Tina | ||||
---|---|---|---|---|
← Indium | Antimoni → | ||||
| ||||
Yksinkertaisen aineen ulkonäkö | ||||
Näytteitä β-tinasta | ||||
Atomin ominaisuudet | ||||
Nimi, symboli, numero | Tina / Stannum (Sn), 50 | |||
Ryhmä , jakso , lohko |
14 (vanhentunut 4), 5, p-elementti |
|||
Atomimassa ( moolimassa ) |
118,710(7) [1] a. e. m ( g / mol ) | |||
Elektroninen konfigurointi | [Kr] 4p 10 5s 2 5p 2 | |||
Atomin säde | klo 162 | |||
Kemiallisia ominaisuuksia | ||||
kovalenttinen säde | klo 141 | |||
Ionin säde | (+4e) 71 (+2) 93 pm | |||
Elektronegatiivisuus | 1,96 (Pauling-asteikko) | |||
Elektrodin potentiaali | -0,136 | |||
Hapetustilat | +2, +4 | |||
Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni) |
708,2 (7,34) kJ / mol ( eV ) | |||
Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet | ||||
Tiheys ( n.a. ) | 7,31 g/cm³ | |||
Sulamislämpötila | 230,90 °C [2] | |||
Kiehumislämpötila | 2893K, 2620°C [3] | |||
Oud. sulamisen lämpöä | 7,19 [2] ; kJ/mol | |||
Oud. haihtumislämpö | 296 [4] kJ/mol | |||
Molaarinen lämpökapasiteetti | 27.11 [4] J/(K mol) | |||
Molaarinen tilavuus | 16,3 cm³ / mol | |||
Yksinkertaisen aineen kidehila | ||||
Hilarakenne | tetragonaalinen | |||
Hilan parametrit | a = 5,831; c = 3,181 Å | |||
c / a suhde | 0,546 | |||
Debye lämpötila | 170,00 K | |||
Muut ominaisuudet | ||||
Lämmönjohtokyky | (300 K) 66,8 W/(m K) | |||
CAS-numero | 7440-31-5 |
viisikymmentä | Tina |
sn118,710 | |
4p 10 5s 2 5p 2 |
Tina ( kemiallinen symboli - Sn , lat. Stannum ) - 14. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - neljännen ryhmän pääalaryhmä, IVA), D. I.:n jaksollisen kemiallisten alkuaineiden järjestelmän viides jakso . Mendelejev , atominumero 50 [5] . Kuuluu kevytmetallien ryhmään .
Yksinkertainen aine tina ( normaaliolosuhteissa ) on sitkeä, muokattava ja sulava, kiiltävä , hopeanvalkoinen siirtymän jälkeinen metalli . Tinasta tunnetaan neljä allotrooppista modifikaatiota: alle +13,2 °C stabiili α -tina ( harmaa tina ) kuutiomaisella timanttihilalla , yli +13,2 °C stabiili β -tina ( valkoinen tina ) tetragonaalisella kidehilalla [4] . Korkeissa paineissa löytyy myös γ -tinaa ja σ -tinaa.
Tina tunsi ihminen jo 4. vuosituhannella eKr. e. Tämä metalli oli saavuttamaton ja kallis, joten siitä valmistettuja tuotteita löytyy harvoin roomalaisten ja kreikkalaisten antiikkiesineiden joukosta. Tina mainitaan Raamatussa , Mooseksen neljännessä kirjassa . Tina on ( kuparin ohella ) yksi tinapronssin ainesosista , joka keksittiin 3. vuosituhannen lopulla tai puolivälissä eKr. e. Koska pronssi oli kestävin tuolloin tunnetuista metalleista ja seoksista, tina oli "strateginen metalli" koko " pronssikauden " ajan, yli 2000 vuotta (hyvin suunnilleen: XXXV - XI vuosisatoja eKr.).
Puhdasta tinaa saatiin aikaisintaan 1100-luvulla, ja R. Bacon mainitsee sen kirjoituksissaan . Ennen tätä tina oli aina sisältänyt vaihtelevan määrän lyijyä. SnCl 4 -kloridin hankki ensimmäisenä A. Libavy vuonna 1597. Tinan allotropian ja "tinaruton" ilmiön selitti E. Cohen vuonna 1911.
Latinalainen nimi stannum , joka liittyy sanskritin sanaan, joka tarkoittaa "kestävää, kestävää", viittasi alun perin lyijyn ja hopean seokseen ja myöhemmin toiseen seokseen , joka jäljittelee sitä ja joka sisältää noin 67 % tinaa; 4. vuosisadalla jKr . e. tätä sanaa alettiin kutsua itse asiassa tinaksi [6] .
Sana tina on yleinen slaavi, mutta joissain slaavikielissä samaa tai samaa juurisanaa ( puolalainen ołów , tšekki olovo , serbialainen tina , valkovenäläinen volava jne.) käytetään viittaamaan toiseen, ulkoisesti samankaltaiseen metalli- lyijyyn . Sanalla tina on vastineita balttialaisilla kielillä (vrt. lit. alavas, alvas , latvia alva - "tina", preussi alwis - "lyijy"). Se on suffiksimuodostelma juuresta ol- (vrt. vanha yläsaksa elo - "keltainen", latinalainen albus - "valkoinen" jne.), joten metalli on nimetty värin mukaan [7] .
Tinaatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2
Tiheys: kiinteässä tilassa +20 °C:ssa - 7,3 g/cm³; nestemäisessä tilassa sulamispisteessä - 6,98 g / cm³. Lämpötila: sulamispiste - 231,91 °C [2] ; kiehuva - 2620 ° С. Lineaarinen laajenemiskerroin: lämpötilassa 0 °C on 1,99 10 -5 K -1 ; +100 °С:ssa se on yhtä suuri kuin 2,38 10 −5 K −1 [4] ; keskiarvo välillä 0–100 °C on 2,62·10 −5 K −1 [2] . Ominaislämpökapasiteetti: kiinteässä tilassa +20 °C:ssa - 226 J / (kg K); nestemäisessä tilassa sulamispisteessä 268 J/(kg K). Molaarinen lämpökapasiteetti vakiopaineessa: 0 °C:ssa se on 27,11 J / (mol K) (valkoinen tina), 25,79 J / (mol K) (harmaa tina). [neljä] Sulamislämpö on 7,19 kJ/mol. [2] Höyrystyslämpö on 296 kJ/mol. [neljä] Lämmönjohtavuus +20 °C:ssa - 65,26 W / (m K) [4] . Sähköinen ominaisvastus +20 °С:ssa on 0,115 μΩ m [4] (muiden lähteiden mukaan 0,128 μΩ m lämpötilassa +25 °С [2] ). Lämpövastuskerroin on 4,5·10 −3 K −1 [2] . Ominaissähkönjohtavuus +20 °C:ssa - 8,69 MS/m. Debyen lämpötila on 200 K (valkoinen tina), 212 K (harmaa tina) [2] .Mekaaniset ja tekniset ominaisuudet:
kimmokerroin 55 GPa 0 °C:ssa [4] [2] ja 48 GPa 100 °C:ssa; leikkausmoduuli 16,8–8,1 GPa [2] ; vetolujuus - 20 MPa; suhteellinen venymä - 40 % [4] ; Brinell-kovuus - 152 MPa (valkoinen tina), 62 MPa (harmaa tina) [4] ; valulämpötila - 260-300 °C.Hieman yli 170 °C:n lämpötiloissa tina muuttuu hauraaksi [2] .
Elektrodin standardipotentiaali E °Sn 2+ /Sn on −0,136 V ja °Sn 4+ /Sn 2+ -parin E on noin 0,151 V.
Yksinkertainen aine tina on polymorfinen. Normaaliolosuhteissa se esiintyy β -modifikaationa (valkoinen tina), joka on stabiili yli +13,2 °C. Valkoinen tina on hopeanvalkoinen, pehmeä, sitkeä metalli, joka muodostaa tetragonaalisia kiteitä , avaruusryhmä I 4 / amd , kennoparametrit a = 0,58197 nm , c = 0,3175 nm , Z = 4 . Jokaisen siinä olevan tinaatomin koordinaatioympäristö on oktaedri . β -Sn :n tiheys on 7,228 g/ cm3 . Tinatankoja taivutettaessa kristalliittien keskinäisestä kitkasta kuuluu ominainen rysähdys [8] .
Jäähtyessään valkoinen tina muuttuu α -modifikaatioksi (harmaa tina). Harmaa tina muodostaa kuutiokiteitä , avaruusryhmä Fd 3 m , kennoparametrit a = 0,646 nm , Z = 8 timanttimaisen rakenteen omaavia . Harmaassa tinassa kunkin atomin koordinaatiopolyhedri on tetraedri , koordinaatioluku 4. β - Sn: n faasisiirtymiseen α - Sn:ksi liittyy ominaistilavuuden kasvu 25,6 % ( α - Sn:n tiheys on 5,75 g / cm 3 ), mikä johtaa tinan murskaamiseen jauheeksi. Siirtymäentalpia α → β ΔH = 2,08 kJ/mol . Yksi muutos siirtyy toiseen, mitä nopeammin, mitä alhaisempi ympäristön lämpötila. -33 °C:ssa muunnosnopeus on suurin. Valkoinen tina voidaan kuitenkin alijäähdyttää heliumlämpötiloihin. Valkoinen tina muuttuu harmaaksi myös ionisoivan säteilyn vaikutuksesta [9] .
Kahden tinamuunnelman rakenteiden voimakkaasta erosta johtuen myös niiden sähköiset ominaisuudet eroavat toisistaan. Joten β -Sn on metalli ja α -Sn on puolijohde. Alle 3,72 K α -Sn siirtyy suprajohtavaan tilaan. Valkoisen tinan kidehilassa olevat atomit ovat elektronisessa s 2 p 2 -tilassa. Tinanharmaa on kovalenttinen kide, jolla on timanttirakenne ja elektroninen sp 3 -tila. Valkoinen tina on heikosti paramagneettista , atomimagneettinen suskeptibiliteetti χ \u003d +4,5 10 -6 (lämpötilassa 303 K ), muuttuu diamagneettiseksi sulamispisteessä, χ \u003d -5,1 10 -6 . Harmaa tina on diamagneettista , χ \u003d -3,7 10 -5 ( 293 K :ssa ).
Harmaan tinan ja valkoisen kosketus johtaa jälkimmäisen "infektioon", toisin sanoen faasisiirtymän kiihtymiseen verrattuna spontaaniin prosessiin uuden kiteisen faasin ytimien ilmaantumisen vuoksi. Näiden ilmiöiden yhdistelmää kutsutaan "tinaruttoksi". [10] Nykyisen nimen tälle prosessille antoi E. Cohen vuonna 1911 (hän kutsui sitä myös "museotaudiksi" [11] ), mutta tämä ilmiö tunnettiin antiikissa, sen mainitsevat Aristoteles ja Plutarch [11] . Tämän faasisiirtymän tieteellisen tutkimuksen aloitti vuonna 1870 pietarilaisen tiedemiehen, akateemikko Y. Fritzschen työ . D. I. Mendelejev esitti monia arvokkaita havaintoja ja ajatuksia tästä prosessista kirjassaan Kemian perusteet.
Yksi tapa estää "tinarutto" on lisätä stabilointiainetta, kuten vismuttia , tinaan . Toisaalta katalyyttiammoniumklooristanaatti (NH 4 ) 2 SnCl 6 nopeuttaa valkoisen tinan muuttumista harmaaksi ei kovin alhaisissa lämpötiloissa [12] .
" Tinarutto " - yksi syy Scottin Etelänavalle suuntautuneen tutkimusmatkan kuolemaan vuonna 1912 . Hän jäi ilman polttoainetta , koska polttoainetta vuoti suljetuista tinasäiliöistä, jotka kärsivät "tinaruttosta" [13] .
Jotkut historioitsijat mainitsevat "tinaruton" yhtenä syynä Napoleonin armeijan tappiolle Venäjällä vuonna 1812 - kovat pakkaset johtivat sotilaiden univormujen tinanappien muuttamiseen jauheeksi [14] .
Tinarutto tuhosi monia museon näyttelyitä. Venäjän museokokoelmissa ei ole antiikin tinaesineitä, vain yksittäisiä esineitä on peräisin 1300-luvulta, olemassa olevat näyttelyt ovat pääosin 1700-luvulta ja sitä seuraavilta vuosisatoilta. Niinpä joukko 1600-luvun astioita ja kulhoja tuhoutui Tsarevna Tatjana Mihailovnan , tsaari Aleksei Mihailovitšin sisaren, aarrekammiosta ja hänen tyttäriensä Feodosia Alekseevnan ja Sofia Aleksejevnan aarrekammiosta Assin kolminaisuuden katedraalin sakristissa . Aleksandrovin luostari , jossa vallankumouksen jälkeisen tuhon aikana vuoden 1917 jälkeen lämmitys pysähtyi pitkään [11] .
Tina, johon "rutto" vaikuttaa, muuttuu sulamisen jälkeen jälleen valkoiseksi. Harmaan tinan muuttamiseksi valkoiseksi riittää kuitenkin sen pitäminen korotetussa lämpötilassa, joidenkin lähteiden mukaan yli +40 °C, toisten mukaan - yli +59 °C [11] . Estääkseen "tinaruton" aiheuttamien esineiden tuhoutumisen restauroijat pitävät niitä kiehuvassa vedessä vähintään tunnin [11] .
Korkeilla paineilla tinasta löydettiin vielä kaksi muunnelmaa: γ - tina (siirtymä lämpötilassa 161 °C ja paineessa noin 4 GPa, huoneenlämpötilassa ja 10 GPa:n paineessa) ja σ -tina (siirtymä lämpötila noin 1000 °C ja paine yli 21 GPa ) [15] .
Luonnontina koostuu kymmenestä stabiilista nuklidista , joiden massaluvut 112 (seoksessa 0,96 massa%), 114 (0,66 %), 115 (0,35 %), 116 (14,30 %), 117 (7, 61 %), 118 ( 24,03 %), 119 (8,58 %), 120 (32,85 %), 122 (4,72 %) ja 124 (5,94 %). Joillekin niistä kaksinkertainen beetan hajoaminen on energeettisesti mahdollista , mutta toistaiseksi (2018) sitä ei ole havaittu kokeellisesti, koska ennustettu puoliintumisaika on erittäin pitkä (yli 1020 vuotta) [16] .
Tinalla on kaikista alkuaineista eniten pysyviä isotooppeja , mikä johtuu siitä, että 50 (protonien lukumäärä tinaytimissä) on maaginen luku - se muodostaa ytimessä täytetyn protonikuoren ja lisää siten sitoutumisenergiaa ja ytimen stabiilisuus. Tinan tunnetaan kaksi kaksinkertaisesti maagista isotooppia, jotka molemmat ovat radioaktiivisia, koska ne ovat kaukana beeta-stabiilisuuskaistasta: neutronivajainen 100 Sn ( Z = N = 50 ) ja neutronirikas 132 Sn ( Z = 50 , N = 82 ).
Tina-isotoopit 117Sn ja 119Sn ovat Mössbauer-isotooppeja ja niitä käytetään gammaresonanssispektroskopiassa .
Huoneenlämmössä tina, kuten sen ryhmäkaverinsa germanium, kestää ilmaa tai vettä. Tällainen inertisyys selittyy oksidien pintakalvon muodostumisella. Tinan havaittava hapettuminen ilmassa alkaa yli 150 °C:n lämpötiloissa:
Kuumennettaessa tina reagoi useimpien ei-metallien kanssa. Tällöin muodostuu yhdisteitä hapetustilassa +4, mikä on tinalle ominaisempaa kuin +2. Esimerkiksi:
Liukenee laimeisiin happoihin (HCl, H 2 SO 4 ) [17] :
Tina reagoi väkevän suolahapon kanssa. Tässä tapauksessa harmaa tina ( α -Sn) muodostaa tina(II)kloridin ja valkoisen ( β -Sn)-tina (IV)kloridin liuoksen [18] :
Tinan ja typpihapon reaktiotuotteen koostumus riippuu hapon pitoisuudesta. Väkevässä typpihapossa (60 %) muodostuu tinahappoa β -SnO 2 n H 2 O [17] (joskus sen kaava kirjoitetaan nimellä H 2 SnO 3 ). Tässä tapauksessa tina käyttäytyy kuin ei-metalli:
Vuorovaikutuksessa laimean typpihapon (3-5 %) kanssa muodostuu tina(II)nitraattia [17] :
Se hapetetaan alkaliliuoksilla hydroksostannaatiksi (II), joka on altis epäsuhtautumiseen kuumissa liuoksissa [17] :
Epästabiili hapetustila kuin (IV). Tina(II)-yhdisteillä on korkea pelkistysaktiivisuus ja ne ovat helposti suhteettomia [17] :
Ilmassa yhdisteet hapettavat nopeasti hapen vaikutuksesta sekä kiinteässä muodossa [17] että liuoksissa [18] :
Vahva pelkistysaine on " tinasuola " SnCl 2 · 2H 2 O [17] .
Oksidi voidaan saada vaikuttamalla ammoniakkia kuumaan tina(II)kloridiliuokseen CO 2 -ilmakehässä [17] :
Oksidi saadaan myös kuumentamalla hieman tina(II)hydroksidia Sn(OH) 2 tyhjössä tai kuumentamalla varovasti joitain suoloja:
[17]Tina(II)-suolojen liuoksissa tapahtuu voimakasta hydrolyysiä [17] :
Kun Sn(II)-suolan liuos altistetaan sulfidiliuoksille, saostuu tina(II)sulfidisakka :
Tämä sulfidi voidaan helposti hapettaa sulfidikompleksiksi natriumpolysulfidiliuoksella, happamoittaessa tina(IV) sulfidi muuttuu sakaksi [17] :
Tina(IV)oksidia (SnO 2 ) muodostuu hapettamalla suoraan hapen kanssa. Alkaleihin sulautuessaan se muodostaa stannaatteja , vedellä käsiteltynä muodostaa hydroksostannaatteja [17] :
Tina(IV)suolojen liuosten hydrolyysin aikana muodostuu valkoinen sakka - ns. α - tinahappo [17] :
Juuri saatu α -tinahappo liukenee happoihin ja emäksiin [17] :
Varastoinnin aikana α -tinahappo vanhenee, menettää vettä ja muuttuu β -tinahapoksi, joka on kemiallisesti inerttimpi. Tämä ominaisuuksien muutos liittyy aktiivisten HO-Sn-ryhmien lukumäärän vähenemiseen seistessä ja niiden korvaamiseen inertemmillä silta-Sn-O-Sn-sidoksilla [17] .
Tinahydridiä - stannan SnH 4 - voidaan saada reaktiolla:
Tämä hydridi on erittäin epästabiili ja hajoaa hitaasti jopa 0 °C:ssa.
Tetravalenttinen tina muodostaa laajan luokan orgaanisia tinayhdisteitä, joita käytetään orgaanisessa synteesissä, torjunta-aineina jne.
Tina on harvinainen hivenaine, maankuoressa mitattuna tina on 47. sijalla. Tinan Clark-pitoisuus maankuoressa on eri lähteiden mukaan 2⋅10 -4 - 8⋅10 -3 painoprosenttia. Tinan päämineraali on kassiteriitti (tinakivi) SnO 2 , joka sisältää jopa 78,8 % tinaa. Luonnossa paljon harvinaisempi on stanniini ( tinapyriitit ) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5 % Sn).
Maailman tinaesiintymät ovat pääasiassa Kiinassa ja Kaakkois-Aasiassa - Indonesiassa , Malesiassa ja Thaimaassa . Suuria esiintymiä on myös Etelä-Amerikassa ( Bolivia , Peru , Brasilia ) ja Australiassa .
Venäjällä tinamalmivarannot sijaitsevat Habarovskin alueella ( Solnetšnin alue - Festivalnoen, Solnetšnojen, Lunnojen, Pridorozhnojen, Perevalnojen ja Sobolinojeen esiintymät [19] ; Verkhnebureinskyn alue - Pravourmiyskoye -esiintymä ), Tšukotrugkan autonomisella alueella . ( Pyrkakayn varastotehdas ; Valkumeyn kaivos / kylä , Iultin - esiintymien kehittäminen lopetettiin 1990-luvun alussa), Primorsky Kraissa ( Kavalerovskin alue ), Jakutiassa ( Deputatskoje esiintymä ) ja muilla alueilla.
Esiintyminen luonnossa näkyy seuraavassa taulukossa [20] :
Geol. esine | Kamen. meteoriitit | Dunites ja muut. | Basaltit jne. | Dioriitit jne. | Granitoidit | Savi tms. | valtameren vesi | Elävä aine (% elopainosta) | Maaperä | kasvituhka |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Sisältö, paino. % | 1⋅10 −4 | 5⋅10 −5 | 1,5⋅10 −4 | − | 3⋅10 −4 | 1⋅10−3 _ | 7⋅10 −7 | 5⋅10 −5 | 1⋅10−3 _ | 5⋅10−4 _ |
Saastumattomissa pintavesissä tinaa on alle mikrogramman pitoisuuksina. Pohjavedessä sen pitoisuus saavuttaa muutaman mikrogramman litrassa, kasvaen tinamalmiesiintymien alueella, se joutuu vesistöihin pääasiassa hapettumisvyöhykkeellä epävakaiden rikkimineraalien tuhoutuessa. MPC Sn = 2 mg/dm3 .
Tina on amfoteerinen alkuaine, eli alkuaine, joka pystyy osoittamaan happamia ja emäksisiä ominaisuuksia. Tämä tinan ominaisuus määrää myös sen luonnossa jakautumisen piirteet. Tästä kaksinaisuudesta johtuen tinalla on litofiilisiä, kalkofiilisiä ja siderofiilisiä ominaisuuksia. Tina osoittaa ominaisuuksiltaan läheisyyttä kvartsin kanssa, minkä seurauksena tiedetään oksidina (kasiteriitin) olevan tinan läheinen suhde happamiin granitoideihin ( litofiilisyys ), jotka usein rikastuvat tinaan, aina itsenäisen kvartsin muodostumiseen asti . kassiteriittisuonet. Tinan emäksinen käyttäytyminen määräytyy varsin erilaisten sulfidiyhdisteiden muodostumisessa ( kalkofiilisyys ), aina natiivin tinan ja erilaisten ultraemäksisissä kivissä tunnettujen metallien välisten yhdisteiden muodostumiseen ( siderophilicity ).
Pääasiallinen tapa löytää tinaa kivistä ja mineraaleista on hajallaan (tai endocrypt). Tina muodostaa kuitenkin myös mineraalimuotoja, ja tässä muodossa sitä ei usein esiinny vain lisäaineena happamissa magmaisissa kivissä, vaan se muodostaa kaupallisia pitoisuuksia pääasiassa oksidi- (kasiteriitti SnO 2 ) ja sulfidi (stanniini) muodossa [21] .
kiinteä faasi. MineraalitYleensä voidaan erottaa seuraavat muodot tinan löytämiseksi luonnosta:
Sulfidiesiintymissä tinaa sisältyy isomorfisena alkuaineena sfaleriittiin ( Silinskoje , Venäjä, Primorye), kalkopyriittiin ( Dubrovskoje , Venäjä, Primorye), pyriittiin. Smirnovsky-esiintymän (Venäjä, Primorye) greisenien pyrrotiitista löydettiin korkeita pitoisuuksia tinaa . Uskotaan, että rajoitetun isomorfismin vuoksi tapahtuu kiinteiden liuosten hajoamista, joissa on Cu 2 + 1 Fe + 2 SnS 4 tai tilliitti PbSnS 2 ja muita mineraaleja mikrosegregaatioita.
Oikeat mineraalimuodot Alkuperäiset alkuaineet, seokset ja metallien väliset yhdisteetVaikka näiden mineraalien pitoisuudet kivissä ovat hyvin alhaiset, ne ovat jakautuneet moniin geneettisiin muodostumiin. Alkuperäisistä muodoista on tunnistettu Sn:n lisäksi Fe, Al, Cu, Ti, Cd ja niin edelleen, lukuun ottamatta jo tunnettuja alkuperäisiä platinoideja , kultaa ja hopeaa . Samat alkuaineet muodostavat keskenään erilaisia seoksia: (Cu + Sn + Sb), (Pb + Sn + Sb) ja muita sekä kiinteitä liuoksia. Metallien välisistä yhdisteistä stistaiitti SnSb, atakiitti (Pd,Pt) 3 Sn, shtumyrliitti Pt(Sn,Bi), tsvjagintseviitti (Pd,Pt) 3 (Pb,Sn), taimyriitti (Pd,Cu,Pt) 3Sn ja muut [22] [23] .
Annettuja tinaa ja muita alkuaineita löytyy erilaisista geologisista muodostumista [23] :
Tunnetuin muoto on tina- kasiteriitin päämineraali SnO 2 , joka on tinan ja hapen yhdistelmä . Ydingamma -resonanssispektroskopian mukaan mineraali sisältää Sn +4 .
CassiteriteKassiteriitti (kreikan sanasta kassiteros - tina) on tärkein malmimineraali tinan saamiseksi, kemiallinen kaava on SnO 2 . Teoreettisesti sisältää 78,62 % Sn. Se muodostaa erillisiä segregaatioita, rakeita, kiinteitä massiivisia aggregaatteja, joissa mineraalirakeiden koko on 3-4 mm ja jopa enemmän. Puhtaassa muodossaan värittömät kiteet, epäpuhtaudet antavat mineraalille erilaisia värejä.
Kassiteriitin eristyksen tärkeimmät muodot:
Venäjällä kassiteriittiesiintymiä on koillisosassa, Primoryessa, Jakutiassa , Transbaikaliassa ; ulkomailla - Malesiassa , Thaimaassa , Indonesiassa , Kiinassa , Boliviassa , Nigeriassa ja muissa maissa.
HydroksidiyhdisteetToissijaisen paikan ovat tinan hydroksidiyhdisteet , joita voidaan pitää polytinahappojen suoloina . Näitä ovat mineraali sukulaite Ta 2 Sn 2 +2 O [25] ; kiinteä tinaliuos magnetiitissa, joka on muotoa Fe2Sn04 tai Fe3Sn03 ( Bretshtein Yu.S. , 1974; Voronina L.B., 1979 ) ; " varlamoviitti " - stanniinin hapettumistuote ; sen uskotaan olevan seos amorfisia ja puoliamorfisia Sn-yhdisteitä, metastannihappoa, polykondensoitunutta faasia ja hydrokassiteriittifaasia. Hydratoidut hapetustuotteet tunnetaan myös - hydromartiitti 3SnO· H2O ; mushistoniitti (Cu,Zn,Fe)Sn(OH) 6 ; kuparihydrostannaatti CuSn(OH) 6 ja muut.
SilikaatitTunnetaan suuri joukko tinasilikaatteja , joita edustaa malajaiitti CaSn[SiO 5 ] [26] ; pabstiitti Ba(Sn, Ti)Si 3 O 9 [25] , stokasiitti Ca 2 Sn 2 Si 6 O 18 4H 2 O jne. Malajaiitti muodostaa jopa teollisia kertymiä.
SpinellitSpinellejä tunnetaan myös muista oksidiyhdisteistä , esimerkiksi mineraali - nigeriittistä Sn2Fe4Al16O32 ( Peterson EU , 1986 ).
Tinan sulfidiyhdisteetSisältää erilaisia tinayhdisteitä rikin kanssa. Tämä on toinen teollisesti tärkeä tinan mineraalimuotojen ryhmä. Näistä tärkein on stanniini , toiseksi tärkein mineraali. Lisäksi havaitaan frankeite Pb5Sn3Sb2S14 , herzenbergiitti SnS , berndtiitti SnS2 , tilliitti PbSnS2 ja kesteriitti Cu2ZnSnS4 . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ On myös tunnistettu monimutkaisempia tinan sulfidiyhdisteitä lyijyn , hopean ja kuparin kanssa, joilla on pääasiassa mineralogista merkitystä. Tinan läheinen suhde kupariin aiheuttaa kalkopyriitti CuFeS 2 :n toistuvan esiintymisen tinamalmiesiintymissä , jolloin muodostuu kasiteriitti-kalkopyriittiparageneesi.
StanninStanniini (sanasta lat. stannum - tina), tinapyriitit, sulfidien luokan mineraali, jonka yleinen kaava on muotoa Cu 2 FeSnS 4 . Se seuraa kalkopyriittikaavasta korvaamalla yksi Fe-atomi Sn:llä. Sisältää 29,58 % Cu, 12,99 % Fe, 27,5 % Sn ja 29,8 S sekä Zn-, Sb-, Cd-, Pb- ja Ag-epäpuhtaudet. Laajalle levinnyt mineraali Venäjän tinaesiintymissä. Useilla esiintymillä Venäjällä (Primorye, Jakutia) ja Keski-Aasiassa (Tadžikistan) se on olennainen sulfidimineraalien alkuaine ja muodostaa usein yhdessä varlamoviitin kanssa 10–40 % tinan kokonaismäärästä. Muodostaa usein leviämistä sfaleriitti - ZnS:ssä, kalkopyriittissä. Monissa tapauksissa havaitaan stanniitin hajoamisilmiöitä kassiteriitin vapautuessa.
Kolloidinen muotoKolloidisilla ja tina-piipitoisilla yhdisteillä on merkittävä rooli tinan geokemiassa, vaikka sitä ei olekaan tutkittu yksityiskohtaisesti. Merkittävä paikka alkuaineen geologiassa on kolomorfisilla yhdisteillä ja sen kiteisten muunnosten tuotteilla kryptokiteisiksi lajikkeiksi. Kolomorfista kasiteriittia pidetään viskoosien geelimäisten liuosten ilmentymismuotona.
Riippumattomat tutkimukset ovat paljastaneet SnO 2 : n epätavallisen korkean liukoisuuden kloori-piiliuoksissa. Suurin liukoisuus saavutetaan suhteessa .
Sn (OH) 4 -yhdisteen ominaisuuksien analyysi ja niiden läheisyys Si (OH) 4 -yhdisteeseen paljastaa sen kyvyn polymeroitua muodostaen H 2 Sn k O 2 k +1 , Sn k O 2 k −1 ( OH) 2 yhdistettä . Molemmissa tapauksissa (OH)-ryhmän korvaaminen F- ja Cl-anioneilla on mahdollista.
Siten Sn(OH) 4 - molekyylien polymeroituminen ja niiden yhdistäminen Si(OH) 4 -molekyylien kanssa johtaa geelin muodostumiseen (kolloidiseen) ja H m Sn 2 n Si n O p -ketjujen ilmaantumiseen , m ≤ 8 [27] tai Hs [ Si02n ( SnOm ) d ] ( Nekrasov I. Ya. et ai., 1973).
Saatavilla olevat tiedot viittaavat siihen, että kolloidinen muoto on luonnollinen välituote tinan saostuksessa hydrotermisistä liuoksista.
Tinan löytämisen muodot nestefaasissaVähiten tutkittu osa tinan geokemiaa, vaikka kasiteriitteja on löydetty kaasu-nestesulkeumasta vankien mineraalien muodossa (Kokorin A. M. et al., 1975). Tiettyjen tinaa sisältävien luonnonliuosten analysoinnista ei ole olemassa töitä. Pohjimmiltaan kaikki tieto perustuu kokeellisten tutkimusten tuloksiin, jotka puhuvat vain tinan todennäköisistä muodoista liuoksissa. Akateemikko V. L. Barsukov [21] on merkittävässä roolissa näiden tutkimusten metodologian kehittämisessä .
Koko joukko kokeellisesti vakiintuneita muotoja tinan löytämiseksi liuoksissa on jaettu ryhmiin:
Edellä kuvatut tinan geokemialliset ominaisuudet heijastuvat epäsuorasti E. A. Radkevichin ehdottaman tinaesiintymien muodostusluokitukseen myöhempien lisäysten kanssa.
A. Tinapitoisen graniitin muodostuminen . Kassiteriittia löytyy graniittien lisäosasta. B. Harvinaisten metallien graniittien muodostuminen . Nämä ovat litioniitti-amazoniitti-albiittityyppisiä graniitteja (A. A. Beusin mukaan apograniitteja). Lisävarusteosassa kasiteriitti yhdessä kolumbiitti-tatnatliitin, mikroliitin ja muiden kanssa. C. Tinapitoisten pegmatiittien muodostuminen . Tinan mineralisaatio on tyypillistä Be-Li-, Be-Ta-, F-Li- tyypeille. D. Maasälpä-kvartsi-kassiteriitin muodostuminen . Valittu IV. F. Grigorjev. Nämä ovat kvartsi-maasälpäsuonia, joissa on kasiteriittia ja muita mineraaleja. D. Kvartsi-kasiteriitin muodostuminen . Levitetty Koillis-Venäjällä. Nämä ovat suonivyöhykkeet, greisenit kvartsilla, muskoviitti, wolframite, kassiteriitti ja muut. E. Kassiteriitti-silikaatti-sulfidin muodostuminen turmaliini- ja kloriittityypeillä. Yksi Venäjän Primorjen tärkeimmistä tuottavista muodostelmista. G. Kasiteriittisulfidin muodostuminen . Myös tärkein tinaa sisältävä muodostelma. Se erottaa päätyypit: 1) varastointi tina-volframi mineralisaatio; 2) kvarkassiteriitti-arsenopyriittityyppisiä malmikappaleita; 3) sulfidi-kasiteriitti-kloriittityyppiset tuottavat kvartsisuonit. H. Tin-skarn-muodostelma . I. Puumainen tinan muodostuminen (ryoliitin muodostuminen). K. Perus- ja ultraemäksisten kivien muodostuminen (I. Ya. Nekrasovin mukaan) [27] . L. Ukrainan alkalisten kivien muodostuminen (V. S. Metallidin, 1988 mukaan).Valmistusprosessin aikana malmia sisältävä kivi ( kasiteriitti ) murskataan teollisuusmyllyillä keskimäärin ~10 mm : n hiukkaskokoon , minkä jälkeen kasiteriitti erotetaan suhteellisen suuren tiheytensä ja massansa vuoksi jätekivestä tärinäpainovoiman vaikutuksesta. menetelmä taulukoiden keskittämiseen. Lisäksi käytetään malmin rikastamisen/puhdistuksen vaahdotusmenetelmää. Siten on mahdollista nostaa malmin tinapitoisuus 40-70 %:iin. Seuraavaksi konsentraatti paahdetaan hapessa rikin ja arseenin epäpuhtauksien poistamiseksi. Syntynyt tinamalmirikaste sulatetaan uuneissa. Sulatusprosessissa se palautetaan vapaaseen tilaan käyttämällä restauroinnissa hiiltä, jonka kerrokset pinotaan vuorotellen malmi- tai alumiini (sinkki) kerrosten kanssa sähköuuneissa : Puolijohdepuhtaus erittäin puhdasta tinaa valmistetaan sähkökemiallisella puhdistuksella tai vyöhykesulatuksella [28] . Heinäkuussa 2021 tinan hinta nousi lähes 34 000 dollariin tonnilta [29]
Tinan roolista elävissä organismeissa ei tiedetä juuri mitään. Tinan päivittäinen saanti ruoan kanssa on 0,2-3,5 mg , säännöllisellä säilykekäytöllä jopa 38 mg . Ihmiskehossa on noin (1-2) 10-4 % tinaa, suurin pitoisuus havaitaan suolistossa. [32]
Metallinen tina on myrkytöntä, mikä mahdollistaa sen käytön elintarviketeollisuudessa. Tina on ihmisille vaarallinen höyryjen, erilaisten aerosolihiukkasten ja pölyn muodossa. Altistuessaan höyryille tai tinapölylle voi kehittyä stannoosi - keuhkovaurio. Kaasumainen aine stannan (vetytina) on vahvin myrkky, ja lisäksi se syttyy itsestään joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa. Myös jotkut orgaaniset tinayhdisteet , kuten tetraetyylitina , ovat erittäin myrkyllisiä . Tinayhdisteiden tilapäinen sallittu pitoisuus ilmakehän ilmassa on 0,05 mg/m 3 , tinan MPC elintarvikkeissa 200 mg/kg , maitotuotteissa ja mehuissa - 100 mg/kg . Tinan myrkyllinen annos ihmiselle on 2 g , elimistön myrkytys alkaa, kun kehon pitoisuus on 250 mg/kg . [32]
Tinan sisältämät haitalliset epäpuhtaudet normaaleissa varastointi- ja käyttöoloissa, mukaan lukien sulatteet jopa 600 °C:n lämpötiloissa, eivät vapaudu ilmaan määrinä, jotka ylittävät suurimman sallitun pitoisuuden (etenkin GOST 12.1.005:n mukaisesti määritettynä). -76. Pitkällä ( 15–20 vuoden sisällä ) altistuminen tinapölylle vaikuttaa fibrogeenisesti keuhkoihin ja voi saada työntekijät sairastumaan pneumokonioosiin [33] .
tina kuutio
Tina malmi
Tinakuppi Gdanskista ( Puola )
Tinapinnoitettu peltipurkki
Tinasotilas muodossa valun jälkeen
Vyöhykekohtainen kasiteriittikide ohuessa poikkileikkauksessa ( polarisoitu valo , kuvan leveys - 3,3 mm )
Kasiteriittikiteet (tummia)
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Metallien sähkökemiallisen toiminnan sarja | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
kolikon metallit | |
---|---|
Metallit | |
Seokset |
|
Kolikkoryhmät | |
Metalliryhmät | |
Katso myös |