logo search
14 группа

14.2.4. Олово

Олово при обычных условиях - серебристо-белый блестящий низкоплавкий металл (см. табл. 14.4) с большой ковкостью. Известны три кристаллические модификации олова: α,  и .

Взаимное превращение -Sn  -Sn протекает с очень малой скоростью; переход β-Sn  -Sn ускоряется при низких температурах и особенно быстро осуществляется в присутствии некоторого количества -Sn, частицы которого действуют как центры кристаллизации. Этот переход приводит к разрушению изделий из олова в условиях низких температур (так называемая оловянная чума - при понижении температуры ниже определенного предела оловянные миски, ложки и даже пуговицы на обмундировании солдат, в прежние времена также изготовлявшиеся из олова, рассыпались в порошок, что вызывало серьезные трудности в армейской жизни. То же происходило иногда в практике полярных экспедиций).

При обычных условиях олово устойчиво к действию воды и воздуха. При нагревании оно окисляется кислородом воздуха и выше ТПЛ горит на воздухе с образованием SnO2. С хлором и бромом олово взаимодействует при обычной температуре, давая SnX4, при нагревании - с иодом, серой, селеном, теллуром, фосфором; с азотом непосредственно не соединяется. Водяной пар действует на олово так же, как на железо (железо-паровой способ получения водорода, см. разд. 1.2.1):

Sn + 2Н2О SnO2 + 2Н2↑.

В ряду напряжений металлов олово располагается непосредственно перед водородом, поэтому оно вытесняет водород из кислот, но из разбавленных растворов - очень медленно:

Sn + 3НСlКOНЦ + 3Н2О = H[SnCl3(OH2)3] + Н2↑.

Концентрированная серная кислота окисляет олово до SnIV:

Sn + 4H2SO4KOHЦ Sn(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O.

Разбавленная азотная кислота переводит олово в нитрат олова(II), а более концентрированная (> 30%) - окисляет олово до -оловянной кислоты, которую следует рассматривать как гидратированный диоксид олова SnO2nН2О:

4Sn + 10HNO3,3%-я = 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3Н2О,

3Sn + 4HNO3, ~30%-я = 3SnO2 + 4NO + 2Н2O

Sn + 4HNO3, >60%-я = SnO2 + 4NO2 + 2H2O.

Поскольку олово - амфотерный металл и стоит левее водорода, оно взаимодействует (медленно) с растворами щелочей с выделением водорода:

Sn + 4NaOH + 2Н2О = Na4[Sn(OH)6] + Н2↑.

Олово легко образует сплавы с большинством металлов.

Сырьем для получения олова служит минерал касситерит SnO2 (содержание олова от 67 до 75%). Обычно касситерит содержит примеси - медь, цинк, свинец, мышьяк, сурьму, висмут, железо, серу.

Для удаления примесей руду подвергают обогащению гравитационным способом, затем обжигу, при котором сульфиды железа, меди, мышьяка и висмута превращаются в оксиды, причем серу удаляют в виде SO2. После этого методом магнитной сепарации удаляют железо, а с помощью флотации - невыгоревшие сульфиды. Обработка концентрата соляной кислотой позволяет перевести в раствор висмут в виде BiCl3. Следующей и основной стадией процесса является плавка в отражательной печи при 1000 - 14000С, при этом происходит восстановление SnO2 с образованием так называемого чернового олова:

SnO2 + 2С = Sn + 2CO.

Для рафинирования чернового олова его спекают с добавками серы (для удаления меди), углерода (для удаления железа) и алюминия (для удаления мышьяка и висмута). Примеси собираются на поверхности расплава в виде шлака, который удаляется.

Для получения более чистого металла его подвергают электролитической очистке. Олово особой чистоты для полупроводниковой техники получают обычно методом зонной плавки.

Благодаря химической инертности металлическое олово в больших количествах используют для лужения с целью предохранения железа от ржавления («белая жесть»). Но при повреждении луженой поверхности коррозии подвергается в первую очередь более активное железо (см. разд. 8-10.6.5).

Олово входит в состав многих широко известных практически важных сплавов: бронза (Sn + Сu), баббиты (Sn + Sb и Сu); типографские сплавы (Sn + Sb + Pb); припои (30% - 70% Sn; 70% - 30% Pb). Кроме того, -Sn, а также CdSnAs2, SnTe используют в качестве полупроводников.