Kositer je mehka srebrno-bela kovina. Je tako previden in upogljiv, da se lahko njegovi listi, ki so debeli tisoč milimetrov, zvaljajo v cev. Tak material se imenuje kositrni papir. V periodični tabeli elementov D. I. Mendelejeva ta element ustreza številki 50, atomske teže 118, 69 in znaku "Sn" (z latinsko stannum). Znanih je 10 njegovih stabilnih izotopov. Kovina se pridobiva predvsem iz minerala kasiterita, to je kositrov dioksid.

Večinoma se za spajkanje uporablja kovina v zlitini s svincem. Poleg tega se uporablja kot protikorozijski premaz za posode iz jekla za živila, saj je nestrupen. Kompoziti s kositrom se uporabljajo kot fungicidi, barve, zobna pasta (SnF2) in keramika.

Zgodovina izdelkov

Ta element je leta 1854 odkril Halyus Pelegrin. Vendar se je njegova uporaba začela že pred tem datumom na Bližnjem vzhodu in Balkanu okoli leta 2000 pred našim štetjem. V tisti dobi je bila odkrita brona (zlitina kositra in bakra), ki je dobila ime bronasta doba. Izdelovali so bronasto orožje in orodja, ki so bila bolj učinkovita od kamna in kosti.

Proizvodnja brona je v starih časih vodila k razvoju trgovine med različnimi državami. O tej kovini obstajajo tudi reference v Stari zavezi. Tako so v Mezopotamiji izdelovali bronasto orožje, v starodavnem Rimu pa so s kositrom prekrili notranjo površino bakrenih posod, da bi povečali svojo korozijsko odpornost.

Splošne lastnosti kositra

Vse lastnosti te kovine lahko razdelimo v dve veliki skupini : fizikalno in kemično.

Fizične lastnosti

To je srebrna kovinska kovina, ki pri sobni temperaturi zlahka oksidira, barva kositra pa se spremeni v temno sivo. Če upognete ploščo iz te kovine, lahko slišite značilen zvok, tako imenovani "kositerni krik", ki nastane zaradi trenja med njegovimi sestavnimi kristali. Ena od njegovih izrazitih značilnosti je močno poslabšanje mehanskih lastnosti v določenih pogojih, imenovanih "kositrna kuga": pod -18 ° C se kovina uniči in začne izgledati kot siv prah.

Čisti kositer ima dve alotropni modifikaciji: sivo in belo. Siva modifikacija ima kubično kristalno strukturo, je polprevodnik, zelo krhek, ima nizko gostoto in je stabilen pri temperaturah pod 13, 2 ° C. Bela alotropna modifikacija ima tetragonalno kristalno strukturo, dobro vodi električni tok in je stabilna pri temperaturah nad 13, 2 ° C.

Kovina se topi pri relativno nizki temperaturi 232 ° C (za primerjavo: železo se topi pri 1535 ° C). Treba je razumeti, odgovoriti na vprašanje, pri kateri temperaturi se kosita kositer, kaj točno se toči njegova bela alotropna modifikacija. Kljub nizkemu tališču pride do vrenja kovin pri sorazmerno visoki temperaturi 2602 ° C (železo vre pri 2750 ° C).

Kemijske lastnosti

Najpomembnejši mineral je kasiterit, SnO2. Vendar pa trenutno neznane rude ležijo z visokim odstotkom tega minerala. Večina cassiterita na svetu se pridobiva iz nekvalitetnih aluvialnih nahajališč. Prav iz tega minerala nastane kositer v industrijskem obsegu. V ta namen se kasiterit zdrobi, da dobimo njegov koncentrat, nato pa se tali skupaj s koksom, kremenom in apnom v plavžu. Po tem ulitki v obliki blokov opravijo končno čiščenje iz nečistoč bizmuta, bakra in železa.

Kemični element kositer dobro reagira tako z močnimi kislinami kot z močnimi bazami, vendar je pri nevtralnih raztopinah relativno inerten. Korodira v prisotnosti oksidirajočih medijev, če kisika ni, kisik pa praktično ne korodira. Med oksidacijo na kovinski površini nastane gost oksidni film, ki preostanek varuje pred nadaljnjo oksidacijo.

Če nastane kisli medij ob raztapljanju soli v vodi, potem v prisotnosti oksidanti ali zraka reagira kositer. Takšne soli vključujejo kloride, na primer aluminij in železo. Večina nevodnih tekočin, kot so olja in alkoholi, praktično ne reagira s kositrom. Sam kositer in njegove preproste anorganske soli niso strupene, vendar so nekateri organski kompoziti strupeni.

Kositrov (II) oksid, SnO je črno-modri kristal, ki se raztopi v kislinah in bazah. Uporablja se za proizvodnjo soli pri galvanizaciji in pri proizvodnji stekla. Kositer (IV) oksid, SnO2 je beli prah, netopen v kislinah. Uporablja se kot nepogrešljiva sestavina za barvanje v roza, rumeni in rjavi keramiki, pa tudi v dielektrikih in ognjevzdržnih zlitinah. Je pomembno sredstvo pri poliranju marmorja in drugih dekorativnih kamnov.

Kositer (II) klorid, SnCl2 je glavna sestavina kositrne kisline za spajkanje. Kositer (IV) klorid SnCl4 se uporablja kot kemična sestavina za dajanje teže svileni tkanini, pa tudi za stabilizacijo nekaterih izdelkov iz parfumov in stabilizacijo barve mila, SnF2, ki je bel in topen v vodi, pa se uporablja kot dodatek zobnim pastam.

Organske kemične spojine, ki temeljijo na tem elementu, so tiste spojine, v katerih je vsaj ena kositra-vodikova vez, Sn-H, in v katerih kovina ima oksidacijsko stanje +4. Organske spojine, ki so našle uporabo v industriji, imajo naslednje kemijske formule:

  • R4Sn;
  • R3SnX;
  • R2SnX2;
  • RSnX3.

Tu je R organska skupina, na primer, metil, etil, butil in drugi, X pa je anorganski element, na primer klor, kisik, flora in drugi.

Zlitine na osnovi kositra

Zlitine na osnovi kositra so znane tudi kot bele kovine, ki običajno vsebujejo baker, antimon in svinec. Zlitine imajo različne mehanske lastnosti, odvisno od njihove sestave.

Kositer in svinčene zlitine so našli svojo komercialno uporabo za široko paleto spojin. 61, 9% kositra in 38, 1% svinca ustrezata evtektični sestavi, katere stopnja strjevanja je 183 ° C. Zlitine z različnim razmerjem teh kovin se topijo in kristalizirajo v širokem temperaturnem območju, ko obstaja ravnotežje med trdno in tekočo fazo. S takšno kristalizacijo se v talini začnejo oboriti trdne segregacije, ki vodijo do nastanka različnih struktur. Ker ima najnižjo tališče evtektična zlitina, se uporablja kot zaščita pred pregrevanjem elektronskih komponent.

Obstajajo tudi zlitine, v katerih je poleg teh kovin majhna količina antimona (do 2, 5%). Glavna težava zlitin na osnovi kositra in svinca je njihov negativni vpliv na okolje, zato so bili pred kratkim razviti njihovi nadomestki, pri katerih se svinec ne uporablja, na primer zlitine s srebrom in bakrom.

Zlitine kositra s svincem in antimonom se uporabljajo za dekorativni nakit, nekatere zlitine kositra, bakra in antimona pa se zaradi svojih lastnosti proti trenju uporabljajo kot mazivo za zmanjšanje trenja v ležajih. Poleg zgornjih zlitin se kositer uporablja v bronastih zlitinah in v zlitinah s titanom in cirkonijem.

Uporaba elementa in njegovih povezav

Spodaj so navedena vsa področja človeške proizvodnje, pri katerih se ta element neposredno ali posredno uporablja:

  • Zaščita pred korozijo in mehanskimi obremenitvami jekel in drugih kovin, na primer pri proizvodnji pločevink;
  • Zmanjšanje krhkosti stekla, pa tudi pri izdelavi ogledal;
  • V preganjanih vzorcih različnih jedi;
  • Uporaba v fungicidih, barvah, zobnih pastah in različnih pigmentih.
  • Po prejemu različnih zlitin, na primer bron.
  • Za nizkotemperaturno spajkanje ali mehko spajkanje;
  • Sestavljen je s svincem v proizvodnji kovinskih plošč za glasbila;
  • S proizvodnjo etiket različnih izdelkov;
  • V zlitinah, ki ščitijo pred pregrevanjem električnih aparatov in elektronskih mikrovezij;
  • V keramični industriji za proizvodnjo emajlov kot matirajočega sredstva.
  • V kapsulah za zamašitev vinskih steklenic. Proizvodnja takšnih kapsul se je po prepovedi uporabe svinca v prehrambeni industriji razširila.

Učinki kositrnih spojin

Aktivnost spojin s tem elementom tako ali drugače vpliva tako na človeško telo kot na okolje.

O zdravju ljudi

Kot smo že omenili, so za zdravje ljudi najbolj nevarne organske kemične spojine kositra. Te snovi se pogosto uporabljajo v industriji, na primer pri proizvodnji barv, plastike in pesticidov za kmetijstvo. Poleg tega proizvodnja organskih spojin s to kovino nenehno raste, kljub temu, da so posledice zastrupitve z njimi znane .

Vplivi teh snovi na človeka so raznoliki, vse je odvisno od vrste spojine in od posameznih značilnosti telesa. Nevarnost spojine je povezana z dolžino vezi med kovino in vodikom, daljša je ta vez, manj nevarna je povezava. V zvezi s tem spojina kositra s tremi etilnimi skupinami, katerih vodikove vezi so razmeroma kratke, velja za najbolj nevarno organsko snov.

Te snovi lahko vstopijo v človeško telo s hrano, kapljicami v zraku ali z enostavnim dotikom. Znani so naslednji učinki učinkov organskih spojin kositra na človeško telo:

  • Kadar je v sobi, ki vsebuje hlape te kovine, močno draženje zgornjih dihalnih poti, kože in oči;
  • Glavoboli, bolečine v želodcu in pomanjkanje apetita;
  • Slabost in bruhanje;
  • Težave z uriniranjem;
  • Močno potenje in kratko sapo.

Navedeni učinki lahko privedejo do resnejših posledic:

  • Depresija
  • Težave z jetri
  • Oslabljen imunski sistem
  • Poškodba celičnih kromosomov in pomanjkanje rdečih teles v krvi;
  • Poškodba možganov (motnje spanja, glavoboli, okvare spomina, razdraženo stanje).

V okolje

Tako atomi kositra kot kovina v čistem stanju niso strupeni za noben organizem na zemlji, zato so skoraj vse spojine s tem elementom organske narave škodljive. Te spojine so lahko v okolju dlje časa. So precej stabilni in zaradi močnih vodikovih vezi praktično ne razpadejo pod vplivom mikroorganizmov. Ne glede na to, kako majhna je koncentracija spojin te kovine v zemlji in vodi, se glede na zgoraj navedeno nenehno povečuje.

Znano je, da organske spojine kositra povzročajo veliko škodo vodnim ekosistemom, ker so strupene za glive, alge in fitoplankton. Fitoplankton je pomemben del vodnega ekosistema, saj proizvaja kisik za vse druge žive organizme tega sistema, poleg tega pa je pomemben del v prehranski verigi. Toksičnost kositrnih spojin je za različna živa bitja različna, na primer tributil kositer je strupen za ribe in gobe, medtem ko je trifenol kositer najbolj strupena spojina za fitoplankton.

Znano je tudi, da organske spojine tega elementa negativno vplivajo na rast in reproduktivno funkcijo živali, motijo ​​delovanje encimov. Takšne spojine se kopičijo predvsem v zgornjih plasteh tal in vode.

Kategorija:

Tehnologija