Periyodik sistemin her bir kimyasal elementi ve onun oluşturduğu basit ve karmaşık maddeler benzersizdir. Eşsiz özelliklere sahiptirler ve birçoğu genel olarak insan yaşamına ve varlığına inkar edilemez derecede önemli katkılarda bulunur. Kimyasal element kalay da bir istisna değildir.
İnsanların bu metalle tanışması eski zamanlara kadar dayanmaktadır. Bu kimyasal element, insan uygarlığının gelişiminde belirleyici bir rol oynadı ve bu güne kadar kalayın özellikleri yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tarihte kalay
İnsanların daha önce inandığı gibi, bazı büyülü özelliklere sahip olduğuna inanılan bu metalin ilk sözü İncil metinlerinde bulunabilir. Kalay, Tunç Çağı'nda yaşamı iyileştirmede belirleyici bir rol oynadı. O zamanlar, bir kişinin sahip olduğu en dayanıklı metal alaşımı, bakıra kalay kimyasal elementi eklenerek elde edilebilen bronzdu. Birkaç yüzyıl boyunca aletlerden takılara kadar her şey bu malzemeden yapılmıştır.
Demirin özelliklerinin keşfedilmesinden sonra, kalay alaşımı kullanılmaya devam etti, elbette aynı ölçekte kullanılmaz, ancak bronz ve diğer birçok alaşımı aktif olarak kullanılır. dahil olmuşbugün sanayide, teknolojide ve tıpta bir kişi, bu metalin tuzları ile birlikte, kalay klorür gibi, kalay ile klorin etkileşimi ile elde edilir, bu sıvı 112 santigrat derecede kaynar, suda iyi çözünür, kristalli hidratlar oluşturur ve havada sigara içiyor.
Elementin periyodik tablodaki konumu
Kalay kimyasal elementi (Latince adı stannum - “stannum”, Sn sembolü ile yazılmıştır) Dmitry Ivanovich Mendeleev beşinci periyotta haklı olarak elli numaraya yerleşti. En yaygın izotop 120 olan bir dizi izotopa sahiptir. Bu metal aynı zamanda karbon, silisyum, germanyum ve flerovyum ile birlikte altıncı grubun ana alt grubunda yer alır. Konumu, amfoterik özellikleri öngörür, kalay, aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanacak olan eşit derecede asidik ve bazik özelliklere sahiptir.
Periyodik tablo aynı zamanda 118.69 olan kalayın atom kütlesini de gösterir. Elektronik konfigürasyon 5s25p2 şeklindedir. karmaşık maddeler metalin +2 ve +4 oksidasyon durumlarını sergilemesine izin verir, yalnızca p- alt seviyesinden iki elektron veya s- ve p-'den dört elektron vererek, tüm dış seviyeyi tamamen boş altır.
Elementin elektronik özelliği
Atom numarasına göre, kalay atomunun çevresel alanı elli kadar elektron içerir, bunlar beş düzeyde bulunur ve bunlar da bir dizi alt düzeye ayrılır. İlk ikisinin sadece s- ve p- alt seviyeleri vardır ve üçüncüden başlayarak üçlü bir bölme vardır.s-, p-, d-'ye.
Dış elektronik seviyeyi ele alalım, çünkü atomun kimyasal aktivitesini belirleyen onun yapısı ve elektronlarla doldurulmasıdır. Uyarılmamış durumda, element ikiye eşit bir değerlik sergiler; uyarılma üzerine, bir elektron s- alt seviyesinden p- alt seviyesindeki bir boşluğa geçer (en fazla üç eşleşmemiş elektron içerebilir). Bu durumda, kalay değerlik ve oksidasyon durumu - 4 sergiler, çünkü eşleştirilmiş elektronlar yoktur, bu da kimyasal etkileşim sürecinde hiçbir şeyin onları alt seviyelerde tutmadığı anlamına gelir.
Basit madde metali ve özellikleri
Basit madde kalay gümüş renkli bir metaldir, eriyebilir grubuna aittir. Metal yumuşaktır ve deforme olması nispeten kolaydır. Kalay gibi bir metalde bir dizi özellik vardır. 13.2 santigrat derecenin altındaki bir sıcaklık, gümüş-beyazdan griye bir renk değişikliği ve maddenin yoğunluğunda bir azalmanın eşlik ettiği metal modifikasyonunun toza geçişinin sınırıdır. Kalay 231.9 derecede erir ve 2270 derecede kaynar. Beyaz kalayın kristalin tetragonal yapısı, bükülme noktasında ve bükülme noktasında ısıtıldığında, maddenin kristallerini birbirine sürterek metalin karakteristik çatırdamasını açıklar. Gri kalay kübik bir eş anlamlıya sahiptir.
Kalayın kimyasal özellikleri ikili bir öze sahiptir, hem asidik hem de bazik reaksiyonlara girerek amfoterizm gösterir. Metal, alkalilerle ve ayrıca sülfürik ve sülfürik gibi asitlerle etkileşime girer.nitrik, halojenlerle reaksiyona girdiğinde aktiftir.
Kalay alaşımları
Saf metaller yerine neden bileşenlerinin belirli bir yüzdesine sahip alaşımları daha sık kullanılıyor? Gerçek şu ki, alaşım tek bir metalin sahip olmadığı özelliklere sahiptir veya bu özellikler çok daha güçlüdür (örneğin, elektriksel iletkenlik, korozyon direnci, gerekirse metallerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin pasifleştirilmesi veya aktivasyonu vb.). Kalay (fotoğrafta bir saf metal örneği gösterilmektedir) birçok alaşımın bir parçasıdır. Katkı maddesi veya baz madde olarak kullanılabilir.
Bugün, kalay gibi bir metalin çok sayıda alaşımı bilinmektedir (bunların fiyatı çok değişkendir), en popüler ve kullanılanları ele alalım (belirli alaşımların kullanımı uygun bölümde tartışılacaktır)). Genel olarak, kalay alaşımları şu özelliklere sahiptir: yüksek süneklik, düşük erime noktası, düşük sertlik ve mukavemet.
Bazı alaşım örnekleri
- Bazı alaşım katkı maddeleri (antimon, bakır, kadmiyum, çinko, gümüş, indiyum) içeren bir kalay ve kurşun alaşımı, lehimleme için kalay olarak adlandırılır, içindeki kalay yüzdesi 49-51 veya 59 olmalıdır -61 yüzde. Bağın gücü, kalay ile yapıştırılan metal yüzeyler arasında katı bir çözelti oluşturmasını sağlar.
- Garth kalay, kurşun veantimon matbaa mürekkebinin temelidir (bu nedenle bu metallerin istenmeyen konsantrasyonlarını önlemek için yiyecekleri gazetelere sarmanız önerilmez).
- Babbit - kalay, kurşun, bakır ve antimondan oluşan bir alaşım - düşük sürtünme ve yüksek aşınma direnci ile karakterizedir.
- İndiyum-kalay alaşımı, refrakterlik, korozyon direnci ve önemli güç ile karakterize edilen, düşük erime noktalı bir malzemedir.
En önemli doğal bileşikler
Kalay bir dizi doğal bileşik oluşturur - cevherler. Metal 24 mineral bileşik oluşturur, endüstri için en önemlisi kalay oksit - kasiterit ve ayrıca çerçeve - Cu2FeSnS4. Kalay yerkabuğuna dağılmıştır ve onun oluşturduğu bileşikler manyetik kökenlidir. Endüstri ayrıca poliol tuzları ve kalay silikatlar kullanır.
Kalay ve insan vücudu
Kalay kimyasal elementi, insan vücudundaki kantitatif içeriği açısından bir mikro elementtir. Ana birikimi, metalin normal içeriğinin zamanında gelişimine ve kas-iskelet sisteminin genel işleyişine katkıda bulunduğu kemik dokusundadır. Kalay, kemiklere ek olarak gastrointestinal sistemde, akciğerlerde, böbreklerde ve kalpte yoğunlaşır.
Bu metalin aşırı birikiminin vücudun genel zehirlenmesine yol açabileceğini ve daha uzun süre maruz kalmanın olumsuz gen mutasyonlarına bile yol açabileceğini unutmamak önemlidir. Son zamanlarda, çevrenin ekolojik durumu nedeniyle bu sorun oldukça önemlidir. Çevre arzulanan çok şey bırakıyor. Sanayi bölgelerine yakın mega şehir sakinleri ve bölgelerin sakinleri arasında kalay zehirlenmesi olasılığı yüksektir. Çoğu zaman, zehirlenme, örneğin kalay klorür ve diğerleri gibi kalay tuzlarının akciğerlerde birikmesi yoluyla meydana gelir. Aynı zamanda, bir mikro besin eksikliği büyüme geriliğine, işitme kaybına ve saç dökülmesine neden olabilir.
Uygulama
Metal, birçok izabe tesisi ve şirketten ticari olarak temin edilebilir. Kalay gibi saf basit bir maddeden külçe, çubuk, tel, silindir, anot şeklinde üretilir. Fiyat, kg başına 900 ila 3000 ruble arasında değişmektedir.
Saf kalay nadiren kullanılır. Alaşımları ve bileşikleri esas olarak kullanılır - tuzlar. Lehimleme kalay, bakır alaşımları, çelik, bakırdan yapılmış yüksek sıcaklıklara ve güçlü mekanik yüklere maruz kalmayan parçaların tespit edilmesi durumunda kullanılır, ancak alüminyum veya alaşımlarından yapılmış olanlar için önerilmez. Kalay alaşımlarının özellikleri ve karakteristikleri ilgili bölümde açıklanmıştır.
Lehimler mikro devreleri lehimlemek için kullanılır, bu durumda kalay gibi metal bazlı alaşımlar da idealdir. Fotoğraf, kalay-kurşun alaşımı uygulama sürecini göstermektedir. Bununla oldukça hassas işler yapabilirsiniz.
Kalay korozyona karşı yüksek direnci nedeniyle, kalaylı demir (teneke) - gıda ürünleri kutuları yapmak için kullanılır. Tıpta, özellikle diş hekimliğinde kalay,diş dolgusu yapmak. Ev boru hatları kalay ile kaplanmıştır, rulmanlar alaşımlarından yapılmıştır. Bu maddenin elektrik mühendisliğine katkısı da paha biçilemez.
Floroboratlar, sülfatlar ve klorürler gibi kalay tuzlarının sulu çözeltileri elektrolit olarak kullanılır. Kalay oksit, seramikler için bir sırdır. Plastik ve sentetik malzemelere çeşitli kalay türevleri ekleyerek, bunların yanıcılıklarını ve zararlı duman emisyonlarını az altmak mümkün görünmektedir.
