— لون فاتحمعدن عادي مادة غير عضوية. في الجدول الدوري تم تحديده Sn ، ستانوم (ستانوم). ترجمت من اللاتينية ، وتعني "قوي ، مقاوم". في البداية ، كانت هذه الكلمة تسمى سبيكة من الرصاص والفضة ، وبعد ذلك بكثير فقط بدأ تسمية القصدير النقي بذلك. كلمة "القصدير" لها جذور سلافية وتعني "أبيض".
يشير المعدن إلى العناصر المتناثرة ، وليس الأكثر شيوعًا على الأرض. في الطبيعة ، يحدث في شكل معادن مختلفة. أهمها للإنتاج الصناعي: حجر القصدير - حجر القصدير ، والستانين - بيريت القصدير. يُستخرج القصدير من الخامات ، وعادة لا يحتوي على أكثر من 0.1 في المائة من هذه المادة.
خصائص القصدير
معدن فضي ناعم خفيف الوزن لون أبيض. يحتوي على ثلاثة تعديلات هيكلية ، ويمر من حالة α-tin (القصدير الرمادي) إلى β-tin (القصدير الأبيض) عند درجة حرارة +13.2 درجة مئوية ، وإلى حالة γ-tin عند t +161 درجة مئوية. التعديلات مختلفة جدا في خصائصها. α-tin عبارة عن مسحوق رمادي ، يُصنف على أنه شبه موصل ، β-tin ("القصدير العادي" مع درجة حرارة الغرفة) معدن فضي قابل للطرق ، γ-القصدير معدن أبيض هش.
في التفاعلات الكيميائية ، يُظهر القصدير تعدد الأشكال ، أي الخصائص الحمضية والأساسية. يكون الكاشف خاملًا تمامًا في الهواء والماء ، حيث يتم تغطيته بسرعة بطبقة أكسيد قوية تحميه من التآكل.
يتفاعل القصدير بسهولة مع غير المعادن ، بصعوبة - مع حمض الكبريتيك والهيدروكلوريك المركز ؛ لا يتفاعل مع هذه الأحماض في حالة مخففة. يتفاعل مع حمض النيتريك المركز والمخفف ، ولكن بطرق مختلفة. في إحدى الحالات ، يتم الحصول على حمض القصدير ، وفي الحالة الأخرى ، يتم الحصول على نترات القصدير. يتفاعل مع القلويات فقط عند تسخينه. إنه يشكل أكسين مع الأكسجين ، مع حالات الأكسدة 2 و 4. وهو أساس فئة كاملة من مركبات القصدير العضوي.
التأثير على جسم الإنسان
يعتبر القصدير آمنًا للإنسان ، فهو موجود في أجسامنا وكل يوم نحصل عليه بكميات قليلة مع الطعام. لم يتم بعد دراسة دورها في عمل الجسم.
بخار القصدير وجسيمات الهباء الجوي خطرة ، لأن الاستنشاق المطول والمنتظم يمكن أن يسبب أمراض الرئة ؛ كما تعتبر المركبات العضوية للقصدير سامة ، لذلك من الضروري العمل معها ومركباتها في معدات الحماية.
يمكن لمركب القصدير مثل قصدير الهيدروجين ، SnH 4 ، أن يسبب تسممًا شديدًا عند تناول أطعمة معلبة قديمة جدًا ، حيث تفاعلت الأحماض العضوية مع طبقة من القصدير على جدران العلبة (القصدير الذي تُصنع منه العلب هو ورقة رقيقةحديد مطلي من كلا الجانبين بالقصدير). يمكن أن يكون التسمم بقصدير الهيدروجين قاتلاً. وتشمل أعراضه تشنجات وشعور بفقدان التوازن.
عندما تنخفض درجة حرارة الهواء إلى أقل من 0 درجة مئوية ، يتحول القصدير الأبيض إلى قصدير رمادي. في الوقت نفسه ، يزداد حجم المادة بمقدار الربع تقريبًا ، ويتشقق منتج القصدير ويتحول إلى مسحوق رمادي. أصبحت هذه الظاهرة معروفة باسم "طاعون القصدير".
يعتقد بعض المؤرخين أن "طاعون القصدير" كان أحد أسباب هزيمة جيش نابليون في روسيا ، حيث حول أزرار ملابس الجنود الفرنسيين وأبازيم الحزام إلى مسحوق ، وبالتالي كان له تأثير محبط على الجيش.
لكن الحقيقي حقيقة تاريخية: انتهت الرحلة الاستكشافية للمستكشف القطبي الإنجليزي روبرت سكوت إلى القطب الجنوبي بشكل مأساوي ، بما في ذلك لأن كل وقودهم تسرب من الخزانات مختومة بالقصدير ، وفقدوا عربات الثلوج الخاصة بهم ، ولم يكن لديهم القوة الكافية للمشي.
تطبيق
— معظميستخدم القصدير المفقود في علم المعادن 
إنتاج سبائك مختلفة. تُستخدم هذه السبائك في تصنيع المحامل ، ورقائق التغليف ، والقصدير المخصص للطعام ، والبرونز ، والجنود ، والأسلاك ، والخطوط المطبعية.
- هناك طلب على القصدير على شكل رقائق (ستانيول) في إنتاج المكثفات ، والأطباق ، والمنتجات الفنية ، وأنابيب الأعضاء.
- تستخدم لسبائك سبائك التيتانيوم الهيكلية ؛ لتطبيق الطلاءات المضادة للتآكل على المنتجات المصنوعة من الحديد والمعادن الأخرى (الصفيح).
سبائك الزركونيوم لديها مقاومة عالية للحرارة والتآكل.
- أكسيد القصدير (II) - يستخدم كمادة كاشطة في معالجة الزجاج البصري.
- مشمول في تكوين المواد المستخدمة في صناعة البطاريات.
- بإنتاج دهانات "تحت الذهب" وأصباغ الصوف.
- تستخدم النظائر المشعة الاصطناعية للقصدير كمصدر للإشعاع γ في طرق البحث الطيفية في علم الأحياء والكيمياء وعلوم المواد.
- يستخدم كلوريد القصدير (ملح القصدير) في الكيمياء التحليلية ، وفي صناعة النسيج للصباغة ، وفي الصناعة الكيميائية للتخليق العضوي وإنتاج البوليمر ، وفي تكرير الزيت - لإزالة اللون من الزيوت ، وفي صناعة الزجاج - لمعالجة الزجاج.
- يستخدم بورون القصدير في صناعة القصدير والبرونز والسبائك الأخرى التي تحتاجها الصناعة ؛ للتعليب التصفيح.
القصدير معدن خدم الإنسان منذ زمن سحيق. ضمنت الخصائص الفيزيائية للقصدير دوره الأساسي في تاريخ البشرية. بدونها ، يكون وجود البرونز أمرًا مستحيلًا ، والذي ظل لقرون عديدة السبائك الوحيدة التي صنع الإنسان منها كل شيء تقريبًا - من الأدوات إلى مجوهرات.
القصدير معدن يستخدمه الإنسان منذ العصور القديمة.
الخصائص الفيزيائية للقصدير
تحت ضغط ودرجة حرارة طبيعية تبلغ 20 درجة مئوية ، يتم تحديد القصدير على أنه معدن ذو بريق أبيض-فضي. يشوه ببطء في الهواء بسبب تكوين فيلم أكسيد.
بالنسبة للقصدير ، كما هو الحال بالنسبة لجميع المعادن ، فإن العتامة مميزة. تملأ الإلكترونات الحرة لشبكة بلورية معدنية الفراغ بين الذرات وتعكس أشعة الضوء دون السماح لها بالمرور. لذلك ، يجري في الحالة البلورية، المعدن له بريق مميز ، وفي شكل مسحوق يفقد هذا اللمعان.
لديها قابلية ممتازة للطرق ، أي تتم معالجتها بسهولة بالضغط. القصدير مرن بسبب ليونة عالية مقترنة بمقاومة منخفضة للتشوه. تسمح لدونة المعدن بأن يتم لفه في رقائق رقيقة تسمى ستانيول أو ورق القصدير. يتراوح سمكها من 0.008 إلى 0.12 ملم. في السابق ، كان الفولاذ يستخدم كركيزة في صناعة المرايا وفي الهندسة الكهربائية في إنتاج المكثفات ، حتى تم استبداله بالكامل بورق الألمنيوم.
القصدير له خصائص معدن ناعم إلى حد ما. صلابته على مقياس برينل هي 3.9-4.2 kgf / mm².
يشير إلى معادن منخفضة الانصهار. تساهم نقطة انصهار القصدير - 231.9 درجة مئوية - في استخلاصه السريع من الخام. يتم خلط القصدير ببساطة مع معادن أخرى ، مما يجعله مستخدمًا على نطاق واسع في الصناعة.
تبلغ الكثافة عند 20 درجة مئوية 7.29 جم / سم مكعب. وفقًا لهذا المؤشر ، فإن القصدير أثقل 2.7 مرة من الألومنيوم ، ولكنه أخف من الفضة والذهب والبلاتين وقريب من كثافة الحديد (7.87 جم / سم مكعب).
يغلي المعدن عند درجة حرارة عالية تبلغ 2620 درجة مئوية ، ويبقى سائلًا في الذوبان لفترة طويلة.
القصدير النقي كيميائيا في درجة الحرارة العادية لديه القليل من القوة. في حالة التوتر ، يكون حد القوة الميكانيكية فقط 1.7 كجم ق / مم² والاستطالة النسبية 80-90٪. تشير هذه الخصائص إلى أنه من الممكن تشويه قضيب القصدير بدونه جهود خاصةفي اتجاهات مختلفة. في هذه الحالة ، يكون إزاحة طبقات الشبكة البلورية للمعدن بالنسبة لبعضها البعض مصحوبًا بشق معين.
تعدد الأشكال القصدير
تعدد الأشكال (allotropy) هو ظاهرة فيزيائية تقوم على إعادة ترتيب الذرات أو جزيئات المواد في الحالة الصلبة ، مما يستلزم تغيير خصائصها. كل تعديل متعدد الأشكال موجود بشكل ثابت فقط في نطاق محدد بدقة من درجات الحرارة والضغوط.
أي معدن له شبكة بلورية محددة. عند التغيير الخارجي الحالة الجسديةيمكن أن تتغير الشبكة البلورية. يستخدم تعدد أشكال المعادن في المعالجة الحراريةفي الصناعة.
القصدير معدن يتفاعل بشكل مختلف مع التأثيرات الكيميائية.
يتم تحديد الخصائص الكيميائية للقصدير من خلال موقعه في النظام الدوري لعناصر D. تعتمد بشكل مباشر على تعدد الأشكال القصدير الخصائص الفيزيائية.
تُعرف ثلاثة تعديلات تآصلي للمعدن: ألفا وبيتا وجاما. يمكن إعادة ترتيب المشابك البلورية متعددة الأشكال بسبب التغيير في تناظر قذائف الإلكترون للذرات تحت تأثير درجات الحرارة المختلفة.
- يتميز القصدير الرمادي (α-Sn) بشبكة بلورية مكعبة محورها الوجه. حجم الخلية الأولية للشبكة كبير هنا. هذا يؤثر بشكل مباشر على الكثافة. أقل من القصدير الأبيض: 5.85 و 7.29 جم / سم مكعب على التوالي. فيما يتعلق بالتوصيل الكهربائي ، ينتمي تعديل ألفا إلى أشباه الموصلات. وفقًا للمغناطيسية - للمغناطيسات المغناطيسية ، لأنه تحت تأثير مغناطيسي خارجي يتم ممغنطه عكس اتجاه الداخل حقل مغناطيسي. يوجد Alpha-tin حتى درجة حرارة 13.2 درجة مئوية في شكل مسحوق ناعم وليس له أهمية عملية.
- القصدير الأبيض (β-Sn) هو التعديل الأكثر ثباتًا مع شبكة بلورية رباعي الزوايا محورها الجسم. يوجد في نطاق درجة حرارة من 13.2 إلى 161 درجة مئوية. بلاستيك للغاية ، أكثر ليونة من الذهب ، ولكنه أصعب من الرصاص. من بين المعادن الأخرى ، لديها متوسط التوصيل الحراري. يُصنف المعدن كموصل ، على الرغم من أن الموصلية الكهربائية لتعديل بيتا منخفضة نسبيًا. تُستخدم هذه الخاصية لتقليل التوصيل الكهربائي للسبيكة عن طريق إضافة القصدير. إنه مغناطيسي ، أي أنه في مجال مغناطيسي خارجي يتم ممغنط في اتجاه المجال المغناطيسي الداخلي.
- يحتوي تعديل جاما (γ-Sn) على شبكة بلورية معينية ، مستقرة في نطاق درجة الحرارة من 161 إلى 232 درجة مئوية. مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد اللدونة ، ولكن بعد أن وصلت درجة حرارة انتقال الطور إلى 161 درجة مئوية ، يفقد المعدن هذه الخاصية تمامًا. يتميز تعديل جاما بكثافة عالية ودرجة عالية من الهشاشة ، أي أنه يتفتت على الفور إلى مسحوق ، وبالتالي ليس له تطبيق عملي.
ميزات الانتقال متعدد الأشكال β → α
تحدث عملية الانتقال من تعديل متعدد الأشكال إلى آخر عندما تتغير درجة الحرارة. في هذه الحالة ، لوحظت تغييرات مفاجئة في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعدن.
فوق درجة حرارة 161 درجة مئوية ، يتحول بيتا قصدير بشكل عكسي إلى تعديل جاما هش. تحت درجة حرارة 13 درجة مئوية ، يتحول تعديل بيتا بشكل لا رجعة فيه إلى مسحوق القصدير الرمادي. يحدث هذا الانتقال متعدد الأشكال بمعدل منخفض جدًا ، ولكن بمجرد أن تحصل بيتا-تين على حبيبات تعديل ألفا ، يتفتت المعدن الكثيف إلى غبار. لذلك ، يُطلق على الانتقال متعدد الأشكال β → α أحيانًا "طاعون القصدير". يتم تحويل تعديل ألفا مرة أخرى إلى تعديل بيتا فقط عن طريق إعادة الصهر.
يتم تسريع انتقال المرحلة β → α بشكل كبير عند درجات حرارة دون الصفر بيئةويصاحبها زيادة في الحجم النوعي للمعدن بنحو 25٪ مما يؤدي إلى نثره إلى مسحوق.
القصدير له تفاعل فريد من نوعه في الصقيع "طاعون القصدير"
هناك حالات في التاريخ عندما تحولت منتجات القصدير إلى مسحوق رمادي في البرد ، مما أدى إلى تثبيط عزيمة أصحابها. "طاعون القصدير" نادر ولا يميز إلا مادة نقية كيميائيًا. في ظل وجود حتى أصغر الشوائب ، يتباطأ انتقال المعدن إلى مسحوق بشكل كبير.
من الافتراضات المثيرة للاهتمام لدى بعض المؤرخين أن انتصار الإمبراطور الروسي ألكسندر الأول على الجيش الفرنسي بقيادة نابليون بونابرت قد ساعده "طاعون القصدير". في الصقيع الشديد ، انهارت الأزرار الموجودة على المعاطف الفرنسية وتحولت إلى غبار ، وفقد الجنود فعاليتهم القتالية أثناء التجمد.
خاتمة
القصدير لديه كل الخصائص الفيزيائية النموذجية للمعادن ، وتعدد أشكاله مذهل بطريقته الخاصة. بدون المرونة الفريدة لهذا المعدن وليونة ، من المستحيل تخيل صناعة حديثة. يستخدم ما يقرب من نصف إنتاج العالم من القصدير لإنتاج قصدير من الدرجة الغذائية. أما النصف المتبقي فيخصص لتصنيع السبائك والمركبات المختلفة المستخدمة في كافة القطاعات الاقتصادية.
البروم.1س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 6 3د 10 4س 2 4ص 5 .
أبرزت إلكترونات التكافؤ بخط عريض بخط سميك. ينتمي إلى عائلة العناصر p. نظرًا لأن أكبر رقم كمي رئيسي هو 4 ، وعدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية هو 7 ، فإن البروم يقع في الفترة الرابعة ، المجموعة VIIA من الجدول الدوري. مخطط الطاقة لإلكترونات التكافؤ هو:
الجرمانيوم.
1س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 6 3د 10 4س 2 4ص 2 .
إلكترونات التكافؤ بالخط العريض. ينتمي إلى عائلة العنصر p. نظرًا لأن أكبر رقم كم رئيسي هو 4 ، وعدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية هو 4 ، فإن الجرمانيوم يقع في الفترة الرابعة ، مجموعة IVA من الجدول الدوري. مخطط الطاقة لإلكترونات التكافؤ هو:
كوبالت.
1س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 6 3د 7 4س 2 .
إلكترونات التكافؤ بالخط العريض. ينتمي إلى عائلة عناصر د. يقع الكوبالت في الفترة الرابعة ، المجموعة السابعة ب من الجدول الدوري. مخطط الطاقة لإلكترونات التكافؤ هو:
نحاس.
1س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 6 3د 10 4س 1 .
إلكترونات التكافؤ بالخط العريض. ينتمي إلى عائلة عناصر د. نظرًا لأن أكبر عدد كمي رئيسي هو 4 ، وعدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية هو 1 ، يقع النحاس في الفترة الرابعة ، المجموعة الأولى من الجدول الدوري. شكل مخطط الطاقة لإلكترونات التكافؤ.
عنصر القصدير الكيميائي هو أحد المعادن القديمة السبعة المعروفة للبشرية. هذا المعدن هو جزء من البرونز ، وهو ذو أهمية كبيرة. حالياً عنصر كيميائيلقد فقد القصدير الطلب ، لكن خصائصه تستحق دراسة ودراسة مفصلة.
ما هو العنصر
وهي تقع في الفترة الخامسة ، في المجموعة الرابعة (المجموعة الفرعية الرئيسية). يشير هذا الترتيب إلى أن عنصر القصدير الكيميائي عبارة عن مركب مذبذب قادر على إظهار كل من الخصائص الأساسية والحمضية. الكتلة الذرية النسبية هي 50 ، لذا فهي تعتبر عنصرًا خفيفًا.
الخصائص
قصدير العنصر الكيميائي عبارة عن مادة بلاستيكية ، مرنة ، بيضاء فضية فاتحة. عند استخدامه يفقد بريقه الذي يعتبر ناقصًا لخصائصه. القصدير معدن منتشر ، لذلك توجد صعوبات في استخراجه. يحتوي العنصر على درجة غليان عالية (2600 درجة) ، درجة حرارة منخفضةنقطة انصهار (231.9 درجة مئوية) ، موصلية كهربائية عالية ، مرونة ممتازة. لديها مقاومة عالية المسيل للدموع.
القصدير عنصر ليس له خصائص سامة ، ليس كذلك التأثير السلبيعلى جسم الإنسان ، لذلك هو مطلوب في إنتاج الغذاء.
ما هي الممتلكات الأخرى التي يمتلكها القصدير؟ عند اختيار هذا العنصر لتصنيع الأطباق وأنابيب المياه ، فلا داعي للخوف على سلامتك.
التواجد في الجسد
ما الذي يميز القصدير (عنصر كيميائي)؟ كيف تقرأ صيغته؟ يتم تناول هذه القضايا في سياق المناهج الدراسية. في جسدنا عنصر معينيقع في العظام ، مما يساهم في عملية تجديد أنسجة العظام. يتم تصنيفها على أنها مغذيات كبيرة ، لذلك ، من أجل حياة كاملة ، يحتاج الشخص من 2 إلى 10 ملغ من القصدير يوميًا.
يدخل هذا العنصر الجسم في أكثرمع الطعام ، لكن الأمعاء لا تمتص أكثر من خمسة بالمائة من المدخول ، لذا فإن احتمالية الإصابة بالتسمم ضئيلة.
مع نقص هذا المعدن ، يتباطأ النمو ، ويحدث فقدان السمع ، ويتغير تكوين أنسجة العظام ، ويلاحظ الصلع. يحدث التسمم نتيجة امتصاص الغبار أو أبخرة هذا المعدن ومركباته.
الخصائص الأساسية
كثافة القصدير لها قيمة متوسطة. يتمتع المعدن بمقاومة عالية للتآكل ، لذلك يتم استخدامه في الاقتصاد الوطني. على سبيل المثال ، هناك طلب على القصدير في صناعة العلب.
ماذا يميز القصدير؟ يعتمد استخدام هذا المعدن أيضًا على قدرته على الجمع معادن مختلفة، مما يخلق مقاومة للبيئات العدوانية ، بيئة خارجية. على سبيل المثال ، يعد المعدن نفسه ضروريًا لتعليب الأدوات المنزلية والأواني ، وهناك حاجة لجنوده لهندسة الراديو والكهرباء.
مميزات
من تلقاء نفسها الخصائص الخارجيةهذا المعدن مشابه للألمنيوم. في الواقع ، التشابه بينهما ضئيل ، يقتصر فقط على الخفة والبريق المعدني ، ومقاومة التآكل الكيميائي. يتميز الألمنيوم بخصائص مذبذبة ، لذلك يتفاعل بسهولة مع القلويات والأحماض.
على سبيل المثال ، إذا تأثر الألومنيوم بـ حمض الاسيتيك، لوحظ تفاعل كيميائي. القصدير قادر على التفاعل فقط مع الأحماض المركزة القوية.
مزايا وعيوب القصدير
هذا المعدن لا يستخدم عمليا في البناء ، لأنه لا يختلف في الارتفاع القوة الميكانيكية. في الأساس ، لا يتم استخدام المعدن النقي حاليًا ، بل سبائكه.
دعونا نسلط الضوء على المزايا الرئيسية لهذا المعدن. معنى خاصله قابلية للتطويع ، يتم استخدامه في عملية تصنيع الأدوات المنزلية. على سبيل المثال ، المدرجات والمصابيح المصنوعة من هذا المعدن تبدو جذابة من الناحية الجمالية.
يسمح طلاء القصدير بتقليل الاحتكاك بشكل كبير ، بفضل حماية المنتج من التآكل المبكر.
من بين العيوب الرئيسية لهذا المعدن ، يمكن للمرء أن يذكر قوته الطفيفة. القصدير غير مناسب لتصنيع الأجزاء والأجزاء التي تتطلب أحمالاً كبيرة.
تعدين المعادن
يذوب القصدير عند درجة حرارة منخفضة ، ولكن بسبب صعوبة استخراجه يعتبر المعدن مادة غالية الثمن. بسبب نقطة الانصهار المنخفضة ، عند وضع القصدير على السطح المعدني ، يمكن تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة الكهربائية.
بنية
يحتوي المعدن على بنية متجانسة ، ولكن اعتمادًا على درجة الحرارة ، يمكن أن تختلف أطواره باختلاف الخصائص. من بين التعديلات الأكثر شيوعًا لهذا المعدن ، نلاحظ المتغير β الموجود عند درجة حرارة 20 درجة. الموصلية الحرارية ، نقطة غليانها ، هي الخصائص الرئيسية للقصدير. عندما تنخفض درجة الحرارة من 13.2 درجة مئوية ، يتم تشكيل تعديل α ، يسمى القصدير الرمادي. لا يحتوي هذا النموذج على اللدونة والمرونة ، وله كثافة أقل ، لأنه يحتوي على شبكة بلورية مختلفة.
أثناء الانتقال من شكل إلى آخر ، لوحظ تغيير في الحجم ، نظرًا لوجود اختلاف في الكثافة ، ونتيجة لذلك يحدث تدمير منتج القصدير. هذه الظاهرة تسمى "طاعون القصدير". تؤدي هذه الميزة إلى حقيقة أن مساحة استخدام المعدن تقل بشكل كبير.
في الظروف الطبيعيةيمكن العثور على القصدير في تكوين الصخور كعنصر ضئيل ، بالإضافة إلى أشكاله المعدنية المعروفة. على سبيل المثال ، يحتوي حجر القصدير على أكسيده ، ويحتوي بيريت القصدير على كبريتيده.
إنتاج
تعتبر خامات القصدير ، التي لا يقل المحتوى المعدني فيها عن 0.1 في المائة ، واعدة للمعالجة الصناعية. ولكن في الوقت الحاضر ، يتم أيضًا استغلال هذه الرواسب ، حيث يبلغ المحتوى المعدني 0.01 بالمائة فقط. تستخدم لاستخراج المعدن طرق مختلفةمع مراعاة خصوصيات الإيداع وتنوعه.
في الأساس ، يتم تقديم خامات القصدير في شكل رمال. يتم تقليل الاستخراج إلى غسله المستمر ، وكذلك إلى تركيز المعدن الخام. يعد تطوير وديعة أولية أكثر صعوبة ، حيث يلزم إنشاء مرافق إضافية وإنشاء وتشغيل المناجم.
يتم نقل المركز المعدني إلى مصنع متخصص في صهر المعادن غير الحديدية. علاوة على ذلك ، يتم إجراء التخصيب المتكرر للركاز والطحن ثم الغسيل. يتم استعادة تركيز الخام باستخدام أفران خاصة. ل التعافي الكاملالقصدير ، يتم تنفيذ هذه العملية عدة مرات. في المرحلة النهائية ، تتم عملية التنظيف من شوائب القصدير الخام باستخدام طريقة حرارية أو إلكتروليتية.
إستعمال
بصفته السمة الرئيسية التي تسمح باستخدام القصدير ، يتميز بمقاومته العالية للتآكل. يعتبر هذا المعدن وسبائكه من بين أكثر المركبات ثباتًا فيما يتعلق بالعدوانية مواد كيميائية. يستخدم أكثر من نصف القصدير المنتج في العالم في صناعة الصفيح المقصدري. هذه التكنولوجيا، المرتبط بتطبيق طبقة رقيقة من القصدير على الفولاذ ، بدأ استخدامه لحماية العلب من التآكل الكيميائي.
تُستخدم قدرة القصدير على التدحرج لإنتاج أنابيب رقيقة الجدران منه. وبسبب عدم استقرار هذا المعدن في درجات الحرارة المنخفضة ، فإنه استخدام محليمحدود إلا حدا ما.
تتميز سبائك القصدير بموصلية حرارية أقل بكثير من الفولاذ ، لذا يمكن استخدامها لإنتاج الأحواض وأحواض الاستحمام ، وكذلك لتصنيع التركيبات الصحية المختلفة.
القصدير مناسب لإنتاج الزخرفة الصغيرة و الأدوات المنزلية، صنع الأطباق ، صنع المجوهرات الأصلية. أصبح هذا المعدن الخافت والمرن ، عند دمجه مع النحاس ، لفترة طويلة أحد أكثر المواد المفضلة لدى النحاتين. يجمع البرونز بين القوة العالية والمقاومة للتآكل الكيميائي والطبيعي. هذه السبيكة مطلوبة كمواد للديكور والبناء.
القصدير معدن رنان نغمي. على سبيل المثال ، عندما يتم دمجها مع الرصاص ، يتم الحصول على سبيكة تستخدم في صنع الآلات الموسيقية الحديثة. عرفت الأجراس البرونزية منذ العصور القديمة. لإنشاء أنابيب الأعضاء ، يتم استخدام سبيكة من القصدير والرصاص.
خاتمة
زيادة الاهتمام الإنتاج الحديثفيما يتعلق بالقضايا المتعلقة بحماية البيئة ، وكذلك المشكلات المتعلقة بالحفاظ على الصحة العامة ، فقد أثرت في تكوين المواد المستخدمة في تصنيع الإلكترونيات. على سبيل المثال ، كان هناك اهتمام متزايد بتكنولوجيا اللحام الخالي من الرصاص. الرصاص مادة تسبب ضررًا جسيمًا لصحة الإنسان ، لذلك لم يعد يستخدم في الهندسة الكهربائية. تم تشديد متطلبات اللحام ، وبدأ استخدام سبائك القصدير بدلاً من الرصاص الخطير.
لا يستخدم القصدير النقي عمليًا في الصناعة ، حيث توجد مشاكل مع تطور "طاعون القصدير". من بين المجالات الرئيسية لتطبيق هذا العنصر المتناثر النادر ، نسلط الضوء على تصنيع الأسلاك فائقة التوصيل.
يسمح لك طلاء القصدير النقي على أسطح التلامس بزيادة عملية اللحام وحماية المعدن من عملية التآكل.
نتيجة للانتقال إلى التكنولوجيا الخالية من الرصاص ، بدأ العديد من مصنعي الصلب في استخدام القصدير الطبيعي لطلاء الأسطح والخيوط الملامسة. يتيح لك هذا الخيار الحصول على جودة عالية بتكلفة معقولة. أغطية واقية. بسبب عدم وجود شوائب ، تكنولوجيا جديدةلا تعتبر صديقة للبيئة فحسب ، بل تتيح أيضًا الحصول على نتائج ممتازة بتكلفة معقولة. إنه القصدير الذي يعتبره المصنعون واعدًا معدن حديثفي الهندسة الكهربائية والإلكترونيات اللاسلكية.
كل عنصر كيميائي في النظام الدوري والمواد البسيطة والمعقدة المكونة له فريد من نوعه. لها خصائص فريدة ، والعديد منها يقدم مساهمة كبيرة لا يمكن إنكارها في حياة الإنسان ووجوده بشكل عام. القصدير العنصر الكيميائي ليس استثناء.
يدخل تعارف الناس مع هذا المعدن العصور القديمة العميقة. لعب هذا العنصر الكيميائي دورًا حاسمًا في تطور الحضارة الإنسانية ؛ حتى يومنا هذا ، تستخدم خصائص القصدير على نطاق واسع.
القصدير في التاريخ
أول ذكر لهذا المعدن ، كما اعتاد الناس على التفكير ، حتى البعض خصائص سحريةيمكن العثور عليها في نصوص الكتاب المقدس. لعب القصدير دورًا حاسمًا في تحسين الحياة خلال العصر البرونزي. في ذلك الوقت ، كانت السبائك المعدنية الأكثر متانة التي يمتلكها الشخص هي البرونز ، والتي يمكن الحصول عليها عن طريق إضافة عنصر كيميائي القصدير إلى النحاس. لعدة قرون ، كان كل شيء مصنوعًا من هذه المواد ، من الأدوات إلى المجوهرات.
بعد اكتشاف خصائص الحديد ، لم يتوقف استخدام سبائك القصدير ، بالطبع ، لم يتم استخدامها على نفس النطاق ، ولكن البرونز ، وكذلك العديد من سبائكه الأخرى ، يستخدم اليوم بنشاط من قبل الإنسان في الصناعة والتكنولوجيا والطب ، إلى جانب أملاح هذا المعدن ، مثل كلوريد القصدير ، والذي يتم الحصول عليه من تفاعل القصدير مع الكلور ، يغلي هذا السائل عند 112 درجة مئوية ، ويذوب جيدًا في الماء ، ويشكل هيدرات بلورية ويدخن في الهواء .
موضع العنصر في الجدول الدوري
القصدير العنصر الكيميائي ( الاسم اللاتينيستانوم - "ستانوم" ، مكتوب بالرمز Sn) وضعه دميتري إيفانوفيتش مندليف بحق في المرتبة الخمسين ، في الفترة الخامسة. يحتوي على عدد من النظائر ، وأكثرها شيوعًا هو النظير 120. هذا المعدن موجود أيضًا في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة ، إلى جانب الكربون والسيليكون والجرمانيوم والفلروفيوم. يتنبأ موقعه بخصائص مذبذبة ، وله خصائص حمضية وأساسية متساوية ، والتي سيتم وصفها بمزيد من التفاصيل أدناه.
يوضح الجدول الدوري أيضًا الكتلة الذرية للقصدير ، وهي 118.69. التكوين الإلكتروني 5s 2 5p 2 ، والذي يسمح للمعدن في تكوين المواد المعقدة بعرض حالات الأكسدة +2 و +4 ، مع التخلي عن إلكترونين فقط من المستوى الفرعي p أو أربعة من s- و p- ، مما يؤدي إلى إفراغ المستوى الخارجي بأكمله.
السمة الإلكترونية للعنصر
وفقًا للعدد الذري ، يحتوي الفضاء المحيطي لذرة القصدير على ما يصل إلى خمسين إلكترونًا ، وتقع على خمسة مستويات ، والتي بدورها تنقسم إلى عدد من المستويات الفرعية. الأول والثاني لهما فقط المستويات الفرعية s و p ، وبدءًا من المستوى الثالث يوجد تقسيم ثلاثي إلى s- و p- و d-.
دعونا نفكر في الخارج ، حيث إن هيكله وملئه بالإلكترونات هو الذي يحدد النشاط الكيميائي للذرة. في الحالة غير المستثارة ، يُظهر العنصر تكافؤًا يساوي اثنين ؛ عند الإثارة ، ينتقل إلكترون واحد من المستوى الفرعي s إلى مكان شاغر في المستوى الفرعي p (يمكن أن يحتوي على ثلاثة إلكترونات غير مقترنة كحد أقصى). في هذه الحالة ، يُظهر القصدير حالة التكافؤ والأكسدة - 4 ، نظرًا لعدم وجود إلكترونات مقترنة ، مما يعني أنه لا يوجد شيء يحملها في المستويات الفرعية في عملية التفاعل الكيميائي.
مادة بسيطة المعدن وخصائصه
القصدير معدن فضي اللون ، ينتمي إلى مجموعة المواد المنصهرة. المعدن ناعم ويسهل نسبيًا تشويهه. هناك عدد من الميزات المتأصلة في معدن مثل القصدير. درجة الحرارة الأقل من 13.2 هي حدود انتقال التعديل المعدني للقصدير إلى المسحوق ، والذي يصاحبه تغير في اللون من الأبيض الفضي إلى الرمادي وانخفاض كثافة المادة. يذوب القصدير عند 231.9 درجة ويغلي عند 2270 درجة مئوية. يفسر الهيكل البلوري رباعي الزوايا للقصدير الأبيض خاصية الطحن المميز للمعدن عند ثنيه وتسخينه عند نقطة الانقلاب عن طريق فرك بلورات المادة ضد بعضها البعض. القصدير الرمادي له تناغم مكعب.
الخواص الكيميائية للقصدير لها جوهر مزدوج ، فهي تدخل في تفاعلات حمضية وقاعدية على حد سواء ، مما يدل على التذبذب. يتفاعل المعدن مع القلويات ، وكذلك الأحماض ، مثل الكبريتيك والنتريك ، وينشط عند التفاعل مع الهالوجينات.
سبائك القصدير
لماذا تستخدم سبائكها التي تحتوي على نسبة معينة من المكونات المكونة في كثير من الأحيان بدلاً من المعادن النقية؟ الحقيقة هي أن السبيكة لها خصائص لا يمتلكها المعدن الفردي ، أو أن هذه الخصائص أقوى بكثير (على سبيل المثال ، التوصيل الكهربائي ، مقاومة التآكل ، التخميل أو تنشيط الفيزيائية و الخصائص الكيميائيةالمعادن إذا لزم الأمر ، وما إلى ذلك). القصدير (الصورة تظهر عينة من المعدن النقي) هو جزء من العديد من السبائك. يمكن استخدامه كمادة مضافة أو أساسية.
حتى الآن هو معروف عدد كبير منسبائك من معدن مثل القصدير (يختلف سعرها على نطاق واسع) ، ضع في اعتبارك الأكثر شيوعًا واستخدامًا (سيتم مناقشة استخدام سبائك معينة في القسم المناسب). بشكل عام ، تتميز سبائك ستانوم بالخصائص التالية: ليونة عالية ، وصلابة صغيرة وقوة منخفضة.
بعض الأمثلة على السبائك
أهم المركبات الطبيعية
يشكل القصدير عددًا من المركبات الطبيعية - الخامات. يشكل المعدن 24 مركبًا معدنيًا ، أكثرها أهميةللصناعة ، يحتوي على أكسيد القصدير - القصدير ، وكذلك الإطار - Cu 2 FeSnS 4. يتناثر القصدير في قشرة الأرض ، والمركبات التي تكونها من أصل مغناطيسي. كما تستخدم أملاح الأحماض البوليوليك وسيليكات القصدير في الصناعة.
القصدير وجسم الإنسان
عنصر القصدير الكيميائي عنصر ضئيل من حيث محتواه الكمي في جسم الإنسان. يحدث تراكمه الرئيسي في أنسجة العظام ، حيث يساهم المحتوى الطبيعي للمعدن في تطوره في الوقت المناسب وأدائه بشكل عام. الجهاز العضلي الهيكلي. بالإضافة إلى العظام ، يتركز القصدير في الجهاز الهضميوالرئتين والكلى والقلب.
من المهم ملاحظة أن التراكم المفرط لهذا المعدن يمكن أن يؤدي إلى تسمم عام للجسم ، ويمكن أن يؤدي التعرض لفترة أطول إلى طفرات جينية ضارة. في في الآونة الأخيرةهذه المشكلة وثيقة الصلة بالموضوع ، لأن الحالة البيئية للبيئة تترك الكثير مما هو مرغوب فيه. هناك احتمال كبير للتسمم بالقصدير بين سكان المدن الكبرى والمناطق المجاورة بالقرب من المناطق الصناعية. يحدث التسمم في أغلب الأحيان من خلال تراكم أملاح القصدير في الرئتين ، مثل كلوريد القصدير وغيره. في الوقت نفسه ، يمكن أن يتسبب نقص المغذيات الدقيقة في تأخر النمو وفقدان السمع وتساقط الشعر.
تطبيق
يتوفر المعدن تجاريًا من العديد من المصاهر والشركات. يتم إنتاجه على شكل سبائك وقضبان وأسلاك وأسطوانات وأنودات مصنوعة من مادة بسيطة نقية مثل القصدير. يتراوح السعر من 900 إلى 3000 روبل للكيلوغرام.
نادرا ما يستخدم القصدير في شكله النقي. تستخدم سبائكه ومركباته بشكل رئيسي - الأملاح. يتم استخدام قصدير اللحام في حالة ربط الأجزاء غير المعرضة درجات حرارة عاليةوأحمال ميكانيكية قوية مصنوعة من سبائك النحاس والفولاذ والنحاس ، ولكن لا يوصى بها لتلك المصنوعة من الألمنيوم أو سبائكه. تم وصف خصائص وخصائص سبائك القصدير في القسم المقابل.
يتم استخدام الجنود في لحام الدوائر الدقيقة ، وفي هذه الحالة تعتبر السبائك القائمة على معدن مثل القصدير مثالية أيضًا. تصور الصورة عملية تطبيق سبيكة من الرصاص والقصدير. مع ذلك ، يمكنك القيام بعمل دقيق للغاية.
بسبب المقاومة العالية للقصدير للتآكل ، يتم استخدامه لتصنيع الحديد المعلب (صفيح) - علبللمنتجات الغذائية. في الطب ، ولا سيما في طب الأسنان ، يستخدم القصدير لحشو الأسنان. الأنابيب المنزلية مغطاة بالقصدير ، المحامل مصنوعة من سبائكها. كما أن مساهمة هذه المادة في الهندسة الكهربائية لا تقدر بثمن.
تستخدم المحاليل المائية لأملاح القصدير مثل الفلوروبورات والكبريتات والكلوريدات كإلكتروليتات. أكسيد القصدير هو طلاء للسيراميك. عن طريق إدخال في البلاستيك و مواد اصطناعيةمشتقات القصدير المختلفة ، يبدو أنه من الممكن تقليل قابليتها للاشتعال وانبعاث أبخرة ضارة.
تحميل...