Každý chemický prvek periodického systému a jím tvořené jednoduché a složité látky jsou jedinečné. Mají jedinečné vlastnosti a mnohé z nich nepopiratelně významně přispívají k lidskému životu a existenci obecně. Chemický prvek cín není výjimkou.
Znalost tohoto kovu mezi lidmi sahá až do starověku. Tento chemický prvek sehrál rozhodující roli ve vývoji lidské civilizace a dodnes jsou vlastnosti cínu široce využívány.
Cín v historii
První zmínku o tomto kovu, který, jak lidé dříve věřili, měl dokonce některé magické vlastnosti, lze nalézt v biblických textech. Cín hrál rozhodující roli při zlepšování života v době bronzové. V té době byla nejodolnější kovovou slitinou, kterou člověk vlastnil, bronz, který lze získat přidáním chemického prvku cínu do mědi. Již několik staletí se z tohoto materiálu vyrábí vše, od nástrojů po šperky.
Po objevení vlastností železa se slitina cínu nepřestala používat, samozřejmě se nepoužívá ve stejném měřítku, ale bronz, stejně jako mnoho dalších jeho slitin, se aktivně zapojenýdnes člověk v průmyslu, technice a medicíně spolu se solemi tohoto kovu, jako je chlorid cínatý, který se získává interakcí cínu s chlórem, tato kapalina vře při 112 stupních Celsia, dobře se rozpouští ve vodě, tvoří krystalické hydráty a kouří ve vzduchu.
Pozice prvku v periodické tabulce
Chemický prvek cín (latinský název stannum - „stannum“, psáno symbolem Sn) Dmitrij Ivanovič Mendělejev se právem umístil na číslo padesát, v páté periodě. Má řadu izotopů, nejběžnější izotop 120. Tento kov je také v hlavní podskupině šesté skupiny spolu s uhlíkem, křemíkem, germaniem a fleroviem. Jeho umístění předpovídá amfoterní vlastnosti, cín má stejně kyselé a zásadité vlastnosti, které budou podrobněji popsány níže.
Periodická tabulka také ukazuje atomovou hmotnost cínu, která je 118,69. Elektronická konfigurace je 5s25p2, což komplexní látky umožňují kovu vykazovat oxidační stavy +2 a +4, přičemž odevzdají dva elektrony pouze z p-podúrovně nebo čtyři z s- a p-, čímž zcela vyprázdní celou vnější úroveň.
Elektronická charakteristika prvku
V souladu s atomovým číslem obsahuje kruhový jaderný prostor atomu cínu až padesát elektronů, které jsou umístěny na pěti úrovních, které jsou zase rozděleny do několika podúrovní. První dvě mají pouze s- a p-podúrovně a počínaje třetí je trojité rozdělenína s-, p-, d-.
Uvažujme vnější elektronickou úroveň, protože je to její struktura a náplň elektrony, které určují chemickou aktivitu atomu. V neexcitovaném stavu vykazuje prvek valenci rovnou dvěma, při excitaci přechází jeden elektron z podúrovně s do vakance v podúrovni p (může obsahovat maximálně tři nepárové elektrony). V tomto případě cín vykazuje valenci a oxidační stav - 4, protože zde nejsou žádné spárované elektrony, což znamená, že je nic nedrží na podúrovních v procesu chemické interakce.
Jednoduchý kov a jeho vlastnosti
Jednoduchá látka cín je kov stříbrné barvy, patří do skupiny tavitelných. Kov je měkký a poměrně snadno se deformuje. Kovům, jako je cín, je vlastní řada vlastností. Teplota pod 13,2 stupně Celsia je hranicí přechodu kovové modifikace cínu na prášek, který je doprovázen změnou barvy ze stříbrnobílé na šedou a poklesem hustoty látky. Cín taje při 231,9 stupních a vaří při 2270 stupních Celsia. Krystalická tetragonální struktura bílého cínu vysvětluje charakteristické křupání kovu, když je ohýbán a zahříván v místě inflexe třením krystalů látky o sebe. Šedý plech má kubickou syngonii.
Chemické vlastnosti cínu mají dvojí podstatu, vstupuje do kyselých i zásaditých reakcí, projevuje se amfoterií. Kov interaguje s alkáliemi, stejně jako s kyselinami, jako je sírová adusičný, je aktivní při reakci s halogeny.
Slitiny cínu
Proč se místo čistých kovů častěji používají jejich slitiny s určitým procentem složek? Faktem je, že slitina má vlastnosti, které jednotlivý kov nemá, nebo jsou tyto vlastnosti mnohem silnější (například elektrická vodivost, odolnost proti korozi, pasivace nebo aktivace fyzikálních a chemických vlastností kovů, je-li to nutné, atd.). Cín (na fotografii je ukázka čistého kovu) je součástí mnoha slitin. Může být použit jako přísada nebo základní látka.
Dnes je známo velké množství slitin takového kovu, jako je cín (cena za ně se velmi liší), uvažujme ty nejoblíbenější a nejpoužívanější (o použití určitých slitin bude pojednáno v příslušné sekci). Obecně mají slitiny cínu následující vlastnosti: vysoká tažnost, nízký bod tání, nízká tvrdost a pevnost.
Některé příklady slitin
- Slitina cínu a olova s některými legujícími přísadami (antimon, měď, kadmium, zinek, stříbro, indium) je tzv. cín pro pájení, procento cínu v ní by mělo být 49-51 nebo 59 -61 procent. Pevnost spojení zajišťuje, že cín tvoří pevný roztok s lepenými kovovými povrchy.
- Garth je slitina cínu, olova aantimon je základem tiskařské barvy (proto se nedoporučuje balit potraviny do novin, aby nedocházelo k nežádoucím koncentracím těchto kovů).
- Babbit – slitina cínu, olova, mědi a antimonu – se vyznačuje nízkým třením, vysokou odolností proti opotřebení.
- Slitina indium-cín je nízkotavitelný materiál, který se vyznačuje žáruvzdorností, odolností proti korozi a významnou pevností.
Nejdůležitější přírodní sloučeniny
Cín tvoří řadu přírodních sloučenin – rud. Kov tvoří 24 minerálních sloučenin, pro průmysl je nejdůležitější oxid cínu - kassiterit, dále rám - Cu2FeSnS4. Cín je rozptýlen v zemské kůře a jím tvořené sloučeniny jsou magnetického původu. Průmysl také používá polyolové soli a křemičitany cínu.
Cín a lidské tělo
Chemický prvek cín je z hlediska kvantitativního obsahu v lidském těle mikroelement. Jeho hlavní akumulace je v kostní tkáni, kde normální obsah kovu přispívá k jeho včasnému rozvoji a celkovému fungování pohybového aparátu. Kromě kostí se cín koncentruje v gastrointestinálním traktu, plicích, ledvinách a srdci.
Je důležité si uvědomit, že nadměrné hromadění tohoto kovu může vést k celkové otravě těla a delší expozice může vést dokonce k nepříznivým genovým mutacím. V poslední době je tento problém poměrně aktuální, protože ekologický stav životního prostředíProstředí ponechává mnoho přání. Mezi obyvateli velkoměst a oblastí poblíž průmyslových zón je vysoká pravděpodobnost intoxikace cínem. Nejčastěji k otravě dochází nahromaděním solí cínu v plicích, např. chloridu cínatého a dalších. Nedostatek mikroživin může zároveň způsobit zpomalení růstu, ztrátu sluchu a vypadávání vlasů.
Aplikace
Kov je komerčně dostupný v mnoha hutích a společnostech. Vyrábí se ve formě ingotů, tyčí, drátů, válců, anod vyrobených z čisté jednoduché hmoty, jako je cín. Cena se pohybuje od 900 do 3000 rublů za kg.
Čistý cín se používá jen zřídka. Používají se především jeho slitiny a sloučeniny – soli. Pájecí cín se používá v případě upevňovacích dílů, které nejsou vystaveny vysokým teplotám a silnému mechanickému namáhání, ze slitin mědi, oceli, mědi, ale nedoporučuje se pro díly z hliníku nebo jeho slitin. Vlastnosti a charakteristiky slitin cínu jsou popsány v odpovídající části.
Pájky se používají pro pájení mikroobvodů, v této situaci jsou ideální také slitiny na bázi kovu, jako je cín. Fotografie znázorňuje proces nanášení slitiny cínu a olova. S ním můžete provádět docela jemnou práci.
Vzhledem k vysoké odolnosti cínu vůči korozi se používá k výrobě pocínovaného železa (pocínovaného plechu) - plechovek na potravinářské výrobky. V lékařství, zejména ve stomatologii, se cín používá proprovádění zubních výplní. Domovní potrubí je pokryto cínem, ložiska jsou vyrobena z jeho slitin. Neocenitelný je také přínos této látky pro elektrotechniku.
Jako elektrolyty se používají vodné roztoky solí cínu, jako jsou fluoroboritany, sírany a chloridy. Oxid cínatý je glazura na keramiku. Zavedením různých derivátů cínu do plastů a syntetických materiálů se zdá být možné snížit jejich hořlavost a emise škodlivých výparů.
