Олово какой металл тяжелый или легкий
Легкий металл «олово», состоящий из 10 изотоп, относится к группе цветных металлов и в природе не встречается в чистом виде. Самые большие залежи касситерита (оловянного камня) и станнина (оловянного колчедана) находятся в Китае и Восточной Азии.
Также местонахождения кристаллов, содержащих станнин, активно разрабатываются в России. На местах добычи получают руду, содержание самого олова в которой составляет в среднем 0,1%, но и этого достаточно для производства металла.
В периодической таблице Менделеева олово обозначается латинским словом Stannum с символьным кодом Sn. Атомная масса 118,710 (г/мoль.
История олово
Происхождение слова «олово» относят ко временам славянского языка, в котором оно обозначало «белый». Так металл был назван из-за своего светлого, еле выраженного оттенка. По сравнению с медью (в таблице Менделеева Cuprum, Cu), железом (Fe) и серебром (Ag) он действительно выглядел белесо. Но времена древних славян – это далеко не первое упоминания о металле.
В древнем Египте и Месопотамии еще в III тысячелетии до нашей эры были известны так называемые «семь металлов древности». К ним относились медь, серебро, золото, свинец, железо, ртуть и олово.
Оловянных руд в те времена было очень мало, поэтому олово не имело широкой распространенности и им в в основном покрывались дорогая посуда или украшения богатых людей. Такая посуда не окислялась на воздухе, лучше сохраняла вкус и запах продуктов, и была безвредна для здоровья.
Завозилась руда из Испании, Персии и Кавказа. В то время олово называлось «kasiterros», и само слово имело восточные корни.
Более современное название Stannum металл получил уже во времени Великой Римской Империи и обозначал дословно «пруд», «озеро», однако реже римляне употребляли его в значении «море». Ученые предполагают, что люди стали использовать название Stannum, так как руду привозили по воде, по морю.
Описание
На сегодняшний день олово в чистом виде практически не используется. В самых популярных и прочных сплавах,задействованных в промышленности, объем его равен примерно 44.5%.
Для прочности и идеальных физических свойств к нему добавляют никель, медь, цинк, алюминий, свинец и прочие металлы. С ними улучшается качество итогового сплава и, в зависимости от концентрации добавок, олово образует разные модификации по уровню прочности, плавкости и гибкости.
Существует три основных типа металла:
- Серое олово (с обозначением a-Sn)
- Белое (b-Sn).
- Непосредственно серебристо-белый металл (y-Sn).
При критически низких температурах олово может перейти из состояния b-Sn в a-Sn. Например, при -30°C, белое олово становится серым и при механическом воздействии на него рассыпается.
Читать статью Легкий металл серебристого цвета
Свойства и характеристики
Серое aльфа-олово является прекрасным проводником, но в промышленности используется крайне редко. Переход из состояния минерала в порошкообразное происходит при низких температурах и называется «оловянная чума».
При данной «чуме» материал становится очень хрупким и при давлении рассыпается в порошок. Он имеет кубическую кристаллическую решетку, по типу алмазной, которая по своей структуре очень хрупкая.
В бета-фазе олово находится при температуре от +13,2 °С и выше. Оно имеет тетрагональную кристаллическую решетку и представляет собой мягкий, очень пластичный метал бело-серого оттенка. Прекрасно подходит для ковки, и именно из него в древние века делали украшения, так как для работы не требовались тяжелые инструменты и плавка.
И третье состояние – гамма-олово – выглядит тоже как металл, но по физическим свойствам достаточно хрупкое, чтобы работать с ним вручную. Из состояния «бетта» в «гамма» олово переходит при температуре не менее +161°С.
Месторождения
Оловянная руда встречается редко, стоит дорого и находится в общем списке ископаемых всего на сорок седьмом месте. Касситерит (оловянный камень), в котором содержится до 80% олова – самая распространенная для добычи руда.
Нахождение станнина в природе встречается реже, и в минеральных соединениях составляет только до 23%. Следовательно, его добыча не так выгодна.
В природе касситерит добывается с примесями других минералов (например, угля), от которых он отделяется промышленным путем на местах разработки.
Самые популярные и «богатые» до оловянной руды месторождения находятся в Китае, Юго-Восточной Азии и Южной Америке. Много разработок в Малайзии, Индонезии, Таиланде, Австралии, Боливии, Перу и Бразилии. Несколько крупных добывающих предприятий есть в центральной части Казахстана. В России оловянные руды добывают в Хабаровском крае, на Чукотке и в Якутии.
Как получают
Процесс получения олова из минералов – сложный и высокотехнологичный. Для добычи 1кг металла, необходимо обработать несколько центнеров руды в несколько этапов, прежде чем получится желаемый материал.
В процессе добычи касситерит дробится промышленными мельницами на мелкие частицы до 1см, после чего на обогатительных столах вибрационно-гравитационным методом частицы металла отделяются от основной породы. Далее методом флотации (основанном на различии в удельных поверхностных энергиях) руда обогащается и содержание олова в ней увеличивается до 40-70%.
Полученный концентрат в печах обжигается при температуре +600-700°С, благодаря чему от минерала отделаются твердые кислоты. Далее, из готовой руды удаляют серу и мышьяк, путем обжига в кислороде. Уже на 80-99% чистый концентрат оловянной руды переплавляется в специальных промышленных печах.
В полученном «черновом» материале будет присутствовать 6-7% примесей. Для того, чтобы из него сделать металл сортовой марки, применяют способы огневого или электролитического рафинирования. Таким образом можно «подогнать» процент чистоты до 97-99.9%.
Читать статью ТОП-20 самых прочных и крепких металлов
Самое «чистое» оловоSn 99,999% применяют в изготовлении полупроводников. Для достижения такого качества металла, на итоговой стадии обработки к нему применяют зонную плавку.
Сплавы
В любой промышленности металлы в чистом виде используются крайне редко. Для улучшения физических свойств, руду переплавляют в сплавы. При этом параметры сплава зависят от сфер их применения.
Олово считается экологичным металлом, устойчивым к коррозии. Оно прекрасно себя ведет в качестве основного или побочного компонента в сплаве, поэтому широко применяется в подшипниковой, легкосплавной промышленности и в изготовлении припоев.
Баббиты
Этот тип сплавов прекрасно подходит для изготовления подшипников. В основном они используются в качестве слоя-покрытия или напыления.
Среди баббитовых сплавов наиболее популярны следующие варианты:
- Олово 90%, медь 10%.
- Олово 89%, сурьма 7%, медь 4%.
- Свинец 80%, сурьма 15%, олово 5%.
В данных соединениях помимо касситерита в большем процентном соотношении может выступать также свинец. Добавление сурьмы и меди уравнивает физические и химические свойства сплавов, благодаря чему они взаимозаменяемые.
Температура плавления баббитов – 300°С. Детали с таким напылением (или верхним слоем) очень устойчивы к высоким температурам и к трению. Поэтому их часто применяют в изготовлении подшипников.
Бронзы
В эпоху Бронзового века, 2500-3000 лет до н.э. древние люди открыли технологию сплавов из олова и меди, в результате которых они получали бронзу. Основной составляющей тут является медь, которую также переплавляют с цинком, свинцом и прочими элементами.
Содержание олова в бронзе небольшое (от 4 до 15%), но с ним сплав обладает дополнительной прочностью, приобретает теплопроводность и становится более твердым. Бронзовые детали считаются очень износостойкими и имеют огромный ресурс работы, поэтому наиболее часто применяются в транспортной промышленности.
Оловянная бронза устойчива к деформации, коррозии, влиянию атмосферных осадков. За счет этого детали из нее служат долго и используются, например, в качестве автомобильных расходников. При этом бронзовые сплавы легкоплавкие (что хорошо для переработки и повторного использования) стоят недорого, что делает изделия из них доступными на потребительском рынке.
Припои
Припои имеют разные типы маркировок, в зависимости от содержащихся в них металлов и плотности активного вещества. Наиболее популярный тип – ПОС, в котором олова содержится от 40 до 90%. Чем выше этот процент и меньше масса других веществ, тем «чище» сплав.
Такие высокопроцентные сплавы используют, например, в пищевой промышленности, так как олово не взаимодействует с пищевыми продуктами и не вредно для здоровья. Из ПОС-90 изготавливают медицинские инструменты, банки, посуду.
ПОС-60 и ПОС-40 используются в основном для пайки радиоприборов, из ПОС-30 изготавливают кабели и обрабатывают им листовой цинк.
Читать статью Что такое алюминий? Его характеристики, свойства
Пьютер
Пьютер – это сплав олова со свинцом. Иногда в свинцово-оловянном сплаве можно найти висмут, сурьму и медь. Эти лигатуры обозначаются буквами JJ.
На вид такие сплавы очень эстетичны за счет того, что поддаются глубокой полировке, позволяя создавать любые формы. Поэтому соединения класса JJ чаще всего применяются в создании посуды, медицинских инструментов и бижутерии.
Где применяется
В зависимости от марки олова и сплава, оно может иметь разное применение.
Данный металл легкоплавкий, надежный, имеет стойкость к коррозии и создает нетоксичное соединение с другими металлами.
- В качестве припоя широко используется в производстве электроприборов.
- Очень распространены чушки, аноды и проволока из олова.
- В составе сплавов играет большую роль в изготовлении автозапчастей.
- Олово нетоксичное, поэтому распространено в пищевой и медицинской промышленностях в качестве основы для изготовления инструментов и тары (например, изготовление консервных банок, покрытие медицинских приборов).
В составе сплавов, например, бронзы, металл используется для изготовления украшений, декоративных элементов и отшлифовки поверхности посуды и деталей интерьера.
Какие есть преимущества и недостатки
Металл очень прочный, ковкий, имеет небольшой удельный вес, легко поддается плавке и отлично взаимодействует с другими металлами в качестве сплава. Благодаря нему изделия не подвержены коррозии, износостойкие, имеют приятный металлический цвет и не реагируют на окружающую среду, а также долго служат даже при критических нагрузках.
Если олово применяется в изготовлении посуды или украшений, наравне с серебром и медью оно требует ухода и постоянной полировки. В противном случае из-за процессов окисления изделия темнеют и теряют привлекательный внешний вид.
Кроме того, олово – редкий элемент, его добыча и выплавка стоят достаточно дорого. Но даже несмотря на это радиус его применения очень широк. Все благодаря тому, что станнум проявляет себя как надежный и качественный материал, особенно в сплавах.
Стоимость
Самой высокой ценовой отметки на всемирной лондонской бирже металлов ЛМЕ олово достигло 8 марта 2022 года. Цена за одну тонну составила 48650 долларов. В январе 2022 года 1 тонна стоила 41750 долларов, а к середине 2022 года опустилась до 26774 долларов.
Внутри РФ на рынке цветных металлов 1кг олово стоит в пределах 2300 рублей за кг, при оптовых заказах (от 300 кг и выше) 700-900 рублей за кг.
В моём личном блоге я познакомлю вас с особенностями разных драгоценных камней, влиянием зодиакальных камней в отношении каждого знака зодиака, а также целебными свойствами некоторых из них.
Похожие записи:
- Размеры саморезов по металлу со сверлом и без, их характеристики
- 10 самых тяжелых металлов в мире по плотности
- Германий и его характеристики. Германий металл или неметалл.
- Платина — королева благородных металлов
