Олово, свойства атома, химические и физические свойства.
Sn 50 Олово
118,710(7) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2
Олово — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 50. Расположен в 14-й группе (по старой классификации — главной подгруппе четвертой группы), пятом периоде периодической системы.
Атом и молекула олова. Формула олова. Строение атома олова
Цена на олово
Изотопы и модификации олова
Свойства олова (таблица): температура, плотность, давление и пр.
Физические свойства олова
Химические свойства олова. Взаимодействие олова. Химические реакции с оловом
Получение олова
Применение олова
Таблица химических элементов Д.И. Менделеева
Этапы производства
При получении олова рудная порода касситерит дробится в мельницах до появления частиц размером около 1 см. Следующий этап — отделение вещества от пустой породы путем вибрации на гравитационных столах. Затем используется метод очистки и обогащения руды для повышения олова в составе до 45−72%.
Последующий обжиг удаляет мышьяк и серу, а полученный концентрат поступает на обжиг в печи. В жерле древесный уголь укладывается вперемежку с образцами руды и алюминием. Чистый металл полупроводниковой чистоты получают способом расплавления твердых веществ или методом очистки под действием электролиза.
Основные месторождения находятся на юго-востоке Азии и Китае, крупные добычи находятся в Австралии и Америке. Россия славится залежами олова в Хабаровском и Приморском крае, Чукотском АО, Якутии и других регионах.
Атом и молекула олова. Формула олова. Строение атома олова:
Олово (лат. Stannum) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Sn и атомным номером 50. Расположен в 14-й группе (по старой классификации – главной подгруппе четвертой группы), пятом периоде периодической системы.
Олово – амфотерный металл. Относится к группе лёгких, цветных металлов.
Олово обозначается символом Sn.
Как простое вещество олово при нормальных условиях представляет собой ковкий, мягкий, пластичный, легкоплавкий, серебристо-белый, блестящий металл (белое олово, β-олово) либо серый порошок (серое олово, α-олово).
Молекула олова одноатомна.
Химическая формула олова Sn.
Электронная конфигурация атома олова 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2. Потенциал ионизации (первый электрон) атома олова равен 708,58 кДж/моль (7,343918(12) эВ).
Строение атома олова. Атом олова состоит из положительно заряженного ядра (+50), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 50 электронов. При этом 46 электронов находятся на внутреннем уровне, а 4 электрона – на внешнем. Поскольку олово расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлены s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями. Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внешнем энергетическом уровне атома олова на 5s-орбитали находятся два спаренных электрона, на 5p-орбитали – два неспаренных электрона. В свою очередь ядро атома олова состоит из 50 протонов и 69 нейтронов. Олово относится к элементам p-семейства.
Радиус атома олова (вычисленный) составляет 145 пм.
Атомная масса атома олова составляет 118,710(7) а. е. м.
Олово, свойства атома, химические и физические свойства
Нахождение в природе
Чаще всего олово содержится в горных породах в виде рассеянных форм. Но в кислых образованиях руда встречается в виде минеральных вкраплений и залежей касситерита, который является интересным для производства в промышленных масштабах.
Формы содержания вещества в природе:
- минеральные вкрапления;
- окисные соединения;
- коллоидные формы;
- жидкие фазы.
Рассеянные залежи не отличаются конкретной формой содержания. Наблюдается изоморфно разбросанные сульфидные и кислородные сращения. На месторождениях первого вида олово представлено сфалеритами, халькопиритами, пиритами. В результате распада возникают элементы тилита и других минеральных веществ. В России изоморфные рассеивания обнаруживаются в Приморье, например, в Дубровском и Смирновском месторождении.
Минеральные формы
В группу входят самородки и сплавы интерметаллических образований. Концентрации в почве являются низкими, но такие залежи сконцентрированы на широких площадях. Вместе с оловом обнаруживается руда меди, алюминия, железа, не считая характерных самородков серебра, золота и платиноидов.
Эти же элементы участвуют в образовании сплавов олова:
- атакит;
- стистаит;
- звягинцевит;
- штурмылит.
Приведенные образования встречаются в интрузивных породах магния, например, пикритах и траппах в области Сибирской платформы. Габброиды и гипербазиты располагаются в грунтах Камчатки. Гидротермальные и метасоматические породы находятся в составе никелевых и медных руд в бассейнах Урала, Узбекистана, Кавказа. Пелагические осадочные соединения являются результатом Большого Толбачинского извержения.
Окисные соединения
Наиболее распространены в природе в форме касситеритов (Sn O 2), являющихся оксидами олова. Гамма-резонансное исследование показывает присутствие Sn+4. Соединения включают до 78% олова в форме сплошных вкраплений с отдельными зернами минерала величиной 3−5 мм.
Встречаются формы касситеритов:
- Гидроокисные сплавы представлены в природе осадками полиоловянной кислоты. К ним относят сукулаиты, варламовиты, гидромартиты, гидростаннаты.
- Силикаты находятся в форме малаяитов, стоказитов, пабститов. Первый вид минералов встречается в больших масштабах.
- Сульфидные образования металла представлены серой в сочетании с оловом и являются второй по значению группой для промышленных разработок. Более сложные соединения имеют в составе медь, свинец. В породах чаще других встречаются халькопириты.
- Станнины имеют второе название оловянного колчедана. Минералы широко добываются в Якутии и Приморье. Во многих случаях представляет основу для образования халькопирита.
Касситериты являются отличным материалом для получения чистого олова. В России добываются в Забайкалье, разрабатываются в районах Средней Азии. Мировые бассейны располагаются в Таиланде, Боливии, Малайзии, Китае, Индонезии, Нигерии.
Коллоидные формирования
Кремниево-коллоидные виды играют большую роль в геохимических процессах, хотя их детальное изучение не проводилось. Соединения относятся к вязкой форме выражения коломорфных касситеритов, которые подвергаются кристаллическим преобразованиям. Обнаружена сильная растворимость олова в кремниево-хлористых составах.
Анализ характеристик соединений и их похожесть на Si (OH) 4 показывает способность к получению высокомолекулярного материала (полимера) методом присоединения олигомеров и мономеров к активным молекулам. В результате возникает соединение с замещением анионами хлора и фтора группы ОН. Полимеризация вызывает образование дисперсного геля. Такая форма относится к промежуточным этапам при выделении осадка из гидротермальных веществ.
Жидкая фаза
В газовых и жидких образованиях горных пород выявляются касситериты в категории заключенных минералов. Природные растворы с включением олова почти не анализировались, информация получена после экспериментальных методов исследования.
Виды содержания олова в природных жидкостях делятся на категории:
- Ионные соединения. Их строение изучалось с точки зрения валентных сцеплений и стереохимических сочетаний. Выделяются подкатегории ионов, галогенидов, гидроксильных и сульфидных образований.
- Комплексные формирования. Получаются в результате травления касситеритов в среде с высокой концентрацией фтора или хлора.
Редко встречаются олово — кремниевые и дисперсные гелевые вкрапления в жидкой природной среде. Фундаментом этих форм являются минеральные материалы. Соединения проявляют свойства слабых оснований в кислых породах.
Свойства олова (таблица): температура, плотность, давление и пр.:
Подробные сведения на сайте ChemicalStudy.ru
| 100 | Общие сведения | |
| 101 | Название | Олово |
| 102 | Прежнее название | |
| 103 | Латинское название | Stannum |
| 104 | Английское название | Tin |
| 105 | Символ | Sn |
| 106 | Атомный номер (номер в таблице) | 50 |
| 107 | Тип | Металл |
| 108 | Группа | Амфотерный, лёгкий, цветной металл |
| 109 | Открыт | Известно с древних времен. |
| 110 | Год открытия | в XXXV веке до н. э. |
| 111 | Внешний вид и пр. | Ковкий, мягкий, пластичный, серебристо-белый, блестящий металл (белое олово, β-олово) либо серый порошок (серое олово, α-олово) |
| 112 | Происхождение | Природный материал |
| 113 | Модификации | |
| 114 | Аллотропные модификации | 4 аллотропные модификации, в т.ч.: – α-олово, серое олово, с кубической алмазной кристаллической решёткой, – β-олово, белое олово, с тетрагональной объёмно-центрированной кристаллической решёткой, – γ-олово, – σ-олово |
| 115 | Температура и иные условия перехода аллотропных модификаций друг в друга | |
| 116 | Конденсат Бозе-Эйнштейна | |
| 117 | Двумерные материалы | |
| 118 | Содержание в атмосфере и воздухе (по массе) | 0 % |
| 119 | Содержание в земной коре (по массе) | 0,00022 % |
| 120 | Содержание в морях и океанах (по массе) | 1,0·10-9 % |
| 121 | Содержание во Вселенной и космосе (по массе) | 4,0·10-7 % |
| 122 | Содержание в Солнце (по массе) | 9,0·10-7 % |
| 123 | Содержание в метеоритах (по массе) | 0,00012 % |
| 124 | Содержание в организме человека (по массе) | 0,00002 % |
| 200 | Свойства атома | |
| 201 | Атомная масса (молярная масса) | 118,710(7) а. е. м. (г/моль) |
| 202 | Электронная конфигурация | 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2 |
| 203 | Электронная оболочка | K2 L8 M18 N18 O4 P0 Q0 R0 |
| 204 | Радиус атома (вычисленный) | 145 пм |
| 205 | Эмпирический радиус атома* | 145 пм |
| 206 | Ковалентный радиус* | 139 пм |
| 207 | Радиус иона (кристаллический) | Sn4+ 69 (4) пм, 83 (6) пм, 95 (8) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле) |
| 208 | Радиус Ван-дер-Ваальса | 217 пм |
| 209 | Электроны, Протоны, Нейтроны | 50 электронов, 50 протонов, 69 нейтронов |
| 210 | Семейство (блок) | элемент p-семейства |
| 211 | Период в периодической таблице | 5 |
| 212 | Группа в периодической таблице | 14-ая группа (по старой классификации – главная подгруппа 4-ой группы) |
| 213 | Эмиссионный спектр излучения | |
| 300 | Химические свойства | |
| 301 | Степени окисления | -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 |
| 302 | Валентность | II, IV |
| 303 | Электроотрицательность | 1,96 (шкала Полинга) |
| 304 | Энергия ионизации (первый электрон) | 708,58 кДж/моль (7,343918(12) эВ) |
| 305 | Электродный потенциал | Sn2+ + 2e– → Sn, Eo = -0,136 В, Sn4+ + 2e– → Sn2+, Eo = +0,151 В, Sn4+ + 4e– → Sn, Eo = +0,01 В |
| 306 | Энергия сродства атома к электрону | 107,2984(3) кДж/моль (1,112070(2) эВ) |
| 400 | Физические свойства | |
| 401 | Плотность* | 7,265 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – β-олово (белое олово), 5,769 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – α-олово (серое олово), 6,99 г/см3 (при температуре плавления 231,93 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость) |
| 402 | Температура плавления* | 231,93 °C (505,08 K, 449,47 °F) |
| 403 | Температура кипения* | 2602 °C (2875 K, 4716 °F) |
| 404 | Температура сублимации | |
| 405 | Температура разложения | |
| 406 | Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом | |
| 407 | Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)* | 7,03 кДж/моль – β-олово (белое олово) |
| 408 | Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) | 296,1 кДж/моль – β-олово (белое олово) |
| 409 | Удельная теплоемкость при постоянном давлении | |
| 410 | Молярная теплоёмкость | 27,112 Дж/(K·моль) – β-олово (белое олово) |
| 411 | Молярный объём | 16,239398 см³/моль |
| 412 | Теплопроводность | 66,8 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 66,8 Вт/(м·К) (при 300 K) |
| 500 | Кристаллическая решётка | |
| 511 | Кристаллическая решётка #1 | β-олово (белое олово) |
| 512 | Структура решётки | Тетрагональная объёмно-центрированная |
| 513 | Параметры решётки | a = 5,8197 Å, c = 3,175 Å |
| 514 | Отношение c/a | 0,546 |
| 515 | Температура Дебая | 170 K |
| 516 | Название пространственной группы симметрии | I41/amd |
| 517 | Номер пространственной группы симметрии | 141 |
| 521 | Кристаллическая решётка #2 | α-олово (серое олово) |
| 522 | Структура решётки | Кубическая алмазная |
| 523 | Параметры решётки | a = 6,46 Å |
| 524 | Отношение c/a | |
| 525 | Температура Дебая | |
| 526 | Название пространственной группы симметрии | Fd_ 3m |
| 527 | Номер пространственной группы симметрии | 225 |
| 900 | Дополнительные сведения | |
| 901 | Номер CAS | 7440-31-5 |
Примечание:
205* Эмпирический радиус атома олова согласно [1] и [3] составляет 140 пм и 162 пм соответственно.
206* Ковалентный радиус олова согласно [1] и [3] составляет 139±4 пм и 141 пм соответственно.
401* Плотность белого олова согласно [4] составляет 7,29 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) и 6,98 г/см3 (при температуре плавления 232 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость). Плотность серого олова согласно [4] составляет 5,85 г/см3 (при 14 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело).
402* Температура плавления олова согласно [3] и [4] составляет 231,91 °С (505,06 K, 449,44 °F) и 231,9 °С (505,05 K, 449,42 °F) соответственно.
403* Температура кипения олова согласно [3] и [4] составляет 2619,85 °C (2893 K, 4747,73 °F) и 2620 °С (2893,15 K, 4748 °F) соответственно.
407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) белого олова согласно [4] составляет 7,2 кДж/моль.
