В.Б. Спиваковкий - Аналитическая химия Олова (1113287), страница 2
Текст из файла (страница 2)
мых примесей 5п, не менее 1.10 — 4 ! .10 1.10-а 1.10 5.10 5.10 0,01 0,009 0,01 0,025 0,01 0,015 0,01 3 10 3 10 5.10 5.10 1.10 — а 1.10 — а 1.10 1.10 0,085 0,10 3,65 1,60 0,435 99,915 99,999 99,565 99,90 98,40 96,35 Промышленные концентрации олова выше его кларка в коренных месторождениях в 100 — 300 раз, а в россыпных — только в 5 — 10 раз; руды обычно содержат не более 1',а 8п, а россыпи— иногда только 0,01 — 0,02% 5п. Классификация оловянных руд сложна, так как руды из месторождений различной формации отличаются по своему минералогическому составу [462, 502]. Руды обогащают гравитацией, магнитной сепарацией, флотацией н флотогравитадией, а россыпи — преимущественно гравитадией и г4ри этом получают 40 — 70%-ные концентраты. Производство олова из концентратов основано на восстановлении двуокиси олова углем в отражательных или электрических печах. Для удаления примесей серы и мышьяка концентраты предварительно обжигают при 600 — 700'С; примеси Ре, В1, 5Ь выщелачивают кони.
НС!. Очищенные концентраты плавят с углем и флюсами. Для плавки оловянных концентратов используют также элек. трические печи [1315]. Большое значение имеет вторичное олово, потребление его составляет более 30'о общего потребления олова [207]. Лом и отходы перерабатывают по различным схемам в зависимости от состава и вида сырья. Черновое олово, получаемое в результате плавки концентратов в отражательных или электрических печах, содержит ряд примесей, концентрация которых колеблется в широких пределах: Вн 96 — 99%; Ге 3 0%; РЬ 2 0%. 5Ь 0 3%; В! 01а4 Аз 04% 5 0,1%; Сн 0,5% [673].
Требования к чистоте товарного олова довольно высокие (табл. 2), поэтому черновое олово нуждается в дополнительной очистке. Очистку от примесей проводят методами огневого илн электролнтнческого рафинирования, а в некоторых случаях оказывается целесообразным последовательное применение обоих методов [383]. В настоящее время более одной трети полученного олова используют для изготовления белой жести, потребляемой почти полностью консервной промышленностью.
Олово входит в состав многих важнь4х сплавов: бронз (сплавы с медью), прнпоев (сплавы со свинцом), сплавов для подшипников (баббнты — содержат кроме олова, свинец„сурьму и медь), типографских сплавов (сплавы олова со свинцом и сурьмой). Олово применяют и в атомной энергетике, Сплавы циркония с оловом, обладающие малым поперечным сечением захвата нейтронов, повышенной коррозионной стойкостью и прочностью, используют как конструкционный материал для атомных реакторов.
Производство сплавов потребляет более половины производимого олова. Олово применяют также для лужения; двуокись олова служит главной составляющей при изготовлении жаростойких эмалей и свиндово-оловянных глазурей. Соли олова (станнаты) используют при крашении тканей. Оловоорганические соединения получили практическое применение в качестве стабилизаторов виниловых смол (наиболее оправдали себя дибутиллауратолово и мономерный днбутилмалеатолово), стабилизаторов электроизоляционных синтетических масел, антиокислительных прнсадок к смазочным и растительным маслам для текстилькой промышленности, инсектицидов, лекарственных веществ [699]. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОЛОВА Олово — химический элемент подгруппы германия [Ч группы 5 периода периодической системы элементов Д.
И. Менделеева. Природное олово состоит нз десяти изотопов с массовыми числами: 112 (О 95 ой) 114 (О 65айа) 115 (О 34%) 116 (14 24 ага) 117 (7 57%) 118 (24,01%) 119 (8,58%а), 120 (32,979о~), 122 (4,71 '!о), 124 (5,983о). Последний изотоп слаборадиоактивен (период полураспада Таблица 3 Наиболее важные радиоактивные изотопы олова [3481 Период полураспа- да, дни Массовое число Энергия излучении. кы Тип распада 118 1!3 121 123пт 28,2 час 125 125т 9,7 П р и и е ч а н и е.
Всего известна 15 радиоактивных изотопов олова и несколько наомерав с массовыми числами между 188 и 182. 1,5.10" лет) [307, 5031. Искусственно получен ряд радиоактивных изотопов олова (табл. 3). Некоторые основныс физические константы олова приведены ниже [276]: Кристаллическая структура Плотность, г/сма Параметры решетки при 20'С, км Олово — мягкий металл, обладает высокой пластичностью, ковкостью и легкоплавкостью. Оно может быть прокатано до толщины слоя 0,005 мм. Известны две аллотропные формы олова: р — обычное белое олово, устойчивое выше 13,2'С, и се †сер олово, устойчивое ниже 13,2'С. Выше 161'С олово становится хрупким и может быть легко измельчено в порошок (лучше всего при температуре -200'С).
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОЛОВА Превращение белого олова в серое — явление, которое называют оловянной чумой. Обычно медленно идущее превращение ускоряется при соприкосновении с уже превращенным металлом, 1О Температура плавления, 'С Температура кипения, 'С Удельная теплоемкость при 20'С, кол(г грод Удельное электросопротивление, мком см Модуль упругости, кГ)ммв Твердость по Бринеллю, кГ/мма Поперечное сечение поглощения тепловых яейтроноа, барк а (кубическая) н [) (тетрагоиальная) а 5,85; 6 7,298 а 0,646 (и); 6 0,58197 (и); 0,31749 (с) 231,9 2200 В 0,541 2500 — 20 000 4! 50 — 4780 а 6,2; 6 5,2 0,65 прн этом резко изменяются свойства олова, оно превращается в порошок.
Чем чище олово и чем большей деформации оно подверглось перед хранением, тем быстрее при низких температурах происходит превращение белого олова в серое. Высокая скорость превращения наблюдается в присутствии примесей Те, Мп, Со, Хп, А), Оа и Аз, в меньшей мере Ре и Ац; сильно уменьшают скорость превращения РЬ, Сг[, 5Ь и Ац, в меньшей мере Ы[ и Сц; добавка 0,5% В1 полностью предотвращает оловянную чуму [698]. Серое олово обладает полупроводниковыми свойствами. Прочная тонкая поверхностная пленка окислов делает олово устойчивым по отношению к воздуху и воде.
Медленное окис.ление олова на воздухе с образованием 5ПО и 5п02 наблюдается лишь выше 150'С [3831. Бндистнллят совершенно не растворяет олово [1231. При высокой температуре олово легко и полностью сгорает, образуя двуокись олова. С хлором и бромом олово взаимодействует при обычной температуре, с иодом — прн слабом нагревании. Реакция с фтором протекает при обычной температуре чрезвычайно медленно, при 100оС идет очень бурно — с появлением пламени. При нагревании олово энергично реагирует с серой, соленом и теллуром, взаимодействует с фосфором, а с азотом, углеродом, кремнием и водородом непосредственно нс взаимодействует, однако косвенным путем можно получить гидриды, нитриды и имиды олова [352, 469[. близость нормального потенциала олова н водорода, а также высокое перенапряжение водорода на олове объясняют малую скорость взаимодействия этого металла с разбавленными кислотами (особенно в отсутствие кислорода). В присутствии кислорода скорость растворения существенно возрастает [1231.
Устойчиво олово также в атмосфере газообразного сероводорода, насыщенного влагой, и в его насыщенном водном растворе [622, 623]. Концентрированная соляная кислота легко (особенно при нагревании) растворяет олово с образованием ЯпС12 и водорода, Интересно отметить, что реакция р-олова с 37%-ной НС! при — 17'С идет с образованием 6ПС!2 и водорода. В этих условиях а-олово образует 6ПС!4 [920]. Скорость бесстружкового растворения олова в 5,54Аг НС! при 17'С лимитируется скоростью анодно-катодного процесса, в то время как скорость растворения таких металлов, как магний и цинк, значительно больше и лимитируется скоростью диффузии растворителя к поверхности металла [333).
Сильно разбавленная холодная азотная кислота медленно растворяет олово и образует 5П(5[08)2. При этом не происходит выделения водорода, а идет восстановление азотной кислоты. Концентрированная азотная кислота энергично взаимодействует с оловом и образует нерастворимую р-оловянную кислоту. С концентрированной серной кислотой олово взаимодействует гораздо медленнее. Олово очень хорошо растворяется в царской водке. Реакция протекает по уравнению зза+ 4НИОв+ 12Нс! = зяпс! + 4хО-1-зн О, Растворы (!вам-ные) уксусной и молочной кислот взаимодействуют с оловом примерно с такой же скоростью, как серная кислота, и приблизительно в 3 раза медленнее, чем соляная кислота Н0021. О,И раствор лимонной кислоты при 25'С растворяет олово почти с такой же скоростью, как соляная кислота при тех же условиях.
Олово реагирует со стеариновой и олеиновой кислотами при высоких температурах. Наиболее агрессивной из изученных органических кислот по отношению к олову оказалась щавелевая [7581. Щелочи медленно растворяют олово даже на холоду и при низких концентрациях. Скорость растворения значительно повышается в присутствии воздуха [1231. При этом в растворе образуются гидроксостаннат-ионы [Бп(ОН)в!'-. Растворимость олова в щелочах используют для снятия его со старых консервных банок, после чего металл выделяют из раствора электролитически. Для переведения олова в раствор применяют метод анодного растворения олова в концентрированном растворе КаОН.
Прн этом, однако, возможно пассивнрование олова, если плотность тока превышает определенную величину. Негидролизующиеся соли соляной, серной и других кислот не разрушают окисную пленку на олове; в случае коррозионного процесса либо происходит утолщение окисной пленки и поверхность олова тускнеет, либо появляются черные пятна и коррозия носит точечный характер [746]. Соли, подвергающиеся гидролизу и имеющие в растворах кислую реакцию (ЕеС!„А!С!а), в присутствии окислителей вызывают коррозию олова [1171].
Неорганические соединения олова Состояние олова в его соединениях бывает отрицательно четырехвалентным илн электронейтральным и формально четырехвалентным; положительно четырехвалентным и положительно двухвалентным. Предполагают, что отрицательно четырехвалентное олово присутствует в водородном соединении олова ЬпНл. Однако может быть это и чисто ковалентное соединение. Алкильные соединения олова также, по всей вероятности, построены ковалентно [469], Есть указание на возможность образования промежуточного соединения трехвалентного олова при окислении Ьп(11) 19831. Разложение ЬпаС1а проходит с образованием ЬпС[4 и ЬпС[, уже выше — 65'С.
Однако Ьп,(СНаСОО)„представляющий собой белый кристаллический порошок, устойчив до 300'С [4051. Станнометан ЗпН, при нормальных условиях — бесцветный газ (температура кипения — 52'С), постепенно разлагается при хра. !2 пения иа элементы. При 150'С распад происходит быстро. Вода, разбавленные растворы кислот н щелочей разлагают ЬпН, сравнительно медленно. По ядовитости БпН» приближается к мышьяковистому водороду [4051. Образование ЬпН„при восстановлении олова цинком в солянокислом растворе было предложено использовать для открытия олова по синему окрашиванию пламени парами ЬпН, [1175]. Однако позднее в работе [5331 было показано, что добавление цинка необязательно, так как те же результаты получаются при введении в пламя паров ЬпС[4, отгоняющегося совмсс1но с НС!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
