Что такое олово и его основные свойства

В данной статье мы узнаем, что такое олово, каковы его физические и химические свойства. Посмотрим, почему запасы металла в мире небольшие и расскажем в каких сферах промышленности применяют данный металл. Рассмотрим особенности его структуры, оптических и кристаллографических свойств. Посмотрим, в как происходит добыча и переработка руд, которые содержат олово и какие месторождения самые известные в мире по добыче олова.

Структура олова

Мы уже рассказывали даже о таких редких металлах, как рутений и его физико-химические характеристиках, теперь остановимся на олове. Это однокомпонентный элемент, атомный номер которого 50, в 4 группе пятого периода по химической таблице Менделеева, обозначается буквами Sn.

Этот металл отличается высокой степенью пластичности и ковкости. Имеет приятный серебристо-белый цвет и используется в качестве самого безопасного покрытия, которое защищает от коррозии, возможно его использование в сплавах с другими металлами.

В промышленности широко применяется для производства луженого железа из которого выплавляют тару, из него делают припои в электронике, хорошо себя показывает в составе подшипников. У него существует две аллотропные модификации. Их еще называют серое и белое олово. Это легкий цветной металл, относящийся к рассеянным элементам, к сожалению его природные запасы очень малы, поэтому его можно назвать редким элементом.

Добывают олово в основном из руд. Вид, который высоко ценится в промышленности – касситерит или оловянный камень и станнин – оловянный колчедан. Металл абсолютно безопасный и нетоксичный для человека. Ежедневно мы употребляет его с пищей, пусть даже в ничтожно малых количествах, но его роль в развитии человеческого организма пока не известна. Поэтому изделия с оловом в составе пользуются высоким спросом при приёме лома цветных металлов, в том числе и сплавы с ним.

Свойства олова

Как и все другие вещества, олово обладает набором своих специфических свойств и характеристик. Плотность олова составляет 7,29 грамм на см3. Плавится металл при температуре 232 градуса, а закипает при 2770 градусах. Как мы уже говорили, металл очень легкий, ковкий и может переходить из состояния альфа в состояние бета. Причем, при переходе свойства материала тоже меняются. Альфа олово представляет собой порошок серого цвета, бета олово – это тот самый ковкий металл, который мы привыкли видеть, а игрек олово – очень хрупкий металл, который обладает уже былым цветом.

В химических реакция олову свойственен полиморфизм. Суть этого процесса в том, что в твердом состоянии и при разных температурах или давлении металлы могут иметь разные типы кристаллических решеток, которые называют аллотропическими формами. К данному явлению склонны около 30 металлов. При контакте с водой и кислородом олово покрывается оксидной пленкой, которая повышает антикоррозионные свойства материала.

Олово легко вступает в реакцию с неметаллами, но с трудом с концентрированными серной и соляной кислотами. Если кислоты разбавить водой, то реакции с оловом не будет совсем. Со щелочами может вступить в реакцию только при условии нагревания. Окисляется под воздействием кислорода, может образовывать два различных оксида, с различными степенями окисления.

Мы уже рассматривали металлы, например, что такое алюминий, который тоже образует оксид на воздухе.

Запасы и добыча олова

Как мы уже говорили, запасы олова во всем мире не так велики, и оно занимает лишь 47 место по распространенности. Содержится оно в земной коре, в его состав входят минералы, основной из которых – касситерит. Еще реже в природе можно встретить станнин.

Основные месторождения этого редкого металл расположены в Китае и Юго-Восточной Азии. Крупными месторождениями может похвастаться и Южная Америка:

• Боливия;
• Бразилия;
• Перу.

В России залежи оловянных руд находятся на Чукотке, в Приморском и Хабаровском краях. Добытая руда поступает на производства, где ее дробят, для этого используются промышленные мельницы. Касситерит, который обладает более высокой плотностью и массой, по сравнению с другими элементами в составе породы, отделяют при помощи вибрационно-гравитационного метода. Руда обогащается при помощи флотационного метода, за счет этого содержание олова в руде увеличивается до 70%.

Полученный продукт подвергают обжигу, он необходим для удаления из состава материала мышьяка и серы. Очищенное сырье отправляют в плавильные печи. При плавлении используют уголь, который выкладывают слоями между слоями руды, это позволяет восстановить материал до свободного состояния.

Для получения максимально чистого металла используют метод зонной плавки.Чистые металлы зачастую имеют более высокую цену в пунктах приема черного металла, особенно, если они еще и редкие.

Происхождение олова

В природе олово находится в горных породах и минералах в рассеянном состоянии. Но иногда образует минеральные формы, которые и добывают для металлургической промышленности. Нахождение олова в рассеянной форме до конца еще не изучено, в данном случае не исключено и изоморфное состояние. Еще одна форма, в которой может находится олово –минеральная. В данном случае олово находится в минералах, в них, как правило, много железа.

На сульфидных месторождениях олово находится в сафалеритах, такие месторождения свойственны месторождениям Приморского края РФ. Из халькопиритов олово добывают российском Дубровском месторождении. Высокая концентрация олова найдена на Смирновском месторождении. Название элемента произошло из латыни и переводится как «стойкий». Изначально оловом называли сплав свинца и серебра.

Во многих славянских языках есть созвучные слова и в польском, и в чешском и, конечно, в русском. На древнерусском это слово означало «белый». Олово содержится даже в подземных водах, здесь его концентрация равна одному микрограмму на литр.

Применение олова в промышленности

Олово имеет весь широкое применение в промышленности. Этот материал безопасен, нетоксичен, а используется как идеально антикоррозийное покрытие. В промышленности оно применяется в составе белой жести или. Как ее еще называют, лужёном железе. Такой материал используют для производства тары в пищевой промышленности, напомним, что металл безопасный, поэтому в него можно упаковывать продукты питания.

В электротехнической промышленности из олова делают припои, широко используется материал и при изготовлении домовых трубопроводов, которые высоко ценятся при скупке делового металла в Москве, а также при производстве сплавов для подшипников. Олово добавляют в сплавы, самый популярный из них бронза, здесь основным компонентом является медь, а олово выступает как легирующий элемент.

Еще один известный всем сплав, в который добавляет олово – пьютер. Как раз из него производят посуду. Именно на эти сферы промышленности приходится 33% от всей добычи этого металла. Остальное используют для создания сплавов в тандеме с медью. Это самый экологичный из цветных металлов, поэтому сейчас его популярность только возрастает.

Классификация олова

Напомним, что это самородный элемент, концентрация его в природе мала, но он распространен в достаточно широком круге генетических образований. К самородным металлам относятся даже драгоценные металлы: платиноиды, золото и серебро. Эти элементы способны образовывать между собой различные сплавы и твердые растворы. Данные формы нахождения олова можно встретить во многих геологических образованиях, причем у каждого месторождения есть своя специфика.

Например, группа интрузивных магматических пород – это особенность месторождений на Сибирской платформе, здесь преобладают траппы и пикриты. Гипербазиты и габброиды – это отличительная особенность нахождения олова на Камчатке. А кимберлиты - это фишка Якутии.

Группа измененных пород, как метосоматических, так и гидротермальных, например, медно-никелевые руды, которые добывают в месторождения на Сибирской платформе или золоторудные прииски Кавказа и Узбекистана. Современное рудообразование характерно для осадков в Тихом океане, которые представлены здесь пелагическими осадками. Добыча олова сложнее, чем цинка, который входит в состав многих сплавов, например, латуни из чего она состоит, мы уже знаем.

Физические свойства олова

Физические свойства олова выражены плотностью, температурой кипения, плавления, удельной теплоемкостью и другими факторами, по которым стандартно определяются особенности различных веществ, но обо всем по подробнее. Плотность олова меняется в зависимости от состояния. Плотность в жидком состоянии будет ниже и составит 6,98 г/см3, а вот в твердом состоянии она достигает 7,3 г/см3.

Коэффициент линейного расширения тоже будет меняться, в зависимости от температуры материала, так же, как и удельная теплоемкость, которая изменится с 226 кДЖ до 268КДЖ при температуре плавления. При определении физических свойств вещества определяют еще удельное электрическое сопротивление, которое у олова равно 0,115мкОм-м, термический коэффициент, который здесь равен 4,5-10 в третьей степени К.

Оптические свойства олова

Оптические свойства олова – это те особенности материалов, которые воспринимаются зрительными ощущениями. Основные критерии – преломление, рассеяние и поглощение света. Фактически, это способность материалов изменять количественно и качественно световой поток. Благодаря этим факторам можно определить блеск, прозрачность, белизну материала.

Есть материалы, где этому вопросу придают очень высокое значение, например, текстильные. С металлами все несколько проще, от них, конечно ждут проявления эстетического аспекта, но это не главное. Например, нейзильбер и варианты сплавов с ним тоже не является таковым.

Про олово можно сказать, что оно не является флюоресцентным веществом, т.е. не может создавать нетепловое свечение, которое происходит после поглощения им энергии возбуждения – это процесс люминесценции. Флюоресценция – это одна из ее разновидностей. Это излучательный переход возбуждённого состояния с самого нижнего до основного.

Олово не показывает, так же и плеохроизм. Это возможность показывать различную окраску в проходящем через вещество свете при рассматривании с различных углов обзора. Т.е. при изменении ракурса, олово не поменяет своей расцветки. Этот металл обладает умеренной анизотропией. Это различия свойств в кристалле, т.е. зависимость свойств материала от направления внутри него.

Кристаллографические свойства олова

Кристаллографические свойства олова можно выявить, определив его точечную и пространственную группы, сингонию, параметры ячейки и двойникование. Разберемся, что это такое.

Кристаллографические группы – это набор групп симметрий, которые описывают все возможные симметрии, которые заключаются в бесконечном количестве, которые являются точками в трехмерном пространстве.

А сингония определяет классификацию полученных кристаллографических групп, данные показатели зависят от системы координат. Если несколько групп симметрии обладают одной координатной системой, то их можно объединить в единую сингонию. Если кристаллы относятся к единой группе сингонии, то у них будут подобные элементарные ячейки, точнее, их углы и ребра. Мы не будет углубляться в этот вопрос, т.к. при приёме металлолома это совсем неважно.

Двойникование – это тоже показатель кристаллографических свойств материала и определяет закономерное непараллельное срастание кристаллических индивидов одного минерала, при условии, что они связаны осью или плоскостью симметрии. Эта особенность несвойственна одиночным кристаллам. В результате двойники будут иметь повышенную кристаллографическую симметрию.