Každý chemický prvok periodického systému a ním tvorené jednoduché a zložité látky sú jedinečné. Majú jedinečné vlastnosti a mnohé z nich nepochybne významne prispievajú k ľudskému životu a existencii vo všeobecnosti. Chemický prvok cín nie je výnimkou.
Zoznámenie ľudí s týmto kovom siaha až do staroveku. Tento chemický prvok zohral rozhodujúcu úlohu vo vývoji ľudskej civilizácie a dodnes sú vlastnosti cínu široko využívané.
Cín v histórii
Prvú zmienku o tomto kove, ktorý, ako ľudia predtým verili, mal dokonca aj magické vlastnosti, možno nájsť v biblických textoch. Cín zohral rozhodujúcu úlohu pri zlepšovaní života v dobe bronzovej. V tom čase bola najodolnejšou kovovou zliatinou, ktorú človek vlastnil, bronz, ktorý možno získať pridaním chemického prvku cínu do medi. Už niekoľko storočí sa z tohto materiálu vyrába všetko, od nástrojov až po šperky.
Po objavení vlastností železa sa zliatina cínu neprestala používať, samozrejme, nepoužíva sa v rovnakej mierke, ale bronz, ako aj mnohé ďalšie jeho zliatiny, sa aktívne zapojenédnes človek v priemysle, technike a medicíne spolu so soľami tohto kovu, ako je chlorid cínatý, ktorý sa získava interakciou cínu s chlórom, táto kvapalina vrie pri 112 stupňoch Celzia, dobre sa rozpúšťa vo vode, tvorí kryštalické hydráty a fajčí vo vzduchu.
Pozícia prvku v periodickej tabuľke
Chemický prvok cín (latinský názov stannum - „stannum“, písaný symbolom Sn) Dmitrij Ivanovič Mendelejev sa právom umiestnil na čísle päťdesiat, v piatej perióde. Má množstvo izotopov, najbežnejší izotop 120. Tento kov je tiež v hlavnej podskupine šiestej skupiny spolu s uhlíkom, kremíkom, germániom a fleroviom. Jeho poloha predpovedá amfotérne vlastnosti, cín má rovnako kyslé a zásadité vlastnosti, ktoré budú podrobnejšie popísané nižšie.
Periodická tabuľka tiež ukazuje atómovú hmotnosť cínu, ktorá je 118,69. Elektronická konfigurácia je 5s25p2, čo komplexné látky umožňujú kovu vykazovať oxidačné stavy +2 a +4, pričom sa vzdajú dvoch elektrónov iba z podúrovne p alebo štyroch elektrónov z podúrovne s a p, čím sa úplne vyprázdni celá vonkajšia úroveň.
Elektronická charakteristika prvku
V súlade s atómovým číslom obsahuje cirkumjadrový priestor atómu cínu až päťdesiat elektrónov, ktoré sú umiestnené na piatich úrovniach, ktoré sú zase rozdelené do niekoľkých podúrovní. Prvé dve majú iba s- a p-podúrovne a od tretej je tu trojité rozdeleniena s-, p-, d-.
Uvažujme vonkajšiu elektronickú úroveň, pretože chemickú aktivitu atómu určuje jej štruktúra a plnenie elektrónmi. V neexcitovanom stave prvok vykazuje valenciu rovnajúcu sa dvom, pri excitácii prechádza jeden elektrón z podhladiny s do vakancie v podúrovni p (môže obsahovať maximálne tri nepárové elektróny). V tomto prípade cín vykazuje valenciu a oxidačný stav - 4, pretože neexistujú žiadne spárované elektróny, čo znamená, že ich nič nedrží na podúrovniach v procese chemickej interakcie.
Jednoduchý kov a jeho vlastnosti
Jednoduchá látka cín je kov striebornej farby, patrí do skupiny taviteľných. Kov je mäkký a pomerne ľahko sa deformuje. Takému kovu, akým je cín, je vlastné množstvo vlastností. Teplota pod 13,2 stupňa Celzia je hranicou prechodu kovovej modifikácie cínu na prášok, ktorý je sprevádzaný zmenou farby zo strieborno-bielej na sivú a poklesom hustoty látky. Cín sa topí pri 231,9 stupňoch a vrie pri 2270 stupňoch Celzia. Kryštalická tetragonálna štruktúra bieleho cínu vysvetľuje charakteristické chrumkavosť kovu pri jeho ohýbaní a zahrievaní v mieste ohybu trením kryštálov látky o seba. Sivý plech má kubickú syngóniu.
Chemické vlastnosti cínu majú dvojakú podstatu, vstupuje do kyslých aj zásaditých reakcií, prejavuje sa amfotérnosťou. Kov interaguje s alkáliami, ako aj kyselinami, ako je sírová adusičný, je aktívny pri reakcii s halogénmi.
Zliatiny cínu
Prečo sa namiesto čistých kovov častejšie používajú ich zliatiny s určitým percentom zložiek? Faktom je, že zliatina má vlastnosti, ktoré jednotlivý kov nemá, alebo sú tieto vlastnosti oveľa silnejšie (napríklad elektrická vodivosť, odolnosť proti korózii, pasivácia alebo aktivácia fyzikálnych a chemických vlastností kovov, ak je to potrebné atď.). Cín (na fotografii je vzorka čistého kovu) je súčasťou mnohých zliatin. Môže sa použiť ako prísada alebo základná látka.
V súčasnosti je známe veľké množstvo zliatin takého kovu, akým je cín (cena za ne sa veľmi líši), zvážme tie najobľúbenejšie a najpoužívanejšie (o použití určitých zliatin sa bude diskutovať v príslušnej časti). Vo všeobecnosti majú zliatiny cínu tieto vlastnosti: vysoká ťažnosť, nízky bod topenia, nízka tvrdosť a pevnosť.
Niektoré príklady zliatin
- Zliatina cínu a olova s niektorými legovacími prísadami (antimón, meď, kadmium, zinok, striebro, indium) je takzvaný cín na spájkovanie, percento cínu v nej by malo byť 49-51 alebo 59 -61 percent. Pevnosť spojenia zaisťuje, že cín tvorí pevný roztok s lepenými kovovými povrchmi.
- Garth je zliatina cínu, olova aantimón je základom tlačiarenskej farby (preto sa neodporúča baliť potraviny do novín, aby sa predišlo nežiaducim koncentráciám týchto kovov).
- Babbit - zliatina cínu, olova, medi a antimónu - sa vyznačuje nízkym trením, vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu.
- Zliatina india a cínu je materiál s nízkou teplotou topenia, ktorý sa vyznačuje žiaruvzdornosťou, odolnosťou proti korózii a výraznou pevnosťou.
Najdôležitejšie prírodné zlúčeniny
Cín tvorí množstvo prírodných zlúčenín – rúd. Kov tvorí 24 minerálnych zlúčenín, pre priemysel je najdôležitejší oxid cínu - kassiterit, ako aj rám - Cu2FeSnS4. Cín je rozptýlený v zemskej kôre a zlúčeniny ním tvorené sú magnetického pôvodu. Priemysel tiež používa polyolové soli a kremičitany cínu.
Cín a ľudské telo
Chemický prvok cín je z hľadiska kvantitatívneho obsahu v ľudskom tele mikroelement. Jeho hlavná akumulácia je v kostnom tkanive, kde normálny obsah kovu prispieva k jeho včasnému vývoju a celkovému fungovaniu pohybového aparátu. Okrem kostí sa cín koncentruje v gastrointestinálnom trakte, pľúcach, obličkách a srdci.
Je dôležité poznamenať, že nadmerná akumulácia tohto kovu môže viesť k celkovej otrave organizmu a dlhšia expozícia môže dokonca viesť k nežiaducim génovým mutáciám. V poslednej dobe je tento problém pomerne dôležitý, pretože ekologický stav životného prostrediaProstredie zanecháva veľa požiadaviek. Medzi obyvateľmi megacities a oblastí v blízkosti priemyselných zón je vysoká pravdepodobnosť intoxikácie cínom. Najčastejšie k otrave dochádza nahromadením solí cínu v pľúcach, napríklad chloridom cínatým a inými. Nedostatok mikroživín môže zároveň spôsobiť spomalenie rastu, stratu sluchu a vypadávanie vlasov.
Aplikácia
Kov je komerčne dostupný v mnohých hutách a spoločnostiach. Vyrába sa vo forme ingotov, tyčí, drôtov, valcov, anód vyrobených z čistej jednoduchej látky, ako je cín. Cena sa pohybuje od 900 do 3000 rubľov za kg.
Čistý cín sa používa zriedka. Používajú sa najmä jeho zliatiny a zlúčeniny – soli. Spájkovací cín sa používa v prípade upevňovacích dielov, ktoré nie sú vystavené vysokým teplotám a silnému mechanickému zaťaženiu, vyrobených zo zliatin medi, ocele, medi, ale neodporúča sa na diely z hliníka alebo jeho zliatin. Vlastnosti a charakteristiky zliatin cínu sú popísané v príslušnej časti.
Spájky sa používajú na spájkovanie mikroobvodov, v tejto situácii sú ideálne aj zliatiny na báze kovu ako je cín. Fotografia zobrazuje proces nanášania zliatiny cínu a olova. S ním môžete vykonávať pomerne jemnú prácu.
Pre vysokú odolnosť cínu voči korózii sa z neho vyrába pocínované železo (plech) - plechovky na potravinárske výrobky. V medicíne, najmä v zubnom lekárstve, sa cín používa navykonávanie zubných výplní. Domové potrubia sú pokryté cínom, ložiská sú vyrobené z jeho zliatin. Neoceniteľný je aj prínos tejto látky pre elektrotechniku.
Ako elektrolyty sa používajú vodné roztoky solí cínu, ako sú fluoroboritany, sírany a chloridy. Oxid cínu je glazúra na keramiku. Zavedením rôznych derivátov cínu do plastov a syntetických materiálov sa zdá byť možné znížiť ich horľavosť a emisie škodlivých výparov.
