Реферат: Олово
Содержание
История открытия. 3
СВОЙСТВА b -ОЛОВА… 5
Описание. 6
Сплавы. 9
Покрытия из олова и его сплавов. 10
Соединения. 10
Месторождение. 12
/>История открытия
Олово, Stannum, Sn (50)(от лат. stannum, что первоначально относилось к сплавусвинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащемуоколо 67% Sn; к 4 в. этим словом стали называть олово), химический элемент IVBподгруппы (включающей C, Si, Ge, Sn и Pb) периодической системы элементов.Олово – относительно мягкий металл, используется в основном как безопасное,нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другимиметаллами.
Олово (англ. Tin, франц. Etain, нем. Zinn) — одиниз семи металлов древности. В Египте, Месопотамии и других странах древнегомира бронза из олова изготовлялась уже в III тысячелетии до н. э.; оловоприменялось также для выделки различных предметов обихода, особенно посуды.Большинство стран древнего мира не имело богатых оловянных руд. Олово ввозилосьморским путем из Испании, а также с Кавказа и из Персии, при этом его нередконе могли отличить от свинца. Древнегреческое название олова«касситерос» восточного происхождения и, несомненно, связано саккадским названием олова «ик-касдуру», ассирийским«казазатира» и поздневавилонским «кастера». Латинскоеназвание олова (Stannum или Stagnum) вошло в употребление в Риме вимператорский период. Полагают, что это слово связано с санскритским stha(стоять, стойко держаться) или sthavan (прочно, стойко). Впрочем, слово Stagnumна латинском языке означает «стоячую воду», «пруд»,«озеро» и в переносном смысле «море». В средние века оловоиногда считали видоизменением свинца и называли белым (Plumbum album) илиблестящим (Plumbum candidum) свинцом в отличие от обыкновенного черного свинца(Plumbum nigrum). Немецкое Zinn (англ. Tin, франц. Etain) происходит отдревнегерманского zein — палочка или пластинка. Что касается русского«олово» и созвучных с ним литовским «alwas» и прусским«alwis», то представители индогерманской теории происхождения языковполагают, что эти названия произошли от латинского album, фигурирующего вназвании олова Plumbum album, подобно тому как слово Cuprum произошло от Aescyprium. Такое словообразование весьма недостоверно. По нашему мнению, словоолово или олов (польское olow — свинец) имеет функциональное происхождение. У древнихславян существовал хмельной напиток из ячменя и жита, называющийся оловина илиол. Поскольку еще у римлян сосуды для хранения и созревания вина делались изсвинца, можно предположить, что оловом называли материал (свинец) дляизготовления сосудов, предназначенных для хранения оловины; слово олово стоиттакже в связи с названием другого жидкого тела — масла (oleum). В словареСрезневского приводятся родственные олову слова — оловце (свинцовая лампада) иоловяник (сосуд из олова).
/>СВОЙСТВА b -ОЛОВА Атомный номер 50 Атомная масса 118,710 Изотопы стабильные 112, 114–120, 122, 124 нестабильные 108–111, 113, 121, 123, 125–127 Температура плавления, ° С 231,9 Температура кипения, ° С 2625
Плотность, г/см3
7,29 Твердость (по Бринеллю) 3,9 Содержание в земной коре, % (масс.) 0,0004 Степени окисления +2, +4/>/>Описание
Главные промышленныеприменения олова – в белой жести (луженое железо) для изготовления тары, вприпоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытияхиз олова и его сплавов. Олово образует различные соединения, многие из которыхнаходят промышленное применение. Наиболее экономически важный оловосодержащийминерал – касситерит (оксид олова). Мировые месторождения касситеритаразрабатывают в Юго-Восточной Азии, в основном в Индонезии, Малайзии иТаиланде. Другие важные месторождения касситерита находятся в Южной Америке(Бразилия и Боливия), Китае и Австралии.
Половина добываемого во всем мире олова расходуетсяна получение белой жести, применяемой главным образом для изготовленияконсервных банок. Поэтому олово иногда образно называют металлом консервнойбанки. Вторая половина добываемого олова, составлявшая в конце первой половиныXX в. почти 150 тыс. т, находит так много потребителей. Достаточно указать, чтобуквы в любой книге отпечатаны с помощью шрифта, сделанного из типографскогосплава, в состав которого входит от 5 до 30 % олова. Подшипники автомобиля,самолета, паровоза и многих других машин изготовлены из баббитов — сплавов,содержащих олово со свинцом, медью и сурьмой. Различные сорта бронзыобязательно содержат в себе олово. «Царь-пушка» Московского Кремля — удивительное творение русского литейщика Андрея Чохова, двухсоттонный«Царь-колокол» — не менее знаменитое «чудо» русскихмастеров И. Ф. и М. И. Ма-ториных, «Медный всадник» — бессмертноепроизведение Э. М. Фальконе, рвущиеся из рук юношей бронзовые кони П. К. Клодтана Аничковом мосту в Ленинграде и многие другие замечательные памятникиизготовлены из бронзы. Сам сплав олова и меди — бронза, являясь своеобразнымсимволом, обозначающим в истории человечества длительный период — бронзовыйвек, свидетельствует о давнем знакомстве человека с оловом.
Не так уж трудно понятьпричину, по которой олово и медь стали объектом внимания людей древности ипочему бронза сыграла такую большую роль в истории человеческой культуры.Сравнительно легко получается из руд медь, но еще проще получаетсяметаллическое олово, у которого температура плавления составляет всего лишь232°С. Достаточно оловянную руду (главнейшая из них касситерит, или оловянныйкамень, соединение олова с кислородом) смешать с углем, поджечь уголь ипродувать воздух обычными кузнечными мехами, которыми пользовались люди многотысяч лет назад, чтобы выплавилось чистое олово. Во всяком случае, в СреднейЕвропе, куда сведения о металлах проникли из древнейших очагов культуры, оловобыло известно за две тысячи лет до нашей эры. Египтяне могли получать олово изруд уже за 3000 лет до нашей эры. Само же название олова (от санскритскогослова «ста», что значит «твердый») свидетельствует, что встранах Востока этот металл знали еще раньше, за 4000 с лишним лет до нашейэры.
Можно предположить, чтобронзу, на первых порах, получали случайно, ибо есть руды, содержащиеодновременно олово и медь. Позже бронзу готовили по определенной рецептуре, обэтом свидетельствуют результаты анализа древних бронзовых изделий.
Более трехсот лет томуназад было замечено, что олово очень хорошо держится на поверхности чистого железаи защищает его от ржавления. В то же время из опыта многовекового пользованияоловянной посудой было известно, что олово почти не тускнеет и пища в оловяннойпосуде не получает неприятного привкуса.
Самовар внутри полужен, т.е. покрыт тонким слоем олова; кухонная посуда, места спаев в радиоприемникетакже содержат олово. Правда, каждому, кто любит сам мастерить все своимируками, известно, что для пайки необязательно брать чистое олово, лучшеприменять третник — сплав олова со свинцом.
Олово, так прочно вошедшеев быт, в технику, обладающее рядом ценных качеств, вместе с тем имеетсовершенно необычные по сравнению с другими металлами свойства.
… Много лет назад вСибирь отправилась хорошо снаряженная экспедиция. Вся посуда была оловянной. Кактолько экспедиция очутилась в Сибири, положение стало комическим: еда есть, нопосуда рассыпалась в серый порошок. Выручили сопровождавшие экспедицию местныежители: они вырезали ложки и миски из дерева.
… В 1912 г. известныйполярный исследователь Скотт снарядил экспедицию к Южному полюсу. Сосуды ижестянки с жидким топливом были запаяны оловом. На морозе они разрушились,горючее вытекло. Экспедиция Скотта погибла.
Известный химик, академикИ. А. Каблуков в своих воспоминаниях рассказывает о том, как его учителю В. В.Марковникову принесли для исследования чайник из запасов царскогоинтендантства. По всему корпусу чайника, сообщает Каблуков, были какие-то серыепятна и наросты, стенки чайника рассыпались в пыль от легких поколачиваний поним рукой. Никаких примесей у олова при анализе не было установлено. Причина находиласьв самом… олове. Дело в том, что при температуре ниже -13°С устойчивоймодификацией олова (оно существует в трех видоизменениях) является сераяпорошкообразная форма (плотность 5,8). Поэтому с понижением температурыначинается переход обычной, кристаллической формы в серую, порошкообразную.Скорость перехода тем быстрее, чем ниже температура. При -33°С, как показалирусские ученые А. П. Комар и К. Иванов, она достигает максимума. Вот почемупогибла экспедиция Скотта, а в неотапливаемом складе интендантства при суровойзиме из чайников и солдатских пуговиц получались груды серого порошка.«Болезнь» олова, связанная с переходом кристаллической модификацииолова в порошкообразную, получила название «оловянной чумы».Возможно, имеет место «заражение» обычного олова при контакте с«больным» — порошкообразным.
Выше 200°С, т. е. вблизиточки плавления олова, оно легко переходит в третью модификацию, имеющуюплотность 6,6 и отличающуюся большой хрупкостью. В этой форме оно легкорастирается в порошок.
Применение
Олово начали применять, вероятно, еще вовремена Гомера и Моисея. Открытие его было связано, скорее всего, со случайнымвосстановлением наносного касситерита (оловянного камня); наносные отложениявстречаются на поверхности или близко к ней, и оловянные руды намного легчевосстанавливаются, чем руды других металлов. Древние бритты были хорошо знакомыс оловом: в Корнуолле на юго-западе Англии были обнаружены древние горны сошлаком. Металл был, очевидно, малодоступен и дорог, т.к. оловянные предметыредко встречаются среди римских и греческих древностей, хотя об олове говоритсяв Библии в Четвертой книге Моисеевой (Числа), а слово касситерит, которое исегодня используется для обозначения оксидной оловянной руды, – греческогопроисхождения. Малакка и Восточная Индия упоминаются как источники олова варабской литературе 8–9 вв. и различными авторами в 16 в. в связи с Великимигеографическими открытиями. История оловянных разработок в Саксонии и Богемииотносится еще к 12 в., но в 17 в. 30-летняя война (1618–1648) разрушила этупромышленность. Производство впоследствии возобновили, но вскоре оно пришло вупадок из-за открытия богатых месторождений в Америке.
Бронза. Задолго до того как научились добывать олово в чистом виде,был известен сплав олова с медью – бронза, который получали, видимо, уже в2500–2000 до н.э. Олово в рудах часто встречается вместе с медью, так что приплавке меди в Британии, Богемии, Китае и на юге Испании образовывалась нечистая медь, а ее сплав с некоторым количеством олова. Ранние медные плотничныеинструменты (долото, тесло и др.) из Ирландии содержали до 1% Sn. В Египтемедная утварь 12-й династии (2000 до н.э.) содержала до 2% Sn, по-видимому, какслучайную примесь. Первобытная практика выплавки меди основывалась на использованиисмеси медных и оловянных руд, в результате чего и получалась бронза, содержащаядо 22% Sn.
В современном мире более трети добываемого оловарасходуется на изготовление пищевой жести и емкостей для напитков. Жесть восновном состоит из стали, но имеет покрытие из олова обычно толщиной менее 0,4мкм.
/>/>Сплавы.Одна треть олова идет на изготовлениеприпоев. Припои – это сплавы олова в основном со свинцом в разных пропорциях взависимости от назначения. Сплав, содержащий 62% Sn и 38% Pb, называется эвтектическими имеет самую низкую температуру плавления среди сплавов системы Sn – Pb. Онвходит в составы, используемые в электронике и электротехнике. Другиесвинцово-оловянные сплавы, например 30% Sn + 70% Pb, имеющие широкую областьзатвердевания, используются для пайки трубопроводов и как присадочный материал.Применяются и оловянные припои без свинца. Сплавы олова с сурьмой и медьюиспользуются как антифрикционные сплавы (баббиты, бронзы) в технологииподшипников для различных механизмов. Современные оловянно-свинцовые сплавысодержат 90–97% Sn и небольшие добавки меди и сурьмы для увеличения твердости ипрочности. В отличие от ранних и средневековых свинецсодержащих сплавов,современная посуда из cплавов олова безопасна для использования. />/>
Покрытия из олова и его сплавов.Олово легко образует сплавы со многими металлами. Оловянные покрытия имеютхорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту икрасивый внешний вид. Оловянные и оловянно-свинцовые покрытия можно наносить,погружая специально приготовленный предмет в ванну с расплавом, однакобольшинство оловянных покрытий и сплавов олова со свинцом, медью, никелем,цинком и кобальтом осаждают электролитически из водных растворов. Наличиебольшого диапазона составов для покрытий из олова и его сплавов позволяетрешать многообразные задачи промышленного и декоративного характера.
/>/>Соединения.Олово образует различные химическиесоединения, многие из которых находят важное промышленное применение. Кромемногочисленных неорганических соединений, атом олова способен к образованиюхимической связи с углеродом, что позволяет получать металлоорганическиесоединения, известные как оловоорганические Водные растворы хлоридов, сульфатови фтороборатов олова служат электролитами для осаждения олова и его сплавов.Оксид олова применяют в составе глазури для керамики; он придает глазуринепрозрачность и служит красящим пигментом. Оксид олова можно также осаждать израстворов в виде тонкой пленки на различных изделиях, что придает прочностьстеклянным изделиям (или уменьшает вес сосудов, сохраняя их прочность).Введение станната цинка и других производных олова в пластические исинтетические материалы уменьшает их возгораемость и препятствует образованиютоксичного дыма, и эта область применения становится важнейшей для соединенийолова. Огромное количество оловоорганических соединений расходуется в качествестабилизаторов поливинилхлорида – вещества, используемого для изготовлениятары, трубопроводов, прозрачного кровельного материала, оконных рам, водостокови др. Другие оловоорганические соединения используются как сельскохозяйственныехимикаты, для изготовления красок и консервации древесины.
Месторождение
Кительское олово-полиметаллическое месторождение
Местоположение. Основоное месторождение расположено в Северном Приладожье на территории Питкярантского района Республики Карелия в 15 км к северо-западу от г. Питкяранта и в 250 км от Петрозаводска. Ближайшая железнодорожная станция Койрин-Оя находится в 1.5 км к югу от месторождения на линии Петрозаводск-Янисъярви-С.Петербург с выходом на магистраль Мурманск-С.Петербург через г.г. Питкяранта и Лодейное Поле. В районе широко развита сеть автомобильных дорог республиканского значения, выходящих на шоссе Питкяранта-Петрозаводск. Основная водная магистраль — Ладожское озеро — находится в 5.5 км южнее месторождения и входит в систему Беломорско-Балтийского канала, пропускающего суда типа река-море. В г. Питкяранта имеется причал, используемый для отгрузки щебня. В восточной части месторождения проходит линия электропередач 1 класса напряжением 110 кВ и местная ЛЭП напряжением 6 кВ.
Геологическая позиция. Месторождение находится в западной олово-полиметаллической подзоне Салминско-Уксинско-Кительской рудной зоны. Оловянное и сопутствующее оруденение локализовано в пределах пластообразной скарноворудной залежи, относящейся ко II подсвите питкярантской свиты нижнего протерозоя и обрамляющей с севера Койринойско-Питкярантский гнейсо-гранитовый купол. Восточная его часть и породы и породы обрамления «срезаны» гранитами рапакиви и пронизаны их силлоподобными апофизами. Все промышленно-значимое оловянное оруденение сосредоточено в южной части скарново-рудной залежи вблизи контакта скарнов с гнейсо-гранитами купола. Залежь характеризуется субширотным простиранием и крутым падением. С поверхности она повсеместно перекрыта чехлом четвертичных отложений мощностью 30-40 м. />
/>
Схема строения Кительского месторождения (план и разрезы):
1-четвертичные отложения 2-граниты рапакиви (2 фаза) З-кварциты, полевошпат-биотитовые сланцы 4-кальцuфupы, мpaморы 5-полевошпатамфиболовые, графитсодержащие кварц-биотитовые скарны 6- пироксеновые, гранатовые, гранат-пироксеновые, магнетит-пироксеновые скарны 7-гнейсо-граниты
Кроме Кительского месторождения, в Северном Приладожье выявлены Люппикковское, Хопунварское, Уксинское и др. проявления оловянно-полиметаллическтих руд скарнового типа, что свидетельствует о возможности значительного расширения здесь оловорудно-сырьевой базы.