Реферат: Олово

Техніка бідує й в інших олов'яних сплавах. Їх, щоправда, майже не застосовують як конструкційні матеріали: вони недостатньо міцні і занадто дороги. Зате в них є інші властивості, що дозволяють вирішувати важливі технічні задачі при порівняно невеликих витратах матеріалу.

Найчастіше олов'яні сплави застосовують як антифрикційні матеріали або припої. Перші дозволяють зберігати машини й механізми, зменшуючи втрати на тертя; другі з'єднують металеві деталі.

З усіх антифрикційних сплавів найкращими властивості мають олов'яні бабіти, у складі яких до 90 % олова. М'які і легкоплавкі свинцевоолов’яні припої добре змочують поверхню більшості металів, мають високу пластичність. Однак область їхнього застосування обмежується через недостатню механічну міцність самих припоїв.

Олово входить також до складу типографського сплаву гарту. Нарешті, сплави на основі олова дуже потрібні електротехніці. Найважливіший матеріал для електроконденсаторів – станіоль; це майже чисте олово, перетворене в тонкі аркуші (частка інших металів у станіолі не перевищує 5 %).

Між іншим, багато сплавів олова – справжні хімічні сполуки елемента № 50 з іншими металами. Сплавляючись, олово взаємодіє з кальцієм, магнієм, цирконієм, титаном, багатьма рідкоземельними елементами. Сполуки, що утворюються при цьому, відрізняються досить великою тугоплавкістю. Так, станід цирконію Zr₃ Sn₂ плавиться лише при 1985° С. І «винна» тут не тільки тугоплавкість цирконію, але і характер сплаву, хімічний зв'язок між утворюючими його речовинами. Або інший приклад. Магній до числа тугоплавких металів не віднесеш, 651° С – далеко не рекордна температура плавлення. Олово плавиться при ще більш низькій температурі – 232° С. А їхній сплав – сполука Mg₂ Sn – має температуру плавлення 778° С.

Той факт, що елемент № 50 утворює досить численні сплави такого роду, змушує критично поставитися до твердження, що лише 7 % виробленого у світі олова витрачається у вигляді хімічних сполук. Певно, мова тут йде тільки про сполуки з неметалами.

Сполуки з неметалами

З цих речовин найбільше значення мають хлориди.

У тетрахлориді олова SnCl₄ розчиняються йод, фосфор, сірка, багато органічних речовин. Тому і використовують його головним чином як досить специфічний розчинник. Дихлорид олова SnCl₂ застосовують як протравлення при фарбуванні і як відновник при синтезі органічних барвників. Ті ж функції в текстильному виробництві ще в однієї сполуки елемента № 50– станату натрію Na₂ SnО₃ . Крім того, з його допомогою збільшують масу шовку.

Промисловість обмежено використовує й окисли олова. SnО застосовують для одержання рубінового скла, a SnО₂ – білої глазурі. Золотаво-жовті кристали дисульфіду олова SnО нерідко називають сухозлітним золотом, яким «золотять» дерево, гіпс. Це, якщо можна так виразитися, «найантисучасніше» застосування сполук олова. А найсучасніше?

Якщо мати на увазі тільки сполуки олова, то це застосування станату барію BaSnО₃ у радіотехніку як чудовий діелектрик. А один з ізотопів олова зіграв помітну роль при вивченні ефекту Месбауера – явища, завдяки якому був створений новий метод дослідження – гамма-резонансна спектроскопія. І це не єдиний випадок, коли древній метал послужив службу сучасній науці.

На прикладі сірого олова – однієї з модифікацій елемента № 50 – був виявлений зв'язок між властивостями і хімічною природою напівпровідникового матеріалу. І це, певно, єдине, за що сіре олово можна пом'янути добрим словом: шкоди воно принесло більше, ніж користі. Ми ще повернемося до цього різновиду елемента № 50 після розповіді про ще одну велику і важливу групу сполук олова.

Про оловоорганіку

Органічних сполук, до складу яких входить олово, відомо безліч. Перша з них отримана ще в 1852 р.

Спочатку речовини цього класу одержували лише одним способом – в обмінній реакції між неорганічними сполуками олова і реактивами Гриньяра. Ось приклад такої реакції:

SnCl₄ + 4RMg - SnR + 4MgCl₂

(R тут – вуглеводневий радикал).

Вперше інтерес до оловоорганіки виник у роки першої світової війни. Майже всі органічні сполуки олова, отримані на той час, були токсичні. Як отруйні речовини ці сполуки не були використані, їх токсичністю для комах, цвілевих грибків, шкідливих мікробів скористалися пізніше. На основі ацетату трифенілолова (С₆ Н₅ )₃ SnООССН₃ був створений ефективний препарат для боротьби з грибковими захворюваннями картоплі та цукрового буряка. У цього препарату виявилася ще одна корисна властивість: він стимулював ріст і розвиток рослин.

Для боротьби з грибками, що розвиваються в апаратах целюлозно-паперової промисловості, застосовують іншу речовину – гідроокис трибутилолова (C₄ H₉ )₃ SnOH. Це набагато підвищує продуктивність апаратури.

Чимало «професій» у дилауринату дибутилолова (С₄ H₉ )₂ Sn (ОСОС₁₁ Н₂₃ )₂ .Його використовують у ветеринарній практиці як засіб проти гельмінтів (глистів). Ця ж речовина широко застосовується у хімічній промисловості як стабілізатор полівінілхлориду й інших полімерних матеріалів і як каталізатор. Швидкість реакції утворення уретанів (мономери поліуретанових каучуків) у присутності такого каталізатора зростає в 37 тис. раз.

На основі оловоорганічних сполук створені ефективні інсектициди; оловоорганічне скло надійно захищає від рентгенівського опромінення, полімерними свинець- та оловоорганічними фарбами покривають підводні частини кораблів, щоб на них не наростали молюски.

Усе це сполуки чотирьохвалентного олова. Обмежені рамки статті не дозволяють розповісти про багато інших корисних речовин цього класу.

Органічні сполуки двовалентного олова, напроти, нечисленні і практичне застосування поки майже не знаходять.

Про сіре олово

Морозною зимою 1916 р. партія олова була відправлена по залізниці з Далекого Сходу в європейську частину Росії. Але на місце прибули не сріблясто-білі зливки, а переважно дрібний сірий порошок.

За чотири роки до цього відбулася катастрофа з експедицією полярного дослідника Роберта Скотта. Експедиція, що направлялася до Південного полюса, залишилася без палива: воно витекло з залізних судин крізь шви, пропаяні оловом.

Приблизно в ті ж роки до відомого російського хіміка В. В. Марковникова звернулися з інтендантства з проханням пояснити, що відбувається з лудженими чайниками, якими постачали російську армію. Чайник, що принесли в лабораторію як наочний приклад, був покритий сірими плямами і наростами, що обсипалися навіть при легкому постукуванні рукою. Аналіз показав, що і пил, і нарости складалися тільки з олова, без будь-яких домішок. Що ж відбувалося з металом у всіх цих випадках?

Як і багато інших елементів, олово має трохи алотропічних модифікацій, кілька станів. (Слово «алотропія» перекладається з грецької як «інша властивість», «інший поворот»). При нормальній плюсовій температурі олово виглядає так, що ніхто не може засумніватися в приналежності його до класу металів. Білий метал, пластичний, ковкий. Кристали білого олова (його називають ще бета-оловом) тетрагональні. Довжина ребер елементарних кристалічних ґрат – 5,82 і 3,18 А. Але при температурі нижче 13,2° С «нормальний» стан олова інший. Ледь досягають цей температурний поріг, у кристалічній структурі олов'яного зливка починається перебудова. Біле олово перетворюється в порошкоподібне сіре, або альфа-олово, і чим нижче температура, тим більше швидкість цього перетворення. Максимуму вона досягає при мінус 39° С.

Кристали сірого олова кубічної конфігурації; розміри їхніх елементарних осередків більше – довжина ребра 6,49 А. Тому густина сірого олова помітно менша, ніж білого: 5,76 і 7,3 г/см³ відповідно.