.

Na sobna temperatura kositar je, kao i njegov srodni germanij, otporan na zrak ili vodu. Takva se inertnost objašnjava stvaranjem površinskog filma oksida. Primjetna oksidacija kositra u zraku počinje na temperaturama iznad 150°C:

Sn + O 2 \u003d SnO 2.

Kada se zagrije, kositar reagira s većinom nemetala. U tom slučaju nastaju spojevi u oksidacijskom stanju +4, što je karakterističnije za kositar nego +2. Na primjer:

Sn + 2Cl 2 = SnCl 4

S koncentriranim klorovodična kiselina lim sporo reagira:

Sn + 4HCl \u003d SnCl 4 + H 2

Također je moguće formirati klorotinske kiseline sastava HSnCl 3 , H 2 SnCl 4 i drugih, na primjer:

Sn + 3HCl \u003d HSnCl 3 + 2H 2

U razrijeđenoj sumpornoj kiselini kositar se ne otapa, ali s koncentriranom sumpornom kiselinom reagira vrlo sporo.

Sastav produkta reakcije kositra s dušičnom kiselinom ovisi o koncentraciji kiseline. U koncentriranoj dušičnoj kiselini nastaje kositra kiselina b-SnO 2 nH 2 O (ponekad se njena formula zapisuje kao H 2 SnO 3). U ovom slučaju kositar se ponaša kao nemetal:

Sn + 4HNO 3 konc. \u003d b-SnO 2 H 2 O + 4NO 2 + H 2 O

U interakciji s razrijeđenom dušičnom kiselinom, kositar pokazuje svojstva metala. Kao rezultat reakcije nastaje sol kositrenog (II) nitrata:

3Sn + 8HNO 3 odn. \u003d 3Sn (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.

Kada se zagrije, kositar, poput olova, može reagirati s vodenim otopinama lužina. U tom slučaju dolazi do oslobađanja vodika i formiranja hidroksokompleksa Sn (II), na primjer:

Sn + 2KOH + 2H 2 O \u003d K 2 + H 2

Kositrov hidrid - stanan SnH 4 - može se dobiti reakcijom:

SnCl 4 + Li \u003d SnH 4 + LiCl + AlCl 3.

Ovaj hidrid je vrlo nestabilan i polako se raspada čak i pri 0°C.

Kositar odgovara dvama oksidima SnO 2 (nastalim tijekom dehidracije kositrenih kiselina) i SnO. Potonji se može dobiti laganim zagrijavanjem kositar (II) hidroksida Sn (OH) 2 u vakuumu:

Sn(OH) 2 \u003d SnO + H 2 O

S jakim zagrijavanjem kositar (II) oksid disproporcionalizira:

2SnO = Sn + SnO 2

Kada se skladišti na zraku, SnO monoksid postupno oksidira:

2SnO + O 2 \u003d 2SnO 2.

Tijekom hidrolize otopina soli kositra (IV) nastaje bijeli talog - takozvana a-kositrena kiselina:

SnCl 4 + 4NH 3 + 6H 2 O \u003d H 2 + 4NH 4 Cl.

H 2 \u003d a-SnO 2 nH 2 O + 3H 2 O.

Svježe dobivena a-kositrova kiselina otapa se u kiselinama i lužinama:

a-SnO 2 nH 2 O + KOH \u003d K 2,

a-SnO 2 nH 2 O + HNO 3 \u003d Sn (NO 3) 4 + H 2 O.

Tijekom skladištenja, α-kositrova kiselina stari, gubi vodu i pretvara se u β-kositrovu kiselinu, koja je kemijski inertnija. Ova promjena svojstava povezana je sa smanjenjem broja aktivnih HO–Sn skupina nakon stajanja i njihovom zamjenom inertnijim premošćujućim –Sn–O–Sn– vezama.

Kada je otopina soli Sn (II) izložena otopinama sulfida, taloži se talog kositrovog (II) sulfida:

Sn2+ + S2– = SnS

Ovaj se sulfid može lako oksidirati u SnS 2 otopinom amonijevog polisulfida:

SnS + (NH 4) 2 S 2 \u003d SnS 2 + (NH 4) 2 S

Nastali disulfid SnS 2 otapa se u otopini amonijevog sulfida (NH 4) 2 S:

SnS 2 + (NH 4) 2 S \u003d (NH 4) 2 SnS 3.

Kositar tvori opsežnu klasu organokositrnih spojeva koji se koriste u organskoj sintezi, kao pesticidi i drugi.

Faza topljenja.

Za redukciju, kasiterit se topi s ugljičnim materijalima u reverberacijskim ili posebnim tipovima osovinskih peći. Osovinske peći za taljenje kositra koriste se od davnina; ugljen, koji služi kao redukcijsko sredstvo, spaljuje se u njima pomoću pjeskarenja, koji se nanosi u slojevima naizmjenično sa slojevima kasiterita. Češće reverberacijske peći koriste bitumenski ugljen kao gorivo; rade slično kao i otvorene čelične peći, s rudom pomiješanom s antracitom i vapnencem. Peći obje vrste proizvode trosku bogatu kositrom (do 25%). Troska se podvrgava rafiniranju pretapanjem na znatno višoj temperaturi uz dodavanje novih količina redukcijskog sredstva. Rezultat je crni kositar s visokim udjelom željeza - tzv. željezna ploča peći. Proces zahtijeva strogu kontrolu, inače će sekundarne troske sadržavati previsok postotak kositra.

faza rafiniranja.

Čistoća primarnog kositra ovisi o izvornoj rudi, ali najčešće zahtijeva rafinaciju, koja se može provesti termički ili elektrolitičkom.

Toplinsko rafiniranje. Crni kositar koji sadrži 97-99% Sn rafinira se od nečistoća u zagrijanim čeličnim polukuglastim kotlovima na temperaturi od oko 300°C. Željezo i bakar se uklanjaju dodavanjem ugljena i sumpora u taljevinu, arsen i antimon se odvajaju u obliku spojeva i legure s aluminijem, olovom - djelovanjem SnCl 2, i bizmutom - u obliku spojeva s kalcijem i magnezijem. Rafinirani metal sadrži 99,75-99,95% Sn.

elektrolitičko rafiniranje. Metodu elektrolitičke rafinacije razvilo je American Smelting and Refining za jako kontaminirane bolivijske rude. Elektrolit sadrži 8% sumporne kiseline, 4% krezola i fenol sulfonske kiseline i 3% kositra (Sn 2+). elektrolizne kupke i pomoćna oprema otprilike isto kao u rafiniranju bakra. Radna temperatura 35 ° C. Čistoća elektrolitičkog kositra (>99,98%) je veća od čistoće termički rafiniranog kositra. Dodatnim pročišćavanjem metodom zonskog taljenja dobiva se iznimno čisti kositar za tehnologiju poluvodiča (99,995% Sn).

Dobivanje kositra iz recikliranih materijala

Da bi se dobio kilogram metala, nije potrebno obraditi ni centner rude. Možete i drugačije: "otkinuti" staru 2000 limenke.

Samo pola grama lima po konzervi. Ali pomnoženo s opsegom proizvodnje, tih pola grama pretvara se u desetke tona ... Udio "sekundarnog" kositra u industriji zapadne zemlječini oko trećine ukupne proizvodnje.

Gotovo je nemoguće izvući kositar iz kositra mehaničkim putem (od njega se izrađuju limenke), stoga koriste razliku u kemijskim svojstvima željeza i kositra. Najčešće se kositar obrađuje plinovitim klorom. Željezo u nedostatku vlage ne reagira s njim. Kosit se vrlo lako spaja s klorom. Nastaje tekućina za pušenje - kositar klorid SnCl 4, koji se koristi u kemijskoj i tekstilnoj industriji ili se šalje u elektrolizer da se iz njega dobije metalni kositar.

• Kositar se prvenstveno koristi kao siguran, netoksičan premaz otporan na koroziju čistom obliku ili u legurama s drugim metalima. Glavni industrijske primjene kositar - u limenoj ploči (konzervirano željezo) za proizvodnju posuda prehrambeni proizvodi, u lemovima za elektroniku, u kućanskim vodovodima, u legurama ležajeva i u premazima kositra i njegovih legura. Najvažnija legura kositra je bronca (s bakrom). Još jedna poznata legura, kositar, koristi se za izradu posuđa. Nedavno je došlo do oživljavanja interesa za korištenje metala, budući da je među teškim obojenim metalima "najprihvatljiviji za okoliš". Koristi se za stvaranje supravodljivih žica na bazi intermetalnog spoja Nb 3 Sn.
• Zlatnožute kristale kositrenog disulfida majstori koriste za oponašanje zlatnih listića pri pozlaći gipsa i drvenih reljefa.
  Vodena otopina kositar diklorida tretira se staklom i plastikom prije nanošenja tankog sloja bilo kojeg metala na njihovu površinu. Diklorid kositra također je uključen u sastav fluksa koji se koristi u zavarivanju metala. Kositrov oksid se koristi u proizvodnji rubin stakla i glazura.

• Intermetalni spojevi kositra i cirkonija imaju visoke temperature talište (do 2000 °C) i otpornost na oksidaciju pri zagrijavanju na zraku i imaju niz primjena.

• Kosit je najvažnija legirajuća komponenta u proizvodnji strukturnih titanovih legura.

• Kositrov dioksid je vrlo učinkovit abrazivni materijal koji se koristi za "finiširanje" površine optičkog stakla.
• Na bazi organokositrnih spojeva, učinkoviti insekticidi; organokositrene naočale pouzdano štite od rendgenskog zračenja, podvodni dijelovi brodova prekriveni su polimernim olovom i organokositarnim bojama kako na njima ne rastu mekušci.

• Kosit se također koristi u kemijskim izvorima struje kao anodni materijal, na primjer: element mangan-kosit, oksid-živa-kositar element. Upotreba kositra u olovno-kositnoj bateriji obećava; tako, na primjer, pri jednakom naponu, u usporedbi s olovna baterija olovno-kositarna baterija ima 2,5 puta veći kapacitet i 5 puta veća gustoća energije po jedinici volumena, unutarnji otpor znatno je niža.
• Kosit je izravno povezan s rođenjem melodijskih zvukova u raznim zvonima, budući da je dio bakrenih legura koje se koriste za njihovo lijevanje. Ali ispada da je sposoban pjevati sasvim samostalno: čisti kositar nema manje izvanredne glazbene sposobnosti. Slušajući svečane zvukove orguljaške glazbe, malo tko od slušatelja shvaća da se očaravajući zvukovi rađaju u većini slučajeva u limenim cijevima. Daju zvuku posebnu čistoću i snagu.
• Između mnogih drugih korisna svojstva kositreni spojevi - zaštita drva od propadanja, uništavanja štetnika i još mnogo toga.

Učinak kositra na ljude

O ulozi kositra u živim organizmima ne zna se gotovo ništa. Ljudsko tijelo sadrži približno (1-2) 10 -4% kositra, a njegov dnevni unos hranom iznosi 0,2-3,5 mg. Kositar predstavlja opasnost za ljude u obliku para i raznih čestica aerosola, prašine. Pri izlaganju dimovima ili prašini kositra može se razviti stanoza – oštećenje pluća. Neki organokositrni spojevi su vrlo otrovni. Privremeno dopuštena koncentracija spojeva kositra u atmosferski zrak 0,05 mg/m 3, MPC kositra u prehrambenim proizvodima 200 mg/kg, u mliječnim proizvodima i sokovima - 100 mg/kg. Toksična doza kositra za ljude je 2 g.

kositra kuga

Kositar ima svojstvo koje se naziva "kosimena kuga". Metal se na hladnoći "hladi" već na -13 ° C i počinje se postupno razgrađivati. Na temperaturi od -33 ° C, svojstvo napreduje nevjerojatnom brzinom - proizvodi od kositra pretvaraju se u sivi prah. Upravo zbog kositrene pošasti do nas nisu stigle najpoznatije zbirke kositrenih vojnika iz prošlosti.

Zašto se ovakve priče ne događaju sada? Samo iz jednog razloga: naučili su "liječiti" kositrenu kugu. Pojašnjena je njegova fizikalno-kemijska priroda, utvrđeno je kako pojedini aditivi utječu na osjetljivost metala na "kugu". Pokazalo se da aluminij i cink doprinose tom procesu, dok mu bizmut, olovo i antimon, naprotiv, suprotstavljaju.

Zalihe kositra u svijetu

Zalihe kositra na zemlji prilično su male i iznose oko 5,6 milijuna tona. Kina ima velike rezerve kositra - 30,52% u svijetu. Prilično uočljive u općoj pozadini su rezerve kositra u Indoneziji - 14,4%, Peruu - 12,8%, Boliviji - 8%, Brazilu - 9,7% i Maleziji - 9% u svjetskim rezervama kositra u siječnju 2010.

Proizvodnja kalaja u svijetu

Proizvodnja rafiniranog kositra u svijetu posljednjih godina stalno raste. Njegova dinamika bila je sljedeća (tisuću tona): 2000 - 270, 2003 - 280, 2006 - 325.

Iskopavanje kositra u 2009. godini poraslo je za 2% na 306 tisuća tona. Iskopavanje kositra u svijetu obavljaju one zemlje koje posjeduju najveće rezerve. U 2009. najveće zemlje tradicionalno su bile Kina sa 37,6% svjetske proizvodnje, Indonezija - 32,7% i Peru 12,4% svjetske proizvodnje. Rusija zauzima prilično nisko mjesto u svjetskoj proizvodnji kositra s vrijednošću od 0,3% u svjetskoj proizvodnji.
Svjetska proizvodnja rafiniranog kositra u 2009. smanjena je za 2% na 315 tisuća tona. najveća tvrtka za proizvodnju rafiniranog kositra je YUNNAN TIN, koji zauzima 18% ukupne proizvodnje u 2009. godini. PT TIMAH je na drugom mjestu s udjelom od 13% u svjetskim razmjerima. Na trećem mjestu je MINSUR - 13%. MALAYSIA SMELTING CORP zauzima četvrto mjesto u 2009. s 12,5% udjela u globalnoj proizvodnji.

Indonezija čini oko 30% svjetske proizvodnje kositra. U samoj Indoneziji, glavna regija za proizvodnju ovog obojenog metala je pokrajina Banki-Belitunga. Industrija lima zapošljava oko 40% ukupne radne snage u zemlji. Indonezija je 2007. godine uvela kvote za izvoz kositra kako bi zadržala njegovu cijenu na svjetskom tržištu. Godine 2006. Indonezija je proizvela oko 120 tisuća tona lima.

Cijene kositra porasle su s 8.000 dolara po toni rafiniranog metala na 15.000 dolara između 2006. i 2007., a zatim na 20.000 dolara u drugoj polovici 2010.

Rezerve kositra u Rusiji

U ZND-u, rezerve kositra koncentrirane su u Rusiji, Kirgistanu i Kazahstanu. Izvodi se rudarenje glavne mase kositra u ZND ruska poduzeća. Jedini proizvođač metalnog kositra u ZND, JSC "Novosibirsk Tin Plant", također se nalazi u Rusiji. Ovo poduzeće kontrolira rudarska sredstva u Rusiji i Kirgistanu.

Rusija je opskrbljena rezervama kositra u dovoljnim količinama. Ali samo u uvjetima visokih cijena kositra, razvoj ležišta postaje prilično isplativ, budući da se nalaze u teško dostupna mjesta Daleki istok i dalje velika udaljenost od proizvođača kositra.

Glavni potrošači kositra u ZND su proizvođači lima (JSC MMK, JSC Mittal Steel Temirtau, JSC Zaporzhstal) i proizvođači legura, uglavnom lemova.

Prema mišljenju stručnjaka Infominea, u idućim godinama treba očekivati ​​porast potrošnje kositra, prvenstveno u Rusiji. Proizvodnja konzervirane hrane, float stakla raste, dolazi do povećanja proizvodnje u strojarstvu, što je sada podržano na razini vodstva zemlje. Moguće je da se potrošnja u budućnosti do 2010. neće osigurati domaća proizvodnja, a uvoz kositra i njegovih legura u Rusiju će se povećati.

Unatoč nazivu - "otporan", na jaki metali nije primjenjivo. Previše je lagan i savitljiv da bi se mogao koristiti za bilo koju proizvodnju nosive konstrukcije. Ali savitljivost pri relativno niskoj temperaturi i plastičnost čine tvar vrlo popularnom u relevantnom području. O tome kako možete koristiti kositar, gdje ga kupiti za lemljenje, koji su lemovi mogući s njim - sve ćete to, pa čak i više, naučiti iz ovog članka.

Legure

U modernom nacionalna ekonomija u velikoj većini slučajeva ne koristi se kositar, već njegove razne legure.

• Najstarije i najpoznatije područje korištenja je, odnosno lim. Ima ne samo izvrsne estetske kvalitete, već i izvrsne tehničke kvalitete: otporan je na habanje, nije podložan koroziji i tako dalje. Pa, ljepota legure bila je cijenjena jako, jako davno: a sada ih privlači bogatstvo boja i sjaj.

• Druga najpoznatija aplikacija je lemovi. Ovo je srebro, bakar, kao i kadmij ili bizmut. Posebnost ove legure je niska točka taljenja, sposobnost stvaranja veza s drugim metalima i visoka čvrstoća takvih spojeva. Uz pomoć lemova međusobno se spajaju najrazličitiji metalni dijelovi, koji se međusobno ne mogu spojiti – primjerice zbog previše različitih temperatura taljenja. Povremeno se koriste i čisto limeni lemovi.

Svojstva lemljenja određuju se njime. Tradicionalno se koristi u radio i elektrotehnici. Ali legura od 30% kositra i 70% olova ima vrlo širok raspon skrućivanja. Ova karakteristika se koristi kod lemljenja cijevi različite vrste.

• I sam lim, i legure kositra i olova imaju dobro prianjanje na metal. Stoga se oboje koriste za vanjski premaz dijelova kako bi se proizvodi zaštitili od korozije i dali ih atraktivan izgled. Sloj se nanosi uranjanjem predmeta u kupku taline, ili elektrolitičkom metodom iz vodenih otopina.
• Još jedan poznati legura kositra, antimona i bakra poznat po svojim izvanrednim svojstvima protiv trenja. Takvi sastavi - babiti, koriste se za pokrivanje raznih pokretnih materijala kako bi se smanjilo njihovo trošenje.
• Metalna legura s olovom i antimonom koristi se u proizvodnji tipografskih fontova. Njegova snaga i otpornost na zamor omogućuju vam da koristite isti set dulje vrijeme.
• Još jedna neobična aplikacija spojevi metala olova- cijevi za orgulje. Kositar je najtonalniji poznati metal. Njegova količina u leguri određuje ton cijevi.

Ovaj video će reći o područjima upotrebe kositra:

neovisna tvar

Kosit se također koristi kao opskrba neovisnom tvari - s udjelom do 97–99%.

• Gotovo polovica takvog čistog metala kao što je kositar ide za premazivanje limenki. Poznati limeni predmeti su čelični proizvod presvučen najtanjim slojem kositra - 0,4 mikrona. Potonji pruža izvrsnu zaštitu od korozije.
• Od kositra se izrađuje mnogo raznih posuda za hranu, pa čak i posuđa, jer metal ima izvrsna higijenska svojstva i apsolutno je siguran, za razliku od svog srednjovjekovnog "brata", koji je legura s olovom. Posuđe od ovog laganog srebrnog metala vrlo je lijepo. Osim toga, visoka savitljivost i plastičnost tvari omogućuju ne samo žigosanje lonaca i tanjura, već i izradu uistinu izvrsnog posuđa. Sukladno tome, limeni darovi su popularni.
• Zbog svojih izvrsnih antikorozivnih svojstava, kositar se također koristi u proizvodnji cjevovoda. Ove kvalitete su posebno vrijedne pri organizaciji opskrbnog sustava. piti vodu. velika distribucija oni ga, međutim, ne primaju, budući da je materijal prilično skup i, što je najvažnije, nedostaje ga na građevinskom tržištu.

O toplini, stupnju, specifičnoj točki taljenja kositra za proizvodnju proizvoda i mikro krugova za lemljenje, o značajkama upotrebe bijelog, sivog, kloridnog, tekućeg kositra u industriji, njegova svojstva bit će opisana u nastavku.

Upotreba metala u građevinarstvu

Mala čvrstoća i tvrdoća značajno ograničavaju upotrebu kositra u građevinskoj industriji. Da, i većina legura s metalom sugerira potpuno različite karakteristike.

Međutim, na ovom području tvar je našla mjesto.

Limene bronce

Legura kositra c je najpoznatija upotreba metala, uz moguću iznimku izrade kalajisane ploče. Kositar ima izvrsna svojstva protiv trenja, otporan je na koroziju, higijenski je i ne boji se mraza. Osim toga, materijal je neobično atraktivan izgledom i ima sposobnost dostave.

Ova svojstva određuju opseg legure kositra.

• Cjevovod- otpornost na visoke temperature i vrlo nisko skupljanje - manje od 1%, određuju upotrebu brončanih cijevi za bilo koju vrstu cjevovoda: opskrbu toplom i hladnom vodom, grijanje i tako dalje. Zbog činjenice da materijal nije podložan koroziji, iznimno je izdržljiv: brončani cjevovod (ne treba ga miješati) dizajniran je da se koristi stoljećima. Osim toga, puno ga je lakše održavati. Njegov izgled s vremenom postaje samo privlačniji: ispravna crna patina daje eleganciju čak i jednostavnoj cijevi, materijal ne gubi svoja svojstva, a osim toga, materijal ne akumulira električnu energiju, poput čelika, na primjer.
• Vodovod- kade, umivaonici, WC školjke od ove legure ne samo da "pošteno" ispunjavaju svoju ulogu, odnosno trajni su predmeti izvrsnih higijenskih svojstava, često su i vrlo lijepi. Duktilnost bronce omogućuje vam da pretvorite kupaonicu u umjetničko remek-djelo.
• Isto vrijedi i za mali kupaonski pribor, kupaonicu ili kuhinju. Brončane slavine, kante za zalijevanje, podmetači, grijane držače za ručnike i ostalo svakom će interijeru dati potpuno luksuzan izgled.
• Pribor različite vrste- ručke, brave, šarke na vratima, pa čak i prstenovi za zavjese, vrlo profinjen dodir klasičnog stila.
• Ograde za stepenice i ograde- možda najspektakularnija upotreba bronce u stambenoj zgradi, budući da ima relativno veliko područje. Ograde od kovane ili lijevane bronce način su da interijer bude ne samo jedinstven, već i najviši stupanj luksuzno i ​​elegantno.
• i kućanskih predmeta, koji mogu biti izrađeni od metala - vješalice, klupe, držači, okviri za ogledala i tako dalje. Izrađeni od bronce, ovi proizvodi ukras su svakog doma i u svakom stilu.

Ovaj video će vam reći što učiniti ako nemate dovoljno lima za lemljenje:

Posuđe za kućanstvo

Svijećnjaci od kositra, podmetači, gumbi i vojnici utonuli su u ljeto. Danas se čisti kositar, unatoč znatno nižoj cijeni u odnosu na prošla stoljeća, znatno manje koristi, jer ga zamjenjuju jeftinije i pristupačnije legure.

Međutim, ljubitelji retro stilova i sada neće propustiti pronaći kositarski proizvod za uređenje interijera.

• Limeni okovi- uglavnom kvake za vrata, iako se mogu naći i drugi proizvodi. U usporedbi s broncom ili kositrom, djeluje skromnije i ima manje sjaja. Međutim, za country ili engleski stilove, to je vrlina. Pa, visoka savitljivost materijala značajno kompenzira njegovu zamućenost.
• Kositar- od najjednostavnije "djedove" šalice, iz koje "tako ukusna voda" do izvrsne pribor za jelo. Posuđe od kositra elegantno je i počastit će svaki dnevni boravak. A i sada možete iznenaditi ljubitelja antike setom limenih desertnih žlica.
• U pretprošlom stoljeću, žigosan limena ulična svjetla. Odavno su se prestale koristiti, ali se još uvijek izrađuju razne vrste limenih lampi, od lustera do skromnih stolnih lampi.

Kositar je rijedak metal, najpoznatiji kao sastavni dio bronce, a u graditeljstvu i svakodnevnom životu našao je primjenu u obliku legure bronce. Međutim, predmeti i posuđe od kositara još uvijek su ukras blagovaonice.

Odlučili ste sami izraditi male zanate od lima? Onda prvo pogledajte ovaj video:

Kemijski element kositar jedan je od sedam drevnih metala koji su poznati čovječanstvu. Ovaj metal je dio bronce, što je od velike važnosti. Trenutno je kemijski element kositar izgubio svoju potražnju, ali njegova svojstva zaslužuju detaljno razmatranje i proučavanje.

Što je element

Nalazi se u petom razdoblju, u četvrtoj skupini (glavna podskupina). Ovaj raspored pokazuje da je kemijski element kositar amfoterni spoj sposoban pokazivati ​​i bazična i kisela svojstva. Relativna atomska masa je 50, pa se smatra lakim elementom.

Osobitosti

Kemijski element kositar je plastična, savitljiva, svijetlosrebrno bijela tvar. Kako se koristi, gubi svoj sjaj, što se smatra minusom njegovih karakteristika. Kositar je difuzan metal, pa postoje poteškoće s njegovim vađenjem. Element ima visoko vrelište (2600 stupnjeva), niska temperatura točka taljenja (231,9 C), visoka električna vodljivost, izvrsna savitljivost. Ima visoku otpornost na kidanje.

Kositar je element koji nema toksična svojstva, ne utječe negativno na ljudsko tijelo i stoga je tražen u proizvodnji hrane.

Koje još svojstvo ima kositar? Prilikom odabira ovog elementa za proizvodnju posuđa i cjevovoda za vodu, ne morate se bojati za svoju sigurnost.

Biti u tijelu

Što još karakterizira kositar (kemijski element)? Kako se čita njegova formula? Ova pitanja su obrađena u tečaju. školski kurikulum. U našem tijelu zadanog elementa nalazi se u kostima, pridonoseći procesu regeneracije koštanog tkiva. Klasificiran je kao makronutrijent, stoga je za punopravan život osobi potrebno od dva do deset mg kositra dnevno.

Ovaj element ulazi u tijelo više s hranom, ali crijeva apsorbiraju ne više od pet posto unesenog, pa je vjerojatnost trovanja minimalna.

Uz nedostatak ovog metala, rast se usporava, dolazi do gubitka sluha, mijenja se sastav koštanog tkiva i opaža se ćelavost. Trovanje je uzrokovano apsorpcijom prašine ili para ovog metala, kao i njegovih spojeva.

Osnovna svojstva

Gustoća kositra ima prosječnu vrijednost. Metal je visok otpornost na koroziju, stoga se koristi u nacionalnom gospodarstvu. Na primjer, kositar je tražen u proizvodnji limenki.

Što još karakterizira tin? Korištenje ovog metala također se temelji na njegovoj sposobnosti kombiniranja razni metali, stvarajući otporan na agresivna okruženja, vanjsko okruženje. Na primjer, sam metal je neophodan za kalajisanje kućanskih predmeta i posuđa, a njegovi lemovi su potrebni za radiotehniku ​​i električnu energiju.

Karakteristike

Po svome vanjske karakteristike ovaj metal je sličan aluminiju. U stvarnosti, sličnost među njima je beznačajna, ograničena samo lakoćom i metalnim sjajem, otpornošću na kemijsku koroziju. Aluminij pokazuje amfoterna svojstva, stoga lako reagira s lužinama i kiselinama.

Na primjer, ako je aluminij pod utjecajem octena kiselina, uočava se kemijska interakcija. Kositar može komunicirati samo s jakim koncentriranim kiselinama.

Prednosti i nedostaci kositra

Ovaj metal se praktički ne koristi u građevinarstvu, jer nema visoku mehaničku čvrstoću. Uglavnom, trenutno se ne koristi čisti metal, već njegove legure.

Istaknimo glavne prednosti ovog metala. Posebno značenje ima savitljivost, koristi se u procesu proizvodnje kućanskih predmeta. Na primjer, stalci, svjetiljke izrađene od ovog metala izgledaju estetski ugodno.

Limeni premaz omogućuje značajno smanjenje trenja, zahvaljujući čemu je proizvod zaštićen od preranog trošenja.

Među glavnim nedostacima ovog metala može se spomenuti njegova mala čvrstoća. Kositar je neprikladan za proizvodnju dijelova i dijelova koji zahtijevaju značajna opterećenja.

Rudarstvo metala

Kositar se topi na niskoj temperaturi, ali se zbog poteškoće njegove ekstrakcije metal smatra skupom tvari. Zbog niske točke taljenja, pri nanošenju kositra na metalnu površinu može se dobiti značajne uštede električna energija.

Struktura

Metal ima homogenu strukturu, ali, ovisno o temperaturi, moguće su različite faze koje se razlikuju po karakteristikama. Među najčešćim modifikacijama ovog metala bilježimo β-varijantu koja postoji na temperaturi od 20 stupnjeva. Toplinska vodljivost, njegova točka vrelišta, glavne su karakteristike dane za kositar. Kada temperatura padne sa 13,2 C, nastaje α-modifikacija, nazvana sivi kositar. Ovaj oblik nema plastičnost i savitljivost, ima nižu gustoću, budući da ima drugačiju kristalnu rešetku.

Tijekom prijelaza iz jednog oblika u drugi, uočava se promjena volumena, budući da postoji razlika u gustoći, zbog čega dolazi do uništenja kositrenog proizvoda. Taj se fenomen naziva „limena kuga“. Ova značajka dovodi do činjenice da je područje uporabe metala značajno smanjeno.

NA prirodni uvjeti kositar se može naći u stijene u obliku elementa u tragovima, osim toga, poznati su i njegovi mineralni oblici. Na primjer, kasiterit sadrži svoj oksid, a kositreni pirit sadrži svoj sulfid.

Proizvodnja

Rude kositra, u kojima udio metala nije manji od 0,1 posto, smatraju se perspektivnim za industrijsku preradu. No, trenutno se eksploatiraju i ta ležišta u kojima je udio metala samo 0,01 posto. Koristi se za ekstrakciju minerala razne načine, uzimajući u obzir specifičnosti depozita, kao i njegovu raznolikost.

U osnovi, kositrene rude su predstavljene u obliku pijeska. Ekstrakcija se svodi na njegovo stalno pranje, kao i na koncentraciju rudnog minerala. Mnogo je teže razviti primarno ležište, jer su potrebni dodatni objekti, izgradnja i rad rudnika.

Mineralni koncentrat se transportira u postrojenje specijalizirano za taljenje obojenih metala. Dalje se vrši ponovljeno obogaćivanje rude, mljevenje, zatim pranje. Koncentrat rude obnavlja se pomoću posebnih peći. Za potpuni oporavak kositra ovaj se postupak provodi nekoliko puta. U završnoj fazi, proces čišćenja od nečistoća sirovog kositra provodi se toplinskom ili elektrolitičkom metodom.

Korištenje

Kao glavna karakteristika koja omogućuje korištenje kositra ističe se njegova visoka otpornost na koroziju. Ovaj metal, kao i njegove legure, spadaju među najstabilnije spojeve u odnosu na agresivne kemikalije. Više od polovice cjelokupnog kositra proizvedenog u svijetu koristi se za izradu limene ploče. Ova tehnologija, povezan s nanošenjem tankog sloja kositra na čelik, počeo se koristiti za zaštitu limenki od kemijske korozije.

Sposobnost kositra da se kotrlja koristi se za proizvodnju cijevi tankih stijenki od njega. Zbog nestabilnosti ovog metala na niske temperature, njegova je domaća upotreba prilično ograničena.

Legure kositra imaju znatno nižu toplinsku vodljivost od čelika, pa se mogu koristiti za izradu umivaonika i kada, kao i za izradu raznih sanitarnih armatura.

Tin je pogodan za izradu manjih ukrasnih i Kućanski predmeti, izrada posuđa, stvaranje originala nakit. Ovaj tamni i savitljivi metal, u kombinaciji s bakrom, odavno je postao jedan od najomiljenijih materijala kipara. Bronca kombinira visoku čvrstoću, otpornost na kemijsku i prirodnu koroziju. Ova legura je tražena kao dekorativni i građevinski materijal.

Kositar je tonski rezonantni metal. Primjerice, kada se kombinira s olovom, dobije se legura koja se koristi za izradu modernih glazbeni instrumenti. Brončana zvona poznata su od davnina. Za izradu orguljskih cijevi koristi se legura kositra i olova.

Zaključak

Povećana pozornost moderna proizvodnja na pitanja vezana za zaštitu okoliš, kao i na probleme vezane uz očuvanje javnog zdravlja, utjecao je na sastav materijala koji se koriste u proizvodnji elektronike. Na primjer, povećan je interes za tehnologiju lemljenja bez olova. Olovo je materijal koji uzrokuje značajnu štetu ljudskom zdravlju pa se prestao koristiti u elektrotehnici. Zahtjevi za lemljenje su pooštreni, a umjesto opasnog olova počele su se koristiti legure kositra.

Čisti kositar se praktički ne koristi u industriji, jer postoje problemi s razvojem "kositrene kuge". Među glavnim područjima primjene ovog rijetkog raspršenog elementa ističemo proizvodnju supravodljivih žica.

Postavljanje čistog kositra na kontaktne površine omogućuje vam povećanje procesa lemljenja, zaštitu metala od procesa korozije.

Kao rezultat prijelaza na tehnologiju bez olova, mnogi proizvođači čelika počeli su koristiti prirodni kositar za premazivanje kontaktnih površina i vodova. Ova opcija vam omogućuje da dobijete visoku kvalitetu po pristupačnoj cijeni. zaštitni pokrov. Zbog odsutnosti nečistoća, nova tehnologija ne samo da se smatra ekološki prihvatljivim, već također omogućuje postizanje izvrsnih rezultata po pristupačnoj cijeni. Proizvođači smatraju kositar perspektivnim i modernim metalom u elektrotehnici i radioelektronici.

Kositar (lat. Stannum; označen simbolom Sn) je element glavne podskupine četvrte skupine, petog razdoblja periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, s atomskim brojem 50. Pripada skupini svjetlosti. metali. U normalnim uvjetima, jednostavna tvar kositar je duktilni, savitljivi i topljivi sjajni metal srebrno-bijele boje. Kositar tvori dvije alotropske modifikacije: ispod 13,2 °C stabilan α-kositar (sivi kositar) s kubičnom rešetkom tipa dijamanta, iznad 13,2 °C stabilan β-kositar (bijeli kositar) s tetragonalnom kristalnom rešetkom.

Priča

Kositar je bio poznat čovjeku već u 4. tisućljeću pr. e. Taj je metal bio nedostupan i skup, jer se proizvodi od njega rijetko nalaze među rimskim i grčkim starinama. Tin se spominje u Bibliji, Četvrtoj Mojsijevoj knjizi. Kosit je (uz bakar) jedna od komponenti bronce (vidi Povijest bakra i bronce), izumljena krajem ili sredinom 3. tisućljeća pr. Budući da je bronca bila najtrajniji od metala i legura poznatih u to vrijeme, kositar je bio “strateški metal” tijekom cijelog “brončanog doba”, više od 2000 godina (vrlo otprilike: 35-11 stoljeća prije Krista).

porijeklo imena
Latinski naziv stannum, povezan sa sanskrtskom riječi koja znači "otporan, jak", izvorno se odnosio na slitinu olova i srebra, a kasnije na drugu slitinu koja je oponaša, a koja sadrži oko 67% kositra; do 4. stoljeća ova se riječ počela nazivati ​​pravim kositrom.
Riječ kositar je uobičajena slavenska riječ koja ima korespondencije u baltičkim jezicima (usp. lit. alavas, alvas - "kosit", pruski alwis - "olovo"). Sufiks je iz korijena ol- (usp. starovisokonjemački elo - "žuti", latinski albus - "bijeli" itd.), pa je metal nazvan po svojoj boji.

Proizvodnja

Tijekom procesa proizvodnje rudonosna stijena (kasiterit) se u industrijskim mlinovima drobi do prosječne veličine čestica od ~ 10 mm, nakon čega se kasiterit, zbog relativno visoka gustoća a masa se od otpadne stijene odvaja vibracijsko-gravitacijskom metodom na stolovima za obogaćivanje. Dodatno se koristi flotacijska metoda obogaćivanja/pročišćavanja rude. Dobiveni koncentrat Tin ore topljeni u pećima. U procesu taljenja se vraća u slobodno stanje korištenjem drvenog ugljena u redukciji čiji se slojevi slažu naizmjenično sa slojevima rude.

Primjena

1. Kositar se uglavnom koristi kao siguran, netoksičan premaz otporan na koroziju u svom čistom obliku ili u legurama s drugim metalima. Glavne industrijske primjene kositra su u kositrenoj ploči (kositriranom željezu) za pakiranje hrane, lemovima za elektroniku, kućnim vodovodima, legurama ležajeva i premazima kositra i njegovih legura. Najvažnija legura kositra je bronca (s bakrom). Još jedna poznata legura, kositar, koristi se za izradu posuđa. Nedavno je došlo do oživljavanja interesa za korištenje metala, budući da je među teškim obojenim metalima "najprihvatljiviji za okoliš". Koristi se za stvaranje supravodljivih žica na bazi intermetalnog spoja Nb 3 Sn.
2. Intermetalni spojevi kositra i cirkonija imaju visoke točke taljenja (do 2000 °C) i otpornost na oksidaciju kada se zagrijavaju na zraku, te imaju niz primjena.
3. Kosit je najvažnija legirajuća komponenta u proizvodnji strukturnih titanovih legura.
4. Kositrov dioksid je vrlo učinkovit abrazivni materijal koji se koristi za "finiširanje" površine optičkog stakla.
5. Mješavina kositrenih soli - "žuti sastav" - prije se koristila kao boja za vunu.
6. Kosit se također koristi u kemijskim izvorima struje kao anodni materijal, na primjer: element mangan-kosit, element oksid-živa-kositar. Upotreba kositra u olovno-kositnoj bateriji obećava; tako npr. pri jednakom naponu, u usporedbi s olovnom baterijom, olovno-kositrena baterija ima 2,5 puta veći kapacitet i 5 puta veću gustoću energije po jedinici volumena, njen unutarnji otpor je znatno manji.

Mekana bijeli metal- kositar - bio je jedan od prvih metala koji su ljudi naučili obraditi. Znanstvenici vjeruju da se kositar počeo kopati mnogo ranije nego što je željezo prvi put pronađeno.


Neki arheološki nalazi potvrđuju da su rudnici kositra u današnjem Iraku radili već prije četiri tisuće godina. Trgovalo se s kositrom: trgovci su ga mijenjali za i dragulja. U prirodi se kositar nalazi u oksidnoj kositrenoj rudi kasiteritu, mineralu čija se nalazišta nalaze u jugoistočnoj Aziji, Južnoj Americi, Australiji i Kini.

Iz povijesti

Prema povjesničarima i arheolozima, kositar je prvi put otkriven, najvjerojatnije slučajno, u aluvijalnim naslagama kasiterita. Na jugozapadu Velike Britanije pronađene su drevne peći s istrošenom troskom. Među otkrivenim predmetima tog doba stari Rim i Grčkoj, proizvodi od kalaja su vrlo rijetki, što potvrđuje pretpostavku da je ovaj metal bio skup.

Tin se spominje u djelima arapske književnosti 8.-9. stoljeća, kao i u srednjovjekovnim djelima koja opisuju putovanja i velika otkrića. U Češkoj i Saskoj kositar se počeo kopati u 12. stoljeću.


Zanimljivo, mnogo prije nego što su ljudi počeli kopati čisti kositar, izumljena je bronca - legura kositra i bakra. Prema nekim izvješćima, bronca je bila poznata čovjeku već 2500. godine prije Krista.

Činjenica je da kositar postoji u sastavu ruda zajedno s bakrom, pa se tijekom taljenja nije dobio čisti bakar, već njegova legura s kositrom, odnosno bronca. Kosit se, kao slučajna nečistoća, može naći u bakrenom posuđu egipatskih faraona, izrađenom 2000. godine prije Krista.

Kemijska svojstva kositra

Kosit je inertan na vodu i kisik na sobnoj temperaturi. Metal također ima tendenciju da bude prekriven tankim oksidnim filmom na otvorenom. Upravo je kemijska inertnost kositra u normalnim uvjetima poslužila kao popularnost metala među proizvođačima limenih posuda.


Sumporna i klorovodična kiselina u razrijeđenom stanju djeluju na kositar izuzetno sporo, a u koncentriranom obliku, zagrijavanjem, otapaju ga. Kada se spoji sa klorovodičnom kiselinom, dobije se kositar klorid, u reakciji sa sumpornom kiselinom dobije se kositar sulfat.

Pri reakciji s razrijeđenom dušičnom kiselinom dobiva se kositar nitrat, a s koncentriranom dušičnom kiselinom netopiva kositra kiselina. Spojevi kositra su od velike industrijske važnosti: koriste se u proizvodnji galvaniziranih premaza.

Primjena kositra

Ovaj srebrno bijeli mekani metal može se umotati tanka folija. Kositar ne hrđa pa ima široku primjenu u raznim područjima. Najčešće se od ovog metala izrađuju spremnici. Ako se nanosi kositar tanki sloj na drugom metalu, dat će površini poseban sjaj i glatkoću.

Ovo svojstvo kositra koristi se u proizvodnji limenki. Tin se često koristi kao antikorozivni premaz. Više od trećine svega kositra koji se danas kopa u svijetu koristi se za proizvodnju posude za hranu za hranu i piće. Limene limenke, svima dobro poznate, izrađene su od čelika obloženog slojem kositra debljine ne više od 0,4 mikrona.


Druga trećina iskopanog kositra ide za proizvodnju lemova - legura s olovom različite proporcije. Lemovi se koriste u elektrotehnici, za lemljenje cjevovoda. Takve legure mogu sadržavati do 97% kositra, bakra i antimona, koji povećavaju tvrdoću i čvrstoću legure.

Za izradu posuđa (prvenstveno frage) koristi se kositar pomiješan s antimonom. U industriji se kositar koristi u raznim kemijskim spojevima.