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 Т_ПЛ 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 + 3НСl_КOНЦ + 3Н₂О = H[SnCl₃(OH₂)₃] + Н₂↑.

Концентрированная серная кислота окисляет олово до Sn^IV:

Sn + 4H₂SO_4KOHЦ 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 SnO₂nН₂О:

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.