Введення
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.
За назвою «трапові» цей метал описаний у давньоіндійській літературі. Латинська назва олова «stannum» походить від санскритського «ста», що означає «твердий». [1, с. 8]
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. Решта 14 мінералів елементу №50 зустрічаються набагато рідше і промислового значення не мають. Між іншим, наші предки 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: крім елемента №50 (у вигляді 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. [2]
1 Електронна будова і ступеня окислення
Sn - олово. Порядковий номер 50, знаходиться в IV групі, в головній підгрупі, отже, олово - p-елемент.
Відносна атомна маса A r=119
Заряд ядра атома Z=+50
Протони p=50
Нейтрони n=119 - 50=69
Електрони e=50 [3]
Електронна будова: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3D 10 4S 2 4P 6 4D 10 4F 0 5S 2 5P 2
Скорочена електронна формула: 4D 10 5S 2 5P 2
Максимальна ступінь окислення=+4
Так як атоми олово містять на зовнішньому шарі 4 електрона, вони можуть віддавати їх, набуваючи при цьому ступінь окислення +4 (проявляти відновні властивості). Також олово може приймати ступінь окислення +2, - 4.
2. Знаходження в природі і спосіб отримання олова
Знаходження в природі:
Олово - рідкісний розсіяний елемент, за поширеністю в земній корі олово займає 47-е місце. Вміст олова в земній корі становить, за різними даними, від 2 · 10-4 до 8 · 10-3% по масі. Основний мінерал олова - каситерит (олов'яний камінь) SnO 2, що містить до 78,8% олова. Набагато рідше в природі зустрічається станнін (олов'яний колчедан) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5% Sn). [1, с. 9]
Отримання: [4]
Для видобутку олова в даний час використовують руди, в яких його зміст одно або трохи вище 0,1%. На першому етапі руду збагачують (методом гравітаційної флотації або магнітної сепарації). Таким чином вдається підвищити вміст олова в руді до 40-70%. Далі проводять випал концентрату в кисні для видалення домішок сірки і миш'яку. Потім отриманий таким чином оксид SnO 2 відновлюють вугіллям або алюмінієм (цинком) в електропечах:
2 + 2C? Sn + 2CO
Особливо чисте олово напівпровідникової чистоти готують електрохімічним рафінуванням або методом зонної плавки.
3. Хімічні та фізичні властивості [4]
Проста речовина олово поліморфно. Воно існує у двох аллотропних модифікаціях:
а)?- Олово (біле), t gt; 13,2? С, м'яке, пластичне, висока електропровідність, металевий блиск.
б)?- Олово (сіре), t lt; 13,2? С, утворене з білого олова, крихке, тверде, напівпровідник, структура алмазу.
З - за сильного відмінності структур двох модифікацій олова різняться і їх електрофізичні властивості. Так, бета - Sn - метал, а альфа - Sn відноситься до числа напівпровідників. Нижче 3,72 К альфа - Sn переходить в надпровідний стан. Електродний потенціал E ° Sn 2+/Sn дорівнює - 0.136 В, а E пари ° Sn 4+/Sn2 дорівнює + 0.151 В. При кімнатній температурі олово стійке до дії повітря чи води. Така інертніст...
