Chaque élément chimique du système périodique et les substances simples et complexes qu'il forme sont uniques. Ils ont des propriétés uniques, et beaucoup apportent une contribution indéniablement significative à la vie humaine et à l'existence en général. L'étain, élément chimique, ne fait pas exception.
La connaissance des gens avec ce métal remonte à l'Antiquité. Cet élément chimique a joué un rôle décisif dans le développement de la civilisation humaine, et à ce jour, les propriétés de l'étain sont largement utilisées.
Tin dans l'histoire
La première mention de ce métal, qui, comme les gens le croyaient auparavant, avait même des propriétés magiques, se trouve dans les textes bibliques. L'étain a joué un rôle décisif dans l'amélioration de la vie à l'âge du bronze. À cette époque, l'alliage métallique le plus durable qu'une personne possédait était le bronze, qui peut être obtenu en ajoutant l'élément chimique étain au cuivre. Depuis plusieurs siècles, tout est fabriqué à partir de ce matériau, des outils aux bijoux.
Après la découverte des propriétés du fer, l'alliage d'étain n'a pas cessé d'être utilisé, bien sûr, il n'est pas utilisé à la même échelle, mais le bronze, ainsi que nombre de ses autres alliages, sont activement impliquéaujourd'hui une personne dans l'industrie, la technologie et la médecine, ainsi que des sels de ce métal, comme le chlorure d'étain, qui est obtenu par l'interaction de l'étain avec le chlore, ce liquide bout à 112 degrés Celsius, se dissout bien dans l'eau, forme des hydrates cristallins et fume dans l'air.
La position de l'élément dans le tableau périodique
L'élément chimique étain (le nom latin stannum - "stannum", écrit avec le symbole Sn) Dmitri Ivanovitch Mendeleïev a légitimement placé au numéro cinquante, dans la cinquième période. Il a un certain nombre d'isotopes, l'isotope le plus courant 120. Ce métal fait également partie du sous-groupe principal du sixième groupe, avec le carbone, le silicium, le germanium et le flerovium. Son emplacement prédit des propriétés amphotères, l'étain a des caractéristiques à la fois acides et basiques, qui seront décrites plus en détail ci-dessous.
Le tableau périodique montre également la masse atomique de l'étain, qui est de 118,69. La configuration électronique est 5s25p2, ce qui les substances complexes permettent au métal de présenter des états d'oxydation +2 et +4, abandonnant deux électrons uniquement du sous-niveau p, ou quatre de s- et p-, vidant complètement tout le niveau externe.
Caractéristique électronique de l'élément
Conformément au numéro atomique, l'espace circumnucléaire de l'atome d'étain contient jusqu'à cinquante électrons, ils sont situés sur cinq niveaux, qui, à leur tour, sont divisés en un certain nombre de sous-niveaux. Les deux premiers n'ont que des sous-niveaux s et p, et à partir du troisième, il y a un triple dédoublementà s-, p-, d-.
Considérons le niveau électronique externe, puisque c'est sa structure et son remplissage en électrons qui déterminent l'activité chimique de l'atome. À l'état non excité, l'élément présente une valence égale à deux; lors de l'excitation, un électron passe du sous-niveau s à une lacune dans le sous-niveau p (il peut contenir un maximum de trois électrons non appariés). Dans ce cas, l'étain présente une valence et un état d'oxydation - 4, car il n'y a pas d'électrons appariés, ce qui signifie que rien ne les retient aux sous-niveaux dans le processus d'interaction chimique.
Métal simple et ses propriétés
Simple substance l'étain est un métal de couleur argentée, appartient au groupe des fusibles. Le métal est mou et relativement facile à déformer. Un certain nombre de caractéristiques sont inhérentes à un métal tel que l'étain. Une température inférieure à 13,2 degrés Celsius est la limite de la transition de la modification métallique de l'étain en poudre, qui s'accompagne d'un changement de couleur du blanc argenté au gris et d'une diminution de la densité de la substance. L'étain fond à 231,9 degrés et bout à 2270 degrés Celsius. La structure cristalline tétragonale de l'étain blanc explique le craquement caractéristique du métal lorsqu'il est plié et chauffé au point d'inflexion en frottant les cristaux de la substance les uns contre les autres. L'étain gris a une syngonie cubique.
Les propriétés chimiques de l'étain ont une double essence, il entre dans les réactions acides et basiques, montrant l'amphotérisme. Le métal interagit avec les alcalis, ainsi qu'avec les acides, tels que l'acide sulfurique etnitrique, est actif lors de la réaction avec les halogènes.
Alliages d'étain
Pourquoi utilise-t-on plus souvent leurs alliages contenant un certain pourcentage de composants constitutifs plutôt que des métaux purs ? Le fait est que l'alliage a des propriétés qu'un métal individuel n'a pas, ou ces propriétés sont beaucoup plus fortes (par exemple, conductivité électrique, résistance à la corrosion, passivation ou activation des caractéristiques physiques et chimiques des métaux, si nécessaire, etc.). L'étain (la photo montre un échantillon de métal pur) fait partie de nombreux alliages. Il peut être utilisé comme additif ou substance de base.
Aujourd'hui, un grand nombre d'alliages d'un métal tel que l'étain sont connus (leur prix varie considérablement), considérons les plus populaires et les plus utilisés (l'utilisation de certains alliages sera discutée dans la section appropriée). En général, les alliages d'étain ont les caractéristiques suivantes: ductilité élevée, point de fusion bas, dureté et résistance faibles.
Quelques exemples d'alliages
- Un alliage d'étain et de plomb avec quelques additifs d'alliage (antimoine, cuivre, cadmium, zinc, argent, indium) est ce qu'on appelle l'étain pour la soudure, le pourcentage de stannum devrait être de 49-51 ou 59 -61 pour cent. La force de la liaison garantit que l'étain forme une solution solide avec les surfaces métalliques collées.
- Garth est un alliage d'étain, de plomb etl'antimoine est à la base de l'encre d'imprimerie (c'est pourquoi il est déconseillé d'emballer les aliments dans des journaux pour éviter les concentrations indésirables de ces métaux).
- Babbit - un alliage d'étain, de plomb, de cuivre et d'antimoine - se caractérise par un faible frottement et une grande résistance à l'usure.
- L'alliage indium-étain est un matériau à bas point de fusion, qui se caractérise par sa réfractarité, sa résistance à la corrosion et sa résistance significative.
Les composés naturels les plus importants
L'étain forme un certain nombre de composés naturels - les minerais. Le métal forme 24 composés minéraux, le plus important pour l'industrie est l'oxyde d'étain - la cassitérite, ainsi que le cadre - Cu2FeSnS4. L'étain est dispersé dans la croûte terrestre et les composés qu'il forme sont d'origine magnétique. L'industrie utilise également des sels de polyols et des silicates d'étain.
L'étain et le corps humain
L'étain, élément chimique, est un microélément en termes de contenu quantitatif dans le corps humain. Son accumulation principale se situe dans le tissu osseux, où la teneur normale en métal contribue à son développement rapide et au fonctionnement global du système musculo-squelettique. En plus des os, l'étain est concentré dans le tractus gastro-intestinal, les poumons, les reins et le cœur.
Il est important de noter qu'une accumulation excessive de ce métal peut entraîner un empoisonnement général du corps, et une exposition plus longue peut même entraîner des mutations génétiques indésirables. Récemment, ce problème est tout à fait pertinent, puisque l'état écologique de l'environnementL'environnement laisse beaucoup à désirer. Il existe une forte probabilité d'intoxication à l'étain chez les habitants des mégapoles et des zones proches des zones industrielles. Le plus souvent, l'empoisonnement se produit par l'accumulation de sels d'étain dans les poumons, par exemple, tels que le chlorure d'étain et autres. Dans le même temps, une carence en micronutriments peut entraîner un retard de croissance, une perte auditive et une chute des cheveux.
Demande
Le métal est disponible dans le commerce auprès de nombreuses fonderies et entreprises. Il est produit sous forme de lingots, de tiges, de fils, de cylindres, d'anodes fabriqués à partir d'une substance simple pure telle que l'étain. Le prix varie de 900 à 3000 roubles par kg.
L'étain pur est rarement utilisé. Ses alliages et composés sont principalement utilisés - les sels. L'étain à souder est utilisé dans le cas de pièces de fixation non exposées à des températures élevées et à de fortes charges mécaniques, en alliages cuivreux, acier, cuivre, mais est déconseillé pour celles en aluminium ou ses alliages. Les propriétés et caractéristiques des alliages d'étain sont décrites dans la section correspondante.
Les soudures sont utilisées pour souder les microcircuits, dans cette situation les alliages à base d'un métal tel que l'étain sont également idéaux. La photo montre le processus d'application d'un alliage étain-plomb. Avec lui, vous pouvez effectuer un travail assez délicat.
En raison de la grande résistance de l'étain à la corrosion, il est utilisé pour fabriquer du fer étamé (fer blanc) - boîtes de conserve pour produits alimentaires. En médecine, en particulier en dentisterie, l'étain est utilisé poureffectuer des obturations dentaires. Les pipelines de la maison sont recouverts d'étain, les roulements sont faits de ses alliages. La contribution de cette substance à l'ingénierie électrique est également inestimable.
Des solutions aqueuses de sels d'étain tels que les fluoroborates, les sulfates et les chlorures sont utilisées comme électrolytes. L'oxyde d'étain est une glaçure pour la céramique. En introduisant divers dérivés de l'étain dans les matières plastiques et synthétiques, il semble possible de réduire leur inflammabilité et l'émission de fumées nocives.
