Олово
Олово – это легкий металл с атомным номером 50. Этот элемент был известен еще в древности и считался одним из самых редких и дорогих металлов, поэтому изделия из олова могли позволить себе самые богатые жители Римской Империи и Древней Греции. Из олова изготавливали специальную бронзу, которой пользовались еще в третьем тысячелетии до нашей эры. Тогда бронза была самым прочным и популярным сплавом, а олово служило одной из примесей и использовалось более двух тысяч лет.
На латыни этот металл называли словом «stannum», что означает стойкость и прочность, однако таким названием ранее обозначался сплав свинца и серебра. Только в IV веке этим словом начали называть само олово. Само же название «олово» имеет множество версий происхождения. В Древнем Риме сосуды для вина делались из свинца. Можно предположить, что оловом называли материал свинец, из которого изготавливали сосуды для хранения напитка оловина, употребляемого древними славянами.
В природе этот металл встречается редко, по распространенности в земной коре олово занимает всего лишь 47-е место и добывается из касситерита, так называемого оловянного камня, который содержит около 80 процентов этого металла.
Касситерит
Применение в промышленности
Так как олово является нетоксичным и весьма прочным металлом, он применяется в сплавах с другими металлами. По большей части его используют для изготовления белой жести, которая применяется в производстве банок для консервов, припоев в электронике, а также для изготовления бронзы.
Физические свойства олова
Этот элемент представляет собой металл белого цвета с серебристым отблеском.
Серое и белое олово
Если нагреть олово, можно услышать потрескивание. Этот звук обусловлен трением кристалликов друг о друга. Также характерный хруст появится, если кусок олова просто согнуть.
Олово весьма пластично и ковко. В классических условиях этот элемент существует в виде «белого олова», которое может модифицироваться в зависимости от температуры. Например, на морозе белое олово превратится в серое и будет иметь структуру, схожую со структурой алмаза. Кстати, серое олово очень хрупкое и буквально на глазах рассыпается в порошок. В связи с этим в истории есть терминология «оловянная чума».
Раньше люди не знали о таком свойстве олова, поэтому из него изготавливались пуговицы и кружки для солдат, а также прочие полезные вещи, которые после недолгого времени на морозе превращались в порошок. Некоторые историки считают, что именно из-за этого свойства олова снизилась боеспособность армии Наполеона.
Получение олова
Основным способом получения олова является восстановление металла из руды, содержащей оксид олова (IV) с помощью угля, алюминия или цинка.
SnO₂ + C = Sn + CO₂
Особо чистое олово получают электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.
Химические свойства олова
При комнатной температуре олово довольно устойчиво к воздействию воздуха или воды. Это объясняется тем, что на поверхности металла возникает тонкая оксидная пленка.
На воздухе олово начинает окисляться только при температуре свыше 150 °С:
Sn + O₂ → SnO₂
Волокна SnO₂ в оптическом микроскопе
Если олово нагреть, этот элемент будет реагировать с большинством неметаллов, образуя соединения со степенью окисления +4 (она более характерна для этого элемента):
Sn + 2Cl₂ → SnCl₄
Взаимодействие олова и концентрированной соляной кислоты протекает довольно медленно:
Sn + 4HCl → H₂[SnCl₄] + H₂
С концентрированной серной кислотой олово реагирует очень медленно, тогда как с разбавленной в реакцию не вступает вообще.
Очень интересна реакция олова с азотной кислотой, которая зависит от концентрации раствора. Реакция протекает с образованием оловянной кислоты, H₂SnO₃, которая представляет собой белый аморфный порошок:
3Sn + 4HNO₃ + nH₂O = 3H₂SnO₃·nH₂O + 4NO
Если же олово смешать с разбавленной азотной кислотой, этот элемент будет проявлять металлические свойства с образованием нитрата олова:
4Sn + 10HNO₃ = 4Sn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O
Нагретое олово нагреть может реагировать со щелочами с выделением водорода:
Sn + 2KOH + 4H₂O = K₂[Sn(OH)₆] + 2H₂
Степени окисления олова
В простом состоянии степень окисления олова равняется нулю. Также Sn может иметь степень окисления +2: оксид олова (II) SnO, хлорид олова (II) SnCl₂, гидроксид олова (II) Sn(OH)₂. Степень окисления +4 наиболее характерна для оксида олова (IV) SnO₂, галогенидах (IV), например хлорид SnCl₄, сульфид олова (IV) SnS₂, нитрид олова (IV) Sn₃N₄.