Kalaj

Kalaj ili kositar (Sn, latinski stannum, Turski kalay ) - je metal IVA grupe sa atomskim brojem 50. U prirodi se javlja u obliku jedinjenja. Kalaj je hemijski sličan sa susednim elementima 14. grupe, germanijumom i olovom, i ima dva moguća oksidativna stanja, +2 i nešto malo stabilnije +4. Kalaj je 49. element po zastupljenosti i ima više od 10 stablnih izotopa, što je veći broj stabilnih izotopa od bilo kojeg drugog elementa. On je srebrnast, savitljiv metal, koji ne podleže lako oksidaciji na vazduhu. On se uglavnom dobija iz minerala kasiterita, u kome se javlja kao kalaj dioksid, SnO2.

Njegova prva legura, koja je korišćena u velikim razmerama još od 3000 p.n.e., je bronza. Ona je legura kalaja i bakra. Nakon 600. p.n.e. je proizvođen čist kalaj. Legura sa 85–90% kalaja i primesama bakra, antimona i olova je korišćena za pravljenje stonog posuđa od Bronzanog doba do 20. veka. U današnje vreme kalaj se koristi u obliku mnogobrojnih legura, najpoznatija od kojih je mekana legura kalaja/olova za lemljenje, koja tipično sadrži više od 60% kalaja. Još jedna značajna primena kalaja je u protivkorozivnom oblaganju čelika kalajom. Usled njegove niske toksičnosti, kalajisani metal se često koristi za pakovanje hrane u konzervama, koje su uglavnom napravljene od čelika.

Kalaj (50Sn)
In - Sn - Sb
 
Ge
Sn
Pb  
 
 
Sn-TableImage

Sn,50

Opšti podaci
Pripadnost skupu slabi metali[1]
grupa, perioda IVA, 5
gustina, tvrdoća 7310 kg/m3, 1,5
boja srebrnobela
Osobine atoma
atomska masa 118,710 u
atomski radijus 145 (145) pm
kovalentni radijus 141 pm
van der Valsov radijus 217 pm
elektronska konfiguracija [Kr]4d105s25p2
e- na energetskim nivoima 2, 8, 18, 18, 4
oksidacioni broj 4, 2
Osobine oksida amfoterni
Kristalna struktura tetragonalna
Fizičke osobine
agregatno stanje čvrsto
temperatura topljenja 505,08 K
(231,93 °C)
temperatura ključanja 2875 K
(2602 °C)[2]
molska zapremina 16,29×10-3 m³/mol[3]
toplota isparavanja 295,8 kJ/mol
toplota topljenja 7,029 kJ/mol
brzina zvuka 2500 m/s (293,15 K)
Ostale osobine
Elektronegativnost 1,96 (Pauling)
1,72 (Alred)
specifična toplota 228 J/(kg*K)[4]
specifična provodljivost 9,17×106 S/m
toplotna provodljivost 66,6 W/(m*K)
I energija jonizacije 708,6 kJ/mol
II energija jonizacije 1411,8 kJ/mol
III energija jonizacije 2943,0 kJ/mol
IV energija jonizacije 3930,3 kJ/mol
V energija jonizacije 7.456 kJ/mol
Najstabilniji izotopi

Etimologija

Riječ kalaj je u slavenske jezike, a tako i u bosanski, došla preko turskog kalay, dok se u baltičkim jezicima koristi naziv alavas, u ruskom Олово (olovo), dok je njegov naziv u romanskim jezicima uglavnom izveden iz latinskog stannum odnosno stagnum. U grčkom jeziku naziva se Κασσιτερος (Kassiteros), naziv koji se koristi još od Homerovog doba, u značenju metal iz zemlje Kassi (ili Kasseterides). Iz ovog naziva izvedeno je i ime kositar, kako se i danas naziva u hrvatskom jeziku. Arapski naziv قصدير (kasdir) je zapravo posuđenica iz grčkog naziva.[5]

Historija

Metal kalaj je poznat najkasnije iz perioda 3500 p.n.e. na šta ukazuju predmeti od bronze nađeni u južnom Kavkazu, a potiču iz Kuro-arakske kulture. U planinskom masivu Taurus u današnjoj južnoj Turskoj postoje dokazi da se tamo kopala ruda kalaja, a otkriveni su i antički rudnik Kestel i mjesto Göltepe gdje se ruda prerađivala, oba datirana oko 3000 p.n.e. Međutim, ostaje neistraženo da li se tamo radi o najvećem izvoru trgovine i potrošnje kalaja u antičkom dobu.

Pronalaskom načina izrade legure bronze, čiji su sastojci kalaj i bakar, značaj kalaja je izuzetno porastao (bronzano doba). Od 2. milenija p.n.e. kalaj se kopao u rudnicima u velikim količinama širom Male Azije, a najviše duž puta koji je kasnije postao poznat kao Put svile. Od oko 1800 p.n.e. (dinastija Shang) kalaj je poznat i u drevnoj Kini. Međutim, kalaj je vjerovatno bio poznati i ranije, a dokazi o njegovom korištenju su pronađeni u mnogim nalazištima u Aziji, u Yunnanu i na Malajskom poluostrvu. I u jednoj egipatskoj grobnici iz 18. dinastije (oko 1500 p.n.e.) pronađeni su predmeti od kalaja.

Rimski pisac Plinije Stariji dao je kalaju naziv plumbum album (bijelo olovo); dok je metal olovo bio plumbum nigrum (crno olovo). Velika potražnja za kalajem, koji je u alhemiji bio povezan za Jupiterom,[6] bila je jedan od uzroka rimske okupacije Britanije. U jugozapadnom području Cornwalla pronađene su, za to vrijeme, velika nalazišta rude kalaja. U latinskom jeziku, kalaj se zvao stannum, te se iz njega danas izvodi njegov hemijski simbol Sn.

Nakon dugog vremena, nakon što je željezo zamijenilo bronzu (željezno doba), tek od sredine 19. vijeka kalaj je zbog industrijske proizvodnje bijelog lima ponovo dobio na značaju.

Dobijanje i rasprostranjenost

Fotothek df n-11 0000078
Kopanje rude kalaja u Altenbergu 1976.
Cassiterite
Oktaedarska struktura kristala kasiterita iz Sečuana, Kina

Primarna nalazišta kalaja obuhvataju nalazišta unutar greisena, hidrotermalnih žila i rijetkih skarnova i VHMS nalazišta. Pošto je industrijski najvažniji mineral kalaja kasiterit (poznat i kao kalajni kamen, SnO2) jedan vrlo stabilan i težak mineral, veći dio proizvodnje kalaja dolazi iz sekundarnih pjeskovitih nalazišta. U nekim primarnim nalazištima moguće je pronaći i sulfidni mineral stanit (Cu2FeSnS4) koji također ima određeni značaj u proizvodnji kalaja. U primarnim nalazištima kalaja zajedno s njim mogu se pojaviti i arsen, volfram, bizmut, srebro, cink, bakar i litij.

Za dobijanje metalnog kalaja, ruda se najprije isitni, te se obogaćuje različitim postupcima (prosijavanjem, električnim i magnetskim izdvajanjem). Nakon hemijske redukcije ugljikom, kalaj se zagrijava neznatno iznad tačke topljenja, tako da se može odvojiti od nečistoća, bez mogućnosti da se i nečistoće otope zajedno s njim. Danas se veći dio kalaja dobija recikliranjem ili putem elektrolize.[7]

U kontinentalnoj Zemljinoj kori, kalaj je zastupljen u količini od oko 2,3 ppm.[8]

Trenutne rezerve kalaja u svijetu se procjenjuju na 5,6 miliona tona, a godišnja proizvodnja u 2011. godini iznosila je 263.000 tona.[9] Preko 80% kalaja se trenutno dobija iz sekundarnih nalazišta, iz pjeskovitih naslaga u rijekama i obalnim područjima, naročito su bogata područja od centralne Kine, preko Tajlanda južno do Indonezije. Najveća nalazišta kalaja na Zemlji pronađena su 1876. godine u dolini rijeke Kinta u Maleziji. Tamo se i danas godišnje iskopa oko 2 miliona tona rude.[10] Ruda u naslagama iz tog nalazišta ima udio kalaja od oko 5%. Nakon nekoliko faza obrade i koncentriranja do nivoa od 75%, slijedi proces topljenja.

U Njemačkoj ruda kalaja ima u rudnom gorju Erzgebirge gdje se ruda kopala od 13. vijeka do 1990. godine. Određena istraživanja pokazala su da se u mjestašcu Geyer nalaze rude kalaja u količinama oko 160 hiljada tona, što se po nekim izvorima smatra najvećim, do danas neiskorištenim, rudnim nalazištem kalaja u svijetu.[11] Iako je udio kalaja u toj rudi relativno mali (0,27% u nalazištu Gottesberg, a 0,37% u nalazištu Geyer), a sa druge strane postoje tehničke poteškoće izdvojiti metal iz takve rude, ipak se smatra da ukoliko dođe do eksploatacije, bit će ekonomski isplativo. Osim kalaja, na tim nalazištima procjenjuje se da bi se kao sporedni proizvodi moglo dobiti i dosta cinka, bakra i indija.[11]

Među najvažnije države proizvođače kalaja spadaju Kina, nakon koje slijede Indonezija i Peru. U Evropi najveći proizvođač je Portugal, gdje se on javlja kao sporedni proizvod VHMS nalazišta u rudniku Neves Corvo.

Američka komisija za vrijednosne papire (SEC) je kasiterit proglasila konfliktnim mineralom[12], tako da se njegova upotreba i trgovina od strane kompanija i firmi mora prijavljivati ovoj instituciji. Razlog za to je što se on često uvozi iz Demokratske Republike Kongo, gdje na istoku te zemlje pobunjenici koriste novac zarađen prodajom rude kalaja za naoružavanje i finansiranje oružanih sukoba.[13]

Alotropske modifikacije

Kalaj gradi dve alotropske modifikacije. To su:

  • α-kalaj (kubična dijamantna rešetka), (sivi kalaj) gustoće 5,75 g/cm3, koji je stabilan na temperaturi ispod 13,2 °C i ima razmak vrpci EG = 0,1 eV
  • β-kalaj (pokidana oktaedarska rešetka, gustoće 7,31 g/cm3, bijeli kalaj) postojan do 162 °C
  • γ-kalaj (romboedarska rešetka, gustoće 6,54 g/cm3) javlja se na temperaturi iznad 162 °C ili pri visokom pritisku.

Rekristalizacija od β-kalaja u α-kalaj pri nižim temperaturama se naziva i kalajna kuga ili muzejska bolest jer se javlja na kalajnim predmetima koji se zimi čuvaju u muzejima. Brzina prelaska u alfa modifikaciju povećava se sniženjem temperature kao i neposrednim dodirom metalnog kalaja sa sivom modifikacijom. Lomljenjem, savijanjem relativno mehkog kalaja, naprimjer kod kalajnih šipki, dolazi do karakterističnog škripavog zvuka, takozvanog kalajnog vriska. Zvuk nastaje trenjem β-kristalita jedan o drugi. Međutim, zvuk se javlja samo kod čistog kalaja, dok već legure kalaja sa i najmanjim primjesama drugih elemenata nemaju ovu osobinu, naprimjer manje količine olova i antimona onemogućavaju nastanak ovog zvuka. Beta kalaj ima spljoštenu tetraedarsku strukturu kao prostornu strukturu ćelije, iz kojeg se dodatno grade dva spoja.

Kalaj se presvlači slojem oksida, koji ga štiti od vanjskih uticaja, pa je on vrlo otporan. Koncentrirane kiseline i baze ga ipak napadaju dajući otpuštajući gas vodik. Ipak kalaj(IV) oksid je inertan poput titanij(IV) oksida. Neplemeniti metali, poput cinka, reduciraju kalaj, te se pri tom elementarni kalaj oslobađa u vidu spužvaste supstance ili se zalijepi na cink.

Osobine

Cynowy Danzig ubt.jpeg
kalajna čaša iz Gdanjska
Tin-2
Kap očvrsnutog kalaja

Pri sobnoj temperaturi kalaj je otporan na dejstvo vode i vazduha, slabih kiselina i baza. Valjanjem se izvlači u tanke listiće- staniol. Zbog dostupnosti, niske temperature topljenja, lakoću livenja, dobrih mehaničkih osobina, a takođe i zbog niske cene, kalajni predmeti su bili veoma popularni. Predmeti od kalaja su najviše korišćeni između XIV i XVI veka.

Fizičke osobine

Kalaj je metal srebrnobele boje, male tvrdoće. Čist kalaj (beli kalaj) je rastegljiv, vrlo kovan.[14] Kalaj se topi na niskoj temperaturi od oko 232 °C, što se dalje redukuje do 177,3 °C kod 11-nm čestica.[15]

β-kalaj (metalični, beli kalaj), koji je stabilan na i iznad sobne temperature, je kovan. Za razliku od njega, α-kalaj (nemetalična forma, ili sivi kalaj), koji je stabilan ispod 13,2 °C, je krt. α-Kalaj ima dijamantsku kubnu kristalnu strukturu, sličnu dijamantu, silicijumu ili germanijumu. α-Kalaj nema metalna svojstva, zato što njegovi atomi formiraju kovalentnu strukturu u kojoj elektroni ne mogu da se slobodno kreću. On je tamno sivi prah koji ne nalazi široku primenu, osim nekoliko specijalizovanih poluprovodničkih aplikacija.[14] Ova dva alotropa, α-kalaj i β-kalaj, su poznatija kao sivi kalaj i beli kalaj, respektivno. Dva dodatna alotropa, γ i σ, postoje na temperaturama iznad 161 °C i pritisku od nekoliko GPa.[16] Na niskim temperaturam, β-kalaj ima tendendiju da spontano prelazi u α-kalaj.[17] Mada je temperatura α-β transformacije nominalno 13,2 °C, nečistoće (e.g. Al, Zn, etc.) snižavaju temperaturu prelaza daleko ispod 0 °C i, dodatkom Sb ili Bi, do transformacije može i da ne dođe, čime se povećava trajnost kalaja.[18]

Kalaj industrijkog kvaliteta sa (99,8%) kalaja ne podleže transformaciji zbog inhibicionog efekta malih količina bizmuta, antimona, olova i srebra prisutnih kao nečistoće. Legirajući elementi kao što su bakar, antimon, bizmut, kadmijum i srebro povećavaju njegovu tvrdoću. Kalaj je sklon lakom formiranju tvrde, krte intermetalne faze, što je obično nepoželjno. On generalno ne formira širok opseg čvrstih rastvora u durigm metalima, i postoji mali broj elemenata koji imaju znatnu čvrstu rastvorljivost u kalaju. Jednostavni eutektički sistemi, međutim, se javljaju sa bizmutom, galijumom, olovom, talijumom i cinkom.[18]

Izotopi

Kalaj ima ukupno 10 prirodnih stabilnih izotopa. Ti izotopi su: 112Sn, 114Sn, 115Sn, 116Sn, 117Sn, 118Sn, 119Sn, 120Sn, 122Sn i 124Sn. Izotop 120Sn ima udio od 32,4% u prirodnoj izotopskoj smjesi kalaja i najčešći je. Među nestabilnim izotopima izotop 126Sn ima najduže vrijeme poluraspada od 230.000 godina.[19] Svi ostali izotopi imaju vrijeme poluraspada od najviše 129 dana, mada postoji nuklearni izomer 121mSn koji ima vrijeme poluraspada od 44 godine.[19] Kao trejser u nuklearnoj medicini se najčešće koriste izotopi 113Sn, 121Sn, 123Sn i 125Sn. Kalaj je jedini element koji ima tri stabilna izotopa sa neparnim masenim brojem i jedini sa 10 stabilnih izotopa, najviše među svim poznatim elementima.

Primena

Kalaj se koristi za prevlačenje drugih metala tankim slojem, poboljšavajući njihovu otpornost na koroziju. Ovaj proces se koristi za osiguravanje čeličnih sudova koji se koriste u prehrambenoj industriji kao što su npr. limenke koje se prave od belog lima koji je ustvari kalaisani gvozdeni lim.[20]

Velike količine klaja upotrebljavaju se za izradu legura: bronze (legura sa bakrom), metala za lemljenje (legura sa olovom), tipografskog metala ( sa antimonom i olovom), britanija metala (sa antimonom i bakrom), a koristi se i za izradu pribora za jelo i za klizne ležajeve. Legura kalaja i olova ima nisku temperaturu topljenja (npr. pri 60% kalaja ta temperatura iznosi 180 °C) koristi se u elektrotehničkoj industriji.

Lem

Ex Lead freesolder
Namotaj bezolovne lem žice

Kalaj se dugo vremena koristi za lemljenja, u obliku legura sa olovom u kojoj kalaja ima od 5 do 70% (po težini). Kalaj formira eutektičnu smjesu sa olovom koja sadrži 63% kalaja i 37% olova. Takvi lemovi se prvenstveno koriste za lemljenje cijevi ili električnih sklopova. Legura kalaja i olova ima nisku temperaturu topljenja, npr. pri 60% kalaja ta temperatura iznosi oko 180 °C. Od kako je od 1. jula 2006. godine na snagu stupila direktiva EU o zbrinjavanju elektronskog i električkog otpada, korištenje olova u ovakvim legurama je značajno smanjeno. Zamjena olova ima dosta prepreka, uključujući višu tačku topljenja i stvaranje dlačica od kalaja što može izazvati probleme. Kalajna kuga se također može javiti u bezolovnim lemovima, što dovodi do gubitka spoja između lemljenih površina. Međutim, već su pronađene brojne zamjenske legure, ali i dalje ostaje problem integriteta spoja.[21]

Kalajisanje

Kalaj se vrlo dobro spaja sa željezom i koristi se za prevlačenje olova, cinka, čelika i drugih metala tankim slojem poboljšavajući njihovu otpornost na koroziju. Kalajisani čelični kontejneri su se dosta koristili za čuvanje hrane u prehrambenoj industriji, što predstavlja veliki dio svjetske potražnje za metalnim kalajem. Limenke obložene kalajem za čuvanje hrane prvi put su proizvedene u Londonu 1812. godine.[22] Govornici britanskog engleskog i danas takve posude nazivaju "kalajnim konzervama" (tin cans).

Velike količine kalaja upotrebljavaju se za izradu legura: bronze (legura sa bakrom), tipografskog metala (sa antimonom i olovom), britanija metala (sa antimonom i bakrom), a koristi se i za izradu pribora za jelo i za klizne ležajeve.

Proizvodi

Na temperaturi nižoj od 13°C metalna modifikacija prelazi polagano nemetalnu u sivu, praškastu modifikaciju, a pri -40°C naglo prelazi u sivi prah. Zbog te pojave kositreno posuđe postaje s vremenom neupotrebljivo (tzv. kositrena kuga), zato valja predmete čuvati pri temperaturama iznad 13,5°C.

Pošto je korozijski otporan i neotrovan i vrlo mu je velika električna vodljivost i kao krutina i kao taljevina pa se najviše rabi za elektroplatiniranje (tj. za stvaranje tanke zaštitne prevlake na mnogim kovinama, osobito željeznim limovima (tj. čeliku)) i u prehrambenoj industriji za izradbu konzervi za hranu i limenki za piće (tzv. bijeli lim ili ambalažna folija). Na mjestu oštećene prevlake željezo jako korodira, pa je hrana iz tako oštećene limenke štetna po zdravlje, pa se sve više primjenjuju gdje mogu PET ambalaže.

Slitine

Kositar je iznimno kovak, a rastaljen lako otapa mnoge metale, stvarajući slitine, tako je sastojak mnogih slitina koje služe kao zaštitne i ukrasne prevlake (npr. ukrasi za božićna drvca), meki lemovi i lako taljive slitine (slitine za lemljenje), klizni ležajevi (bijeli metali), vodootporne i protupožarne folije, slitine za izradbu posuđa, različite bronce i drugih slitina poput britanske kovine, Woodove slitine.

  • Slitina kositra, zlata i germanija koristi se za lemljenje plemenitih metala u zubotehnici.
  • Tzv."bijeli lim" je naziv za željezni lim presvučen s kositrom.


Staniol (njem. Stanniol < lat. stagnolo: listić kositra, prema stagno: kositar < lat. stagnum: mješavina srebra i olova) je naziv za tanke srebrnaste limove (folije), tzv. staniol-folije kositra, proizvedeni valjanjem. Kao takav se ni zašto ne koristi zbog tzv. kositrene kuge, već se je upotrebljava slitina kositra i olova u lemljenju (poznata je pod nazivom „lem“). Rabi se u elektrotehnici pri izradbi kondenzatora i za zamatanje živežnih namirnica (čokolade, desertnoga sira, bombona i dr.). U novije doba zbog olova se zamjenjuje mnogo jeftinijim aluminijskim folijama.

Jedinjenja

Najvažnija ruda je kasterit (SnO2) čijom se redukcijom dobija elementarni kalaj. Halogeni elementi se lako jedine sa kalajem, tako sa suvim hlorom gradi kalaj IV hlorid SnCl4, kovalentno jedinjenje sa tetraedasrskom strukturom. Upotrebljava se kao močilo pri bojenju.

Spojevi kalaja se javljaju u oksidacijskim stanjima +II i IV. Spojevi kalaja(IV) su nešto stabilniji, a pošto je kalaj element 4. glavne grupe periodnog sistema, stoga efekt inertnog elektronskog para još uvijek nije tako snažno izražen kao kod težih elemenata ove grupe, naprimjer kod olova. Spojevi kalaja(II) se zbog toga mogu lakše prevesti u spojeve kalaja(IV). Mnogi spojevi kalaja su neorganske prirode, ali postoji i jedna grupa kalajno-organskih spojeva (zvanih kalaj-organili)

Oksidi i hidroksidi

Halogenidi

Soli

  • Kalaj(II) sulfat SnSO4
  • Kalaj(IV) sulfat Sn(SO4)2, CAS: 19307-28-9
  • Kalaj(II) nitrat Sn(NO3)2
  • Kalaj(IV) nitrat Sn(NO3)4
  • Kalaj(II) oksalat Sn(COO)2
  • Kalaj(II) pirofosfat Sn2P2O7, CAS: 15578-26-4

Halkogenidi

Organski spojevi

  • Dibutil kalaj laurat (DBTDL) C32H64O4Sn, CAS: 77-58-7
  • Dibutil kalaj oksid (DBTO) (H9C4)2SnO, CAS: 818-08-6
  • Dibutil kalaj diacetat C12H24O4Sn, CAS: 1067-33-0
  • Difenil kalaj dihlorid C12H10Cl2Sn, CAS: 1135-99-5
  • Tributil kalaj hidrid C12H28Sn
  • Tributil kalaj hlorid (TBTCL) (C4H9)2SnCl2
  • Tributil kalaj fluorid (TBTF) C12H27FSn, CAS: 1983-10-4
  • Tributil kalaj sulfid (TBTS) C24H54SSn2, CAS: 4808-30-4
  • Tributil kalaj oksid (TBTO) C24H54OSn2
  • Trifenil kalaj hidrid C18H16Sn, CAS: 892-20-6
  • Trifenil kalaj hidroksid C18H16OSn, CAS: 76-87-9
  • Trifenil kalaj hlorid C18H15ClSn, CAS: 639-58-7
  • Tetrametil kalaj C4H12Sn
  • Tetraetil kalaj C8H20Sn
  • Tetrabutil kalaj C16H36Sn
  • Tetrafenil kalaj (H5C6)4Sn, CAS: 595-90-4
  • Cink hidroksi stanat ZnSnO3 3H2O, CAS: 12027-96-2

Reference

  1. Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. u: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, str. 328–337, DOI:10.1021/je1011086
  3. David R. Lide (ur.): CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90. izd. (internet verzija: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, str. 4-142 – 4-147.
  4. Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. izd., Walter de Gruyter, Berlin 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, str. 361.
  5. History & Etymology na vanderkrogt.net
  6. Jörg Barke: Die Sprache der Chymie: am Beispiel von vier Drucken aus der Zeit zwischen 1574-1761, Tübingen 1991 (= Germanistische Linguistik, 111), str. 385.
  7. USGS – Tin Statistics and Information – Mineral Commodity Summaries 2010 (PDF)
  8. K.H. Wedepohl: The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmoschimica Acta (1995) 59/7, str. 1217–1232; DOI:10.1016/0016-7037(95)00038-2.
  9. USGS – Tin Statistics and Information – Mineral Commodity Summaries 2012 (PDF)
  10. Tin chapter (PDF), str. 112
  11. 11,0 11,1 Christoph Seidler: Probebohrung bestätigt riesiges Zinnvorkommen. Spiegel Online, 30. august 2012. ((de))
  12. SEC, Conflict Minerals - Final Rule (2012), str. 34f. (PDF, ((en)))
  13. SEC Adopts Rule fpr Disclosing Use of Conflict Minerals, ((en)) pristupljeno 3.9.2012.
  14. 14,0 14,1 Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (1985). "Tin" (German). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (91–100 izd.). Walter de Gruyter. str. 793–800. ISBN 3-11-007511-3.
  15. Ink with tin nanoparticles could print future circuit boards, Physorg, April 12, 2011; Jo, Yun Hwan; Jung, Inyu; Choi, Chung Seok; Kim, Inyoung; Lee, Hyuck Mo (2011). "Synthesis and characterization of low temperature Sn nanoparticles for the fabrication of highly conductive ink". Nanotechnology 22 (22): 225701. Bibcode:2011Nanot..22v5701J. PMID 21454937. doi:10.1088/0957-4484/22/22/225701.
  16. Molodets, A. M.; Nabatov, S. S. (2000). "Thermodynamic Potentials, Diagram of State, and Phase Transitions of Tin on Shock Compression". High Temperature 38 (5): 715–721. doi:10.1007/BF02755923.
  17. This conversion is known as tin disease or tin pest. Tin pest was a particular problem in northern Europe in the 18th century as organ pipes made of tin alloy would sometimes be affected during long cold winters. Some unverifiable sources also say that, during Napoleon's Russian campaign of 1812, the temperatures became so cold that the tin buttons on the soldiers' uniforms disintegrated over time, contributing to the defeat of the Grande Armée.Le Coureur, Penny; Burreson, Jay (2004). Napoleon's Buttons: 17 Molecules that Changed History. New York: Penguin Group USA., a persistent legend that probably has no background in real events. Öhrström, Lars (2013). The Last Alchemist in Paris. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-966109-1. Cotton, Simon (2014). "Book review: The last alchemist in Paris". Chemistry World.http://rsc.li/CW_140501
  18. 18,0 18,1 Schwartz, Mel (2002). "Tin and Alloys, Properties". Encyclopedia of Materials, Parts and Finishes (2nd izd.). CRC Press. ISBN 1-56676-661-3.
  19. 19,0 19,1 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A.H. Wapstra: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF), u: Nuclear Physics. Bd. A 729, 2003, str. 3–128.
  20. "Tin Use Survey 2007". ITRI. http://web.archive.org/web/20081207093536/http://www.itri.co.uk/pooled/articles/BF_TECHART/view.asp?Q=BF_TECHART_297350. pristupljeno 21.11.2008.
  21. Black, Harvey (2005). "Getting the Lead Out of Electronics". Environmental Health Perspectives 113 (10): A682–5. DOI:10.1289/ehp.113-a682
  22. "A Canned History of Tinned Food". https://web.archive.org/web/20110720003748/http://www.mirror.co.uk/news/top-stories/2006/02/09/a-canned-history-of-tinned-food-115875-16682285.

Literatura

Survey]]}}

  • CRC contributors (2006). David R. Lide. ur. Handbook of Chemistry and Physics (87th izd.). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 0-8493-0487-3.
  • Emsley, John (2001). "Tin". Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. str. 445–450. ISBN 0-19-850340-7. http://books.google.com/?id=j-Xu07p3cKwC&printsec=frontcover.
  • Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  • Heiserman, David L. (1992). "Element 50: Tin". Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. ISBN 0-8306-3018-X.
  • MacIntosh, Robert M. (1968). "Tin". u: Clifford A. Hampel. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. str. 722–732. LCCN 68-29938.
  • Stwertka, Albert (1998). "Tin". Guide to the Elements (Revised izd.). Oxford University Press. ISBN 0-19-508083-1.

Spoljašnje veze

Kalaj(II)-sulfid

Kalaj(II) sulfid je neorgansko hemijsko jedinjenje hemijske formule SnS.

Kalaj(II) bromid

Kalaj(II) bromid je hemijsko jedinjenje kalaja i broma sa hemijskom formulom SnBr2. Kalaj je u oksidacionom stanju +2. Stabilnost jedinjenja kalaja u ovom oksidacionom stanju se pripisuje efektu inertnog para.

Kalaj(II) fluorid

Kalaj(II) fluorid (stano fluorid) je hemijsko jedinjenje sa formulom SnF2. On je bezbojni prah koji se koristi kao sastojak pasti za zube koje su obično skuplje od onih u kojima se koristi natrijum fluorid. Stano fluorid konvertuje mineral kalcijuma apatit u fluorapatit, koji čini gleđ zuba otpornijom na napad kiselina koje formiraju bakterije. Natrijum fluorid i natrijum fluorofosfat, s druge strane, postaju biološki neaktivni kad su u kombinaciji sa kalcijumom. Stano fluorid je takođe efektivniji od natrijum fluorida u kontroli gingivitisa.

Kalaj(II) hidroksid

Kalaj(II) hidroksid, Sn(OH)2, takođe poznat kao stano hidroksid je hemijsko jedinjenje kalaja u oksidacionom stanju +2. Čist Sn(OH)2 se priprema na primer reakcijom (CH3)3SnOH i SnCl2 u aprotičnom rastvaraču:

2Me3SnOH + SnCl2 → Sn(OH)2 + 2Me3SnClKad kalaj(II) soli reaguju sa alkalnim hidroksidima poput NaOH umesto hidroksida stvara se hidratni kalaj(II) oksid, bilo 5SnO.2H2O ili 3SnO.H2O.Stano hidroksid se lako oksiduje do kalajne kiseline (Sn(OH)4) vazduhom te se kalaj obično nalazi u oksidacionom stanju +4.

Kalaj(II) hlorid

Kalaj(II) hlorid (SnCl2) je jedna od najznačajnijih soli kalaja sa oksidacionim brojem +2.

Najčešće se prodaje u obliku hidrata (SnCl2*2H2O), koji gradi bezbojne kristale, topljive na temperaturi od 37,7 °C. Ova so je veoma lako rastvorljiva u vodi.

Kalaj(II) hlorid je veoma jako redukciono sredstvo, između ostalog redukuje soli gvožđa(III) na soli gvožđa(II):

2Fe3+ + Sn2+ -> 2Fe2+ + Sn4+.Veoma jako se oksiduje pod dejstvom kiseonika prisutnog u vazduhu, zato se skladišti u kontejnerima koji u sebi sadrže metalan kalaj, koji redukuje Sn4+ na Sn2+ samim tim se suprotstavljajući reakciji oksidovanja do kalaja IV:

2Sn2+ + O2 + 4H3O+ = Sn4+ + 6H2O.Kalaj(II) hlorid je jedna od najjačih kiselina koje se koriste u galvanskim elementima. Takođe se koristi kao katalizator mnogih hemijskih reakcija.

Kalaj(II) jodid

Kalaj(II) jodid (stano jodid) je jonska so kalaja i joda sa formulom SnI2. Njena molekulska težina je 372.519 g/mol. SnI2 je crveni prah. Tačka topljenja je 320 °C, a tačka ključanja 714 °C.

Kalaj(II) oksid

Kalaj(II) oksid (stano oksid) je jedinjenje kalaja i kiseonika u kome je kalaj u oksidacionom stanju +2. Postoje dve forme, stabilna plavo-crna forma i metastabilna crvena forma.

Kalaj(II) selenid

Kalaj(II) selenid je hemijsko jedinjenje sa formulom SnSe. On se može formirati reakcijom elemenata (kalaja i selena) na temperaturi iznad 350 °C.

Kalaj(II) sulfat

Kalaj(II) sulfat (SnSO4) je hemijsko jedinjenje. On je beli prah koji apsorbuje dovoljno vlage iz vazduha da se rastvori u njoj, i.e. on je delikvescentan.

SnSO4 se može pripremiti reakcijom zamene između metalnog kalaja i bakar(II) sulfata:

Sn (s) + CuSO4 (aq) → Cu (s) + SnSO4 (aq)Kalaj(II) sulfat je podesan izvor kalaj(II) jona nekontaminiranih kalaj(IV) jonima.

Kalaj(IV)-sulfid

Kalaj(IV)-sulfid je hemijsko jedinjenje sa formulom SnS2. Ovo jedinjenje kristalizira u kadmijum jodidnom motivu, sa Sn(IV) lociranim u oktahedarskim otvorima definisanim sa šest sulfidnih centara. SnS2 se javlja prirodno kao retki mineral berndtit.Ovo jedinjenje precipitira kao smeđi talog nakon dodatka H2S u rastvor kalaj(IV) jedinjenja. Ta reakcija je reverzibilna na niskim pH vrednostima. Kristalni SnS2 ima bronzanu boju i koristi se za dekorativne svrhe gde je poznato kao mozaično zlato.

Ovaj materijal takođe reaguje sa sulfidnim solima i daje seriju tiostanata sa formulom [SnS2]m[S]n2n−. Pojednostavljena jednačina za ovu depolimerizacionu reakciju je:

SnS2 + S2− → 1/x{SnS32−}x.

Kalaj(IV) bromid

Kalaj(IV) bromid je hemijsko jedinjenje sa formulom SnBr4. On je bezbojana čvrsta supstanca sa niskom tačkom topljenja.SnBr4 se može pripremiti reakcijom elementa na normalnim temperaturama:

Sn + 2Br2 → SnBr4U vodenom rastvoru Sn(H2O)64+ je glavni jon među 6-koordinatnim jonima sa 0-6 bromidnih liganda (e.g. Sn(H2O)64+, SnBr(H2O)53+ etc. U baznim rastvorima je Sn(OH)62− jon prisutan.SnBr4 formira 1:1 i 1:2 komplekse sa ligandima, e.g. sa trimetilfosfinom nastaje SnBr4.P(CH3)3 i SnBr4.2P(CH3)3.SnBr4 se kristališe u obliku monokliničnih kristala sa SnBr4 molekulskim jedinicama koje imaju iskrivljenu tetraedralnu geometriju.

Kalaj(IV) fluorid

Kalaj(IV) fluorid je hemijsko jedinjenje kalaja i fluora sa formulom SnF4. On je beli prah sa tačkom topljenja iznad 700 °C.SnF4 se može pripremiti reakcijom metalnog kalaja sa gasovitim fluorom:

Sn + 2F2 → SnF4Međutim, inertni slog metalnog fluorida se formira i površina postaje nereaktivna. Alternativni sintetički pristup je reakcija SnCl4 sa anhidridnim fluorovodonikom:

SnCl4 + 4HF → SnF4 + 4HClSa fluoridima alkalnih metala (e.g. KF) se formiraju heksafluorostanati (e.g. K2SnF6), koji sadrži oktaedralni SnF62− anjon. SnF4 se ponaša kao Luisova kiselina i proizvodi jedinjenja tipa L2.SnF4 i L.SnF4 se formiraju.

Kalaj(IV) hlorid

Kalaj(IV) hlorid je hemijsko jedinjenje sa molekulskom formulom Sn Cl4. Na sobnoj temperaturi je bezbojan gas, koji „dimi“ u kontaktu sa vazduhom, uz štipajući miris. Molekulska masa mu je 260,5; temperatura topljenja -33 °C; temperatura ključanja 114 °C. Dobija se reakcijom gasovitog hlora sa kalajem.

Kalaj(IV) hlorid u reakciji sa hladnom vodom podleže hidrolizi, a sa vrućom raspadu. U hlorovodoničnoj kiselini i rastvorima hlorida javlja se kao SnCl62-. Ima nadražujuće dejstvo na kožu.

Korišćen je u Prvom svetskom ratu kao hemijsko oružje.

Kalaj(IV) jodid

Kalaj(IV) jodid (stani jodid) je hemijsko jedinjenje sa formulom SnI4. Ovaj tetraedralni molekul se kristališe kao svetlo narandžasti prah. On se lako rastvara u nepolarnim rastvaračima kao što je benzen.Ovo jedinjenje se obično priprema reakcijom joda i kalaja:

Sn + 2 I2 → SnI4SnI4 se hidrolizuje u vodi. U vodenom rastvoru jodovodonične kiseline, on reaguje da formira retki primer metalnog heksajodida:

SnI4 + 2 I− → [SnI6]2−

Kalaj-telurid

Kalaj-telurid je jedinjenje kalaja i telura (SnTe). Ovo jedinjenje je semi-metal. Ono se često javlja sa olovom u telurid legurama, koje se koriste kao infracrveni detektorski materiali.

Kalaj dioksid

Kalaj dioksid je neorgansko jedinjenje sa formulom SnO2. Mineralna forma SnO2 se naziva kasiterit, i ona je glavna ruda kalaja. Ovaj oksid kalaja je najvažnija sirovina u hemiji kalaja. Ova bezbojna, dijamagnetična čvrsta materija je amfoterna.

Metal

Metal su ljudi sllučajno otkrili 7 000 g. pr. Krista.

Metal ili kovina je supstancija koja se sastoji od atoma metalnih hemijskih elemenata koji nisu povezani sa drugim atomima.

Za metalne elemente uzimaju se hemijski elementi koji u čistom obliku pokazuju fizičke i hemijske osobine metala. Te osobine su:

dobra električna provodljivost

dobra toplotna provodljivost

dosta velike sklonosti za građenje hemijskih jedinjenja sa baznim osobinama nego sa kiselim.Metali i njihove legure imaju odlične mehaničke osobine zbog čega se koriste za izgradnju mašina i alata, a takođe i kao i materijali u građevinarstvu.

Velika većina u periodnom sistemu su metali. Po mestu na kome se nalaze u periodnom sistemu dele se na:

alkalne metale kao što su: litijum, natrijum, kalijum...

zemljane alkalne metale kao što su: berilijum, kalcijum, magnezijum...

slabe metale kao što su: aluminijum, kalaj, antimon...

prelazne metale kao što su: zlato, bakar, nikl, platina...

aktinoide i lantanoide kao što su: uranijum, radijum, plutonijum i ostali.Metali čine oko 78% svih hemijskih elemenata, a nalaze se na lijevoj strani i centralnom dijelu periodnog sistema elemenata.Njih u prirodi vrlo rijetko nalazimo samorodne, a mnogo češće u spojevima-rudama.Rude su obično pomiješane sa jalovinom pa ih treba koncentrisati i obogaćivati.

Rude se obogaćuju na više načina: ručnim odabiranjem, prosijavanjem, taloženjem, magnetnom metodom, flotacijom i izluživanjem. Kada je ruda obogaćena prelazi se dobijanju metala iz nje. Postoji zato više metoda. Koji će s emetod primijeniti ovisi o tome da li je ruda oksidna, sulfidna,karbonatna ili je so neke kiseline. Stoga se primjenjuju postupci:redukcije, oksidacije s naknadnom edukcijom i postupak elektrolize. Željezo se dobija metodom redukcije, a aluminij metodom elektrolize.

Industrijska grana koja se bavi dobivanjem metala iz rude zove se metalurgija. Razlikujemo crnu i obojenu metalurgiju te laku i tešku metalurgiju.

Olovo

Za ostala značenja, v. Olovo (razvrstavanje). U prirodi se olovo najčešće javlja u vidu sulfida, PbS, kao ruda galenit. Prženjem se rude prevodi u oksid čijom redukcijom nastaje sirovo olovo. Sirovo olovo sadrži: bakar, antimon, arsen, bizmut, cink, sumpor, kalaj, srebro i zlato. Prečišćavanjem sirovog olova (najčešće elektrolitičkim putem) dobija se čisto olovo plavičastobele boje, samo na svežem preseku je metalnog sjaja, no brzo potamni od stvorenog sloja oksida i baznog olovo(II) karbonata Pb(OH)2*2PbCO3, koji ga štite od dalje oksidacije. To je mek metal, velike gustine i niske temperature topljenja.

Olovo se u destilovanoj vodi ne rastvara, dok se rastvara u kiselinama sa oksidacionim dejstvom npr. azotna kiselina. Pri dejstvu razblažene sumporne kiseline stvara se zaštitni sloj olovo- sulfata PbSO4 te rastvaranje prestaje. Alkalije ne deluju na olovo. Na vazduhu se fino sprašeno olovo tzv. piroforno olovo pali samo od sebe.

Olovo (II) oksid se koristi za glaziranje keramičkih proizvoda, za izradu minijuma, kao žuta boja u slikarstvu. Olovo se koristi za izradu limova, kanalizacionih cevi ukoliko vode nisu kisele; njime se oblažu električni kablovi. Nekad se koristilo i za vodovodne cevi i prevlačenje posuđa, ali je zbog negativnih posledica vremenom zabranjeno. Olovo se koristi i u vojnoj industriji, industriji boja, za izradu olovnih akomulatora, za zaštitu od rendgenskog i radioaktivnog zračenja.

Stanan

Stanan (SnH4) je hidrid kalaja. Stanan se može pripremiti reakcijom između SnCl4 i LiAlH4. Stanan se sporo razlaže na sobnoj temperaturi pri čemu se formira metalni kalaj i vodonik. On se može zapaliti u kontaktu sa vazduhom.Varijante stanana mogu da budu visoko toksični gasoviti hidridi. Stanan je analog metana.

Periodni sistem elemenata
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
 
Alkalni metali Zemno-alkalni metali Lantanoidi Aktinoidi Prelazni metali Ostali metali Metaloidi Ostali nemetali Halogeni elementi Plemeniti gasovi
  Jedinjenja kalaja

Na drugim jezicima

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.