МІНІСТЕРСТВО АГЕНСТВО ДО ОСВІТИ
МОСКОВСЬКИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ ІНСТИТУТ
(ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ)
Волзький ФІЛІЯ
Курсова робота
з дисципліни: Матеріалознавство
на тему: «Олово, свинець і їх сплави"
Виконав: студент гр. ЕТ-44с
___________ С.В. Владимиров
Перевірила: викладач
___________ С.Б. Малєєва
м. Чебоксари 2005 р .
ЗМІСТ
ВСТУП. 3
1. Свинець .. 5
2. Олово .. 19
3. Сплави .. 35
4. Список літератури .. 37
ВСТУП
Матеріалознавство - наука, що вивчає будову і властивості матеріалів і встановлює зв'язку між їхнім складом, будовою і властивостями.
Вся історія людства пов'язана з розвитком матеріалів. Саме матеріали дали назви цілим епохам: кам'яний вік, бронзовий вік, залізний вік.
На ранній стадії розвитку людства використовувалися природні матеріали - дерево, кістка, камінь. Особливе місце зайняв камінь, з якого виготовлялися знаряддя праці - кам'яні сокири, кам'яні ножі. Слід зазначити, що саме за допомогою каменю близько 500 тис. років тому люди почали видобувати вогонь. Використання вогню для випалювання глини при виготовленні предметів домашнього начиння породило початок керамічної технології.
На наступному етапі розвитку стали використовуватися метали. Природно, що в першу чергу застосовувалися ті з них, які зустрічаються в природі в чистому, самородному вигляді. Перш за все це мідь, початок її застосування відносять до сьомого тисячоліття до нашої ери. У четвертому тисячолітті до нашої ери почали застосовувати сплави: переважають вже металеві інструменти з бронзи ^ - сплаву міді з іншими металами, в першу чергу з оловом, що мають кращі властивості, ніж чиста мідь. Це означає, що в історію техніки вступила технологія металургії.
Найважливішим етапом розвитку стало використання заліза і його сплавів. У середині XIX століття освоюється конвертерний метод виробництва сталі, а до кінця століття-мартенівський. Сплави на основі заліза і в даний час є основним конструкційним матеріалом. Бурхливе зростання промисловості вимагає появи матеріалів з самими різними Властивостями. Середина XX століття ознаменована появою полімерів - нових матеріал лов, властивості яких різко відрізняються від властивостей металів. Полімери широко застосовують також у різних областях техніки: машинобудуванні, хімічній та харчовій промисловості та ряді інших областей.
Розвиток техніки вимагає матеріалів з новими унікальними властивостями. Для атомної енергетики та космічної техніки необхідні матеріали, які можуть працювати при дуже високих температурах. Комп'ютерні технології стали можливими тільки при використанні матеріалів з особливими електричними властивостями. Таким чином, матеріалознавство - одна з найважливіших, пріоритетних наук, що визначають технічний прогрес.
У цій курсовій роботі розглянуті олово, свинець і їх сплави.
1. Свинець
У художній літературі часто доводиться зустрічатися з епітетом «свинцевий». Як правило, він означає важкість у прямому чи переносному сенсі, іноді ж він вказує на похмурий синьо-сірий колір. Проти останнього порівняння заперечувати не доводиться. Перше ж вимагає уточнень. Серед металів, що використовуються технікою нашого часу, багато важче свинцю. Свинець спливає на поверхню, будучи занурений в ртуть. У розплаві міді свинцевий кораблик, безсумнівно, опустився б на дно, тоді як у золоті плавав б з дуже великою легкістю. «Б» - тому, що цього статися не може: свинець плавиться задовго до міді або золота (температури плавлення - 327, 1083 і 1063 ° C відповідно), і кораблик розплавиться раніше, ніж потоне.
Народи давнину не могли виготовити зі свинцю ні меча, ні лемеша, ні навіть горщика - для цього він занадто м'який і легкоплавок. Але в природі немає ні одного металу, який при звичайних умовах міг би змагатися з ним в пластичності. За десятибальною «алмазної» шкалою Мооса порівняльна твердість елемента № 82 виражається цифрою 1,5. Щоб отримати на свинці яке-небудь зображення або напис, немає потреби вдаватися до карбуючи, достатньо простої тиснення. Звідси - свинцеві печатки старовини. І в наш час прийнято товарні вагони, сейфи, складські приміщення опечатувати свинцевою пломбою. До речі, саме слово «пломба» (а їх зараз роблять з різних матеріалів) відбулося, мабуть, від латинської назви свинцю plumbum; по-французьки назва елемента - plomb.
Настільки примітивне використання пластичності свинцю, як отримання на ньому відбитків, для сучасної техніки здається анахронізмом. Тим не менш відбитки на свинці іноді незамінні і в наш час.
При глибинному бурінні інструмент аж ніяк не застрахований від поломок, що викликають часом аварії. Якщо на глибині декількох сотень метрів в свердловині залишиться зламаний бур, то як його витягти назад, як підчепити? Найпростіше і надійне в такому разі засіб - свинцева болванка. Її опускають у свердловину, і вона розплющується від удару, наткнувшись на зламаний бур. Вивільнена на поверхню болванка «пред'явить» відбиток, за яким можна визначити, яким чином, за яку частину зачепити уламок. З'явилися, щоправда, набагато більш зручні «інформатори» - каротажні телеустановки. Але наскільки вони дорожче, примхливий, складніше!
Свинець дуже легко кується і прокочується. Вже при тиску 2 т / см 2 свинцева стружка спресовується в суцільну монолітну масу. Зі збільшенням тиску до 5 т / см 2 твердий свинець переходить в текучий стан. Свинцеву дріт отримують, продавлюючи через фильеру НЕ розплав, а твердий свинець. Звичайним волочінням її зробити не можна із-за малої розривної міцності свинцю.
У сернокислотной промисловості свинець - незамінний матеріал. Основне обладнання - камери, промивні башти, жолоби, труби, холодильники, деталі насосів - все це виготовляється зі свинцю або свинцем облицьовується. Важче аналогічним чином захистити від агресивного середовища рухомі деталі - крильчатки вентилятора, мішалки, барабани, що обертаються. Ці деталі повинні володіти більшим запасом міцності, ніж має м'який свинець. Вихід зі становища - деталі з свинцево-сурьмянисто сплаву гартблея. Використовують також освинцьованих деталі, зроблені із сталі, але покриті свинцем з розплаву. Щоб отримати рівномірне свинцеве покриття, деталі попередньо лудять - покривають оловом, а вже на олов'яний шар наносять свинець.
Кислотна промисловість - не єдине виробництво, яке використовує антикорозійну стійкість свинцю. Потребує його і гальванотехніка. Хромові ванни з гарячим електролітом зсередини облицьовують свинцем.
Деякі сполуки свинцю захищають метал від корозії не в умовах агресивних середовищ, а просто на повітрі. Ці сполуки вводять до складу лакофарбових покриттів. Свинцеві білила - це затерта на оліфі основна вуглекисла сіль свинцю 2PbCO 3 · Pb (OH) 2. Хороша криюча здатність, міцність і довговічність утвореною плівки, стійкість до дії повітря і світла - ось головні переваги свинцевих білил. Але є і антідостоінства: висока чутливість до сірководню, і головне - токсичність. Саме через неї свинцеві білила застосовують зараз тільки для зовнішнього фарбування суден і металоконструкцій.
До складу масляних фарб входять і інші сполуки свинцю. Довгий час в якості жовтого пігменту використовували глет PbO, але з появою на ринку свинцевого крона PbCrO 4 глет втратив своє значення. Однак це не завадило йому залишитися одним з кращих сикативів (прискорювачів висихання масел).
Самий популярний і масовий пігмент на свинцевій основі - сурик Pb 3 O 4. Цією чудовою фарбою яскраво-червоного кольору фарбують, зокрема, підводні частини кораблів.
Свинцевий акумулятор з моменту свого створення зазнав багато конструктивних змін, але основа його залишилася тією ж: дві свинцеві пластини, занурені в сірчанокислий електроліт. На пластини нанесена паста з окису свинцю. При зарядці акумулятора на одній з пластин виділяється водень, який відновлює окис до металевого свинцю, на іншій - кисень, що переводить окис в перекис. Вся конструкція перетворюється на гальванічний елемент з електродами зі свинцю та перекису свинцю. У процесі розрядки перекис понижати, а металевий свинець перетворюється на окис. Ці реакції супроводжуються виникненням електричного струму, який буде текти по ланцюгу до тих пір, поки електроди не стануть однаковими - покритими окисом свинцю.
Виробництво лужних акумуляторів досягло в наш час гігантських розмірів, але воно не витіснило акумулятори свинцеві. Останні поступаються лужним у міцності, вони важчі, але зате дають струм більшої напруги. Так, для живлення автостартера потрібно п'ять кадмієво-нікелевих акумуляторів або три свинцевих.
Акумуляторна промисловість - один із найбільш ємних споживачів свинцю.
Можна, мабуть, сказати і те, що свинець перебував біля витоків сучасної електронно-обчислювальної техніки.
Свинець був одним з перших металів, переведених у стан надпровідності. До речі, температура, нижче якої цей метал набуває здатність пропускати електричний струм без найменшого опору, досить висока - 7,17 ° K. (Для порівняння зазначимо, що в олова вона дорівнює 3,72, у цинку - 0,82, у титану - всього 0,4 ° K). З свинцю була зроблена обмотка перший надпровідного трансформатора, побудованого в 1961 р .
На надпровідності свинцю заснований один з найефектніших фізичних «фокусів», вперше продемонстрований в 30-х роках радянським фізиком В.К. Аркадьєва.
За переказами, труну з тілом Магомета висів у просторі без опор. З тверезомислячих людей ніхто, звичайно, цьому не вірить. Однак у дослідах Аркадьєва відбувалося щось подібне: невеликий магнітик висів без будь-якої опори над свинцевою пластинкою, що знаходилася в середовищі рідкого гелію, тобто при температурі 4,2 ° K, набагато меншою, ніж критична для свинцю.
Відомо, що при зміні магнітного поля в будь-якому провіднику виникають вихрові струми (струми Фуко). У звичайних умовах вони швидко гасяться опором. Але, якщо опору немає (сверхпроводімость!), ці струми не згасають і, природно, зберігається створене ними магнітне поле. Магнітик над свинцевою пластинкою мав, зрозуміло, своє поле і, падаючи на неї, порушував магнітне поле від самої платівки, спрямоване назустріч полю магніту, і воно відштовхувало магніт. Значить, завдання зводилося до того, щоб підібрати магнітик такої маси, щоб його могла втримати на певній відстані ця сила відштовхування.
У наш час надпровідність - величезна галузь наукових досліджень і практичного застосування. Говорити про те, що вона пов'язана тільки зі свинцем, звичайно не можна. Але значення свинцю в цій області не вичерпується наведеними прикладами.
Один з кращих провідників електрики - мідь - ніяк не вдається перевести в надпровідний стан. Чому це так, у вчених ще немає єдиної думки. В експериментах по надпровідності міді відведена роль електроізолятор. Але сплав міді зі свинцем використовують в надпровідникової техніці. У температурному інтервалі 0,1 ... 5 ° K цей сплав виявляє лінійну залежність опору від температури. Тому його використовують в приладах для вимірювання винятково низьких температур.
Другий аспект - боротьба з детонацією у двигунах. Процес детонації те саме процесу горіння, але швидкість його занадто велика ... У двигунах внутрішнього згоряння він виникає через розпад молекул ще не згорілих вуглеводнів під впливом зростаючих тиску і температури. Розпадаючись, ці молекули приєднують кисень і утворюють перекиси, стійкі лише в дуже вузькому інтервалі температур. Вони-то і викликають детонацію, і паливо запалюється раніше, ніж досягнута необхідна стиск суміші в циліндрі. У результаті мотор починає «барахлити», перегріватися, з'являється чорний вихлоп (ознака неповного згоряння), прискорюється вигоряння поршнів, сильніше зношується шатунно-кривошипний механізм, втрачається потужність ...
Найпоширеніший антидетонатор - тетраетилсвинець (ТЕС) Pb (С 2 Н 5) 4 - безбарвна отруйна рідина. Дія її (та інших металоорганічних антидетонаторов) пояснюється тим, що при температурі вище 200 ° C відбувається розпад молекул речовини-антидетонатора. Утворюються активні вільні радикали, які, реагуючи перш за все з перекису, зменшують їх концентрацію. Роль металу, що утворюється при повному розпаді тетраетилсвинцю, зводиться до дезактивації активних частинок - продуктів вибухового розпаду тих же перекисів.
Добавка тетраетилсвинцю до палива ніколи не перевищує 1%, але не тільки з-за токсичності цієї речовини. Надлишок вільних радикалів може ініціювати утворення перекисів.
Важлива роль у вивченні процесів детонації моторних палив і механізму дії антидетонаторов належить вченим Інституту хімічної фізики АН СРСР на чолі з академіком М.М. Семеновим і професором А.С. Соколик.
Будь-яка добавка до свинцю збільшує його твердість, але кількісно вплив добавок нерівноцінно. У свинець, що йде на виготовлення шрапнелі, додають до 12% сурми, а в свинець рушничного дробу - не більше 1% миш'яку.
Без ініціюючих вибухових речовин ні одне скорострільне зброю діяти не буде. Серед речовин цього класу переважають солі важких металів. Використовують, зокрема, азид свинцю PbN 6.
До всіх вибухових речовин пред'являють дуже жорсткі вимоги з точки зору безпеки поводження з ними, потужності, хімічної і фізичної стійкості, чутливості. З усіх відомих ініціюючих вибухових речовин за всіма цими характеристиками «проходять» лише «гримуча ртуть», азид і трінітрорезорцінат свинцю (ТНРС).
Гамма-промені, які супроводжують радіоактивний розпад, йдуть з ядра, енергія якого майже в мільйон разів перевищує ту, що «зібрана» у зовнішній оболонці атома. Природно, що гамма-промені незмірно енергійніше променів світлових. Зустрічаючись з речовиною, фотон або квант будь-якого випромінювання втрачає свою енергію, цим-то і виражається його поглинання. Але енергія променів різна. Чим коротше їх хвиля, тим вони енергійніше, або, як прийнято виражатися, жорсткіше. Чим щільніше середовище, через яку проходять промені, тим сильніше вона їх затримує. Свинець щільний. Б'ючись об поверхню металу, гамма-кванти вибивають з неї електрони, на що витрачають свою енергію. Чим більше атомний номер елемента, тим важче вибити електрон з його зовнішньої орбіти через більшої сили тяжіння ядром.
Можливий і інший випадок, коли гамма-квант стикається з електроном, повідомляє йому частину своєї енергії і продовжує свій рух. Але після зустрічі він став менш енергійним, більш «м'яким», і надалі шару важкого елементу поглинути такий квант легше. Це явище носить назву Комптон-ефект за іменем його американського вченого. МОСКОВСЬКИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ ІНСТИТУТ
(ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ)
Волзький ФІЛІЯ
Курсова робота
з дисципліни: Матеріалознавство
на тему: «Олово, свинець і їх сплави"
Виконав: студент гр. ЕТ-44с
___________ С.В. Владимиров
Перевірила: викладач
___________ С.Б. Малєєва
м. Чебоксари
ЗМІСТ
ВСТУП. 3
1. Свинець .. 5
2. Олово .. 19
3. Сплави .. 35
4. Список літератури .. 37
ВСТУП
Матеріалознавство - наука, що вивчає будову і властивості матеріалів і встановлює зв'язку між їхнім складом, будовою і властивостями.
Вся історія людства пов'язана з розвитком матеріалів. Саме матеріали дали назви цілим епохам: кам'яний вік, бронзовий вік, залізний вік.
На ранній стадії розвитку людства використовувалися природні матеріали - дерево, кістка, камінь. Особливе місце зайняв камінь, з якого виготовлялися знаряддя праці - кам'яні сокири, кам'яні ножі. Слід зазначити, що саме за допомогою каменю близько 500 тис. років тому люди почали видобувати вогонь. Використання вогню для випалювання глини при виготовленні предметів домашнього начиння породило початок керамічної технології.
На наступному етапі розвитку стали використовуватися метали. Природно, що в першу чергу застосовувалися ті з них, які зустрічаються в природі в чистому, самородному вигляді. Перш за все це мідь, початок її застосування відносять до сьомого тисячоліття до нашої ери. У четвертому тисячолітті до нашої ери почали застосовувати сплави: переважають вже металеві інструменти з бронзи ^ - сплаву міді з іншими металами, в першу чергу з оловом, що мають кращі властивості, ніж чиста мідь. Це означає, що в історію техніки вступила технологія металургії.
Найважливішим етапом розвитку стало використання заліза і його сплавів. У середині XIX століття освоюється конвертерний метод виробництва сталі, а до кінця століття-мартенівський. Сплави на основі заліза і в даний час є основним конструкційним матеріалом. Бурхливе зростання промисловості вимагає появи матеріалів з самими різними Властивостями. Середина XX століття ознаменована появою полімерів - нових матеріал лов, властивості яких різко відрізняються від властивостей металів. Полімери широко застосовують також у різних областях техніки: машинобудуванні, хімічній та харчовій промисловості та ряді інших областей.
Розвиток техніки вимагає матеріалів з новими унікальними властивостями. Для атомної енергетики та космічної техніки необхідні матеріали, які можуть працювати при дуже високих температурах. Комп'ютерні технології стали можливими тільки при використанні матеріалів з особливими електричними властивостями. Таким чином, матеріалознавство - одна з найважливіших, пріоритетних наук, що визначають технічний прогрес.
У цій курсовій роботі розглянуті олово, свинець і їх сплави.
1. Свинець
У художній літературі часто доводиться зустрічатися з епітетом «свинцевий». Як правило, він означає важкість у прямому чи переносному сенсі, іноді ж він вказує на похмурий синьо-сірий колір. Проти останнього порівняння заперечувати не доводиться. Перше ж вимагає уточнень. Серед металів, що використовуються технікою нашого часу, багато важче свинцю. Свинець спливає на поверхню, будучи занурений в ртуть. У розплаві міді свинцевий кораблик, безсумнівно, опустився б на дно, тоді як у золоті плавав б з дуже великою легкістю. «Б» - тому, що цього статися не може: свинець плавиться задовго до міді або золота (температури плавлення - 327, 1083 і
Народи давнину не могли виготовити зі свинцю ні меча, ні лемеша, ні навіть горщика - для цього він занадто м'який і легкоплавок. Але в природі немає ні одного металу, який при звичайних умовах міг би змагатися з ним в пластичності. За десятибальною «алмазної» шкалою Мооса порівняльна твердість елемента № 82 виражається цифрою 1,5. Щоб отримати на свинці яке-небудь зображення або напис, немає потреби вдаватися до карбуючи, достатньо простої тиснення. Звідси - свинцеві печатки старовини. І в наш час прийнято товарні вагони, сейфи, складські приміщення опечатувати свинцевою пломбою. До речі, саме слово «пломба» (а їх зараз роблять з різних матеріалів) відбулося, мабуть, від латинської назви свинцю plumbum; по-французьки назва елемента - plomb.
Настільки примітивне використання пластичності свинцю, як отримання на ньому відбитків, для сучасної техніки здається анахронізмом. Тим не менш відбитки на свинці іноді незамінні і в наш час.
При глибинному бурінні інструмент аж ніяк не застрахований від поломок, що викликають часом аварії. Якщо на глибині декількох сотень метрів в свердловині залишиться зламаний бур, то як його витягти назад, як підчепити? Найпростіше і надійне в такому разі засіб - свинцева болванка. Її опускають у свердловину, і вона розплющується від удару, наткнувшись на зламаний бур. Вивільнена на поверхню болванка «пред'явить» відбиток, за яким можна визначити, яким чином, за яку частину зачепити уламок. З'явилися, щоправда, набагато більш зручні «інформатори» - каротажні телеустановки. Але наскільки вони дорожче, примхливий, складніше!
Свинець дуже легко кується і прокочується. Вже при тиску 2 т / см 2 свинцева стружка спресовується в суцільну монолітну масу. Зі збільшенням тиску до 5 т / см 2 твердий свинець переходить в текучий стан. Свинцеву дріт отримують, продавлюючи через фильеру НЕ розплав, а твердий свинець. Звичайним волочінням її зробити не можна із-за малої розривної міцності свинцю.
Свинець і хімічна промисловість
Сірчана кислота до 80%-ної фортеці, навіть нагріта, не роз'їдає свинець. Досить стійок він і до дії соляної кислоти. У той же час слабкі органічні кислоти - мурашина і оцтова - сильно діють на елемент № 82. Дивним це здається лише спочатку: при дії сірчаної і соляної кислот на поверхні свинцю утворюється важкорозчинних плівка сульфату або хлориду свинцю, перешкоджає подальшому руйнуванню металу; органічні ж кислоти утворюють легкорозчинні свинцеві солі, які жодною мірою не можуть захистити поверхню металу.У сернокислотной промисловості свинець - незамінний матеріал. Основне обладнання - камери, промивні башти, жолоби, труби, холодильники, деталі насосів - все це виготовляється зі свинцю або свинцем облицьовується. Важче аналогічним чином захистити від агресивного середовища рухомі деталі - крильчатки вентилятора, мішалки, барабани, що обертаються. Ці деталі повинні володіти більшим запасом міцності, ніж має м'який свинець. Вихід зі становища - деталі з свинцево-сурьмянисто сплаву гартблея. Використовують також освинцьованих деталі, зроблені із сталі, але покриті свинцем з розплаву. Щоб отримати рівномірне свинцеве покриття, деталі попередньо лудять - покривають оловом, а вже на олов'яний шар наносять свинець.
Кислотна промисловість - не єдине виробництво, яке використовує антикорозійну стійкість свинцю. Потребує його і гальванотехніка. Хромові ванни з гарячим електролітом зсередини облицьовують свинцем.
Деякі сполуки свинцю захищають метал від корозії не в умовах агресивних середовищ, а просто на повітрі. Ці сполуки вводять до складу лакофарбових покриттів. Свинцеві білила - це затерта на оліфі основна вуглекисла сіль свинцю 2PbCO 3 · Pb (OH) 2. Хороша криюча здатність, міцність і довговічність утвореною плівки, стійкість до дії повітря і світла - ось головні переваги свинцевих білил. Але є і антідостоінства: висока чутливість до сірководню, і головне - токсичність. Саме через неї свинцеві білила застосовують зараз тільки для зовнішнього фарбування суден і металоконструкцій.
До складу масляних фарб входять і інші сполуки свинцю. Довгий час в якості жовтого пігменту використовували глет PbO, але з появою на ринку свинцевого крона PbCrO 4 глет втратив своє значення. Однак це не завадило йому залишитися одним з кращих сикативів (прискорювачів висихання масел).
Самий популярний і масовий пігмент на свинцевій основі - сурик Pb 3 O 4. Цією чудовою фарбою яскраво-червоного кольору фарбують, зокрема, підводні частини кораблів.
Свинець і електротехніка
Особливо багато свинцю споживає кабельна промисловість, де їм оберігають від корозії телеграфні та електричні дроти при підземній або підводного прокладці. Багато свинцю йде і на виготовлення легкоплавких сплавів (з вісмутом, оловом і кадмієм) для електричних запобіжників, а також для точної пригону контактуючих деталей. Але головне, мабуть, - це використання свинцю в хімічних джерелах струму.Свинцевий акумулятор з моменту свого створення зазнав багато конструктивних змін, але основа його залишилася тією ж: дві свинцеві пластини, занурені в сірчанокислий електроліт. На пластини нанесена паста з окису свинцю. При зарядці акумулятора на одній з пластин виділяється водень, який відновлює окис до металевого свинцю, на іншій - кисень, що переводить окис в перекис. Вся конструкція перетворюється на гальванічний елемент з електродами зі свинцю та перекису свинцю. У процесі розрядки перекис понижати, а металевий свинець перетворюється на окис. Ці реакції супроводжуються виникненням електричного струму, який буде текти по ланцюгу до тих пір, поки електроди не стануть однаковими - покритими окисом свинцю.
Виробництво лужних акумуляторів досягло в наш час гігантських розмірів, але воно не витіснило акумулятори свинцеві. Останні поступаються лужним у міцності, вони важчі, але зате дають струм більшої напруги. Так, для живлення автостартера потрібно п'ять кадмієво-нікелевих акумуляторів або три свинцевих.
Акумуляторна промисловість - один із найбільш ємних споживачів свинцю.
Можна, мабуть, сказати і те, що свинець перебував біля витоків сучасної електронно-обчислювальної техніки.
Свинець був одним з перших металів, переведених у стан надпровідності. До речі, температура, нижче якої цей метал набуває здатність пропускати електричний струм без найменшого опору, досить висока - 7,17 ° K. (Для порівняння зазначимо, що в олова вона дорівнює 3,72, у цинку - 0,82, у титану - всього 0,4 ° K). З свинцю була зроблена обмотка перший надпровідного трансформатора, побудованого в
На надпровідності свинцю заснований один з найефектніших фізичних «фокусів», вперше продемонстрований в 30-х роках радянським фізиком В.К. Аркадьєва.
За переказами, труну з тілом Магомета висів у просторі без опор. З тверезомислячих людей ніхто, звичайно, цьому не вірить. Однак у дослідах Аркадьєва відбувалося щось подібне: невеликий магнітик висів без будь-якої опори над свинцевою пластинкою, що знаходилася в середовищі рідкого гелію, тобто при температурі 4,2 ° K, набагато меншою, ніж критична для свинцю.
Відомо, що при зміні магнітного поля в будь-якому провіднику виникають вихрові струми (струми Фуко). У звичайних умовах вони швидко гасяться опором. Але, якщо опору немає (сверхпроводімость!), ці струми не згасають і, природно, зберігається створене ними магнітне поле. Магнітик над свинцевою пластинкою мав, зрозуміло, своє поле і, падаючи на неї, порушував магнітне поле від самої платівки, спрямоване назустріч полю магніту, і воно відштовхувало магніт. Значить, завдання зводилося до того, щоб підібрати магнітик такої маси, щоб його могла втримати на певній відстані ця сила відштовхування.
У наш час надпровідність - величезна галузь наукових досліджень і практичного застосування. Говорити про те, що вона пов'язана тільки зі свинцем, звичайно не можна. Але значення свинцю в цій області не вичерпується наведеними прикладами.
Один з кращих провідників електрики - мідь - ніяк не вдається перевести в надпровідний стан. Чому це так, у вчених ще немає єдиної думки. В експериментах по надпровідності міді відведена роль електроізолятор. Але сплав міді зі свинцем використовують в надпровідникової техніці. У температурному інтервалі 0,1 ... 5 ° K цей сплав виявляє лінійну залежність опору від температури. Тому його використовують в приладах для вимірювання винятково низьких температур.
Свинець і транспорт
І ця тема складається з кількох аспектів. Перший - це антифрикційні сплави на основі свинцю. Поряд із загальновідомими бабітів і свинцевими бронзами, антифрикційним сплавом часто служить свинцево-кальцієва лігатура (3 ... 4% кальцію). Те ж призначення мають і деякі припої, відрізняються низьким вмістом олова і, в окремих випадках, добавкою сурми. Дедалі важливішу роль починають грати сплави свинцю з талієм. Присутність останнього підвищує теплостійкість підшипників, зменшує корозію свинцю органічними кислотами, що утворюються при фізико-хімічному руйнуванні мастил.Другий аспект - боротьба з детонацією у двигунах. Процес детонації те саме процесу горіння, але швидкість його занадто велика ... У двигунах внутрішнього згоряння він виникає через розпад молекул ще не згорілих вуглеводнів під впливом зростаючих тиску і температури. Розпадаючись, ці молекули приєднують кисень і утворюють перекиси, стійкі лише в дуже вузькому інтервалі температур. Вони-то і викликають детонацію, і паливо запалюється раніше, ніж досягнута необхідна стиск суміші в циліндрі. У результаті мотор починає «барахлити», перегріватися, з'являється чорний вихлоп (ознака неповного згоряння), прискорюється вигоряння поршнів, сильніше зношується шатунно-кривошипний механізм, втрачається потужність ...
Найпоширеніший антидетонатор - тетраетилсвинець (ТЕС) Pb (С 2 Н 5) 4 - безбарвна отруйна рідина. Дія її (та інших металоорганічних антидетонаторов) пояснюється тим, що при температурі вище
Добавка тетраетилсвинцю до палива ніколи не перевищує 1%, але не тільки з-за токсичності цієї речовини. Надлишок вільних радикалів може ініціювати утворення перекисів.
Важлива роль у вивченні процесів детонації моторних палив і механізму дії антидетонаторов належить вченим Інституту хімічної фізики АН СРСР на чолі з академіком М.М. Семеновим і професором А.С. Соколик.
Свинець і війна
Свинець - важкий метал, його щільність 11,34. Саме ця обставина послужила причиною масового використання свинцю в вогнепальну зброю. Між іншим, свинцевими метальними снарядами користувалися ще в давнину: пращники армії Ганнібала метали в римлян свинцеві кулі. І зараз кулі відливають з свинцю, лише оболонку їх роблять з інших, більш твердих металів.Будь-яка добавка до свинцю збільшує його твердість, але кількісно вплив добавок нерівноцінно. У свинець, що йде на виготовлення шрапнелі, додають до 12% сурми, а в свинець рушничного дробу - не більше 1% миш'яку.
Без ініціюючих вибухових речовин ні одне скорострільне зброю діяти не буде. Серед речовин цього класу переважають солі важких металів. Використовують, зокрема, азид свинцю PbN 6.
До всіх вибухових речовин пред'являють дуже жорсткі вимоги з точки зору безпеки поводження з ними, потужності, хімічної і фізичної стійкості, чутливості. З усіх відомих ініціюючих вибухових речовин за всіма цими характеристиками «проходять» лише «гримуча ртуть», азид і трінітрорезорцінат свинцю (ТНРС).
Свинець і наука
У Аламогордо - місце першого атомного вибуху - Енріко Фермі виїхав в танку, обладнаному свинцевим захистом. Щоб зрозуміти, чому від гамма-випромінювання захищаються саме свинцем, нам необхідно звернутися до сутності поглинання короткохвильового випромінювання.Гамма-промені, які супроводжують радіоактивний розпад, йдуть з ядра, енергія якого майже в мільйон разів перевищує ту, що «зібрана» у зовнішній оболонці атома. Природно, що гамма-промені незмірно енергійніше променів світлових. Зустрічаючись з речовиною, фотон або квант будь-якого випромінювання втрачає свою енергію, цим-то і виражається його поглинання. Але енергія променів різна. Чим коротше їх хвиля, тим вони енергійніше, або, як прийнято виражатися, жорсткіше. Чим щільніше середовище, через яку проходять промені, тим сильніше вона їх затримує. Свинець щільний. Б'ючись об поверхню металу, гамма-кванти вибивають з неї електрони, на що витрачають свою енергію. Чим більше атомний номер елемента, тим важче вибити електрон з його зовнішньої орбіти через більшої сили тяжіння ядром.
Чим жорсткіше промені, тим більше їх проникаюча здатність - аксіома, яка не потребує доказів. Однак учених, поклавшись на цю аксіому, чекав вельми цікавий сюрприз. Раптом з'ясувалося, що гамма-промені енергією понад 1 млн еВ затримуються свинцем не слабкішим, а сильнішим менш жорстких! Факт, здавалося, що суперечить очевидності. Після проведення найтонших експериментів з'ясувалося, що гамма-квант енергією понад 1,02 МеВ в безпосередній близькості від ядра «зникає», перетворюючись на пару електрон - позитрон, і кожна з частинок забирає із собою половину витраченої на їх утворення енергії. Позитрон недовговічний і, зіткнувшись з електроном, перетворюється в гамма-квант, але вже меншою енергії. Освіта електронно-позитронного пар спостерігається тільки у гамма-квантів високої енергії і лише поблизу від «масивного» ядра, тобто в елементі з більшим атомним номером.
Свинець - один з останніх стабільних елементів таблиці Менделєєва. І з важких елементів - найдоступніший, з відпрацьованою століттями технологією видобутку, з розвіданими рудами. І дуже пластичний. І дуже зручний в обробці. Ось чому свинцева захист від випромінювання - найпоширеніша. П'ятнадцяти-двадцяти-сантиметрового шару свинцю досить, щоб оберегти людей від дії випромінювання будь-якого відомого науці виду.
Коротко згадаємо ще про одну сторону служіння свинцю науці. Вона теж пов'язана з радіоактивністю.
У годиннику, якими ми користуємося, немає свинцевих деталей. Але в тих випадках, коли час вимірюють не годинами і хвилинами, а мільйонами років, без свинцю не обійтися. Радіоактивні перетворення урану і торію завершуються утворенням стабільних ізотопів елемента № 82. При цьому, правда, виходить різний свинець. Розпад ізотопів 235 U і 238 U приводить в остаточному підсумку до ізотопів 207 Pb і 206 Pb. Найбільш поширений ізотоп торія 232 Th закінчує свої перетворення ізотопом 208 Pb. Встановивши співвідношення ізотопів свинцю у складі геологічних порід, можна дізнатися, скільки часу існує той чи інший мінерал. При наявності особливо точних приладів (мас-спектрометрів) вік породи встановлюють по трьох незалежних визначень - за співвідношенням 206 Pb: 238 U; 207 Pb: 235 U і 208 Pb: 232 Th.
Свинець і культура
Почнемо з того, що ці рядки віддруковані літерами, виготовленими з свинцевого сплаву. Головні компоненти друкарських сплавів - свинець, олово і сурма. Цікаво, що свинець і олово стали використовувати в книгодрукуванні з перших його кроків. Але тоді вони не становили єдиного сплаву. Німецький першодрукар Йоганн Гуттенберг літери з олова відливав в свинцеві форми, так як вважав зручним карбувати з м'якого свинцю форми, які витримували певну кількість заливок олова. Нинішні олов'яно-свинцеві типографські сплави складають так, щоб вони задовольняли багатьом вимогам: вони повинні мати добрі ливарні властивості та незначну усадку, бути досить твердими і хімічно стійкими по відношенню до фарб і змивають їх розчинів; при переплавки повинно зберігатися сталість складу.Однак служіння свинцю людській культурі почалося задовго до появи перших книжок. Живопис з'явилася раніше писемності. Протягом багатьох століть художники використовували фарби на свинцевій основі, і вони до цих пір не вийшли з ужитку: жовта - свинцевий крон, червона - сурик і, звичайно, свинцеві білила. Між іншим, саме через свинцевих білил здаються темними картини старих майстрів. Під дією мікродомішок сірководню в повітрі свинцеві білила перетворюються в темний сірчистий свинець PbS ...
З давніх пір стінки гончарних виробів покривали глазур'ю. Найпростіша глазур робиться з окису свинцю і кварцового піску. Нині санітарний нагляд забороняє використовувати цю глазур при виготовленні предметів домашнього побуту: контакт харчових продуктів з солями свинцю повинен бути виключений. Але у складі майолікових глазурей, призначених для декоративних цілей, порівняно легкоплавкі сполуки свинцю використовують, як і раніше.
Нарешті, свинець входить до складу кришталю, точніше, не свинець, а його окис. Свинцеве скло вариться без будь-яких ускладнень, воно легко видувається і граніт, порівняно просто нанести на нього візерунки і звичайну нарізку, гвинтову, зокрема. Таке скло добре заломлює світлові промені і тому знаходить застосування в оптичних приладах.
Додаючи в шихту свинець і поташ (замість вапна), готують страз - скло з блиском, великим, ніж у дорогоцінних каменів.
Свинець і медицина
Потрапляючи в організм, свинець, як і більшість важких металів, викликає отруєння. І тим не менш свинець потрібен медицині. З часів стародавніх греків залишилися в лікарській практиці свинцеві примочки і пластири, але цим не обмежується медична служба свинцю.Жовч потрібна не тільки сатириків. Вміщені в ній органічні кислоти, перш за все глікохолевая C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 COOH, а також таурохолевая C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 CH 2 SO 3 H, стимулюють діяльність печінки. А оскільки не завжди і не у всіх печінка працює з точністю добре налагодженого механізму, ці кислоти потрібні медицині. Виділяють їх і поділяють з допомогою оцтовокислого свинцю. Свинцева сіль глікохолевой кислоти випадає при цьому в осад, а таурохолевой - залишається в маточному розчині. Відфільтрувавши осад, з маткового розчину виділяють і другий препарат, діючи знову ж свинцевим з'єднанням - основний оцтової сіллю.
Але головна робота свинцю в медицині пов'язана з діагностикою і рентгенотерапією. Він захищає лікарів від постійного рентгенівського опромінення. Для практично повного поглинання променів Рентгена достатньо на їх шляху поставити шар свинцю в 2 ... 3 мм. Ось чому медичний персонал рентгенівських кабінетів одягнений у фартухи, рукавиці та шоломи з гуми, до складу якої введено свинець. І зображення на екрані спостерігають через свинцеве скло.
Такі головні аспекти взаємовідносин людства зі свинцем - елементом, відомим з глибокої давнини, але і сьогодні службовцям людині в багатьох областях його діяльності.
Чудові горщики
Виробництво металів, перш за все золота, у Давньому Єгипті вважалося "священним мистецтвом». Завойовники Єгипту катували його жерців, випитуючи у них секрети виплавки золота, але ті вмирали, зберігаючи таємницю. Сутність процесу, який єгиптяни так оберігали, з'ясували через багато років. Вони обробляли золоту руду розплавленим свинцем, розчиняє благородні метали, і таким чином добували золото з руд. Цей розчин потім піддавали окислювальному випалу, і свинець перетворювався на окис. Головною таємницею цього процесу були горщики для випалу. Їх робили з кістяною золи. При плавці окис свинцю вбиралася в стінки горщика, захоплюючи при цьому випадкові домішки. А на дні залишався чистий сплав.Сила слова
26 травняЗ білої фарби - червона
Свинцеві білила вміли виготовляти 3 тис. років тому. Основним постачальником їх у стародавньому світі був острів Родос в Середземному морі. Фарб тоді не вистачало, і коштували вони надзвичайно дорого. Прославлений грецький художник Нікій одного разу з нетерпінням чекав прибуття білил з Родосу. Дорогоцінний вантаж прибув в афінський порт Пірей, але там несподівано спалахнула пожежа. Полум'я охопило кораблі, на яких були привезені білила. Коли пожежу загасили, засмучений художник піднявся на палубу одного з постраждалих кораблів. Він сподівався, що не весь вантаж загинув, міг же вціліти хоча б один бочонок з потрібною йому фарбою. Дійсно, в трюмі знайшлися бочки з білилами: вони не згоріли, але сильно обвуглилися. Коли бочки розкрили, то подив художника не було меж: у них була не біла фарба, а яскраво-червона! Так пожежа в порту підказав шлях виготовлення чудової фарби - сурику.Свинець і гази
При плавці того чи іншого металу доводиться дбати про видалення з розплаву газів, тому що інакше виходить низькоякісний матеріал. Домагаються цього різними технологічними прийомами. Виплавка ж свинцю в цьому сенсі жодних турбот металургам не доставляє: кисень, азот, сірчистий газ »водень, окис вуглецю, вуглекислий газ, вуглеводні не розчиняються ні в рідкому, ні в твердому свинці.«Свинцева мечеть»
В давнину при будівництві будівель або оборонних споруд камені нерідко скріплювали розплавленим свинцем. У селищі Старий Крим і зараз збереглися руїни так званої свинцевої мечеті, спорудженої в XIV столітті. Таку назву будинок одержав від того, що зазори в кам'яній кладці залиті свинцем.2. Олово
Олово - один з небагатьох металів, відомих людині ще з доісторичних часів. Олово і мідь були відкриті раніше заліза, а їхній сплав, бронза, - це, мабуть, найперший «штучний» матеріал, перший матеріал, виготовлений людиною.Результати археологічних розкопок дозволяють вважати, що ще за п'ять тисячоліть до нашої ери люди уміли виплавляти й чисте олово. Відомо, що древні єгиптяни олово для виробництва бронзи возили з Персії.
Під назвою «трапові» цей метал описаний у давньоіндійській літературі. Латинська назва олова stannum походить від санскритського «ста», що означає «твердий».
Згадування про олово зустрічається й у Гомера. Майже за десять століть до нової ери фінікійці доставляли олов'яну руду з Британських островів, що називалися тоді Касситеридами. Звідси назва каситериту - найважливішого з мінералів олова; складу його SnO 2. Інший важливий мінерал - станнін, або олов'яний колчедан, Cu 2 FeSnS 4. Інші 14 мінералів елементу № 50 зустрічаються набагато рідше і промислового значення не мають. Між іншим, наші предки мали у своєму розпорядженні багатші олов'яні руди, ніж ми. Можна було виплавляти метал безпосередньо з руд, що знаходяться на поверхні Землі і збагачених у ході природних процесів вивітрювання і вимивання. У наш час таких руд уже немає. У сучасних умовах процес одержання олова багатоступінчастий і трудомісткий. Руди, з яких виплавляють олово тепер, складні за складом, окрім елемента № 50 (у виді окислу або сульфіду) у них звичайно присутні кремній, залізо, свинець, мідь, цинк, миш'як, алюміній, кальцій, вольфрам та інші елементи. Нинішні олов'яні руди рідко містять більше 1% Sn, а розсипи - і того менше: 0,01 ... 0,02% Sn. Це означає, що для одержання кілограму олова необхідно добути і переробити щонайменше центнер руди.
Властивості олова
Атомний номер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 50
Атомна маса ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 118,710
Ізотопи
стабільні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 112, 114-120, 122, 124
нестабільні ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 108-111, 113, 121, 123, 125-127
Температура плавлення, ° С ... ... ... ... ... .. 231,9
Температура кипіння, ° С ... ... ... ... ... ... .. 262,5
Щільність, г / см 3 ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .7,29
Твердість (по Бринеллю) ... ... ... ... ... ... ... 3,9
Вміст у земній корі,% (мас.) ... ... 0,0004
Застосування
Олово почали застосовувати, ймовірно, ще за часів Гомера та Мойсея. Відкриття його було пов'язано, швидше за все, з випадковим відновленням наносного каситериту (олов'яного каменю); наносні відкладення зустрічаються на поверхні або близько до неї, і олов'яні руди набагато легше відновлюються, ніж руди інших металів. Стародавні бритти були добре знайомі з оловом: в графстві Корнуолл на південному заході Англії були виявлені древні сурми зі шлаком. Метал був, очевидно, малодоступний і доріг, тому що олов'яні предмети рідко зустрічаються серед римських і грецьких старожитностей, хоча про олово говориться в Біблії у Четвертій книзі Мойсеєвого (Числа), а слово каситерит, яке і сьогодні використовується для позначення оксидної олов'яної руди, - грецького походження. Малакка і Східна Індія згадуються як джерела олова в арабській літературі 8-9 ст. і різними авторами в 16 ст. у зв'язку з Великими географічними відкриттями. Історія олов'яних розробок у Саксонії і Богемії відноситься ще до 12 ст., Але в 17 ст. 30-річна війна (1618-1648) зруйнувала цю промисловість. Виробництво згодом відновили, але незабаром воно прийшло в занепад через відкриття багатих родовищ в Америці.
Бронза. Задовго до того, як навчилися видобувати олово в чистому вигляді, був відомий сплав олова з міддю - бронза, який отримували, мабуть, вже в 2500-2000 до н.е. Олово в рудах часто зустрічається разом з міддю, так що при плавці міді в Британії, Богемії, Китаї і на півдні Іспанії утворювалася не чиста мідь, а її сплав з деякою кількістю олова. Ранні мідні плотничние інструменти (долото, тесло та ін) з Ірландії містили до 1% Sn. У Єгипті мідне начиння 12-ї династії (2000 до н.е.) містила до 2% Sn, мабуть, як випадкову домішка. Первісна практика виплавки міді грунтувалася на використанні суміші мідних та олов'яних руд, в результаті чого і виходила бронза, що містить до 22% Sn.
У сучасному світі більше третини видобутого олова витрачається на виготовлення харчової жерсті та ємностей для напоїв. Жесть в основному складається зі сталі, але має покриття з олова зазвичай завтовшки менше 0,4 мкм.
Сплави. Одна третина олова йде на виготовлення припоїв. Припої - це сплави олова в основному зі свинцем у різних пропорціях в залежності від призначення. Сплав, що містить 62% Sn і 38% Pb, називається евтектичним і має найнижчу температуру плавлення серед сплавів системи Sn - Pb. Він входить до складів, які використовуються в електроніці та електротехніці. Інші свинцево-олов'яні сплави, наприклад 30% Sn + 70% Pb, що мають широку область затвердіння, використовуються для пайки трубопроводів і як присадний матеріал. Застосовуються й олов'яні припої без свинцю. Сплави олова з сурмою і міддю використовуються як антифрикційні сплави (бабіти, бронзи) в технології підшипників для різних механізмів. Сучасні олов'яно-свинцеві сплави містять 90-97% Sn і невеликі добавки міді і сурми для збільшення твердості й міцності. На відміну від ранніх і середньовічних свинецсодержащих сплавів, сучасний посуд з Cплав олова безпечна для використання.
Покриття з олова і його сплавів. Олово легко утворює сплави з багатьма металами. Олов'яні покриття мають хороше зчеплення з основою, забезпечують хорошу корозійний захист і красивий зовнішній вигляд. Олов'яні та олов'яно-свинцеві покриття можна наносити, занурюючи спеціально приготовлений предмет у ванну з розплавом, проте більшість олов'яних покриттів і сплавів олова зі свинцем, міддю, нікелем, цинком і кобальтом осаджують електролітично з водних розчинів. Наявність великого діапазону складів для покриттів з олова і його сплавів дозволяє вирішувати різноманітні завдання промислового і декоративного характеру.
Злуки. Олово утворює різні хімічні сполуки, багато з яких знаходять важливе промислове застосування. Крім численних неорганічних сполук, атом олова здатний до утворення хімічного зв'язку з вуглецем, що дозволяє отримувати металоорганічні сполуки, відомі як оловоорганические Водні розчини хлоридів, сульфатів і фтороборатов олова служать електролітами для осадження олова і його сплавів. Оксид олова застосовують у складі глазурі для кераміки; він надає глазурі непрозорість і служить барвним пігментом. Оксид олова можна також осаджувати з розчинів у вигляді тонкої плівки на різних виробах, що надає міцність скляним виробам (або зменшує вагу судин, зберігаючи їх міцність). Введення станату цинку та інших похідних олова в пластичні і синтетичні матеріали зменшує їх займистість і перешкоджає утворенню токсичного диму, і ця область застосування стає найважливішою для сполук олова. Величезна кількість оловоорганічних сполук витрачається в якості стабілізаторів полівінілхлориду - речовини, що використовується для виготовлення тари, трубопроводів, прозорого покрівельного матеріалу, віконних рам, водостоків та ін Інші оловоорганические сполуки використовуються як сільськогосподарські хімікати, для виготовлення фарб і консервації деревини.
Родовище
Кітельское олово - поліметалічні родовища
Розташування. Основне родовище розташоване в Північному Приладожя на території Піткярантський району Республіки Карелія у 15 км на північний захід від м. Піткяранта і в 250 км від Петрозаводська. Найближча залізнична станція Койрін-Оя знаходиться в 1.5 км на південь від родовища на лінії Петрозаводськ - Яніс'ярві - С. Петербург з виходом на магістраль Мурманськ - С. Петербург через р.р. Піткяранта і Лодєйне Поле. У районі широко розвинена мережа автомобільних доріг республіканського значення, які виходять на шосе Піткяранта - Петрозаводськ. Основна водна магістраль - Ладозьке озеро - знаходиться в 5.5 км південніше родовища і входить в систему Біломорсько - Балтійського каналу, що пропускає судна типу ріка-море. У м. Піткяранта є причал, використовуваний для відвантаження щебеню. У східній частині родовища проходить лінія електропередач 1 класу напругою 110 кВ і місцева ЛЕП напругою 6 кВ.
Геологічна позиція. Родовище розташоване в західній олово-поліметалічної підзоні Салмінський - Уксінско - Кітельской рудної зони. Олов'яне і супутнє зруденіння локалізовано в межах пластообразной скарноворудной поклади, що відноситься до II підсв Піткярантський свити нижнього протерозою і що обрамляє з півночі Койрінойско - Піткярантський гнейси - гранітні купол. Східна його частина і породи і породи обрамлення "зрізані" гранітами рапаківі і пронизані їх сіллоподобнимі апофизами. Всі промислово-значуще олив'яне зруденіння зосереджене в південній частині скарново-рудної поклади поблизу контакту апатиту з гнейси-гранітами купола. Поклад характеризується субширотні простяганням і крутим падінням. З поверхні вона повсюдно перекрита чохлом четвертинних відкладів потужністю 30 - 40 м .
Схема будови Кітельского родовища (план і розрізи):
1 - четвертинні відкладення; 2 - граніти рапаківі (2 фаза) З - кварцити; польовошпат - біотитові сланці, 4 - кальцuфupи, мpaмори; 5-полевошпатамфіболовие, графітсодержащіе кварц-біотитові апатиту; 6 - піроксенових, гранатові, гранат-піроксенових, магнетит- піроксенових апатиту; 7-гнейси-граніти.
Крім Кітельского родовища, в Північному Приладожя виявлені Люппікковское, Хопунварское, Уксінское та ін прояви олов'яно-поліметалліческтіх руд скарнового типу, що свідчить про можливість значного розширення тут оловорудно-сировинної бази.
Сполука отриманого олов'яного концентрату залежить від сировини, і ще від того, яким способом цей концентрат одержували. Вміст олова в ньому коливається від 40 до 70%. Концентрат направляють у печі для випалу (при 600 ... 700 ° C), де з нього віддаляються відносно леткі домішки миш'яку та сірки. А велику частину заліза, сурми, вісмуту і деяких інших металів уже після випалу виділяють соляною кислотою. Після того як це зроблено, залишається відокремити олово від кисню і кремнію. Тому остання стадія виробництва чорнового олова - плавка з вугіллям і флюсами у відбивних або електричних печах. З фізико-хімічної точки зору цей процес аналогічний доменному: вуглець «віднімає» в олова кисень, а флюси перетворюють двоокис кремнію в легкий у порівнянні з металом шлак.
У чорновому олові домішок ще досить багато: 5 ... 8%. Щоб одержати метал сортових марок (96,5 ... 99,9% Sn), використовують вогневе або рідше електролітичне рафінування. А потрібне напівпровідниковій промисловості олово чистотою майже шість дев'яток - 99,99985% Sn - одержують переважно методом зонної плавки.
Всього лише півграма олова приходиться на кожну банку. Але помножені на масштаби виробництва ці півграми перетворюються в десятки тонн ... Частка «вторинного» олова в промисловості капіталістичних країн становить приблизно третину загального виробництва. У нашій країні працюють десятки промислових установок по регенерації олова.
Як же знімають олово з білої жерсті? Механічними способами зробити це майже неможливо, тому використовують розходження в хімічних властивостях заліза й олова. Найчастіше жерсть обробляють газоподібним хлором. Залізо під час відсутності вологи з ним не реагує. Олово ж з'єднується з хлором дуже легко. Утворюється паруюча рідина - хлорне олово SnCl 4, що застосовують у хімічній і текстильній промисловості або відправляють у електролізер, щоб одержати там з нього металічне олово. І знову почнеться «круговерть»: цим оловом покриють сталеві аркуші, одержать білу жерсть. З неї зроблять банки, банки заповнять їжею й закриють. Потім їх розкриють, консерви з'їдять, банки викинуть. А потім вони (не всі, на жаль) знову потраплять на заводи «вторинного» олова.
Інші елементи роблять круговорот у природі за участю рослин, мікроорганізмів і т. д. Круговорот олова - справа рук людських.
Техніка бідує й в інших олов'яних сплавах. Їх, щоправда, майже не застосовують як конструкційні матеріали: вони недостатньо міцні і занадто дороги. Зате в них є інші властивості, що дозволяють вирішувати важливі технічні задачі при порівняно невеликих витратах матеріалу.
Найчастіше олов'яні сплави застосовують як антифрикційні матеріали або припої. Перші дозволяють зберігати машини й механізми, зменшуючи втрати на тертя; другі з'єднують металеві деталі.
З усіх антифрикційних сплавів найкращими властивості мають олов'яні бабіти, у складі яких до 90% олова. М'які і легкоплавкі свинцевоолов'яні припої добре змочують поверхню більшості металів, мають високу пластичність. Однак область їхнього застосування обмежується через недостатню механічну міцність самих припоїв.
Олово входить також до складу типографського сплаву гарту. Нарешті, сплави на основі олова дуже потрібні електротехніці. Найважливіший матеріал для електроконденсаторів - станіоль; це майже чисте олово, перетворене в тонкі аркуші (частка інших металів у станіолі не перевищує 5%).
Між іншим, багато сплавів олова - справжні хімічні сполуки елемента № 50 з іншими металами. Сплавляючись, олово взаємодіє з кальцієм, магнієм, цирконієм, титаном, багатьма рідкоземельними елементами. Утворюються при цьому, відрізняються досить великою тугоплавкістю. Так, станід цирконію Zr 3 Sn 2 плавиться лише при 1985 ° C . І «винна» тут не тільки тугоплавкість цирконію, але і характер сплаву, хімічний зв'язок між утворюючими його речовинами. Або інший приклад. Магній до числа тугоплавких металів не віднесеш, 651 ° C - Далеко не рекордна температура плавлення. Олово плавиться при ще більш низькій температурі - 232 ° C . А їхній сплав - сполука Mg 2 Sn - має температуру плавлення 778 ° C .
Той факт, що елемент № 50 утворює досить численні сплави такого роду, змушує критично поставитися до твердження, що лише 7% виробленого у світі олова витрачається у вигляді хімічних сполук («Коротка хімічна енциклопедія», т. 3, с. 739). Мабуть, мова тут йде тільки про сполуки з неметалами.
Промисловість обмежено використовує й окисли олова. SnO застосовують для одержання рубінового скла, a SnO 2 - білої глазурі. Золотисто-жовті кристали дисульфіду олова SnS 2 нерідко називають сухозлітним золотом, яким «золотять» дерево, гіпс. Це, якщо можна так виразитися, «найантисучасніше» застосування сполук олова. А найсучасніше?
Якщо мати на увазі тільки сполуки олова, то це застосування станату барію BaSnO 3 у радіотехніку як чудовий діелектрик. А один з ізотопів олова, 119 Sn, зіграв помітну роль при вивченні ефекту Мессбауера - явища, завдяки якому був створений новий метод дослідження - гамма-резонансна спектроскопія. І це не єдиний випадок, коли древній метал послужив службу сучасній науці.
На прикладі сірого олова - однієї з модифікацій елемента № 50 - був виявлений зв'язок між властивостями і хімічною природою напівпровідникового матеріалу. І це, мабуть, єдине, за що сіре олово можна пом'янути добрим словом: шкоди воно принесло більше, ніж користі. Ми ще повернемося до цього різновиду елемента № 50 після розповіді про ще одну велику і важливу групу сполук олова.
1852 р .
Спочатку речовини цього класу одержували лише одним способом - в обмінній реакції між неорганічними сполуками олова і реактивами Гриньяра. Ось приклад такої реакції:
SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl
(R тут - вуглеводневий радикал, X - галоген).
Сполуки складу SnR 4 широкого практичного застосування не знайшли. Але саме з них отримано інші оловоорганические речовини, користь яких безсумнівна.
Вперше інтерес до оловоорганіки виник у роки першої світової війни. Майже всі органічні сполуки олова, отримані на той час, були токсичні. Як отруйні речовини ці сполуки не були використані, їх токсичністю для комах, цвілевих грибків, шкідливих мікробів скористалися пізніше. На основі ацетату трифенілолова (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3 був створений ефективний препарат для боротьби з грибковими захворюваннями картоплі та цукрового буряка. У цього препарату виявилася ще одна корисна властивість: він стимулював ріст і розвиток рослин.
Для боротьби з грибками, що розвиваються в апаратах целюлозно-паперової промисловості, застосовують іншу речовину - гідроокис трибутилолова (С 4 Н 9) 3 SnOH. Це набагато підвищує продуктивність апаратури.
Багато «професій» у ділауріната дібутілолова (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2. Його використовують у ветеринарній практиці як засіб проти гельмінтів (глистів). Ця ж речовина широко застосовується у хімічній промисловості як стабілізатор полівінілхлориду й інших полімерних матеріалів і як каталізатор. Швидкість реакції утворення уретанів (мономери поліуретанових каучуків) у присутності такого каталізатора зростає в 37 тис. разів.
На основі оловоорганічних сполук створені ефективні інсектициди; оловоорганические скло надійно захищає від рентгенівського опромінення, полімерними свинець-та оловоорганічними фарбами покривають підводні частини кораблів, щоб на них не наростали молюски.
Усе це сполуки чотирьохвалентного олова. Обмежені рамки статті не дозволяють розповісти про багато інших корисних речовин цього класу.
Органічні сполуки двовалентного олова, напроти, нечисленні і практичне застосування поки майже не знаходять.
1916 р . партія олова була відправлена по залізниці з Далекого Сходу в європейську частину Росії. Але на місце прибули не сріблясто-білі зливки, а переважно дрібний сірий порошок.
За чотири роки до цього відбулася катастрофа з експедицією полярного дослідника Роберта Скотта. Експедиція, що направлялася до Південного полюса, залишилася без палива: воно витекло з залізних судин крізь шви, пропаяні оловом.
Приблизно в ті ж роки до відомого російського хіміка В.В. Марковникова звернулися з інтендантства з проханням пояснити, що відбувається з лудженими чайниками, якими постачали російську армію. Чайник, що принесли в лабораторію як наочний приклад, був покритий сірими плямами і наростами, що обсипалися навіть при легкому постукуванні рукою. Аналіз показав, що і пил, і нарости складалися тільки з олова, без яких би то не було домішок.
Що ж відбувалося з металом у всіх цих випадках?
Як і багато інших елементів, олово має трохи алотропічних модифікацій, кілька станів. (Слово «алотропія» перекладається з грецької як «інша властивість», «інший поворот».) При нормальній плюсовій температурі олово виглядає так, що ніхто не може засумніватися в приналежності його до класу металів.
Білий метал, пластичний, ковкий. Кристали білого олова (його називають ще бета-оловом) тетрагональні. Довжина ребер елементарних кристалічних грат - 5,82 і 3,18 Ǻ. Але при температурі нижче 13,2 ° C «Нормальний» стан олова інший. Ледь досягають цей температурний поріг, у кристалічній структурі олов'яного зливка починається перебудова. Біле олово перетворюється в порошкоподібне сіре, або альфа-олово, і чим нижче температура, тим більше швидкість цього перетворення. Максимуму вона досягає при мінус 39 ° C .
Кристали сірого олова кубічної конфігурації; розміри їхніх елементарних осередків більше - довжина ребра 6,49 Ǻ. Тому густина сірого олова помітно менша, ніж білого: 5,76 і 7,3 г / см 3 відповідно.
Результат перетворення білого олова в сіре іноді називають «олов'яною чумою». Плями і нарости на армійських чайниках, вагони з олов'яним пилом, шви, що стали проникними для рідини - наслідки цієї «хвороби».
Чому зараз не трапляються подібні історії? Тільки по одній причині: олов'яну чуму навчилися «лікувати». З'ясована її фізико-хімічна природа, встановлено, як впливають на сприйнятливість металу до «чуми» ті або інші добавки. Виявилося, що алюміній і цинк сприяють цьому процесу, а вісмут, свинець і сурма, навпаки, протидіють йому.
Крім білого і сірого олова, виявлена ще одна Аллотропических модифікація елементу № 50 - гамма-олово, стійке при температурі вище 161 ° C . Відмітна риса такого олова - крихкість. Як і всі метали, зі зростанням температури олово стає пластічнєє, але тільки при температурі нижче 161 ° C . Потім воно повністю втрачає пластичність, перетворюючись в гамма-олово, і стає настільки крихким, що його можна стовкти в порошок.
Кілька років тому американське Гірське бюро опублікувало розрахунки, з яких випливало, що розвіданих запасів елемента № 50 вистачить світові якнайбільше на 35 років. Правда, уже після цього було знайдено кілька нових родовищ, у тому числі найбільше в Європі, розташоване на території Польської Народної Республіки. І проте дефіцит олова продовжує тривожити фахівців.
Тому, закінчуючи розповідь про елемент № 50, ми хочемо ще раз нагадати про необхідність заощаджувати і берегти олово.
Недостача цього металу хвилювала навіть класиків літератури. Пам'ятаєте в Андерсена? «Двадцять чотири солдатики були зовсім однакові, а двадцять п'ятий солдатик був одноногий. Його відливали останнім, і олова небагато не вистачило ». Тепер олова не вистачає не небагато. Недарма навіть двоногі олов'яні солдатики стали рідкістю - частіше зустрічаються пластмасові. Але при всій повазі до полімерів замінити олово вони можуть далеко не завжди.
1839 р . інженер Бабіт. Звідси назва великої і дуже важливої групи антифрикційних сплавів - бабітів.
1809 р .
1976 р . почало працювати незвичайне підприємство, яке скорочено називають РЕП. Розшифровується це так: розвідувально-експлуатаційне підприємство. Воно розміщується в основному на кораблях. За Полярним колом, у морі Лаптєвих, в районі Ванькіной губи РЕП видобуває з морського дна оловоносних пісок. Тут же, на борту одного з суден, працює збагачувальна фабрика.
1975 р . становило 174 ... 180 тис. т.
3. Сплави
СПЛАВИ, матеріали, що мають металеві властивості і складаються з двох або більшої кількості хімічних елементів, з яких хоча б один є металом. Багато металеві сплави мають один метал в якості основи з малими добавками інших елементів. Найпоширеніший спосіб отримання сплавів - затвердіння однорідної суміші їх розплавлених компонентів. Існують і інші методи виробництва - наприклад, порошкова металургія. У принципі, чітку межу між металами і сплавами важко провести, тому що навіть в самих чистих металах є «слідові» домішки інших елементів. Проте зазвичай під металевими сплавами розуміють матеріали, одержувані цілеспрямовано додаванням до основного металу інших компонентів.
Свинцеві сплави. Звичайний припій (третнік) представляє собою сплав приблизно однієї частини свинцю з двома частинами олова. Він широко застосовується для з'єднання (паяння) трубопроводів та електропроводів. З сурм'яно-свинцевих сплавів роблять оболонки телефонних кабелів і пластини акумуляторів. Сплави свинцю з кадмієм, оловом і вісмутом можуть мати точку плавлення, що лежить значно нижче точки кипіння води (~ 70 ° C); з них роблять плавкі пробки клапанів спринклерних систем протипожежного водопостачання. Пьютер, з якого раніше відливали столові прилади (вилки, ножі, тарілки), містить 85-90% олова (інше - свинець). Підшипникові сплави на основі свинцю, звані бабітом, зазвичай містять олово, сурму і миш'як.
Олов'яно-свинцеві сплави мають світло сірий колір. Покриття олов'яно-свинцевими сплавами застосовують для захисту виробів від корозії в морській воді та ряді інших агресивних середовищ.
Сплав може бути обложений у вельми широких діапазонах за складом. Найбільшою хімічної стійкістю має сплав з вмістом свинцю і олова по 50%. Олов'яно-свинцеві сплави із вмістом олова від 5 до 17% застосовують як антифрикційні, особливо в поєднанні з маслами, де чисте свинець легко розчиняється. Покриття такого складу також виконують роль мастила при штампуванні деталей з листової сталі.
Значного поширення в промисловості одержали сплави на основі свинцю та олова з додаванням легуючих елементів. Ці сплави застосовуються, в основному, для роботи тертьових деталей у важких умовах, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння, коли корозійний вплив палив і олив при підвищеній температурі впливає на свинець.
Стандартний потенціал олова - 0,136 В.
Стандартний потенціал свинцю - 0,126 В.
Катодні і рівноважні потенціали свинцю і олова досить близькі, тому самоосаждаются з розчинів простих солей. Свинець і олово не утворюють ні твердих розчинів, ні хімічних сполук.
2. В'ячеславом П.М. Електролітичне осадження сплавів. Л.: «Машинобудування», 1986
3. Кудрявцев В.Т. Електролітичні покриття металами. М.: «Хімія», 1979.
4. Лайнер В.І. Захисні покриття металів. М.: «Машинобудування», 1974.
5. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Корозія і корозійностійкі сплави. М.: «Металліргія», 1973.
6. Федотов Н.Б. Бібікова М.М. В'ячеславом П.М. Гріхіес С.Я. Електролітичні сплави. М.: «Машгиз», 1961.
Кітельское олово - поліметалічні родовища
Розташування. Основне родовище розташоване в Північному Приладожя на території Піткярантський району Республіки Карелія у
Геологічна позиція. Родовище розташоване в західній олово-поліметалічної підзоні Салмінський - Уксінско - Кітельской рудної зони. Олов'яне і супутнє зруденіння локалізовано в межах пластообразной скарноворудной поклади, що відноситься до II підсв Піткярантський свити нижнього протерозою і що обрамляє з півночі Койрінойско - Піткярантський гнейси - гранітні купол. Східна його частина і породи і породи обрамлення "зрізані" гранітами рапаківі і пронизані їх сіллоподобнимі апофизами. Всі промислово-значуще олив'яне зруденіння зосереджене в південній частині скарново-рудної поклади поблизу контакту апатиту з гнейси-гранітами купола. Поклад характеризується субширотні простяганням і крутим падінням. З поверхні вона повсюдно перекрита чохлом четвертинних відкладів потужністю 30 -
1 - четвертинні відкладення; 2 - граніти рапаківі (2 фаза) З - кварцити; польовошпат - біотитові сланці, 4 - кальцuфupи, мpaмори; 5-полевошпатамфіболовие, графітсодержащіе кварц-біотитові апатиту; 6 - піроксенових, гранатові, гранат-піроксенових, магнетит- піроксенових апатиту; 7-гнейси-граніти.
Крім Кітельского родовища, в Північному Приладожя виявлені Люппікковское, Хопунварское, Уксінское та ін прояви олов'яно-поліметалліческтіх руд скарнового типу, що свідчить про можливість значного розширення тут оловорудно-сировинної бази.
Як одержують олово з руд
Виробництво елементу № 50 з руд і розсипів завжди починається зі збагачення. Методи збагачення олов'яних руд досить різноманітні. Застосовують, зокрема, гравітаційний метод, заснований на розходженні густини основного і супутнього мінералів. При цьому не можна забувати, що супутні далеко не завжди бувають порожньою породою. Часто вони містять коштовні метали, наприклад вольфрам, титан, лантаноїди. У таких випадках з олов'яної руди намагаються витягти усі цінні компоненти.Сполука отриманого олов'яного концентрату залежить від сировини, і ще від того, яким способом цей концентрат одержували. Вміст олова в ньому коливається від 40 до 70%. Концентрат направляють у печі для випалу (при 600 ... 700 ° C), де з нього віддаляються відносно леткі домішки миш'яку та сірки. А велику частину заліза, сурми, вісмуту і деяких інших металів уже після випалу виділяють соляною кислотою. Після того як це зроблено, залишається відокремити олово від кисню і кремнію. Тому остання стадія виробництва чорнового олова - плавка з вугіллям і флюсами у відбивних або електричних печах. З фізико-хімічної точки зору цей процес аналогічний доменному: вуглець «віднімає» в олова кисень, а флюси перетворюють двоокис кремнію в легкий у порівнянні з металом шлак.
У чорновому олові домішок ще досить багато: 5 ... 8%. Щоб одержати метал сортових марок (96,5 ... 99,9% Sn), використовують вогневе або рідше електролітичне рафінування. А потрібне напівпровідниковій промисловості олово чистотою майже шість дев'яток - 99,99985% Sn - одержують переважно методом зонної плавки.
Ще одне джерело
Для того щоб одержати кілограм олова, не обов'язково переробляти центнер руди. Можна вчинити інакше: «обдерти» 2000 старих консервних банок.Всього лише півграма олова приходиться на кожну банку. Але помножені на масштаби виробництва ці півграми перетворюються в десятки тонн ... Частка «вторинного» олова в промисловості капіталістичних країн становить приблизно третину загального виробництва. У нашій країні працюють десятки промислових установок по регенерації олова.
Як же знімають олово з білої жерсті? Механічними способами зробити це майже неможливо, тому використовують розходження в хімічних властивостях заліза й олова. Найчастіше жерсть обробляють газоподібним хлором. Залізо під час відсутності вологи з ним не реагує. Олово ж з'єднується з хлором дуже легко. Утворюється паруюча рідина - хлорне олово SnCl 4, що застосовують у хімічній і текстильній промисловості або відправляють у електролізер, щоб одержати там з нього металічне олово. І знову почнеться «круговерть»: цим оловом покриють сталеві аркуші, одержать білу жерсть. З неї зроблять банки, банки заповнять їжею й закриють. Потім їх розкриють, консерви з'їдять, банки викинуть. А потім вони (не всі, на жаль) знову потраплять на заводи «вторинного» олова.
Інші елементи роблять круговорот у природі за участю рослин, мікроорганізмів і т. д. Круговорот олова - справа рук людських.
Олово у сплавах
На консервні банки йде приблизно половина світового виробництва олова. Інша половина - у металургію, для одержання різних сплавів. Ми не будемо докладно розповідати про найвідоміший зі сплавів олова - бронзу, адресуючи читачів до статті про мідь - інший найважливіший компонент бронзи. Це тим більше виправдано, що є безолов'яні бронзи, але немає «безмідних». Одна з головних причин створення безолов'яних бронз - дефіцитність елементу № 50. Проте бронза, що містить олово, як і раніше залишається важливим матеріалом і для машинобудування, і для мистецтва.Техніка бідує й в інших олов'яних сплавах. Їх, щоправда, майже не застосовують як конструкційні матеріали: вони недостатньо міцні і занадто дороги. Зате в них є інші властивості, що дозволяють вирішувати важливі технічні задачі при порівняно невеликих витратах матеріалу.
Найчастіше олов'яні сплави застосовують як антифрикційні матеріали або припої. Перші дозволяють зберігати машини й механізми, зменшуючи втрати на тертя; другі з'єднують металеві деталі.
З усіх антифрикційних сплавів найкращими властивості мають олов'яні бабіти, у складі яких до 90% олова. М'які і легкоплавкі свинцевоолов'яні припої добре змочують поверхню більшості металів, мають високу пластичність. Однак область їхнього застосування обмежується через недостатню механічну міцність самих припоїв.
Олово входить також до складу типографського сплаву гарту. Нарешті, сплави на основі олова дуже потрібні електротехніці. Найважливіший матеріал для електроконденсаторів - станіоль; це майже чисте олово, перетворене в тонкі аркуші (частка інших металів у станіолі не перевищує 5%).
Між іншим, багато сплавів олова - справжні хімічні сполуки елемента № 50 з іншими металами. Сплавляючись, олово взаємодіє з кальцієм, магнієм, цирконієм, титаном, багатьма рідкоземельними елементами. Утворюються при цьому, відрізняються досить великою тугоплавкістю. Так, станід цирконію Zr 3 Sn 2 плавиться лише при
Той факт, що елемент № 50 утворює досить численні сплави такого роду, змушує критично поставитися до твердження, що лише 7% виробленого у світі олова витрачається у вигляді хімічних сполук («Коротка хімічна енциклопедія», т. 3, с. 739). Мабуть, мова тут йде тільки про сполуки з неметалами.
Сполуки з неметалами
З цих речовин найбільше значення мають хлориди. У тетрахлориді олова SnCl 4 розчиняються йод, фосфор, сірка, багато органічних речовин. Тому і використовують його головним чином як досить специфічний розчинник. Дихлорид олова SnCl 2 застосовують як протравлення при фарбуванні і як відновник при синтезі органічних барвників. Ті ж функції в текстильному виробництві ще в однієї сполуки елемента № 50 - станату натрію Na 2 SnO 3. Крім того, з його допомогою збільшують масу шовку.Промисловість обмежено використовує й окисли олова. SnO застосовують для одержання рубінового скла, a SnO 2 - білої глазурі. Золотисто-жовті кристали дисульфіду олова SnS 2 нерідко називають сухозлітним золотом, яким «золотять» дерево, гіпс. Це, якщо можна так виразитися, «найантисучасніше» застосування сполук олова. А найсучасніше?
Якщо мати на увазі тільки сполуки олова, то це застосування станату барію BaSnO 3 у радіотехніку як чудовий діелектрик. А один з ізотопів олова, 119 Sn, зіграв помітну роль при вивченні ефекту Мессбауера - явища, завдяки якому був створений новий метод дослідження - гамма-резонансна спектроскопія. І це не єдиний випадок, коли древній метал послужив службу сучасній науці.
На прикладі сірого олова - однієї з модифікацій елемента № 50 - був виявлений зв'язок між властивостями і хімічною природою напівпровідникового матеріалу. І це, мабуть, єдине, за що сіре олово можна пом'янути добрим словом: шкоди воно принесло більше, ніж користі. Ми ще повернемося до цього різновиду елемента № 50 після розповіді про ще одну велику і важливу групу сполук олова.
Про оловоорганіки
Елементоорганічних сполук, до складу яких входить олово, відомо безліч. Перше з них отримано ще вСпочатку речовини цього класу одержували лише одним способом - в обмінній реакції між неорганічними сполуками олова і реактивами Гриньяра. Ось приклад такої реакції:
SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl
(R тут - вуглеводневий радикал, X - галоген).
Сполуки складу SnR 4 широкого практичного застосування не знайшли. Але саме з них отримано інші оловоорганические речовини, користь яких безсумнівна.
Вперше інтерес до оловоорганіки виник у роки першої світової війни. Майже всі органічні сполуки олова, отримані на той час, були токсичні. Як отруйні речовини ці сполуки не були використані, їх токсичністю для комах, цвілевих грибків, шкідливих мікробів скористалися пізніше. На основі ацетату трифенілолова (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3 був створений ефективний препарат для боротьби з грибковими захворюваннями картоплі та цукрового буряка. У цього препарату виявилася ще одна корисна властивість: він стимулював ріст і розвиток рослин.
Для боротьби з грибками, що розвиваються в апаратах целюлозно-паперової промисловості, застосовують іншу речовину - гідроокис трибутилолова (С 4 Н 9) 3 SnOH. Це набагато підвищує продуктивність апаратури.
Багато «професій» у ділауріната дібутілолова (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2. Його використовують у ветеринарній практиці як засіб проти гельмінтів (глистів). Ця ж речовина широко застосовується у хімічній промисловості як стабілізатор полівінілхлориду й інших полімерних матеріалів і як каталізатор. Швидкість реакції утворення уретанів (мономери поліуретанових каучуків) у присутності такого каталізатора зростає в 37 тис. разів.
На основі оловоорганічних сполук створені ефективні інсектициди; оловоорганические скло надійно захищає від рентгенівського опромінення, полімерними свинець-та оловоорганічними фарбами покривають підводні частини кораблів, щоб на них не наростали молюски.
Усе це сполуки чотирьохвалентного олова. Обмежені рамки статті не дозволяють розповісти про багато інших корисних речовин цього класу.
Органічні сполуки двовалентного олова, напроти, нечисленні і практичне застосування поки майже не знаходять.
Про сіре олово
Морозної взимкуЗа чотири роки до цього відбулася катастрофа з експедицією полярного дослідника Роберта Скотта. Експедиція, що направлялася до Південного полюса, залишилася без палива: воно витекло з залізних судин крізь шви, пропаяні оловом.
Приблизно в ті ж роки до відомого російського хіміка В.В. Марковникова звернулися з інтендантства з проханням пояснити, що відбувається з лудженими чайниками, якими постачали російську армію. Чайник, що принесли в лабораторію як наочний приклад, був покритий сірими плямами і наростами, що обсипалися навіть при легкому постукуванні рукою. Аналіз показав, що і пил, і нарости складалися тільки з олова, без яких би то не було домішок.
Що ж відбувалося з металом у всіх цих випадках?
Як і багато інших елементів, олово має трохи алотропічних модифікацій, кілька станів. (Слово «алотропія» перекладається з грецької як «інша властивість», «інший поворот».) При нормальній плюсовій температурі олово виглядає так, що ніхто не може засумніватися в приналежності його до класу металів.
Білий метал, пластичний, ковкий. Кристали білого олова (його називають ще бета-оловом) тетрагональні. Довжина ребер елементарних кристалічних грат - 5,82 і 3,18 Ǻ. Але при температурі нижче
Кристали сірого олова кубічної конфігурації; розміри їхніх елементарних осередків більше - довжина ребра 6,49 Ǻ. Тому густина сірого олова помітно менша, ніж білого: 5,76 і 7,3 г / см 3 відповідно.
Результат перетворення білого олова в сіре іноді називають «олов'яною чумою». Плями і нарости на армійських чайниках, вагони з олов'яним пилом, шви, що стали проникними для рідини - наслідки цієї «хвороби».
Чому зараз не трапляються подібні історії? Тільки по одній причині: олов'яну чуму навчилися «лікувати». З'ясована її фізико-хімічна природа, встановлено, як впливають на сприйнятливість металу до «чуми» ті або інші добавки. Виявилося, що алюміній і цинк сприяють цьому процесу, а вісмут, свинець і сурма, навпаки, протидіють йому.
Крім білого і сірого олова, виявлена ще одна Аллотропических модифікація елементу № 50 - гамма-олово, стійке при температурі вище
Про дефіцит
Часто статті про елементи закінчуються міркуваннями автора про майбутнє свого «героя». Як правило, малюється воно в рожевому світлі. Автор статті про олово позбавлений цієї можливості: майбутнє олова - металу, безсумнівно, дуже корисного - неясно. Неясно тільки по одній причині.Кілька років тому американське Гірське бюро опублікувало розрахунки, з яких випливало, що розвіданих запасів елемента № 50 вистачить світові якнайбільше на 35 років. Правда, уже після цього було знайдено кілька нових родовищ, у тому числі найбільше в Європі, розташоване на території Польської Народної Республіки. І проте дефіцит олова продовжує тривожити фахівців.
Тому, закінчуючи розповідь про елемент № 50, ми хочемо ще раз нагадати про необхідність заощаджувати і берегти олово.
Недостача цього металу хвилювала навіть класиків літератури. Пам'ятаєте в Андерсена? «Двадцять чотири солдатики були зовсім однакові, а двадцять п'ятий солдатик був одноногий. Його відливали останнім, і олова небагато не вистачило ». Тепер олова не вистачає не небагато. Недарма навіть двоногі олов'яні солдатики стали рідкістю - частіше зустрічаються пластмасові. Але при всій повазі до полімерів замінити олово вони можуть далеко не завжди.
Ізотопи
Олово - один з найбільш «багатоізотопних» елементів: природне олово складається з десяти ізотопів з масовими числами 112, 114 ... 120, 122 і 124. Найпоширеніший з них 120 Sn, на його частку доводиться близько 33% усього земного олова. Майже в 100 разів менше олова-115 - найрідкіснішого ізотопу елемента № 50. Ще 15 ізотопів олова з масовими числами 108 ... 111, 113, 121, 123, 125 ... 132 отримані штучно. Час життя цих ізотопів далеко не однаковий. Так, олово-123 має період напіврозпаду 136 днів, а олово-132 всьго 2,2 хвилини.Чому бронзу назвали бронзою?
Слово «бронза» майже однаково звучить на багатьох європейських мовах. Його походження пов'язують з назвою невеликого італійського порту на березі Адріатичного моря - Бріндізі. Саме через цей порт доставляли бронзу до Європи в старовину, і в Давньому Римі цей сплав називали «ес бриндиси» - мідь із Бріндізі.На честь винахідника
Латинське слово frictio означає «тертя». Звідси назва антифрикційних матеріалів, тобто матеріалів «проти тертя». Вони мало стираються, відрізняються м'якістю і тягучість. Головне їхнє застосування - виготовлення підшипникових вкладишів. Перший антифрикційний сплав на основі олова і свинцю запропонував уЖесть для консервування
Спосіб тривалого збереження харчових продуктів консервуванням у банках з білої жерсті, покритої оловом, першим запропонував французький кухар Ф. Аппер уЗ дна океану
УСвітове виробництво
За американськими даними, світове виробництво олова в3. Сплави
СПЛАВИ, матеріали, що мають металеві властивості і складаються з двох або більшої кількості хімічних елементів, з яких хоча б один є металом. Багато металеві сплави мають один метал в якості основи з малими добавками інших елементів. Найпоширеніший спосіб отримання сплавів - затвердіння однорідної суміші їх розплавлених компонентів. Існують і інші методи виробництва - наприклад, порошкова металургія. У принципі, чітку межу між металами і сплавами важко провести, тому що навіть в самих чистих металах є «слідові» домішки інших елементів. Проте зазвичай під металевими сплавами розуміють матеріали, одержувані цілеспрямовано додаванням до основного металу інших компонентів.
Свинцеві сплави. Звичайний припій (третнік) представляє собою сплав приблизно однієї частини свинцю з двома частинами олова. Він широко застосовується для з'єднання (паяння) трубопроводів та електропроводів. З сурм'яно-свинцевих сплавів роблять оболонки телефонних кабелів і пластини акумуляторів. Сплави свинцю з кадмієм, оловом і вісмутом можуть мати точку плавлення, що лежить значно нижче точки кипіння води (~ 70 ° C); з них роблять плавкі пробки клапанів спринклерних систем протипожежного водопостачання. Пьютер, з якого раніше відливали столові прилади (вилки, ножі, тарілки), містить 85-90% олова (інше - свинець). Підшипникові сплави на основі свинцю, звані бабітом, зазвичай містять олово, сурму і миш'як.
Олов'яно-свинцеві сплави мають світло сірий колір. Покриття олов'яно-свинцевими сплавами застосовують для захисту виробів від корозії в морській воді та ряді інших агресивних середовищ.
Сплав може бути обложений у вельми широких діапазонах за складом. Найбільшою хімічної стійкістю має сплав з вмістом свинцю і олова по 50%. Олов'яно-свинцеві сплави із вмістом олова від 5 до 17% застосовують як антифрикційні, особливо в поєднанні з маслами, де чисте свинець легко розчиняється. Покриття такого складу також виконують роль мастила при штампуванні деталей з листової сталі.
Значного поширення в промисловості одержали сплави на основі свинцю та олова з додаванням легуючих елементів. Ці сплави застосовуються, в основному, для роботи тертьових деталей у важких умовах, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння, коли корозійний вплив палив і олив при підвищеній температурі впливає на свинець.
Стандартний потенціал олова - 0,136 В.
Стандартний потенціал свинцю - 0,126 В.
Катодні і рівноважні потенціали свинцю і олова досить близькі, тому самоосаждаются з розчинів простих солей. Свинець і олово не утворюють ні твердих розчинів, ні хімічних сполук.
4. Список літератури
1. Бєлєнький М.А., Іванов А.Ф. Електроосадження металевих покриттів. Справ. вид. М.: «Металургія», 1985.2. В'ячеславом П.М. Електролітичне осадження сплавів. Л.: «Машинобудування», 1986
3. Кудрявцев В.Т. Електролітичні покриття металами. М.: «Хімія», 1979.
4. Лайнер В.І. Захисні покриття металів. М.: «Машинобудування», 1974.
5. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Корозія і корозійностійкі сплави. М.: «Металліргія», 1973.
6. Федотов Н.Б. Бібікова М.М. В'ячеславом П.М. Гріхіес С.Я. Електролітичні сплави. М.: «Машгиз», 1961.