Всеки химичен елемент от периодичната система и образуваните от него прости и сложни вещества са уникални. Те имат уникални свойства и много от тях имат безспорно значителен принос за човешкия живот и съществуването като цяло. Химическият елемент калай не е изключение.
Запознаването на хората с този метал датира от древни времена. Този химичен елемент изигра решаваща роля в развитието на човешката цивилизация и до ден днешен свойствата на калай се използват широко.
Канея в историята
Първото споменаване на този метал, който, както хората вярваха преди, дори има някои магически свойства, може да се намери в библейски текстове. Калайът играе решаваща роля за подобряването на живота през бронзовата епоха. По това време най-издръжливата метална сплав, която човек притежава, беше бронзът, който може да се получи чрез добавяне на химическия елемент калай към медта. В продължение на няколко века всичко е направено от този материал, от инструменти до бижута.
След откриването на свойствата на желязото, калаената сплав не престана да се използва, разбира се, не се използва в същия мащаб, но бронзът, както и много от другите му сплави, са активно участващиднес човек в индустрията, технологиите и медицината, заедно със соли на този метал, като калаен хлорид, който се получава при взаимодействието на калай с хлор, тази течност кипи при 112 градуса по Целзий, разтваря се добре във вода, образува кристални хидрати и пуши във въздуха.
Позицията на елемента в периодичната таблица
Химическият елемент калай (латинското наименование stannum - “stannum”, изписано със символа Sn) Дмитрий Иванович Менделеев с право е поставен под номер петдесет, в петия период. Той има редица изотопи, най-разпространеният изотоп 120. Този метал също е в основната подгрупа на шестата група, заедно с въглерод, силиций, германий и флеровий. Местоположението му предсказва амфотерни свойства, калай има еднакво киселинни и основни характеристики, които ще бъдат описани по-подробно по-долу.
Периодичната таблица също показва атомната маса на калая, която е 118,69. Електронната конфигурация е 5s25p2, което сложните вещества позволяват на метала да проявява окислителни състояния +2 и +4, отпускайки два електрона само от p-поднивото, или четири от s- и p-, напълно изпразвайки цялото външно ниво.
Електронна характеристика на елемента
В съответствие с атомния номер, околоядреното пространство на калаения атом съдържа до петдесет електрона, те са разположени на пет нива, които от своя страна са разделени на редица поднива. Първите две имат само s- и p-поднива, а като се започне от третото, има тройно разделянедо s-, p-, d-.
Нека разгледаме външното електронно ниво, тъй като неговата структура и пълнене с електрони определят химическата активност на атома. В невъзбудено състояние елементът проявява валентност, равна на две; при възбуждане един електрон преминава от s-подниво към празно място в p-подниво (може да съдържа максимум три несдвоени електрона). В този случай калайът показва валентност и степен на окисление - 4, тъй като няма сдвоени електрони, което означава, че нищо не ги задържа на поднивата в процеса на химическо взаимодействие.
Просто вещество метал и неговите свойства
Простата субстанция калай е метал със сребрист цвят, принадлежи към групата на топимите. Металът е мек и сравнително лесен за деформиране. Редица характеристики са присъщи на такъв метал като калай. Температура под 13,2 градуса по Целзий е границата на прехода на металната модификация на калай към прах, която е придружена от промяна на цвета от сребристо-бял до сив и намаляване на плътността на веществото. Калайът се топи при 231,9 градуса и кипи при 2270 градуса по Целзий. Кристалната тетрагонална структура на белия калай обяснява характерното хрускане на метала, когато се огъва и нагрява в точката на огъване чрез триене на кристалите на веществото един срещу друг. Сивият калай има кубична сингония.
Химичните свойства на калая имат двойна същност, той влиза както в киселинни, така и в основни реакции, показвайки амфотеризъм. Металът взаимодейства с алкали, както и с киселини, като сярна иазотен, е активен, когато реагира с халогени.
Калаени сплави
Защо техните сплави с определен процент съставни компоненти се използват по-често вместо чисти метали? Факт е, че сплавта има свойства, които отделният метал не притежава, или тези свойства са много по-силни (например електрическа проводимост, устойчивост на корозия, пасивиране или активиране на физичните и химичните характеристики на металите, ако е необходимо и др.). Калайът (снимката показва проба от чист метал) е част от много сплави. Може да се използва като добавка или основна субстанция.
Днес са известни голям брой сплави от такъв метал като калай (цената за тях варира значително), нека разгледаме най-популярните и използвани (използването на определени сплави ще бъде обсъдено в съответния раздел). Като цяло сплавите на кала имат следните характеристики: висока пластичност, ниска точка на топене, ниска твърдост и здравина.
Някои примери за сплави
- Сплав от калай и олово с някои легиращи добавки (антимон, мед, кадмий, цинк, сребро, индий) е така нареченият калай за запояване, процентът на кала в него трябва да бъде 49-51 или 59 -61 процента. Силата на свързването гарантира, че калайът образува твърд разтвор със залепените метални повърхности.
- Garth е сплав от калай, олово иантимонът е в основата на печатарското мастило (поради което не се препоръчва увиването на храна във вестници, за да се избегнат нежелани концентрации на тези метали).
- Бабит - сплав от калай, олово, мед и антимон - се характеризира с ниско триене, висока устойчивост на износване.
- Сплавта индий-калаен е нискотопим материал, който се характеризира с огнеупорност, устойчивост на корозия и значителна здравина.
Най-важните природни съединения
Калаят образува редица природни съединения - руди. Металът образува 24 минерални съединения, като най-важен за индустрията е калаен оксид - каситерит, както и рамка - Cu2FeSnS4. Калайът е разпръснат в земната кора, а образуваните от него съединения са с магнитен произход. Индустрията също така използва полиолни соли и калаени силикати.
Каней и човешкото тяло
Химическият елемент калай е микроелемент по отношение на неговото количествено съдържание в човешкото тяло. Основното му натрупване е в костната тъкан, където нормалното съдържание на метала допринася за навременното му развитие и цялостното функциониране на опорно-двигателния апарат. Освен в костите, калайът е концентриран в стомашно-чревния тракт, белите дробове, бъбреците и сърцето.
Важно е да се отбележи, че прекомерното натрупване на този метал може да доведе до общо отравяне на тялото, а по-продължителното излагане може дори да доведе до неблагоприятни генни мутации. Напоследък този проблем е доста актуален, тъй като екологичното състояние на околната средаОколната среда оставя много да се желае. Има голяма вероятност от интоксикация с калай сред жителите на мегаполиси и райони в близост до индустриални зони. Най-често отравянето става чрез натрупване на калаени соли в белите дробове, например, като калаен хлорид и др. В същото време дефицитът на микроелементи може да причини забавяне на растежа, загуба на слуха и косопад.
Заявление
Металът се предлага в търговската мрежа от много топилни предприятия и компании. Произвежда се под формата на блокове, пръти, жици, цилиндри, аноди, направени от чисто просто вещество като калай. Цената варира от 900 до 3000 рубли за кг.
Чистият калай се използва рядко. Използват се основно неговите сплави и съединения – соли. Калай за запояване се използва при закрепващи части, които не са изложени на високи температури и силни механични натоварвания, изработени от медни сплави, стомана, мед, но не се препоръчва за тези от алуминий или неговите сплави. Свойствата и характеристиките на калаените сплави са описани в съответния раздел.
Спойките се използват за запояване на микросхеми, в тази ситуация сплавите на базата на метал като калай също са идеални. Снимката изобразява процеса на нанасяне на калаено-оловна сплав. С него можете да извършвате доста деликатна работа.
Поради високата устойчивост на калаена на корозия се използва за направата на калайдисано желязо (ламарина) - консерви за хранителни продукти. В медицината, по-специално в стоматологията, калайът се използва заизвършване на зъбни пломби. Домашните тръбопроводи са покрити с калай, лагерите са направени от неговите сплави. Приносът на това вещество към електротехниката също е безценен.
Водни разтвори на калаени соли като флуороборати, сулфати и хлориди се използват като електролити. Калайният оксид е глазура за керамика. Чрез въвеждането на различни производни на калай в пластмасови и синтетични материали изглежда възможно да се намали тяхната запалимост и емисиите на вредни изпарения.
