Tina on yksi harvoista metalleista, jotka ihmiset ovat tunteneet esihistoriallisista ajoista lähtien. Tina ja kupari löydettiin ennen rautaa, ja niiden seos, pronssi, on ilmeisesti ensimmäinen "keinotekoinen" materiaali, ensimmäinen ihmisen valmistama materiaali.

Arkeologisten kaivausten tulokset viittaavat siihen, että jo viisi vuosituhatta eKr. ihmiset pystyivät sulattamaan itse tinaa. Tiedetään, että muinaiset egyptiläiset toivat tinaa pronssin valmistukseen Persiasta.

Tätä metallia kuvataan muinaisessa Intian kirjallisuudessa nimellä "trapu". Tinan latinankielinen nimi stannum tulee sanskritin sanasta "sata", joka tarkoittaa "kiinteää".

Maininta tinasta löytyy myös Homeruksesta. Lähes kymmenen vuosisataa ennen uutta aikakautta foinikialaiset toimittivat tinamalmia Brittein saarilta, joita silloin kutsuttiin Cassiteridiksi. Tästä johtuu nimi kassiteriitti, tärkein tinamineraaleja; sen SnO 2 :n koostumus. Toinen tärkeä mineraali on stanniini eli tinapyriitti, Cu 2 FeSnS 4 . Loput 14 alkuaineen nro 50 mineraalia ovat paljon harvinaisempia, eikä niillä ole teollista arvoa. Muuten, esivanhemmillamme oli rikkaampia tinamalmeja kuin meillä. Metallia oli mahdollista sulattaa suoraan maan pinnalla sijaitsevista ja luonnollisten sään ja huuhtoutumisprosessien aikana rikastuneista malmeista. Nykyään sellaisia ​​malmeja ei enää ole. Nykyaikaisissa olosuhteissa tinan hankintaprosessi on monivaiheinen ja työläs. Malmit, joista nyt sulatetaan tinaa, ovat koostumukseltaan monimutkaisia: alkuaineen nro 50 (oksidin tai sulfidin muodossa) lisäksi ne sisältävät yleensä piitä, rautaa, lyijyä, kuparia, sinkkiä, arseenia, alumiinia, kalsiumia, volframia ja muita elementtejä. Nykyiset tinamalmit sisältävät harvoin yli 1 % Sn:tä ja tinamalmit vielä vähemmän: 0,01...0,02 % Sn. Tämä tarkoittaa, että kilogramman tinaa saamiseksi on louhittava ja jalostettava vähintään sentti malmia.

Miten tina saadaan malmeista

Alkuaineen nro 50 valmistus malmeista ja sijoituksista alkaa aina rikastamisesta. Tinamalmien rikastusmenetelmät ovat melko erilaisia. Erityisesti käytetään gravitaatiomenetelmää, joka perustuu päämineraalien ja oheismineraalien tiheyden eroihin. Samalla emme saa unohtaa, että mukana tulevat eivät suinkaan aina ole tyhjä rotu. Usein ne sisältävät arvokkaita metalleja, kuten volframia, titaania, lantanideja. Tällaisissa tapauksissa he yrittävät erottaa kaikki arvokkaat komponentit tinamalmista.

Tuloksena olevan tinatiivisteen koostumus riippuu raaka-aineista ja myös siitä, kuinka tämä tiiviste on saatu. Tinapitoisuus siinä vaihtelee 40-70 %. Konsentraatti lähetetään uuneihin (600...700°C), jossa siitä poistetaan suhteellisen haihtuvat arseenin ja rikin epäpuhtaudet. Ja suurin osa raudasta, antimonista, vismutista ja joistakin muista metalleista liuotetaan kloorivetyhapolla polton jälkeen. Kun tämä on tehty, on jäljellä tina erottaminen hapesta ja piistä. Siksi mustan tinan valmistuksen viimeinen vaihe on sulatus hiilen ja sulatteiden kanssa kaiku- tai sähköuuneissa. Fysikaalis-kemialliselta kannalta tämä prosessi on samanlainen kuin masuuni: hiili "vie" happea pois tinasta ja juoksutteet muuttavat piidioksidin metalliin verrattuna kevyeksi kuonaksi.

Karkeassa tinassa on edelleen melko paljon epäpuhtauksia: 5 ... 8 %. Korkealaatuisten metallien (96,5 ... 99,9 % Sn) saamiseksi käytetään polttoa tai harvemmin elektrolyyttistä raffinointia. Ja puolijohdeteollisuudelle välttämätön tina, jonka puhtausaste on lähes kuusi yhdeksää - 99,99985% Sn - saadaan pääasiassa vyöhykesulattamalla.

Toinen lähde

Kilon tinaa saamiseksi ei tarvitse käsitellä sentteriä malmia. Voit tehdä toisin: "kuori" 2000 vanhaa tölkkiä.

Vain puoli grammaa tinaa per tölkki. Mutta kerrottuna tuotannon laajuudella, nämä puoligrammat muuttuvat kymmeniksi tonneiksi ... "Toissijaisen" tinan osuus kapitalististen maiden teollisuudessa on noin kolmannes kokonaistuotannosta. Teollisia tinan talteenottolaitoksia on maassamme toiminnassa noin sata.

Miten tina poistetaan peltistä? Tämä on lähes mahdotonta tehdä mekaanisesti, joten he käyttävät raudan ja tinan kemiallisten ominaisuuksien eroa. Useimmiten tinaa käsitellään kaasumaisella kloorilla. Kosteuden puuttuessa rauta ei reagoi sen kanssa. Tina yhdistyy kloorin kanssa erittäin helposti. Muodostuu savuneste - tinakloridi SnCl 4, jota käytetään kemian- ja tekstiiliteollisuudessa tai lähetetään elektrolysaattoriin hankkimaan siitä metallista tinaa. Ja taas "ympyrä" alkaa: teräslevyt peitetään tällä tinalla, ne saavat peltiä. Siitä tehdään purkkeja, tölkit täytetään ruoalla ja suljetaan. Sitten he avaavat ne, syövät säilykkeitä, heittävät tölkit pois. Ja sitten he (ei valitettavasti kaikki) pääsevät taas "toissijaisen" tinan tehtaille.

Muut elementit tekevät luonnossa kierron kasvien, mikro-organismien jne. Tinakierto on ihmiskäsien työtä.

Tina seoksissa

Noin puolet maailman tinatuotannosta menee tölkkeihin. Toinen puoli - metallurgiassa erilaisten metalliseosten saamiseksi. Emme puhu yksityiskohtaisesti tunnetuimmista tinaseoksista - pronssista, viittaamalla lukijoiden artikkeliin kuparista - toisesta tärkeästä pronssien komponentista. Tämä on sitäkin perusteltua, koska on olemassa tinattomia pronssia, mutta ei ole olemassa "kuparittomia". Yksi tärkeimmistä syistä tinattomien pronssien luomiseen on alkuaineen nro 50 niukkuus. Tinapitoinen pronssi on kuitenkin edelleen tärkeä materiaali sekä koneenrakennuksessa että taiteessa.

Tekniikka vaatii myös muita tinaseoksia. Totta, niitä ei käytetä melkein koskaan rakennemateriaaleina: ne eivät ole tarpeeksi vahvoja ja liian kalliita. Mutta niillä on muita ominaisuuksia, jotka mahdollistavat tärkeiden teknisten ongelmien ratkaisemisen suhteellisen alhaisilla materiaalikustannuksilla.

Useimmiten tinaseoksia käytetään kitkaa vähentävinä materiaaleina tai juotteina. Ensimmäisen avulla voit säästää koneita ja mekanismeja, mikä vähentää kitkahäviöitä; toinen yhdistää metalliosat.

Kaikista kitkaa vähentävistä seoksista parhaat ominaisuudet ovat tinababitit, jotka sisältävät jopa 90 % tinaa. Pehmeät ja matalassa lämpötilassa sulavat lyijy-tinajuotteet kostuttavat hyvin useimpien metallien pinnan, niillä on korkea sitkeys ja väsymiskestävyys. Niiden käyttöalue on kuitenkin rajallinen itse juotteiden riittämättömän mekaanisen lujuuden vuoksi.

Tina on myös osa typografista metalliseosta. Lopuksi tinapohjaiset seokset ovat erittäin tarpeellisia sähkötekniikassa. Sähkökondensaattoreiden tärkein materiaali on teräs; tämä on melkein puhdasta tinaa, joka on muutettu ohuiksi levyiksi (muiden metallien osuus staniolista ei ylitä 5%).

Muuten, monet tinaseokset ovat alkuaineen #50 todellisia kemiallisia yhdisteitä muiden metallien kanssa. Sulautuessaan tina on vuorovaikutuksessa kalsiumin, magnesiumin, zirkoniumin, titaanin ja monien harvinaisten maametallien kanssa. Tuloksena oleville yhdisteille on ominaista melko korkea tulenkestävyys. Siten zirkoniumstannidi Zr3Sn2 sulaa vain 1985 °C:ssa. Eikä tässä ole "syyllinen" vain zirkoniumin tulenkestävyys, vaan myös seoksen luonne, sen muodostavien aineiden välinen kemiallinen sidos. Tai toinen esimerkki. Magnesiumia ei voida luokitella tulenkestäväksi metalliksi, 651 °C on kaukana ennätyssulamispisteestä. Tina sulaa vielä alemmassa lämpötilassa 232°C. Ja niiden lejeeringin - Mg 2 Sn -yhdisteen - sulamispiste on 778 ° C.

Se tosiasia, että alkuaine nro 50 muodostaa melko monia tämän tyyppisiä seoksia, pakottaa meidät harkitsemaan kriittisesti väitettä, jonka mukaan vain 7 % maailmassa tuotetusta tinasta kuluu kemiallisten yhdisteiden muodossa ("Brief Chemical Encyclopedia", osa 3) s. 739). Ilmeisesti puhumme tässä vain yhdisteistä ei-metallien kanssa.

Yhdisteet ei-metallien kanssa

Näistä aineista kloridit ovat tärkeimmät. Tinatetrakloridi SnCl 4 liuottaa jodia, fosforia, rikkiä ja monia orgaanisia aineita. Siksi sitä käytetään pääasiassa erityisenä liuottimena. Tinadikloridia SnCl 2 käytetään peittausaineena värjäyksessä ja pelkistimenä orgaanisten väriaineiden synteesissä. Toisella alkuaineen nro 50 yhdisteellä, natriumstannaatilla Na 2 SnO 3, on samat tehtävät tekstiilien valmistuksessa. Lisäksi sen avulla silkki punnitaan.

Teollisuus käyttää myös tinaoksideja rajoitetusti. SnO:ta käytetään rubiinilasin valmistukseen ja SnO 2:ta valkoisen lasitteen valmistukseen. Tinadisulfidin SnS 2 kullankeltaisia ​​kiteitä kutsutaan usein lehtikultaksi, mikä "kultaa" puuta, kipsiä. Tämä on niin sanotusti "antimodernin" tinayhdisteiden käyttö. Entä nykyaikaisin?

Jos pidetään mielessä vain tinayhdisteet, niin tämä on bariumstannaatin BaSnO 3:n käyttö radiotekniikassa erinomaisena dielektrisenä aineena. Ja yksi tinan isotoopeista, 119 Sn, näytteli merkittävää roolia Mössbauer-ilmiön tutkimuksessa - ilmiö, jonka ansiosta syntyi uusi tutkimusmenetelmä - gamma-resonanssispektroskopia. Ja tämä ei ole ainoa tapaus, jolloin muinainen metalli palveli modernia tiedettä.

Harmaan tinan esimerkissä - yksi elementin nro 50 muunnelmista - paljastettiin suhde puolijohdemateriaalin ominaisuuksien ja kemiallisen luonteen välillä. Ja tämä on ilmeisesti ainoa asia, josta harmaata tinaa voidaan muistaa ystävällisellä sanalla: se toi enemmän haittaa, sitä enemmän hyvää. Palaamme tähän elementin #50 monimuotoisuuteen puhuttuamme toisesta suuresta ja tärkeästä tinayhdisteiden ryhmästä.

Tietoja organotinasta

Tinaa sisältäviä organoelementtiyhdisteitä on paljon. Ensimmäinen niistä saatiin vuonna 1852.

Aluksi tämän luokan aineita saatiin vain yhdellä tavalla - epäorgaanisten tinayhdisteiden ja Grignard-reagenssien välisessä vaihtoreaktiossa. Tässä on esimerkki tällaisesta reaktiosta:

SnCl4 + 4RMgX → SnR4 + 4MgXCl

(R tässä on hiilivetyradikaali, X on halogeeni).

Koostumuksen SnR4 yhdisteet eivät ole löytäneet laajaa käytännön sovellusta. Mutta juuri niistä saadaan muita orgaanisia tinaaineita, joiden edut ovat kiistattomia.

Ensimmäistä kertaa kiinnostus organotinaa kohtaan heräsi ensimmäisen maailmansodan aikana. Lähes kaikki siihen mennessä saadut orgaaniset tinayhdisteet olivat myrkyllisiä. Näitä yhdisteitä ei käytetty myrkyllisinä aineina, vaan niiden myrkyllisyyttä hyönteisille, homeille ja haitallisille mikrobeille käytettiin myöhemmin. Trifenyylitinaasetaatin (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3 pohjalta luotiin tehokas lääke perunoiden ja sokerijuurikkaan sienisairauksien torjuntaan. Tällä lääkkeellä osoittautui olevan toinen hyödyllinen ominaisuus: se stimuloi kasvien kasvua ja kehitystä.

Sellu- ja paperiteollisuuden laitteissa kehittyvien sienten torjuntaan käytetään toista ainetta - tributyylitinahydroksidia (C 4 H 9) 3 SnOH. Tämä parantaa huomattavasti laitteiston suorituskykyä.

Dibutyylitinadilaurinaatilla (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2 on monia "ammatteja". Sitä käytetään eläinlääketieteessä lääkkeenä helminttien (madojen) hoitoon. Samaa ainetta käytetään laajalti kemianteollisuudessa polyvinyylikloridin ja muiden polymeerimateriaalien stabilointiaineena ja katalyyttinä. Urtaanien (polyuretaanikumien monomeerien) muodostumisnopeus tällaisen katalyytin läsnä ollessa kasvaa 37 tuhatta kertaa.

Orgaanisten tinayhdisteiden pohjalta on luotu tehokkaita hyönteismyrkkyjä; orgaaniset tinalasit suojaavat luotettavasti röntgensäteilyltä, polymeeriset lyijy- ja organotinamaalit peittävät laivojen vedenalaiset osat, jotta nilviäiset eivät kasva niihin.

Nämä ovat kaikki neliarvoisen tinan yhdisteitä. Artikkelin rajallinen laajuus ei salli puhua monista muista tämän luokan hyödyllisistä aineista.

Kaksiarvoisen tinan orgaanisia yhdisteitä on päinvastoin vähän, eivätkä ne ole toistaiseksi löytäneet käytännössä mitään sovellusta.

Tietoja harmaasta pelistä

Vuoden 1916 pakkastalvella erä tinaa lähetettiin rautateitse Kaukoidästä Venäjän Eurooppaan. Mutta paikalle ei saapunut hopeanvalkoisia harkkoja, vaan enimmäkseen hienoa harmaata jauhetta.

Neljä vuotta aiemmin napatutkija Robert Scottin tutkimusmatkalla oli tapahtunut katastrofi. Etelänavalle suuntautunut retkikunta jäi ilman polttoainetta: se valui ulos rauta-aluksista tinalla juotettujen saumojen kautta.

Noin samana vuonna kuuluisa venäläinen kemisti V.V. Komissaariaatti pyysi Markovnikovia selittämään, mitä tapahtui Venäjän armeijalle toimitetuille tinatuille teekannuille. Laboratorioon tapaustutkimuksena tuotu teekannu oli peitetty harmailla täplillä ja kasvaimilla, jotka putosivat pois jopa kevyellä käsin napauttamalla. Analyysi osoitti, että sekä pöly että kasvaimet koostuivat vain tinasta, ilman epäpuhtauksia.

Mitä metallille tapahtui kaikissa näissä tapauksissa?

Kuten monilla muillakin alkuaineilla, tinalla on useita allotrooppisia muunnelmia, useita tiloja. (Sana "allotropia" on käännetty kreikasta "toiseksi ominaisuudeksi", "toiseksi käännökseksi".) Normaaleissa positiivisissa lämpötiloissa tina näyttää sellaiselta, ettei kukaan voi epäillä sen kuuluvuutta metallien luokkaan.

Valkoinen metalli, sitkeä, muokattava. Valkoisen tinan kiteet (jota kutsutaan myös beeta-tinaksi) ovat tetragonaalisia. Alkuainekidehilan reunojen pituus on 5,82 ja 3,18 Å. Mutta alle 13,2 °C:ssa tinan "normaali" tila on erilainen. Heti kun tämä lämpötilakynnys saavutetaan, tinaharkon kiderakenteessa alkaa uudelleenjärjestely. Valkoinen tina muuttuu jauhemaiseksi harmaaksi tai alfa-tinaksi, ja mitä alhaisempi lämpötila, sitä nopeampi tämä muunnos on. Se saavuttaa maksiminsa miinus 39 °C:ssa.

Harmaa tinakiteet, joiden kuutiomuoto on; niiden alkeissolujen mitat ovat suuremmat - reunan pituus on 6,49 Å. Siksi harmaan tinan tiheys on huomattavasti pienempi kuin valkoisen: 5,76 ja 7,3 g/cm3, vastaavasti.

Seurausta siitä, että valkoinen tina muuttuu harmaaksi, kutsutaan joskus "tinaruttoksi". Tahrat ja kasvaimet armeijan teekannuissa, tinapölyisissä vaunuissa, nestettä läpäiseviksi tulleet saumat ovat tämän "taudin" seurauksia.

Miksi tällaisia ​​tarinoita ei tapahdu nyt? Vain yhdestä syystä: he oppivat "hoitoamaan" tinaruttoa. Sen fysikaalis-kemiallinen luonne on selvitetty, on selvitetty, miten tietyt lisäaineet vaikuttavat metallin alttiuteen "ruttolle". Kävi ilmi, että alumiini ja sinkki osallistuvat tähän prosessiin, kun taas vismutti, lyijy ja antimoni päinvastoin estävät sitä.

Valkoisen ja harmaan tinan lisäksi löydettiin toinen allotrooppinen muunnos elementistä nro 50 - gammatina, joka on stabiili yli 161°C:n lämpötiloissa. Tällaisen tinan erottuva piirre on hauraus. Kuten kaikki metallit, tina muuttuu sitkeämmäksi lämpötilan noustessa, mutta vain alle 161 °C:n lämpötiloissa. Sitten se menettää täysin plastisuutensa muuttuen gammatinaksi ja muuttuu niin hauraaksi, että se voidaan murskata jauheeksi.

Lisää niukkuudesta

Usein elementtejä käsittelevät artikkelit päättyvät kirjoittajan perusteluihin "sankarinsa" tulevaisuudesta. Yleensä se on piirretty vaaleanpunaisella valolla. Tinaa käsittelevän artikkelin kirjoittajalta riistetään tämä mahdollisuus: tinan, epäilemättä hyödyllisimmän metallin, tulevaisuus on epäselvä. Se ei ole selvää vain yhdestä syystä.

Muutama vuosi sitten US Bureau of Mines julkaisi laskelmia, jotka osoittivat, että alkuaineen 50 todistetut varat riittäisivät maailmalle enintään 35 vuodeksi. Totta, sen jälkeen löydettiin useita uusia esiintymiä, mukaan lukien Euroopan suurimmat, jotka sijaitsevat Puolan kansantasavallan alueella. Siitä huolimatta tinapula huolestuttaa asiantuntijoita edelleen.

Siksi, kun lopetamme tarinan elementistä nro 50, haluamme jälleen kerran muistuttaa tarpeesta säästää ja suojata tinaa.

Tämän metallin puute huolestutti jopa kirjallisuuden klassikoita. Muistatko Andersenin? "Kaksikymmentäneljä sotilasta oli täsmälleen samanlaisia, ja kahdeskymmenesviides sotilas oli yksijalkainen. Se valettiin viimeksi, ja tinasta puuttui vähän." Nyt tinasta puuttuu vähän. Ei ihme, että jopa kaksijalkaisista tinasotilaista on tullut harvinaisuus – muoviset ovat yleisempiä. Mutta kaikella kunnioituksella polymeerejä kohtaan, ne eivät aina voi korvata tinaa.

isotoopit

Tina on yksi "moni-isotoopisiimmista" alkuaineista: luonnollinen tina koostuu kymmenestä isotoopista, joiden massaluvut ovat 112, 114...120, 122 ja 124. Yleisin niistä on 120 Sn, sen osuus on noin 33 %. kaikki maanpäällinen tina. Lähes 100 kertaa pienempi kuin tina-115, alkuaineen #50 harvinaisin isotooppi. Toiset 15 tinan isotooppia massaluvuilla 108...111, 113, 121, 123, 125...132 saatiin keinotekoisesti. Näiden isotooppien elinikä on kaukana samasta. Joten tina-123:n puoliintumisaika on 136 päivää ja tina-132:n puoliintumisaika on vain 2,2 minuuttia.

Miksi pronssia kutsutaan pronssiksi?

Sana "pronssi" kuulostaa lähes samalta monilla eurooppalaisilla kielillä. Sen alkuperä liittyy pienen italialaisen sataman nimeen Adrianmerellä - Brindisi. Tämän sataman kautta pronssi toimitettiin Eurooppaan vanhoina aikoina, ja muinaisessa Roomassa tätä seosta kutsuttiin "es brindisi" - kupari Brindisista.

Keksijän kunniaksi

Latinalainen sana frictio tarkoittaa kitkaa. Tästä johtuu kitkaa vähentävien materiaalien nimi, eli materiaalit "kitkaa vastaan". Ne kuluvat hieman, ovat pehmeitä ja taipuisia. Niiden pääsovellus on laakerin kuorien valmistus. Insinööri Babbitt ehdotti vuonna 1839 ensimmäistä tinaan ja lyijyyn perustuvaa kitkaa vähentävää metalliseosta. Tästä syystä suuren ja erittäin tärkeän kitkaa vähentävien metalliseosten ryhmän nimi - babbitit.

Tina säilykettä varten

Ranskalainen kokki F. Appert ehdotti ensimmäisen kerran menetelmää elintarvikkeiden pitkäkestoiseen säilöntään puristamalla tinattuihin peltitölkkeihin.

Meren pohjalta

Vuonna 1976 aloitti toimintansa epätavallinen yritys, jonka lyhenne on REP. Se tulkitaan seuraavasti: etsintä- ja tuotantoyritys. Se sijaitsee pääasiassa laivoissa. Napapiirin tuolla puolen, Laptevinmerellä, Vankina Bayn alueella REP louhii tinapitoista hiekkaa merenpohjasta. Täällä, yhdellä laivoista, on rikastuslaitos.

Maailman tuotanto

Amerikkalaisten tietojen mukaan maailman tinan tuotanto vuonna 1975 oli 174...180 tuhatta tonnia.

Tina on kemiallinen alkuaine, jonka symboli on Sn (latinan kielestä: stannum) ja atominumero 50. Se on siirtymän jälkeinen metalli alkuaineiden jaksollisen taulukon ryhmässä 14. Tinaa saadaan pääasiassa tinadioksidia SnO2 sisältävästä mineraalitinamalmista. Tinalla on kemiallisia yhtäläisyyksiä kahden ryhmän 14 naapurinsa, germaniumin ja lyijyn, kanssa, ja sillä on kaksi päähapetustilaa, +2 ja hieman vakaampi +4. Tina on 49. yleisin alkuaine, ja sillä on jaksollisen taulukon vakaimmat isotoopit (10 stabiilia isotooppia) sen "maagisen" protonimäärän vuoksi. Tinalla on kaksi pääallotrooppia: huoneenlämmössä stabiili allotrooppi on β-tina, hopeanvalkoinen, muokattava metalli, mutta alhaisissa lämpötiloissa tina muuttuu vähemmän tiheäksi harmaaksi α-tinaksi, jolla on timanttikuutiorakenne. Metallitina ei hapetu helposti ilmassa. Ensimmäinen laajassa mittakaavassa käytetty seos oli tinasta ja kuparista valmistettu pronssi, joka alkoi noin 3000 eaa. e. 600 eKr jälkeen. e. valmistettu puhdasta metallista tinaa. Tinan ja lyijyn seosta, jossa tinaa on 85-90 % ja joka koostuu yleensä kuparista, antimonista ja lyijystä, käytettiin astioiden valmistukseen pronssikaudelta 1900-luvulle asti. Nykyään tinaa käytetään monissa seoksissa, yleisimmin pehmeissä tina/lyijy-seoksissa, jotka sisältävät tyypillisesti 60 % tai enemmän tinaa. Toinen yleinen tinan käyttötarkoitus on teräksen korroosionkestävä pinnoite. Epäorgaaniset tinayhdisteet ovat melko myrkyllisiä. Alhaisen myrkyllisyytensä vuoksi tinattua metallia on käytetty elintarvikkeiden pakkaamiseen peltitölkkeihin, jotka itse asiassa ovat enimmäkseen terästä tai alumiinia. Tinan liiallinen altistuminen voi kuitenkin aiheuttaa ongelmia välttämättömien hivenravinteiden, kuten kuparin ja sinkin, aineenvaihdunnassa, ja jotkin orgaaniset tinayhdisteet voivat olla lähes yhtä myrkyllisiä kuin syanidi.

Ominaisuudet

Fyysinen

Tina on pehmeä, muokattava, sitkeä ja erittäin kiteinen hopeanvalkoinen metalli. Kun tinalevyä taivutetaan, kiteiden kumpuamisesta kuuluu rätisevä ääni, joka tunnetaan nimellä "tinahalkeilu". Tina sulaa alhaisessa lämpötilassa, noin 232 °C, ryhmän 14 alin lämpötila. Sulamispiste laskee edelleen 177,3 °C:seen 11 nm:n hiukkasilla. β-tina (metallimuoto, tai valkoinen tina, BCT-rakenne), joka on stabiloitu huoneenlämmössä ja sitä korkeammassa, muokattava. Sitä vastoin α-tina (ei-metallinen muoto tai harmaa tina), joka stabiloituu 13,2 °C:seen asti, on hauras. α-tinalla on kuutiomainen kiderakenne, joka on samanlainen kuin timantilla, piillä tai germaniumilla. α-tinalla ei ole lainkaan metallisia ominaisuuksia, koska sen atomit muodostavat kovalenttisen rakenteen, jossa elektronit eivät voi liikkua vapaasti. Se on himmeän harmaata jauhemaista materiaalia, jolla ei ole laajaa käyttöä muutamien erikoistuneiden puolijohdesovellusten lisäksi. Nämä kaksi allotrooppia, α-tina ja β-tina, tunnetaan paremmin tinanharmaana ja tinavalkoisena. Kaksi muuta allotrooppia, γ ja σ, esiintyy yli 161 °C:n lämpötiloissa ja useiden gigapascalien paineissa. Kylmissä olosuhteissa β-tina muuttuu spontaanisti α-tinaksi. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä "tinarutto". Vaikka α-β-muunnoslämpötila on nimellisesti 13,2 °C ja epäpuhtaudet (esim. Al, Zn jne.) ovat alle 0 °C:n siirtymälämpötilan ja Sb:tä tai Bi:tä lisättäessä muutosta ei välttämättä tapahdu ollenkaan, lisää tinan kestävyyttä. Kaupalliset tinalaadut (99,8 %) vastustavat muutosta epäpuhtauksina esiintyvien pienten vismutti-, antimoni-, lyijy- ja hopeamäärien estävän vaikutuksen vuoksi. Seosaineet, kuten kupari, antimoni, vismutti, kadmium, hopea lisäävät aineen kovuutta. Tina muodostaa melko helposti kovia, hauraita metallien välisiä faaseja, jotka ovat usein ei-toivottuja. Tina ei yleensä muodosta monia kiinteitä liuoksia muihin metalleihin, ja useilla alkuaineilla on huomattava kiintoaineliukoisuus tinaan. Yksinkertaisia ​​eutektisia järjestelmiä havaitaan kuitenkin vismutilla, galliumilla, lyijyllä, talliumilla ja sinkillä. Tinasta tulee suprajohde alle 3,72 K:n lämpötilassa ja se on yksi ensimmäisistä tutkituista suprajohteista; Meissner-ilmiö, yksi suprajohteiden ominaispiirteistä, havaittiin ensin suprajohtavissa tinakiteissä.

Kemialliset ominaisuudet

Tina kestää veden korroosiota, mutta hapot ja emäkset voivat hyökätä siihen. Tina voidaan erittäin kiillottaa ja käyttää muiden metallien suojapinnoitteena. Suojaava oksidikerros (passiivinen) estää hapettumisen jatkamisen, sama kuin tinaan ja muihin tinaseoksiin muodostuva kerros. Tina toimii katalysaattorina, kun happea on liuoksessa ja auttaa nopeuttamaan kemiallista korroosiota.

isotoopit

Tinassa on kymmenen stabiilia isotooppia, joiden atomimassat ovat 112, 114 - 120, 122 ja 124, suurin määrä kaikista alkuaineista. Näistä yleisimmät ovat 120Sn (lähes kolmasosa kaikesta tinasta), 118Sn ja 116Sn, kun taas vähiten yleisimpiä ovat 115Sn. Isotoopeilla, joilla on parillinen massaluku, ei ole ydinspiniä, kun taas isotoopeilla, joilla on parittomat luvut, on spin +1/2. Tina, jossa on kolme yleistä isotooppia 116Sn, 118Sn ja 120Sn, on yksi helpoimmin havaittavista ja analysoitavista elementeistä NMR-spektroskopian avulla. Tämän suuren stabiilien isotooppien määrän uskotaan olevan suora seuraus atomiluvusta 50, ydinfysiikan "maagisesta numerosta". Tinaa esiintyy myös 29 epävakaassa isotoopissa, jotka kattavat kaikki muut atomimassat 99:stä 137:ään. 126Sn:ää lukuun ottamatta, jonka puoliintumisaika on 230 000 vuotta, kaikkien radioisotooppien puoliintumisaika on alle vuosi. Radioaktiivinen 100Sn, joka löydettiin vuonna 1994, ja 132Sn ovat niitä harvoja nuklideja, joissa on "kaksinkertainen taika" ydin: huolimatta siitä, että ne ovat epävakaita ja erittäin epätasaisia ​​protoni-neutronisuhteillaan, ne edustavat päätepisteitä, joiden jälkeen stabiilisuus putoaa nopeasti. Muut 30 metastabiilia isomeeriä olivat tunnusomaisia ​​isotoopeille välillä 111-131, stabiilein oli 121 mSn puoliintumisajan ollessa 43,9 vuotta. Suhteelliset erot stabiilien tina-isotooppien runsaudessa voidaan selittää niiden erilaisilla muodostumistavoilla tähtien nukleosynteesissä. 116Sn - 120Sn mukaan lukien muodostuvat s-prosessissa (hitaat neutronit) useimmissa tähdissä ja ovat siksi yleisimpiä isotooppeja, kun taas 122Sn ja 124Sn eivät muodostu vain R-prosessissa (nopeita neutroneja) supernovassa ja harvemmin. (Myös isotoopit 117Sn - 120Sn hyötyvät r-prosessista.) Lopuksi harvinaisimpia protoneja sisältäviä isotooppeja, 112Sn, 114Sn ja 115Sn, ei voida tuottaa merkittäviä määriä s- ja r-prosesseissa ja niitä pidetään p-prosesseissa. - ytimet, joiden alkuperää ei täysin ymmärretä. Joitakin ehdotettuja niiden muodostumismekanismeja ovat protonien sieppaus ja valopilkkominen, vaikka 115Sn:ää voidaan tuottaa myös osittain s-prosessissa, sekä kerralla että pitkäikäisen 115In:n "tytärnä".

Etymologia

Englanninkielinen sana tin (tina) on yleinen germaanisille kielille ja se voidaan jäljittää rekonstruoidusta protogermaanisesta *tin-omista; sukulaisia ​​ovat saksalainen Zinn, ruotsalainen tenn ja hollantilainen tina. Sanaa ei esiinny muissa indoeurooppalaisten kielten haaroissa, lukuun ottamatta lainausta germaanista (esimerkiksi irlantilainen sana tinne tulee englannin kielestä tin). Latinankielinen nimi stannum tarkoitti alun perin hopean ja lyijyn seosta, ja 4. vuosisadalla eKr. e. se tuli tarkoittamaan "tinaa" - sen aikaisempi latinalainen sana oli plumbum quandum tai "valkoinen lyijy". Sana stannum näyttää olevan peräisin aikaisemmasta stāgnumista (sama aine), joka on peräisin romaanisesta ja kelttiläisestä tinan nimityksestä. Stannumin/stāgnumin alkuperää ei tunneta; se voi olla esi-indoeurooppalaista. Sitä vastoin Meyer's Collegiate Dictionaryn mukaan stannumin uskotaan olevan peräisin Cornish Steanista, ja se on todiste siitä, että Cornwall oli tärkein tinan lähde ensimmäisinä vuosisatoina jKr.

Tarina

Tinan louhinta ja käyttö aloitettiin pronssikaudella, noin 3000 eaa. esim. kun todettiin, että eri metallipitoisista polymetallimalmeista muodostetuilla kupariesineillä on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. Varhaisimmat pronssiesineet sisälsivät alle 2 % tinaa tai arseenia, ja siksi niiden uskotaan olevan seurausta tahattomasta seostuksesta jäljittämällä kuparimalmin metallipitoisuutta. Toisen metallin lisääminen kupariin lisää sen lujuutta, alentaa sen sulamispistettä ja parantaa valuprosessia luomalla nestemäisemmän sulatteen, joka on tiheämpää ja vähemmän sienimäistä jäähdytettäessä. Tämä mahdollisti paljon monimutkaisempien muotojen luomisen suljetuista pronssisista esineistä. Arseenipronssiesineitä ilmestyi pääasiassa Lähi-idässä, jossa arseenia esiintyy usein kuparimalmin yhteydessä, mutta tällaisten esineiden käyttöön liittyvät terveysriskit selvisivät pian ja paljon vähemmän vaarallisten tinamalmien lähteitä alettiin etsiä varhain. pronssikausi. Tämä loi harvinaisen metallisen tinan kysynnän ja muodosti kauppaverkoston, joka yhdistää kaukaiset tinalähteet pronssikauden kulttuurien markkinoille. Kassiteriitti eli tinamalmi (SnO2), tinaoksidi, oli todennäköisimmin alkuperäinen tinan lähde antiikin aikana. Muita tinamalmien muotoja ovat vähemmän yleiset sulfidit, kuten stanniitti, jotka vaativat aggressiivisemman sulatusprosessin. Kassiteriitti kerääntyy usein tulvakanaviin sijoituskerrostumina, koska se on raskaampaa, kovempaa ja kemiallisesti kestävämpää kuin graniitti. Kassiteriitti on yleensä mustaa tai yleensä tummaa, ja sen kerrostumat näkyvät helposti joen rannoilla. Alluviaaliset (placer) kerrostumat voidaan helposti kerätä ja erottaa kullanhuuhdontaa vastaavilla menetelmillä.

Yhdisteet ja kemia

Suurin osa tinan hapetusasteesta on II tai IV.

epäorgaaniset yhdisteet

Halogeeniyhdisteet tunnetaan molemmista hapetusasteista. SN(IV:lle) kaikki neljä halogenidia tunnetaan hyvin: SnF4, SnCl4, SnBr4 ja SnI4. Kolme raskainta alkuainetta ovat haihtuvia molekyyliyhdisteitä, kun taas tetrafluoridi on polymeeristä. Kaikki neljä Sn(II):n halogenidia tunnetaan myös: SnF2, SnCl2, SnBr2 ja SnI2. Kaikki ovat polymeerisiä kiinteitä aineita. Näistä kahdeksasta yhdisteestä vain jodidit ovat värillisiä. Tina(II)kloridi (tunnetaan myös nimellä tinakloridi) on tärkein kaupallinen tinahalogenidi. Kloori reagoi tinametallin kanssa muodostaen SnCl4:n, kun taas kloorivetyhapon ja tinan reaktio tuottaa SnCl2:ta ja hydrattua kaasua. Lisäksi SnCl4 ja Sn yhdistyvät tinakloridin kanssa yhteisproportioimiseksi kutsutun prosessin kautta: SnCl4 + CH → 2 Sncl2 Tina voi muodostaa monia oksideja, sulfideja ja muita kalkogenidijohdannaisia. SnO2-dioksidia (kasiteriitti) muodostuu, kun tinaa kuumennetaan ilman läsnä ollessa. SnO2 on luonteeltaan amfoteeristä, mikä tarkoittaa, että se liukenee sekä happamiin että emäksisiin liuoksiin. Stannaatteja, joiden rakenne on Sn(OH)6]2, kuten K2, tunnetaan myös, vaikka vapaata tinahappoa H2[CH(one)6] ei tunneta. Tinasulfideja on sekä +2- että +4-hapetustilassa: tina(II)sulfidi ja tina(IV)sulfidi (mosaiikkikulta).

hydridit

Stantaan (SnH4), jonka tina on hapetustilassa +4, on epästabiili. Organotinahydridit ovat kuitenkin hyvin tunnettuja, esim. tributyliinihydridi (Sn(C4H9)3H). Nämä yhdisteet vapauttavat ohimeneviä tributyylitina-tinaradikaaleja, jotka ovat harvinaisia ​​esimerkkejä tina(III)yhdisteistä.

Orgaaniset tinayhdisteet

Orgaaniset tinayhdisteet, joita joskus kutsutaan stannaneiksi, ovat kemiallisia yhdisteitä, joissa on tina-hiilisidoksia.Tinayhdisteistä orgaaniset johdannaiset ovat kaupallisesti hyödyllisimpiä. Jotkut orgaaniset tinayhdisteet ovat erittäin myrkyllisiä ja niitä käytetään biosideina. Ensimmäinen tunnettu organotinayhdiste oli dietyylitindiodidi (C2H5)2SnI2), jonka Edward Frankland löysi vuonna 1849. Useimmat orgaaniset tinayhdisteet ovat värittömiä nesteitä tai kiinteitä aineita, jotka kestävät ilmaa ja vettä. Ne omaksuvat tetraedrisen geometrian. Tetraalkyyli- ja tetraaryylitinayhdisteitä voidaan valmistaa käyttämällä Grignardin reagensseja:

4 + 4 RMgBr → R

Sekahalogenidialkyylit, jotka ovat yleisempiä ja kaupallisesti arvokkaampia kuin tetraorgaaniset johdannaiset, valmistetaan uudelleenjakoreaktioilla:

4Sn → 2SnCl2R2

Kaksiarvoiset organotinayhdisteet ovat harvinaisia, vaikkakin yleisempiä kuin kaksiarvoiset organogermanium- ja organopiiyhdisteet. Suuri stabilointi, joka Sn(II):lla on, johtuu "inertistä parivaikutuksesta". Orgaaniset tina(II)-yhdisteet sisältävät sekä stannyleenejä (kaava: R2Sn, kuten singlettikarbeeneille) että distannyleenejä (R4Sn2), jotka ovat suunnilleen alkeeneja. Molemmat luokat osoittavat epätavallisia reaktioita.

ilmaantuminen

Tinaa muodostuu pitkässä s-prosessissa pieni- ja keskimassaisissa tähdissä (joiden massat ovat 0,6-10 kertaa Auringon massat) ja lopuksi indiumin raskaiden isotooppien beetahajoamisessa. Tina on maankuoren runsain alkuaine 49, 2 ppm verrattuna 75 mg:aan sinkkiä, 50 mg/l kuparissa ja 14 ppm:ssä lyijyssä. Tina ei esiinny alkuperäisenä alkuaineena, vaan se on uutettava erilaisista malmeista. Kasiteriitti (SnO2) on ainoa kaupallisesti tärkeä tinan lähde, vaikka pieniä määriä tinaa saadaan talteen monimutkaisista sulfideista, kuten stanniitista, sypindriitistä, frankeiteista, kanfieldiitistä ja tiliitistä. Tinamineraalit yhdistetään lähes aina graniittiseen kiviainekseen, yleensä 1 % tinaoksidia. Tinadioksidin suuresta ominaispainosta johtuen noin 80 % louhitusta tinasta tulee primaariesiintymistä löydetyistä sekundääriesiintymistä. Tina saadaan usein talteen pelleteistä, jotka on pesty menneisyydessä alavirtaan ja kerrostettu laaksoihin tai mereen. Taloudellisimmat menetelmät tinan louhintaan ovat ruoppaus, hydrauliikka tai avolouhos. Suurin osa maailman tinasta valmistetaan tulvakerrostumista, jotka voivat sisältää vain 0,015 % tinaa. Maailman tinakaivosvarannot (tonnia, 2011)

Kiina 1500000

Malesia 250 000

• Indonesia 800 000

  Brasilia 590 000

  Bolivia 400 000

  Venäjä 350 000

  Australia 180 000

  Thaimaa 170 000

  Muut 180 000

  Yhteensä 4800000

Tinaa louhittiin vuonna 2011 noin 253 000 tonnia, pääasiassa Kiinassa (110 000 tonnia), Indonesiassa (51 000 tonnia), Perussa (34 600 tonnia), Boliviassa (20 700 tonnia) ja Brasiliassa (12 000 tonnia). Arviot tinan tuotannosta ovat historiallisesti vaihdelleet taloudellisen kannattavuuden dynamiikasta ja kaivosteknologian kehityksestä riippuen, mutta tinan louhinnan arvioidaan päättyvän maapallolla nykyisellä kulutustasolla ja teknologioilla 40 vuoden kuluttua. Lester Brown ehdotti, että tina saattaa loppua 20 vuodessa perustuen erittäin konservatiiviseen 2 prosentin vuosikasvun ekstrapolaatioon. Taloudellisesti hyödynnettävät tinavarannot: milj. tonnia vuodessa

Toissijainen tai romutina on myös tärkeä tämän metallin lähde. Tinan talteenotto jälkituotannon tai tinaromun käsittelyn kautta kasvaa nopeasti. Vaikka Yhdysvallat ei ole louhinut tinaa vuoden 1993 jälkeen eikä sulattanut tinaa vuoden 1989 jälkeen, se oli suurin toissijainen tinan tuottaja, joka kierrätti lähes 14 000 tonnia vuonna 2006. Uusia esiintymiä sijaitsee Etelä-Mongoliassa, ja vuonna 2009 Seminole Group Colombia CI, SAS, löysi uusia tinaesiintymiä Kolumbiasta.

Tuotanto

Tinaa saadaan pelkistämällä oksidimalmia karbotermisesti hiiltä tai koksia käyttämällä. Voidaan käyttää kaikuuuneja ja sähköuuneja.

Hinta ja vaihto

Tina on ainutlaatuinen muiden mineraalihyödykkeiden joukossa johtuen monimutkaisista sopimuksista tuottaja- ja kuluttajamaiden välillä, jotka ovat peräisin vuodesta 1921. Aiemmat sopimukset olivat yleensä jokseenkin epävirallisia ja satunnaisia, ja ne johtivat "ensimmäiseen kansainväliseen tinasopimukseen" vuonna 1956, joka on ensimmäinen pysyvä sopimussarja, joka käytännössä päättyi vuonna 1985. Tämän sopimussarjan kautta International Tin Council (ITC) on vaikuttanut merkittävästi tinan hintoihin. MCO tuki tinan hintaa alhaisten hintojen aikana ostamalla tinaa puskurivarastoaan ja pystyi pitämään hinnan alhaalla korkeiden hintojen aikana myymällä tinaa tästä varastosta. Tämä oli markkinoiden vastainen lähestymistapa, jonka tarkoituksena oli varmistaa, että tina virtaa kuluttajamaihin ja tuottaa voittoa tuottajamaille. Puskurivarasto ei kuitenkaan ollut tarpeeksi suuri, ja suurimman osan näistä 29 vuodesta tinan hinnat nousivat, joskus dramaattisesti, erityisesti vuosina 1973–1980, jolloin rehottava inflaatio vaivasi monia maailman talouksia. 1970-luvun lopulla ja 1980-luvun alussa Yhdysvaltain hallituksen tinavarastot olivat aggressiivisessa myyntitilassa, osittain hyödyntääkseen historiallisesti korkeita tinan hintoja. Vuosien 1981-82 jyrkkä taantuma osoittautui tinateollisuudelle varsin ankaraksi. Tinan kulutus on laskenut jyrkästi. MCO pystyi välttämään todella jyrkän leikkauksen ostamalla nopeasti puskurivarastonsa; Tämä toiminta on vaatinut MCO:ita lainaamaan laajasti pankeilta ja teräskauppayrityksiltä lisätäkseen resurssejaan. MCO jatkoi varojen lainaamista vuoden 1985 loppuun asti, jolloin se saavutti luottorajansa. Välittömästi sen jälkeen tuli suuri "tinakriisi", ja sitten tina suljettiin Lontoon metallipörssin kaupankäynnin ulkopuolelle kolmeksi vuodeksi, MCO romahti pian ja tinan hinta jo vapailla markkinoilla putosi jyrkästi 4 dollaria kilolta (453 g) ja pysyi tällä tasolla 1990-luvulle asti. Hinta nousi jälleen vuoteen 2010 mennessä kulutuksen elpyessä vuosien 2008–2009 maailman talouskriisin jälkeen, mikä seurasi kulutuksen elpymistä ja jatkuvaa kasvua kehitysmaissa. Lontoon metallipörssi (LME) on tinan pääkauppapaikka. Muita tinamarkkinoita ovat Kuala Lumpurin tinamarkkinat (KLTM) ja Indonesian tinapörssi (INATIN).

Sovellukset

Vuonna 2006 noin puolet tuotetusta tinasta käytettiin juotteessa. Loput sovellukset jaettiin tinapinnoituksen, tinakemikaalien, messinki- ja pronssiseosten sekä kapean käyttötarkoituksen kesken.

Juottaa

Tinaa on käytetty pitkään seoksissa, joissa on juotteena lyijyä, 5-70 %. Tina muodostaa eutektisen seoksen lyijyn kanssa suhteessa 63 % tinaa ja 37 % lyijyä. Tällaisia ​​juotteita käytetään putkien tai sähköpiirien liittämiseen. 1. heinäkuuta 2006 astuivat voimaan sähkö- ja (WEEE-direktiivi) ja vaarallisten aineiden rajoittamista koskeva direktiivi. Lyijypitoisuus tällaisissa seoksissa on vähentynyt. Lyijyn vaihtamiseen liittyy monia ongelmia, kuten korkeampi sulamispiste ja tinaviikset. "Tinarutto" voidaan havaita lyijyttömässä juotteessa.

Tinaus

Tina sitoo hyvin rautaa ja sitä käytetään lyijyn, sinkin ja teräksen pinnoittamiseen korroosion estämiseksi. Tinattuja terässäiliöitä käytetään laajalti elintarvikkeiden säilöntään ja tämä muodostaa suurimman osan metallipurkkimarkkinoista. Lontoossa vuonna 1812 valmistettiin ensimmäinen tinasäiliö elintarvikkeiden säilöntään. Brittienglanniksi tällaisia ​​pankkeja kutsutaan nimellä "tins", ja Amerikassa niitä kutsutaan "tölkeiksi" tai "peltitölkeiksi". Oluttölkkien slangitermi on "tinnie" tai "tinny". Kuparikeittoastiat, kuten kattilat ja pannut, on usein vuorattu ohuella peltikerroksella, koska happaman ruoan yhdistäminen kupariin voi olla myrkyllistä.

Erikoismetalliseokset

Tina yhdistyy muiden alkuaineiden kanssa muodostaen monia hyödyllisiä seoksia. Tina on useimmiten seostettu kuparin kanssa. Tinan ja lyijyn seoksessa on 85-99 % tinaa; laakerimetalli sisältää myös suuren osan tinaa. Pronssi on pääosin kuparia (12 % tinaa), kun taas fosforin lisääminen tuottaa fosforipronssia. Kellopronssi on myös kupari-tinaseos, joka sisältää 22 % tinaa. Tinaa käytettiin joskus kolikoissa amerikkalaisten ja kanadalaisten pennien luomiseen. Koska kupari on usein tällaisten kolikoiden perusmetalli, joskus myös sinkkiä, niitä voidaan kutsua pronssi- ja/tai messingiseoksiksi. Niobium-tinayhdistettä Nb3Sn on käytetty kaupallisesti suprajohtavien magneettien keloissa sen korkean kriittisen lämpötilan (18 K) ja kriittisen magneettikentän (25 T) vuoksi. Vain kaksi kiloa painava suprajohtava magneetti pystyy luomaan saman magneettikentän kuin tavalliset sähkömagneetit. Pieni osa tinaa lisätään zirkoniumseoksiin ydinpolttoaineen vuoraukseen. Useimmissa uruissa olevissa metalliputkissa on vaihtelevia määriä tinaa/lyijyä, ja 50/50-seokset ovat yleisimpiä. Tinan määrä putkessa määrää putken sävyn, sillä tina antaa instrumentille halutun resonanssin. Kun tina/lyijy-seos jäähdytetään, lyijy jäähtyy hieman nopeammin ja tuottaa pilkullisen tai pilkullisen vaikutelman. Tätä metalliseosta kutsutaan pilkkumetalliksi. Tinan käytön tärkeimmät edut putkissa ovat sen ulkonäkö, työstettävyys ja korroosionkestävyys.

Muut käyttötarkoitukset

Rei'itetty tinattu teräs on Keski-Euroopasta peräisin oleva käsityötekniikka, jolla luodaan kodin esineitä, jotka olivat sekä toimivia että koristeellisia. Rei'itetyt tinalyhdyt ovat tämän tekniikan yleisin sovellus. Rei'ityksen läpi paistava kynttilänvalo luo koristeellisen valokuvion. Lyhtyjä ja muuta rei'itettyä tinaa on valmistettu Uudessa maailmassa varhaisista eurooppalaisista siirtokunnista lähtien. Kuuluisa esimerkki on Revere-lyhty, joka on nimetty Pavel Reveren mukaan. Moderniin aikakauteen asti monilla Alppien alueilla vuohen tai oinaan sarvia teroitettiin ja metallia lävistettiin sen läpi aakkosten ja numeroiden muodossa yhdestä yhdeksään. Tämä oppimistyökalu tunnettiin yksinkertaisesti nimellä "torvi". Nykyaikaiset jäljennökset on koristeltu aiheilla, kuten sydämillä ja tulppaanilla. Amerikassa kakkuja ja ruokia varten käytettiin ennen jäähdyttämistä erityyppisiä ja -kokoisia puisia kaappeja, jotka oli suunniteltu karkottamaan tuholaisia ​​ja hyönteisiä sekä pitämään pilaantuvia ruokia pölyltä. Nämä olivat joko lattia- tai riippukaappeja. Näiden kaappien ovissa ja joskus sivuilla oli tinasisäkkeet. Ikkunalasit valmistetaan yleisimmin asettamalla sulaa lasia sulan tinan päälle (float-lasi on sulasta metallista valmistettua lasilevyä), jolloin pinta on virheettömän sileä. Tätä kutsutaan myös "Pilkington-prosessiksi". Tinaa käytetään myös negatiivisena elektrodina nykyaikaisissa litiumioniakuissa. Sen käyttöä rajoittaa jonkin verran se, että jotkin tinapinnat katalysoivat litiumioniakuissa käytettyjen karbonaattielektrolyyttien hajoamista. Tina(II)fluoridia lisätään joihinkin hampaidenpuhdistustuotteisiin (SnF2). Tina(II)fluoridia voidaan sekoittaa kalsiumin hioma-aineiden kanssa, kun taas yleisempi natriumfluoridi muuttuu vähitellen biologisesti inaktiiviseksi kalsiumyhdisteiden läsnä ollessa. Sen on myös osoitettu olevan tehokkaampi kuin natriumfluoridi ientulehduksen hallinnassa.

Orgaaniset tinayhdisteet

Kaikista tinan kemiallisista yhdisteistä orgaaniset tinayhdisteet ovat yleisimmin käytettyjä. Niiden maailmanlaajuinen teollisuustuotanto ylittää todennäköisesti 50 000 tonnia.

PVC-stabilisaattorit

Orgaanisten tinayhdisteiden pääasiallinen kaupallinen käyttötarkoitus on PVC-muovien stabilointi. Tällaisten stabilointiaineiden puuttuessa PVC hajoaisi muuten nopeasti altistuessaan lämmölle, valolle ja ilmakehän hapelle, mikä saa tuotteen värjäytymään ja haurastumaan. Tina poistaa labiilit kloridi-ionit (Cl−), jotka muutoin aiheuttaisivat HCl:n häviämistä muovista. Tyypillisiä tinayhdisteitä ovat dibutyylitinadikloridista johdetut karboksyylihapot, kuten dibutyylitinadilauraatti.

Biosidit

Jotkut orgaaniset tinayhdisteet ovat suhteellisen myrkyllisiä, millä on hyvät ja huonot puolensa. Niitä käytetään biosidisten ominaisuuksiensa vuoksi fungisideina, torjunta-aineina, algisideina, puunsuoja-aineina ja mädäntymisenestoaineina. Tributyylitinaoksidia käytetään puunsuoja-aineena. Tributyylitinaa on käytetty lisäaineena merimaaleissa estämään merieliöiden kasvua laivoissa, vaikka käyttö on vähentynyt, koska orgaaniset tinayhdisteet tunnistettiin pysyviksi orgaanisiksi saasteiksi, jotka ovat erittäin myrkyllisiä tietyille meren eliöille (esim. EU kielsi orgaanisten tinayhdisteiden käytön vuonna 2003, mutta huoli näiden yhdisteiden myrkyllisyydestä meren eliöstölle ja vahingoista joidenkin meren lajien lisääntymiselle ja kasvulle (joissakin raporteissa kuvataan biologisia vaikutuksia meren eliöihin pitoisuudella 1 nm/l ) ovat johtaneet Kansainvälisen merenkulkujärjestön maailmanlaajuiseen kieltoon. Tällä hetkellä monet osavaltiot rajoittavat orgaanisten tinayhdisteiden käyttöä yli 25 metrin pituisiin astioihin.

Orgaaninen kemia

Jotkut tinareagenssit ovat hyödyllisiä orgaanisessa kemiassa. Yleisimmässä sovelluksessaan tinakloridi on yleinen pelkistävä aine nitro- ja oksiimiryhmien muuntamiseksi amiineiksi. Steelen reaktio sitoo organotinayhdisteitä orgaanisiin halogenideihin tai pseudohalogenideihin.

Li-ion akut

Tina muodostaa useita metallien välisiä faaseja litiummetallin kanssa, mikä tekee siitä mahdollisesti houkuttelevan materiaalin akkusovelluksiin. Tinan suuri tilavuuden laajeneminen seostettaessa litiumia ja oepävakaus alhaisissa sähkökemiallisissa potentiaalissa ovat suurimmat vaikeudet kaupallisissa kennoissa. Sony on ratkaissut ongelman osittain. Sony toteuttaa metallien välisiä tinayhdisteitä koboltin ja hiilen kanssa Nexelion-kennoissaan, jotka julkaistiin 2000-luvun lopulla. Vaikuttavan aineen koostumus on noin Sn0,3Co0,4C0,3. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että vain tietyt tetragonaalisen (beeta) Sn:n kidepinnat ovat vastuussa ei-toivotusta sähkökemiallisesta aktiivisuudesta.

Tina (lat. Stannum; merkitty symbolilla Sn) on D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän neljännen ryhmän, viidennen jakson, pääalaryhmän alkuaine, jonka atominumero on 50. Se kuuluu valon ryhmään. metallit. Tavallisissa olosuhteissa yksinkertainen aine tina on sitkeä, muokattava ja sulava kiiltävä metalli, jonka väri on hopeanvalkoinen. Tina muodostaa kaksi allotrooppista modifikaatiota: alle 13,2 °C:ssa stabiili α-tina (harmaa tina) kuutiomaisella timanttihilalla, yli 13,2 °C stabiili β-tina (valkoinen tina) tetragonaalisella kidehilalla.

Tarina

Tina tunsi ihminen jo 4. vuosituhannella eKr. e. Tämä metalli oli saavuttamaton ja kallis, koska siitä valmistettuja tuotteita löytyy harvoin roomalaisten ja kreikkalaisten antiikkiesineiden joukosta. Tina mainitaan Raamatussa, Mooseksen neljännessä kirjassa. Tina on (kuparin ohella) yksi pronssin komponenteista (katso Kuparin ja pronssin historia), joka keksittiin 3. vuosituhannen eKr. lopussa tai puolivälissä. Koska pronssi oli tuolloin tunnetuista metalleista ja seoksista kestävin, tina oli "strateginen metalli" koko "pronssikauden" ajan, yli 2000 vuotta (hyvin suunnilleen: 35-11 vuosisataa eKr.).

nimen alkuperä
Latinalainen nimi stannum, joka liittyy sanskritin sanaan, joka tarkoittaa "kestävää, vahvaa", viittasi alun perin lyijyn ja hopean seokseen, ja myöhemmin toiseen seokseen, joka jäljittelee sitä ja joka sisältää noin 67 % tinaa; 4. vuosisadalla tätä sanaa alettiin kutsua itse tinaksi.
Sana tina on yleinen slaavi, jolla on vastaavuuksia balttilaisten kielillä (vrt. Lit. alavas, alvas - "tina", preussin alwis - "lyijy"). Se on pääte ol--juuresta (vrt. vanha yläsaksa elo - "keltainen", latina albus - "valkoinen" jne.), joten metalli on nimetty sen väristä.

Tuotanto

Valmistusprosessin aikana malmia sisältävä kivi (kasiteriitti) murskataan teollisissa tehtaissa 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. Syntynyt tinamalmirikaste sulatetaan uuneissa. Sulatusprosessissa se palautetaan vapaaseen tilaan käyttämällä pelkistuksessa hiiltä, ​​jonka kerrokset pinotaan vuorotellen malmikerrosten kanssa.

Sovellus

1. Tinaa käytetään pääasiassa turvallisena, myrkyttömänä, korroosionkestävänä pinnoitteena puhtaassa muodossaan tai seoksissa muiden metallien kanssa. Tinan pääasialliset teolliset sovellukset ovat elintarvikepakkausten pelti (tinattu rauta), elektroniikan juotokset, talon putkisto, laakeriseokset sekä tinan ja sen seosten pinnoitteet. Tinan tärkein seos on pronssi (kuparin kanssa). Toista tunnettua metalliseosta, tinaa, käytetään astioiden valmistukseen. Viime aikoina kiinnostus metallin käyttöön on herännyt, koska se on "ympäristöystävällisin" raskaiden ei-rautametallien joukossa. Sitä käytetään suprajohtavien johtojen luomiseen, jotka perustuvat intermetalliseen Nb 3 Sn -yhdisteeseen.
2. Tinan ja zirkoniumin metallien välisillä yhdisteillä on korkeat sulamispisteet (jopa 2000 °C) ja ne kestävät hapettumista ilmassa kuumennettaessa, ja niillä on useita käyttökohteita.
3. Tina on tärkein seostuskomponentti rakenteellisten titaaniseosten tuotannossa.
4. Tinadioksidi on erittäin tehokas hankaava materiaali, jota käytetään optisen lasin pinnan "viimeistelyyn".
5. Tinasuolojen seosta - "keltainen koostumus" - käytettiin aiemmin villan väriaineena.
6. Tinaa käytetään myös kemiallisissa virtalähteissä anodimateriaalina, esim. mangaani-tinaelementti, oksidi-elohopea-tinaelementti. Tinan käyttö lyijyakussa on lupaavaa; joten esimerkiksi samalla jännitteellä verrattuna lyijyakkuihin lyijyakulla on 2,5 kertaa suurempi kapasiteetti ja 5 kertaa suurempi energiatiheys tilavuusyksikköä kohti, sen sisäinen vastus on paljon pienempi.

Kemiallinen alkuaine tina on yksi seitsemästä antiikin metallista, jotka ihmiskunta tuntee. Tämä metalli on osa pronssia, mikä on erittäin tärkeää. Tällä hetkellä kemiallinen alkuaine tina on menettänyt kysyntänsä, mutta sen ominaisuudet ansaitsevat perusteellisen pohdinnan ja tutkimuksen.

Mikä on elementti

Se sijaitsee viidennessä jaksossa, neljännessä ryhmässä (pääalaryhmä). Tämä järjestely osoittaa, että kemiallinen alkuaine tina on amfoteerinen yhdiste, joka pystyy osoittamaan sekä emäksisiä että happamia ominaisuuksia. Suhteellinen atomimassa on 50, joten sitä pidetään kevyenä alkuaineena.

Erikoisuudet

Kemiallinen alkuaine tina on muovinen, muokattava, vaalean hopeanvalkoinen aine. Sitä käytettäessä se menettää kiiltonsa, jota pidetään sen ominaisuuksien miinuksena. Tina on diffuusi metalli, joten sen uuttamisessa on vaikeuksia. Alkuaineella on korkea kiehumispiste (2600 astetta), alhainen sulamispiste (231,9 C), korkea sähkönjohtavuus ja erinomainen muokattavuus. Sillä on korkea repeämiskestävyys.

Tina on alkuaine, jolla ei ole myrkyllisiä ominaisuuksia, sillä ei ole kielteistä vaikutusta ihmiskehoon, ja siksi sillä on kysyntää elintarviketuotannossa.

Mitä muuta omaisuutta tinalla on? Kun valitset tämän elementin astioiden ja vesiputkien valmistukseen, sinun ei tarvitse pelätä turvallisuutesi puolesta.

Kehossa oleminen

Mitä muuta tinalle (kemiallinen alkuaine) on tunnusomaista? Miten sen kaava luetaan? Näitä asioita käsitellään koulun opetussuunnitelman aikana. Kehossamme tämä elementti sijaitsee luissa, mikä edistää luukudoksen uudistumisprosessia. Se luokitellaan makroravinteeksi, joten täysimittaista elämää varten ihminen tarvitsee kahdesta kymmeneen mg tinaa päivässä.

Tämä elementti tulee kehoon suurempia määriä ruoan kanssa, mutta suolet imevät enintään viisi prosenttia saannista, joten myrkytyksen todennäköisyys on minimaalinen.

Tämän metallin puutteella kasvu hidastuu, kuulon heikkeneminen tapahtuu, luukudoksen koostumus muuttuu ja kaljuuntuminen havaitaan. Myrkytyksen aiheuttaa tämän metallin pölyn tai höyryjen sekä sen yhdisteiden imeytyminen.

Perusominaisuudet

Tinan tiheydellä on keskiarvo. Metallilla on korkea korroosionkestävyys, joten sitä käytetään kansantaloudessa. Esimerkiksi tinalla on kysyntää tölkkien valmistuksessa.

Mitä muuta tinalle on ominaista? Tämän metallin käyttö perustuu myös sen kykyyn yhdistää erilaisia ​​metalleja luoden ympäristön, joka kestää aggressiivisia ympäristöjä. Esimerkiksi itse metallia tarvitaan kodin esineiden ja ruokailuvälineiden tinaukseen ja sen juotoksia radiotekniikassa ja sähkössä.

Ominaisuudet

Ulkoisten ominaisuuksiensa mukaan tämä metalli on samanlainen kuin alumiini. Todellisuudessa niiden välinen samankaltaisuus on merkityksetön, rajoittaa vain keveys ja metallinen kiilto, kemiallisen korroosionkestävyys. Alumiinilla on amfoteerisia ominaisuuksia, joten se reagoi helposti alkalien ja happojen kanssa.

Esimerkiksi jos etikkahappo vaikuttaa alumiiniin, havaitaan kemiallinen reaktio. Tina pystyy olemaan vuorovaikutuksessa vain vahvojen väkevien happojen kanssa.

Tinan edut ja haitat

Tätä metallia ei käytännössä käytetä rakentamisessa, koska sillä ei ole suurta mekaanista lujuutta. Periaatteessa tällä hetkellä ei käytetä puhdasta metallia, vaan sen seoksia.

Korostetaan tämän metallin tärkeimpiä etuja. Erityisen tärkeää on muokattavuus, sitä käytetään taloustavaroiden valmistusprosessissa. Esimerkiksi tästä metallista valmistetut jalustat ja lamput näyttävät esteettisesti miellyttäviltä.

Tinapinnoite vähentää merkittävästi kitkaa, minkä ansiosta tuote on suojattu ennenaikaiselta kulumiselta.

Tämän metallin tärkeimmistä haitoista voidaan mainita sen vähäinen lujuus. Tina ei sovellu osien ja merkittäviä kuormituksia vaativien osien valmistukseen.

Metallin louhinta

Tina sulatetaan alhaisessa lämpötilassa, mutta sen uuttamisen vaikeuden vuoksi metallia pidetään kalliina aineena. Alhaisen sulamispisteen ansiosta tinaa levitettäessä metallipinnalle voidaan saavuttaa merkittäviä sähköenergian säästöjä.

Rakenne

Metallin rakenne on homogeeninen, mutta lämpötilasta riippuen sen eri faasit ovat mahdollisia, ominaisuuksiltaan erilaisia. Tämän metallin yleisimmistä modifikaatioista huomaamme β-muunnelman, joka on olemassa 20 asteen lämpötilassa. Lämmönjohtavuus, sen kiehumispiste, ovat tinalle annetut pääominaisuudet. Kun lämpötila laskee 13,2 C:sta, muodostuu α-modifikaatio, jota kutsutaan harmaaksi tinaksi. Tällä muodolla ei ole plastisuutta ja muokattavuutta, sillä on pienempi tiheys, koska sillä on erilainen kidehila.

Siirtymisen aikana muodosta toiseen tilavuuden muutosta havaitaan, koska tiheydessä on eroa, jonka seurauksena tinatuotteen tuhoutuminen tapahtuu. Tätä ilmiötä kutsutaan "tinaruttoksi". Tämä ominaisuus johtaa siihen, että metallin käyttöalue pienenee merkittävästi.

Luonnollisissa olosuhteissa tinaa löytyy kivien koostumuksesta hivenaineen muodossa, lisäksi sen mineraalimuodot tunnetaan. Esimerkiksi kasiteriitti sisältää oksidinsa ja tinapyriitti sisältää sulfidinsa.

Tuotanto

Tinamalmeja, joissa metallipitoisuus on vähintään 0,1 prosenttia, pidetään lupaavina teolliseen jalostukseen. Mutta tällä hetkellä hyödynnetään myös niitä esiintymiä, joissa metallipitoisuus on vain 0,01 prosenttia. Mineraalin louhintaan käytetään erilaisia ​​menetelmiä, joissa otetaan huomioon esiintymän erityispiirteet sekä sen lajike.

Periaatteessa tinamalmit esitetään hiekan muodossa. Uutto vähennetään sen jatkuvaan pesuun sekä malmimineraalien väkevöintiin. Ensisijaisen esiintymän kehittäminen on paljon vaikeampaa, koska tarvitaan lisätiloja, kaivosten rakentamista ja toimintaa.

Mineraalirikaste kuljetetaan ei-rautametallien sulatukseen erikoistuneeseen laitokseen. Lisäksi suoritetaan malmin toistuva rikastaminen, jauhaminen ja sitten pesu. Malmirikaste kunnostetaan erikoisuuneissa. Tinan täydelliseksi talteenottamiseksi tämä prosessi suoritetaan useita kertoja. Viimeisessä vaiheessa puhdistaminen raakatinan epäpuhtauksista suoritetaan lämpö- tai elektrolyyttisellä menetelmällä.

Käyttö

Pääominaisuutena, joka mahdollistaa tinan käytön, erottuu sen korkea korroosionkestävyys. Tämä metalli, samoin kuin sen seokset, ovat stabiileimpia yhdisteitä aggressiivisten kemikaalien suhteen. Yli puolet kaikesta maailmassa tuotetusta tinasta käytetään pellin valmistukseen. Tätä tekniikkaa, joka liittyy ohuen tinakerroksen levittämiseen teräksen päälle, alettiin käyttää suojaamaan tölkkejä kemialliselta korroosiolta.

Tinan rullautumiskykyä käytetään tuottamaan ohutseinäisiä putkia siitä. Koska tämä metalli on epävakaa alhaisissa lämpötiloissa, sen kotikäyttö on melko rajallista.

Tinaseosten lämmönjohtavuus on huomattavasti terästä alhaisempi, joten niitä voidaan käyttää pesualtaiden ja kylpyammeiden valmistukseen sekä erilaisten saniteettikalusteiden valmistukseen.

Tina soveltuu pienten koriste- ja taloustavaroiden valmistukseen, astioiden valmistukseen, alkuperäisten korujen luomiseen. Tästä himmeästä ja muovautuvasta metallista kuparin kanssa yhdistettynä on pitkään tullut yksi kuvanveistäjien suosituimmista materiaaleista. Pronssissa yhdistyy korkea lujuus, kemiallinen ja luonnollinen korroosionkestävyys. Tämä metalliseos on kysytty koriste- ja rakennusmateriaalina.

Tina on tonaalisesti resonoiva metalli. Esimerkiksi kun se yhdistetään lyijyn kanssa, saadaan seos, jota käytetään nykyaikaisten soittimien valmistukseen. Pronssikellot on tunnettu muinaisista ajoista lähtien. Urkupillien luomiseen käytetään tinan ja lyijyn seosta.

Johtopäätös

Modernin tuotannon lisääntyvä huomio ympäristönsuojelukysymyksiin sekä kansanterveyden säilyttämiseen liittyviin ongelmiin on vaikuttanut elektroniikan valmistuksessa käytettävien materiaalien koostumukseen. Esimerkiksi kiinnostus lyijyttömään juotosteknologiaan on lisääntynyt. Lyijy on materiaali, joka aiheuttaa merkittävää haittaa ihmisten terveydelle, joten sen käyttö sähkötekniikassa on lopetettu. Juotosvaatimuksia tiukennettiin ja vaarallisen lyijyn sijaan alettiin käyttää tinaseoksia.

Puhdasta tinaa ei käytännössä käytetä teollisuudessa, koska "tinaruton" kehittymisessä on ongelmia. Tämän harvinaisen hajaelementin pääsovellusalueista korostamme suprajohtavien lankojen valmistusta.

Puhtaan tinan pinnoittaminen kosketuspinnoille mahdollistaa juotosprosessin lisäämisen, metallin suojaamisen korroosioprosessilta.

Lyijyttömään tekniikkaan siirtymisen seurauksena monet teräksenvalmistajat alkoivat käyttää luonnontinaa kosketuspintojen ja johtojen pinnoittamiseen. Tämän vaihtoehdon avulla voit saada korkealaatuisen suojapinnoitteen edulliseen hintaan. Epäpuhtauksien puuttumisen vuoksi uutta teknologiaa ei pidetä vain ympäristöystävällisenä, vaan se mahdollistaa myös erinomaisten tulosten saavuttamisen edulliseen hintaan. Valmistajat pitävät tinaa lupaavana ja nykyaikaisena metallina sähkötekniikassa ja radioelektroniikassa.

Johdanto

Bibliografia

Johdanto

Tärkein kehitysvaihe oli raudan ja sen seosten käyttö. 1800-luvun puolivälissä hallittiin terästuotannon konvertterimenetelmä ja vuosisadan loppuun mennessä tulisijamenetelmä.

Rautapohjaiset seokset ovat tällä hetkellä tärkein rakennemateriaali.

Teollisuuden nopea kasvu edellyttää materiaalien ilmaantumista erilaisilla ominaisuuksilla.

1900-luvun puoliväliä leimasi polymeerien ilmestyminen, uusia materiaaleja, joiden ominaisuudet eroavat jyrkästi metallien ominaisuuksista.

Polymeereja käytetään myös laajasti tekniikan eri aloilla: koneenrakennuksessa, kemian- ja elintarviketeollisuudessa sekä monilla muilla aloilla.

Teknologian kehitys vaatii materiaaleja, joilla on uusia ainutlaatuisia ominaisuuksia. Ydinvoima- ja avaruusteknologia vaatii materiaaleja, jotka voivat toimia erittäin korkeissa lämpötiloissa.

Tietotekniikka tuli mahdolliseksi vain käyttämällä materiaaleja, joilla on erityiset sähköominaisuudet.

Näin ollen materiaalitiede on yksi tärkeimmistä, prioriteettitieteistä, jotka määräävät teknisen kehityksen.

Tina on yksi harvoista metalleista, jotka ihmiset ovat tunteneet esihistoriallisista ajoista lähtien. Tina ja kupari löydettiin ennen rautaa, ja niiden seos, pronssi, on ilmeisesti ensimmäinen "keinotekoinen" materiaali, ensimmäinen ihmisen valmistama materiaali.

Arkeologisten kaivausten tulokset viittaavat siihen, että jo viisi vuosituhatta eKr. ihmiset pystyivät sulattamaan itse tinaa. Tiedetään, että muinaiset egyptiläiset toivat tinaa pronssin valmistukseen Persiasta.

Tätä metallia kuvataan muinaisessa Intian kirjallisuudessa nimellä "trapu". Tinastannumin latinankielinen nimi tulee sanskritin kielestä "sata", joka tarkoittaa "kiinteää".

Tina

Tinan ominaisuudet:

Atominumero e50

Atomimassa 118,710

Talli 112, 114-120, 122, 124

Epävakaa 108-111, 113, 121, 123, 125-127

Sulamispiste, °С 231,9

Kiehumispiste, °С 262,5

Tiheys, g/cm3 7,29

Kovuus (Brinellin mukaan) 3.9

Tinan valmistus malmeista ja sijoituksista alkaa aina rikastamisesta. Tinamalmien rikastusmenetelmät ovat melko erilaisia. Erityisesti käytetään gravitaatiomenetelmää, joka perustuu päämineraalien ja oheismineraalien tiheyden eroihin. Samalla emme saa unohtaa, että mukana tulevat eivät suinkaan aina ole tyhjä rotu. Usein ne sisältävät arvokkaita metalleja, kuten volframia, titaania, lantanideja. Tällaisissa tapauksissa he yrittävät erottaa kaikki arvokkaat komponentit tinamalmista.

Tuloksena olevan tinatiivisteen koostumus riippuu raaka-aineista ja myös siitä, kuinka tämä tiiviste on saatu. Tinapitoisuus siinä vaihtelee 40-70 %. Konsentraatti lähetetään uuneihin (600...700°C), jossa siitä poistetaan suhteellisen haihtuvat arseenin ja rikin epäpuhtaudet. Ja suurin osa raudasta, antimonista, vismutista ja joistakin muista metalleista liuotetaan kloorivetyhapolla polton jälkeen. Kun tämä on tehty, on jäljellä tina erottaminen hapesta ja piistä. Siksi raakatinan valmistuksen viimeinen vaihe on hiilen ja juoksutteiden sulattaminen kaiku- tai sähköuuneissa. Fysikaalis-kemialliselta kannalta tämä prosessi on samanlainen kuin masuuni: hiili "vie" happea pois tinasta ja juoksutteet muuttavat piidioksidin metalliin verrattuna kevyeksi kuonaksi.

Karkeassa tinassa on edelleen melko paljon epäpuhtauksia: 5 ... 8 %. Korkealaatuisten metallien (96,5 ... 99,9 % Sn) saamiseksi käytetään polttoa tai harvemmin elektrolyyttistä raffinointia. Ja puolijohdeteollisuudelle välttämätön tina, jonka puhtausaste on lähes kuusi yhdeksää - 99,99985% Sn - saadaan pääasiassa vyöhykesulattamalla.

Tinaa saadaan myös peltijätteen regeneroimalla. Kilon tinaa saamiseksi ei tarvitse käsitellä sentteriä malmia, voit tehdä toisin: "kuori" 2000 vanhaa tölkkiä.

Vain puoli grammaa tinaa per tölkki. Mutta tuotannon mittakaavalla kerrottuna nämä puoligrammat muuttuvat kymmeniksi tonneiksi... "Toissijaisen" tinan osuus kapitalististen maiden teollisuudessa on noin kolmannes kokonaistuotannosta. Teollisia tinan talteenottolaitoksia on maassamme toiminnassa noin sata.

Tinaa on lähes mahdotonta poistaa peltistä mekaanisin keinoin, joten niissä hyödynnetään raudan ja tinan kemiallisten ominaisuuksien eroa. Useimmiten tinaa käsitellään kaasumaisella kloorilla. Kosteuden puuttuessa rauta ei reagoi sen kanssa. Tina yhdistyy kloorin kanssa erittäin helposti. Muodostuu savuava neste - tinakloridi SnCl4, jota käytetään kemian- ja tekstiiliteollisuudessa tai lähetetään elektrolysaattoriin metallisen tinan saamiseksi siitä. Ja taas "ympyrä" alkaa: teräslevyt peitetään tällä tinalla, ne saavat peltiä. Siitä tehdään purkkeja, tölkit täytetään ruoalla ja suljetaan. Sitten he avaavat ne, syövät säilykkeitä, heittävät tölkit pois. Ja sitten he (ei valitettavasti kaikki) pääsevät taas "toissijaisen" tinan tehtaille.

Muut elementit tekevät luonnossa kierron kasvien, mikro-organismien jne. Tinakierto on ihmiskäsien työtä.

Seokset. Kolmannes tinasta käytetään juotteiden valmistukseen. Juotokset ovat tinan seoksia, joissa on pääosin lyijyä eri suhteissa käyttötarkoituksesta riippuen. Seosta, joka sisältää 62 % Sn:ää ja 38 % Pb:tä, kutsutaan eutektiseksi ja sillä on alhaisin sulamispiste Sn - Pb -järjestelmän lejeeringeistä. Se sisältyy elektroniikassa ja sähkötekniikassa käytettyihin koostumuksiin. Muita lyijy-tinaseoksia, kuten 30 % Sn + 70 % Pb, joilla on laaja jähmettymisalue, käytetään putkistojen juottamiseen ja täyteaineena. Käytetään myös lyijytöntä tinajuotetta. Tinaseoksia, joissa on antimonia ja kuparia, käytetään kitkanestoaineina (babitit, pronssit) laakeritekniikassa eri mekanismeihin.

Joidenkin tinaseosten koostumus ja ominaisuudet

Monet tinaseokset ovat alkuaineen #50 todellisia kemiallisia yhdisteitä muiden metallien kanssa. Sulautuessaan tina on vuorovaikutuksessa kalsiumin, magnesiumin, zirkoniumin, titaanin ja monien harvinaisten maametallien kanssa. Tuloksena oleville yhdisteille on ominaista melko korkea tulenkestävyys. Siten zirkoniumstannidi Zr3Sn2 sulaa vain 1985 °C:ssa. Eikä tässä ole "syyllinen" vain zirkoniumin tulenkestävyys, vaan myös seoksen luonne, sen muodostavien aineiden välinen kemiallinen sidos. Tai toinen esimerkki. Magnesiumia ei voida katsoa johtuvan tulenkestävien metallien määrästä, 651 °C on kaukana ennätyssulamispisteestä. Tina sulaa vielä alemmassa lämpötilassa - 232°C. Ja niiden lejeeringin - Mg2Sn-yhdisteen - sulamispiste on 778 °C. Nykyaikaiset tina-lyijy-lejeeringit sisältävät 90-97 % Sn ja pieniä lisäyksiä kuparia ja antimonia lisäämään kovuutta ja lujuutta.

Liitännät. Tina muodostaa erilaisia ​​kemiallisia yhdisteitä, joista monilla on tärkeitä teollisia käyttötarkoituksia. Lukuisten epäorgaanisten yhdisteiden lisäksi tinaatomi pystyy muodostamaan kemiallisen sidoksen hiilen kanssa, mikä mahdollistaa organometalliyhdisteiden, joita kutsutaan organotinayhdisteiksi, saamiseksi. Tinakloridien, sulfaattien ja fluoriboraattien vesiliuokset toimivat elektrolyytteinä tinan ja sen seosten kerrostamiseen. Tinaoksidia käytetään keramiikan lasitteena; se antaa lasiteelle opasiteettia ja toimii väripigmenttina. Tinaoksidia voidaan kerrostaa liuoksista myös ohuena kalvona eri tuotteille, mikä antaa lujuutta lasituotteille (tai vähentää astioiden painoa säilyttäen samalla niiden lujuuden). Sinkkistannaatin ja muiden tinajohdannaisten lisääminen muovi- ja synteettisiin materiaaleihin vähentää niiden syttyvyyttä ja estää myrkyllisten höyryjen muodostumisen, ja tämä käyttöalue tulee tärkeäksi tinayhdisteille. Valtava määrä orgaanisia tinayhdisteitä kulutetaan stabilisaattoreina polyvinyylikloridille - aineelle, jota käytetään säiliöiden, putkistojen, läpinäkyvien kattomateriaalien, ikkunankarmien, vesikourujen jne. valmistukseen. Muita orgaanisia tinayhdisteitä käytetään maatalouskemikaaleina, maalien valmistuksessa. ja puunsuojeluun.

Tärkeimmät liitännät:

Tinadioksidi SnO 2 on veteen liukenematon. Luonnossa - mineraali kassiteriitti (tinakivi). Saatu hapettamalla tina hapella. Käyttö: tinan, valkoisen pigmentin saamiseksi emaleille, laseille, lasiteille.

Tinaoksidi SnO, mustia kiteitä. Hapetettu ilmassa yli 400°C, ei liukene veteen. Käyttö: musta pigmentti rubiinilasin valmistuksessa, tinasuolojen valmistukseen.

Tinahydridiä SnH 2 saadaan pieniä määriä vedyn epäpuhtaudeksi tina-magnesiumseoksia hajottaessa happojen kanssa (eli vedyn vaikutuksesta eristyksen aikana). Varastoinnin aikana se hajoaa vähitellen vapaaksi tinaksi ja vedyksi.

Tinatetrakloridi SnCl 4 nestemäinen, höyryävä ilmassa, liukenee veteen. Käyttökohteet: peittaus kankaiden värjäykseen, polymerointikatalysaattori.

Tinadikloridi SnCl 2 liukenee veteen. Muodostaa dihydraatin. Käyttökohteet: pelkistävä aine orgaanisessa synteesissä, peittausaine kankaiden värjäämiseen, öljyöljyjen valkaisuun.

Tinadisulfidi SnS 2, kullankeltaisia ​​kiteitä, liukenematon. "Kultalehti" - viimeistelyyn puun, kipsin kullan alle.