კალა ერთ-ერთია იმ მცირერიცხოვან მეტალთაგანი, რომელიც ცნობილია კაცობრიობის პრეისტორიული დროიდან. კალა და სპილენძი რკინაზე ადრე აღმოაჩინეს და მათი შენადნობი, ბრინჯაო, როგორც ჩანს, პირველი „ხელოვნური“ მასალაა, ადამიანის მიერ მომზადებული პირველი მასალა.
არქეოლოგიური გათხრების შედეგები ვარაუდობს, რომ ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე ხუთი ათასწლეულის მანძილზე ადამიანებს შეეძლოთ თავად თუნუქის დნობა. ცნობილია, რომ ძველ ეგვიპტელებს ბრინჯაოს დასამზადებლად კალა სპარსეთიდან ჩამოჰქონდათ.
სახელწოდებით "ტრაპუ" ეს ლითონი აღწერილია ძველ ინდურ ლიტერატურაში. კალის ლათინური სახელწოდება stannum მომდინარეობს სანსკრიტიდან "ასი", რაც ნიშნავს "მყარს".
კალის ხსენება გვხვდება ჰომეროსშიც. ახალ ეპოქამდე თითქმის ათი საუკუნით ადრე ფინიკიელებმა კალის საბადო გადმოიტანეს ბრიტანეთის კუნძულებიდან, რომელსაც მაშინ კასიტერიდებს უწოდებდნენ. აქედან მომდინარეობს სახელწოდება კასიტერიტი, კალის მინერალებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანი; მისი SnO 2 შემადგენლობა. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მინერალია სტანინი, ან კალის პირიტი, Cu 2 FeSnS 4 . No50 ელემენტის დარჩენილი 14 მინერალი გაცილებით იშვიათია და არ გააჩნია სამრეწველო ღირებულება. სხვათა შორის, ჩვენს წინაპრებს ჩვენზე მდიდარი კალის მადნები ჰქონდათ. შესაძლებელი იყო ლითონის დნობა უშუალოდ დედამიწის ზედაპირზე მდებარე მადნებიდან და გამდიდრებული ამინდის და გამორეცხვის ბუნებრივი პროცესების დროს. დღესდღეობით ასეთი საბადოები აღარ არსებობს. თანამედროვე პირობებში თუნუქის მიღების პროცესი მრავალსაფეხურიანი და შრომატევადია. მადნები, რომლებიდანაც ახლა კალის დნობა ხდება, შემადგენლობით რთულია: No50 ელემენტის გარდა (ოქსიდის ან სულფიდის სახით), ჩვეულებრივ შეიცავს სილიციუმს, რკინას, ტყვიას, სპილენძს, თუთიას, დარიშხანს, ალუმინს, კალციუმს, ვოლფრამს. და სხვა ელემენტები. დღევანდელი თუნუქის მადნები იშვიათად შეიცავს 1%-ზე მეტ Sn-ს, პლაცერები შეიცავს კიდევ ნაკლებს: 0,01...0,02% Sn. ეს ნიშნავს, რომ კილოგრამი კალის მისაღებად საჭიროა მინიმუმ ცენტნერის მადნის მოპოვება და დამუშავება.
როგორ მიიღება კალა მადნებიდან
No50 ელემენტის დამზადება მადნებიდან და პლასტერებიდან ყოველთვის იწყება გამდიდრებით. კალის მადნების გამდიდრების მეთოდები საკმაოდ მრავალფეროვანია. კერძოდ, გამოიყენება გრავიტაციული მეთოდი, რომელიც ეფუძნება ძირითადი და თანმხლები მინერალების სიმკვრივის განსხვავებას. ამავე დროს, არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ თანმხლები შორს არის ყოველთვის ცარიელი ჯიშისგან. ხშირად ისინი შეიცავს ძვირფას ლითონებს, როგორიცაა ვოლფრამი, ტიტანი, ლანთანიდები. ასეთ შემთხვევებში ისინი ცდილობენ კალის მადნიდან ამოიღონ ყველა ღირებული კომპონენტი.
მიღებული კალის კონცენტრატის შემადგენლობა დამოკიდებულია ნედლეულზე და ასევე იმაზე, თუ როგორ მიიღეს ეს კონცენტრატი. კალის შემცველობა მასში 40-დან 70%-მდე მერყეობს. კონცენტრატი იგზავნება ღუმელებში (600...700°C-ზე), სადაც მისგან იშლება დარიშხანისა და გოგირდის შედარებით აქროლადი მინარევები. ხოლო რკინის, ანტიმონის, ბისმუტისა და ზოგიერთი სხვა ლითონის უმეტესი ნაწილი გაჟღენთილია მარილმჟავით სროლის შემდეგ. ამის შემდეგ, რჩება თუნუქის გამოყოფა ჟანგბადისა და სილიკონისგან. მაშასადამე, შავი კალის წარმოების ბოლო ეტაპი არის ნახშირით და ნაკადით დნობა რევერბერატორულ ან ელექტრო ღუმელებში. ფიზიკურ-ქიმიური თვალსაზრისით, ეს პროცესი აფეთქების ღუმელის მსგავსია: ნახშირბადი კალისგან ჟანგბადს „ართმევს“, ნაკადები კი სილიციუმის დიოქსიდს ლითონთან შედარებით მსუბუქ წიდად აქცევს.
უხეშ თუნუქში ჯერ კიდევ საკმაოდ ბევრი მინარევებია: 5 ... 8%. მაღალი ხარისხის ლითონის (96,5 ... 99,9% Sn) მისაღებად გამოიყენება ცეცხლი ან ნაკლებად ხშირად ელექტროლიტური გადამუშავება. და ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის საჭირო კალა, რომლის სისუფთავე თითქმის ექვსი ცხრაა - 99,99985% Sn - მიიღება ძირითადად ზონის დნობით.
სხვა წყარო
კილოგრამი კალის მისაღებად არ არის საჭირო ცენტნერის მადნის გადამუშავება. სხვაგვარად შეგიძლიათ: „გაასუფთავეთ“ 2000 ძველი ქილა.
მხოლოდ ნახევარი გრამი კალის თითო ქილა. მაგრამ წარმოების მასშტაბზე გამრავლებული ეს ნახევარი გრამი ათეულ ტონად იქცევა... კაპიტალისტური ქვეყნების ინდუსტრიაში „მეორადი“ კალის წილი მთლიანი წარმოების დაახლოებით მესამედს შეადგენს. ჩვენს ქვეყანაში ფუნქციონირებს ასამდე სამრეწველო კალის აღმდგენი ქარხანა.
როგორ ხდება კალის ამოღება თუნუქის ფირფიტიდან? ამის მექანიკურად გაკეთება თითქმის შეუძლებელია, ამიტომ იყენებენ რკინისა და კალის ქიმიურ თვისებებში განსხვავებას. ყველაზე ხშირად, კალის მკურნალობენ აირისებრი ქლორით. რკინა ტენის არარსებობის შემთხვევაში არ რეაგირებს მასზე. კალა ძალიან ადვილად ერწყმის ქლორს. წარმოიქმნება მოსაწევი სითხე - კალის ქლორიდი SnCl 4, რომელიც გამოიყენება ქიმიურ და ტექსტილის მრეწველობაში ან იგზავნება ელექტროლიზატორში მისგან მეტალის კალის მისაღებად. და ისევ „წრე“ დაიწყება: ამ თუნუქით დაიფარება ფოლადის ფურცლები, მიიღებენ თუნუქის. მას ქილებში გაუკეთებენ, ჭურჭელს საჭმლით ავსებენ და დალუქვენ. მერე გახსნიან, კონსერვებს მიირთმევენ, ქილებს გადააგდებენ. და შემდეგ ისინი (სამწუხაროდ ყველა არა) კვლავ მოხვდებიან "მეორადი" თუნუქის ქარხნებში.
სხვა ელემენტები ქმნიან ციკლს ბუნებაში მცენარეების, მიკროორგანიზმების და ა.შ. კალის ციკლი ადამიანის ხელის ნამუშევარია.
კალა შენადნობებში
მსოფლიოში კალის წარმოების დაახლოებით ნახევარი მიდის თუნუქის ქილებზე. მეორე ნახევარი - მეტალურგიაში, სხვადასხვა შენადნობების მისაღებად. ჩვენ დეტალურად არ ვისაუბრებთ კალის შენადნობებიდან ყველაზე ცნობილზე - ბრინჯაოზე, მკითხველებს მივმართავთ სტატიას სპილენძის შესახებ - ბრინჯაოს კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი კომპონენტი. ეს მით უფრო გამართლებულია, რადგან არის უთუნუქის ბრინჯაოები, მაგრამ არ არის „უსპილენძები“. უნუგეშო ბრინჯაოს შექმნის ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი არის No50 ელემენტის სიმწირი. მიუხედავად ამისა, კალის შემცველი ბრინჯაო კვლავ მნიშვნელოვანი მასალაა როგორც მექანიკური ინჟინერიისთვის, ასევე ხელოვნებისთვის.
ტექნიკას ასევე სჭირდება კალის სხვა შენადნობები. მართალია, ისინი თითქმის არასოდეს გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალები: ისინი არ არიან საკმარისად ძლიერი და ძალიან ძვირი. მაგრამ მათ აქვთ სხვა თვისებები, რაც შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვანი ტექნიკური პრობლემების გადაჭრას მასალის შედარებით დაბალ ფასად.
ყველაზე ხშირად, თუნუქის შენადნობები გამოიყენება როგორც ანტიფრიქციული მასალები ან შედუღება. პირველი საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ მანქანები და მექანიზმები, შეამციროთ ხახუნის დანაკარგები; მეორე დააკავშირებს ლითონის ნაწილებს.
ყველა ანტიფრიქციული შენადნობებიდან საუკეთესო თვისებები აქვს თუნუქის ბაბიტს, რომელიც შეიცავს 90%-მდე კალის. რბილი და დაბალი დნობის ტყვიის კალის ჯაგრისები კარგად სველებენ მეტალების უმეტესობის ზედაპირს, აქვთ მაღალი გამტარიანობა და დაღლილობის წინააღმდეგობა. ამასთან, მათი გამოყენების ფარგლები შეზღუდულია თავად ჯარისკაცების არასაკმარისი მექანიკური სიძლიერის გამო.
თუნუქი ასევე არის ტიპოგრაფიული შენადნობის ჰარტის ნაწილი. დაბოლოს, თუნუქის დაფუძნებული შენადნობები ძალიან აუცილებელია ელექტროტექნიკისთვის. ელექტრო კონდენსატორების ყველაზე მნიშვნელოვანი მასალაა ფოლადი; ეს არის თითქმის სუფთა კალა, გადაქცეული თხელ ფურცლებად (სხვა ლითონების წილი სტანიოლში არ აღემატება 5%).
სხვათა შორის, ბევრი კალის შენადნობები არის #50 ელემენტის ნამდვილი ქიმიური ნაერთები სხვა ლითონებთან. შერწყმისას კალა ურთიერთქმედებს კალციუმთან, მაგნიუმთან, ცირკონიუმთან, ტიტანთან და ბევრ იშვიათ დედამიწასთან. მიღებული ნაერთები ხასიათდება საკმაოდ მაღალი ცეცხლგამძლეობით. ამრიგად, ცირკონიუმის სტანიდი Zr 3 Sn 2 დნება მხოლოდ 1985 ° C ტემპერატურაზე. და აქ არა მხოლოდ ცირკონიუმის ცეცხლგამძლეობაა დამნაშავე, არამედ შენადნობის ბუნება, ქიმიური კავშირი მის შემქმნელ ნივთიერებებს შორის. ან სხვა მაგალითი. მაგნიუმი არ შეიძლება იყოს კლასიფიცირებული, როგორც ცეცხლგამძლე ლითონი, 651 ° C შორს არის რეკორდული დნობის წერტილიდან. კალა დნება კიდევ უფრო დაბალ ტემპერატურაზე 232°C. და მათ შენადნობს - Mg 2 Sn ნაერთს - აქვს დნობის წერტილი 778 ° C.
ის ფაქტი, რომ №50 ელემენტი ქმნის ამ ტიპის საკმაოდ მრავალრიცხოვან შენადნობებს, გვაიძულებს კრიტიკულად განვიხილოთ განცხადება, რომ მსოფლიოში წარმოებული კალის მხოლოდ 7% მოიხმარება ქიმიური ნაერთების სახით (“Brief Chemical Encyclopedia”, ტ. 3. , გვ. 739). როგორც ჩანს, აქ საუბარია მხოლოდ არალითონებთან ნაერთებზე.
ნაერთები არალითონებით
ამ ნივთიერებებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია ქლორიდები. კალის ტეტრაქლორიდი SnCl 4 ხსნის იოდს, ფოსფორს, გოგირდს და ბევრ ორგანულ ნივთიერებას. ამიტომ, იგი ძირითადად გამოიყენება როგორც ძალიან სპეციფიკური გამხსნელი. კალის დიქლორიდი SnCl 2 გამოიყენება როგორც შეღებვის საშუალება და როგორც შემცირების საშუალება ორგანული საღებავების სინთეზში. იგივე ფუნქციები აქვს ტექსტილის წარმოებაში No50 ელემენტის კიდევ ერთ ნაერთს, ნატრიუმის სტანატს Na 2 SnO 3. გარდა ამისა, მისი დახმარებით აბრეშუმი იწონება.
ინდუსტრია ასევე იყენებს კალის ოქსიდებს შეზღუდული რაოდენობით. SnO გამოიყენება ლალის მინის დასამზადებლად, ხოლო SnO 2 გამოიყენება თეთრი მინანქრის დასამზადებლად. თუნუქის დისულფიდის SnS 2-ის ოქროსფერ-ყვითელ კრისტალებს ხშირად უწოდებენ ოქროს ფოთოლს, რომელსაც „ოქროს“ ხე, თაბაშირი. ეს არის, ასე ვთქვათ, კალის ნაერთების ყველაზე „ანტითანამედროვე“ გამოყენება. რაც შეეხება ყველაზე თანამედროვეს?
თუ გავითვალისწინებთ მხოლოდ კალის ნაერთებს, მაშინ ეს არის ბარიუმის სტანატის BaSnO 3 გამოყენება რადიოინჟინერიაში, როგორც შესანიშნავი დიელექტრიკი. კალის ერთ-ერთმა იზოტოპმა, 119 Sn-მა კი მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა მოსბაუერის ეფექტის შესწავლაში - ფენომენი, რომლის გამოც შეიქმნა კვლევის ახალი მეთოდი - გამა-რეზონანსული სპექტროსკოპია. და ეს არ არის ერთადერთი შემთხვევა, როდესაც უძველესი ლითონი ემსახურებოდა თანამედროვე მეცნიერებას.
ნაცრისფერი კალის მაგალითზე - No50 ელემენტის ერთ-ერთი მოდიფიკაცია - გამოვლინდა კავშირი ნახევარგამტარული მასალის თვისებებსა და ქიმიურ ბუნებას შორის. და ეს, როგორც ჩანს, ერთადერთია, რისთვისაც ნაცრისფერი თუნუქის გახსენება კეთილი სიტყვით შეიძლება: მან მეტი ზიანი მოიტანა, მეტი სიკეთე. ჩვენ დავუბრუნდებით #50 ელემენტის ამ მრავალფეროვნებას კალის ნაერთების კიდევ ერთ დიდ და მნიშვნელოვან ჯგუფზე საუბრის შემდეგ.
ორგანოტინის შესახებ
არსებობს მრავალი ორგანული ელემენტის ნაერთი, რომელიც შეიცავს კალის. პირველი მათგანი 1852 წელს მიიღეს.
თავდაპირველად, ამ კლასის ნივთიერებები მიიღეს მხოლოდ ერთი გზით - არაორგანული კალის ნაერთებისა და გრიგნარდის რეაგენტების გაცვლის რეაქციაში. აი ასეთი რეაქციის მაგალითი:
SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl
(R აქ არის ნახშირწყალბადის რადიკალი, X არის ჰალოგენი).
SnR 4 კომპოზიციის ნაერთებმა არ ჰპოვა ფართო პრაქტიკული გამოყენება. მაგრამ სწორედ მათგან მიიღება სხვა ორგანული ნივთიერებები, რომელთა სარგებელი უდავოა.
პირველად, ორგანოტინის მიმართ ინტერესი პირველი მსოფლიო ომის დროს გაჩნდა. იმ დროისთვის მიღებული თითქმის ყველა ორგანული კალის ნაერთები ტოქსიკური იყო. ეს ნაერთები არ გამოიყენებოდა ტოქსიკურ ნივთიერებებად; მათი ტოქსიკურობა მწერების, ობის და მავნე მიკრობების მიმართ მოგვიანებით გამოიყენებოდა. ტრიფენილტინის აცეტატის (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3 საფუძველზე შეიქმნა ეფექტური პრეპარატი კარტოფილისა და შაქრის ჭარხლის სოკოვან დაავადებებთან საბრძოლველად. ამ პრეპარატს კიდევ ერთი სასარგებლო თვისება გააჩნდა: ასტიმულირებდა მცენარეების ზრდას და განვითარებას.
სოკოების წინააღმდეგ საბრძოლველად, რომლებიც ვითარდება მერქნისა და ქაღალდის ინდუსტრიის აპარატში, გამოიყენება სხვა ნივთიერება - ტრიბუტილტინის ჰიდროქსიდი (C 4 H 9) 3 SnOH. ეს მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს აპარატურის მუშაობას.
დიბუტილტინის დილაურინატს (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2 აქვს მრავალი "პროფესია". იგი გამოიყენება ვეტერინარულ პრაქტიკაში, როგორც ჰელმინთების (ჭიების) სამკურნალო საშუალება. იგივე ნივთიერება ფართოდ გამოიყენება ქიმიურ მრეწველობაში, როგორც პოლივინილ ქლორიდის და სხვა პოლიმერული მასალების სტაბილიზატორი და კატალიზატორი. ურეთანის (პოლიურეთანის რეზინების მონომერების) წარმოქმნის რეაქციის სიჩქარე ასეთი კატალიზატორის არსებობისას იზრდება 37 ათასჯერ.
ეფექტური ინსექტიციდები შეიქმნა ორგანული ნაერთების საფუძველზე; ორგანოტინის სათვალეები საიმედოდ იცავს რენტგენის გამოსხივებისგან, გემების წყალქვეშა ნაწილები დაფარულია პოლიმერული ტყვიით და ორგანოტინის საღებავებით, რათა მათზე მოლუსკები არ გაიზარდოს.
ეს ყველაფერი ოთხვალენტიანი კალის ნაერთებია. სტატიის შეზღუდული მოცულობა არ იძლევა ამ კლასის ბევრ სხვა სასარგებლო ნივთიერებაზე საუბრის საშუალებას.
პირიქით, ორვალენტიანი კალის ორგანული ნაერთები რიცხოვნობით ცოტაა და აქამდე პრაქტიკულად ვერ იპოვეს პრაქტიკული გამოყენება.
ნაცრისფერი კალის შესახებ
1916 წლის ცივ ზამთარში კალის პარტია სარკინიგზო გზით გაიგზავნა შორეული აღმოსავლეთიდან რუსეთის ევროპულ ნაწილში. მაგრამ ადგილზე მოვიდა არა მოვერცხლისფრო-თეთრი ღეროები, არამედ ძირითადად ნაცრისფერი ფხვნილი.
ოთხი წლით ადრე, კატასტროფა მოხდა პოლარული მკვლევარის რობერტ სკოტის ექსპედიციასთან. სამხრეთ პოლუსზე მიმავალი ექსპედიცია საწვავის გარეშე დარჩა: ის რკინის ჭურჭლიდან გაჟონა თუნუქით შედუღებული ნაკერებით.
დაახლოებით იმავე წლებში ცნობილი რუსი ქიმიკოსი ვ.ვ. მარკოვნიკოვს კომისარიატმა სთხოვა აეხსნა, თუ რა ხდებოდა თუნუქით დაფარულ ჩაიდანებზე, რომლებიც მიეწოდებოდა რუსეთის ჯარს. ჩაიდანი, რომელიც მიიტანეს ლაბორატორიაში, როგორც შემთხვევის შესწავლა, დაფარული იყო ნაცრისფერი ლაქებითა და წარმონაქმნებით, რომლებიც იშლებოდა ხელით მსუბუქი დაჭერითაც კი. ანალიზმა აჩვენა, რომ როგორც მტვერი, ასევე წარმონაქმნები მხოლოდ კალისგან შედგებოდა, ყოველგვარი მინარევების გარეშე.
რა დაემართა მეტალს ყველა ამ შემთხვევაში?
ბევრი სხვა ელემენტის მსგავსად, კალას აქვს რამდენიმე ალოტროპული მოდიფიკაცია, რამდენიმე მდგომარეობა. (სიტყვა "ალოტროპია" ბერძნულიდან ითარგმნება როგორც "სხვა თვისება", "სხვა მობრუნება.") ნორმალურ დადებით ტემპერატურაზე კალა ისე გამოიყურება, რომ არავის ეპარება ეჭვი, რომ იგი მიეკუთვნება ლითონების კლასს.
თეთრი მეტალი, დრეკადი, ელასტიური. თეთრი კალის კრისტალები (მას ასევე უწოდებენ ბეტა-კალს) არის ტეტრაგონალური. ელემენტარული კრისტალური მედის კიდეების სიგრძეა 5,82 და 3,18 Å. მაგრამ 13.2°C-ზე ქვემოთ, კალის "ნორმალური" მდგომარეობა განსხვავებულია. როგორც კი ამ ტემპერატურულ ზღვარს მიაღწევს, იწყება თუნუქის კალმის კრისტალურ სტრუქტურაში გადაწყობა. თეთრი კალა გარდაიქმნება დაფხვნილ ნაცრისფერ ან ალფა კალად და რაც უფრო დაბალია ტემპერატურა, მით უფრო დიდია ამ ტრანსფორმაციის სიჩქარე. მაქსიმუმს აღწევს მინუს 39°C-ზე.
კუბური კონფიგურაციის რუხი თუნუქის კრისტალები; მათი ელემენტარული უჯრედების ზომები უფრო დიდია - კიდის სიგრძე 6,49 Å. აქედან გამომდინარე, ნაცრისფერი თუნუქის სიმკვრივე შესამჩნევად ნაკლებია, ვიდრე თეთრი: 5,76 და 7,3 გ/სმ3, შესაბამისად.
თეთრი თუნუქის ნაცრისფერი ფერის შედეგს ხანდახან მოიხსენიებენ როგორც "კალის ჭირს". სამხედრო ჩაიდანებზე, ვაგონებზე თუნუქის მტვრის ლაქები და წარმონაქმნები, სითხეში გამტარი ნაკერები ამ „დაავადების“ შედეგია.
რატომ არ ხდება ახლა ასეთი ისტორიები? მხოლოდ ერთი მიზეზის გამო: მათ ისწავლეს კალის ჭირის „მკურნალობა“. დაზუსტდა მისი ფიზიკურ-ქიმიური ბუნება, დადგინდა, თუ როგორ მოქმედებს გარკვეული დანამატები ლითონის მგრძნობელობაზე „ჭირის“ მიმართ. აღმოჩნდა, რომ ამ პროცესს ხელს უწყობს ალუმინი და თუთია, ბისმუტი, ტყვია და ანტიმონი კი პირიქით, ეწინააღმდეგება.
თეთრი და ნაცრისფერი კალის გარდა, აღმოჩნდა No50 ელემენტის კიდევ ერთი ალოტროპული მოდიფიკაცია - გამა კალა, რომელიც სტაბილურია 161°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. ასეთი კალის გამორჩეული თვისება არის სისუსტე. როგორც ყველა ლითონი, კალა უფრო დრეკადი ხდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მაგრამ მხოლოდ 161°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. შემდეგ ის მთლიანად კარგავს თავის პლასტიურობას, გადაიქცევა გამა თიხაში და ხდება იმდენად მტვრევადი, რომ შეიძლება დაფხვნილი გახდეს.
მეტი სიმცირის შესახებ
ხშირად ელემენტების შესახებ სტატიები მთავრდება ავტორის მსჯელობით მისი „გმირის“ მომავალზე. როგორც წესი, იგი დახატულია ვარდისფერ შუქზე. კალის შესახებ სტატიის ავტორი მოკლებულია ამ შესაძლებლობას: კალის მომავალი, ლითონის, რომელიც უდავოდ ყველაზე სასარგებლოა, გაურკვეველია. გაუგებარია მხოლოდ ერთი მიზეზის გამო.
რამდენიმე წლის წინ აშშ-ის მაღაროების ბიურომ გამოაქვეყნა გამოთვლები, რომლებმაც აჩვენეს, რომ No50 ელემენტის დადასტურებული რეზერვები მსოფლიოში მაქსიმუმ 35 წელი გაგრძელდება. მართალია, ამის შემდეგ აღმოაჩინეს რამდენიმე ახალი საბადო, მათ შორის ყველაზე დიდი ევროპაში, რომელიც მდებარეობს პოლონეთის სახალხო რესპუბლიკის ტერიტორიაზე. მიუხედავად ამისა, კალის დეფიციტი კვლავ აწუხებს სპეციალისტებს.
ამიტომ, დავასრულეთ ამბავი No50 ელემენტის შესახებ, გვინდა კიდევ ერთხელ შეგახსენოთ კალის შენახვისა და დაცვის აუცილებლობა.
ამ ლითონის ნაკლებობა ლიტერატურის კლასიკოსებსაც კი აწუხებდა. გახსოვს ანდერსენი? ”ოცდაოთხი ჯარისკაცი ზუსტად იგივე იყო, ხოლო ოცდამეხუთე ჯარისკაცი ცალფეხა. ბოლოს ჩამოასხეს და თუნუქის ცოტა ნაკლებობა იყო“. ახლა თუნუქი აკლია ცოტა არ იყოს. გასაკვირი არ არის, რომ ორფეხა თუნუქის ჯარისკაცებიც კი იშვიათობად იქცნენ - პლასტიკური უფრო ხშირია. მაგრამ პოლიმერების მიმართ პატივისცემით, მათ ყოველთვის არ შეუძლიათ კალის შეცვლა.
იზოტოპები
კალა ერთ-ერთი ყველაზე "მულტიიზოტოპური" ელემენტია: ბუნებრივი კალა შედგება ათი იზოტოპისგან, მასობრივი ნომრებით 112, 114...120, 122 და 124. მათგან ყველაზე გავრცელებულია 120 Sn, ის შეადგენს დაახლოებით 33%-ს. ყველა ხმელეთის კალის. თითქმის 100-ჯერ მცირეა tin-115-ზე, #50 ელემენტის უიშვიათესი იზოტოპი. ხელოვნურად იქნა მიღებული კალის კიდევ 15 იზოტოპი მასობრივი ნომრებით 108...111, 113, 121, 123, 125...132. ამ იზოტოპების სიცოცხლის ხანგრძლივობა არ არის იგივე. ასე რომ, tin-123-ს აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი 136 დღე, ხოლო tin-132 არის მხოლოდ 2.2 წუთი.
რატომ ჰქვია ბრინჯაოს ბრინჯაო?
სიტყვა "ბრინჯაო" თითქმის ერთნაირად ჟღერს ბევრ ევროპულ ენაში. მის წარმოშობას ადრიატიკის ზღვაზე მდებარე პატარა იტალიური პორტის - ბრინდიზის სახელს უკავშირდება. სწორედ ამ პორტით აწვდიდნენ ძველ დროში ბრინჯაოს ევროპაში და ძველ რომში ამ შენადნობას ეძახდნენ "es brindisi" - სპილენძი ბრინდიზიდან.
გამომგონებლის პატივსაცემად
ლათინური სიტყვა frictio ნიშნავს ხახუნს. აქედან მომდინარეობს ხახუნის საწინააღმდეგო მასალების სახელწოდება, ანუ მასალები „ხახუნის წინააღმდეგ“. ისინი ოდნავ ცვდებიან, რბილი და დრეკადი არიან. მათი მთავარი გამოყენება არის სატარი ჭურვების წარმოება. კალისა და ტყვიის საფუძველზე პირველი ანტიფრიქციული შენადნობი შემოგვთავაზა ინჟინერმა ბაბიტმა 1839 წელს. აქედან მომდინარეობს ანტიფრიქციული შენადნობების დიდი და ძალიან მნიშვნელოვანი ჯგუფის სახელი - ბაბიტები.
კალა კონსერვისთვის
საკვები პროდუქტების გრძელვადიანი შენახვის მეთოდი თუნუქით დაფარულ თუნუქის ქილებში დაკონსერვებით პირველად შემოგვთავაზა ფრანგმა შეფმა ფ. აპერტმა 1809 წელს.
ოკეანის ფსკერიდან
1976 წელს დაიწყო არაჩვეულებრივი საწარმო, რომელსაც შემოკლებით REP ეწოდება. მისი გაშიფვრა ხდება შემდეგნაირად: საძიებო-საწარმოო საწარმო. ის ძირითადად გემებზე მდებარეობს. არქტიკული წრის მიღმა, ლაპტევის ზღვაში, ვანკინას ყურის მიდამოებში, REP ამოაქვს თუნუქის შემცველ ქვიშას ზღვის ფსკერიდან. აქ, ერთ-ერთ გემზე, არის გამდიდრების ქარხანა.
მსოფლიო წარმოება
ამერიკული მონაცემებით, კალის მსოფლიო წარმოება 1975 წელს 174...180 ათასი ტონა იყო.
კალა არის ქიმიური ელემენტი სიმბოლოთ Sn (ლათინურიდან: stannum) და ატომური რიცხვით 50. ეს არის ელემენტების პერიოდული ცხრილის მე-14 ჯგუფის შემდგომი გარდამავალი ლითონი. კალა მიიღება ძირითადად მინერალური კალის მადნიდან, რომელიც შეიცავს კალის დიოქსიდს SnO2. კალას აქვს ქიმიური მსგავსება მე-14 ჯგუფის მეზობლებთან, გერმანიუმთან და ტყვიასთან, და აქვს ორი ძირითადი დაჟანგვის მდგომარეობა, +2 და ოდნავ უფრო სტაბილური +4. კალა 49-ე ყველაზე უხვი ელემენტია და აქვს ყველაზე სტაბილური იზოტოპები პერიოდულ სისტემაზე (10 სტაბილური იზოტოპით), პროტონების „ჯადოსნური“ რაოდენობის გამო. კალას აქვს ორი ძირითადი ალოტროპი: ოთახის ტემპერატურაზე სტაბილური ალოტროპი არის β-კალა, მოვერცხლისფრო-თეთრი, ელასტიური ლითონი, მაგრამ დაბალ ტემპერატურაზე კალა იქცევა ნაკლებად მკვრივ ნაცრისფერ α-კალად, რომელსაც აქვს ალმასის კუბური სტრუქტურა. ლითონის კალა ადვილად არ იჟანგება ჰაერში. პირველი შენადნობი, რომელიც ფართო მასშტაბით გამოიყენებოდა, იყო ბრინჯაო, დამზადებული კალისა და სპილენძისგან, დაწყებული ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 3000 წელს. ე. 600 წლის შემდეგ ძვ.წ. ე. წარმოებული სუფთა მეტალის თუნუქის. კალის და ტყვიის შენადნობი, რომელშიც კალის 85-90% შეადგენს, ჩვეულებრივ, სპილენძისგან, ანტიმონისა და ტყვიისგან შედგებოდა, ჭურჭლის დასამზადებლად იყენებდნენ ბრინჯაოს ხანიდან მე-20 საუკუნემდე. დღესდღეობით, კალა გამოიყენება ბევრ შენადნობში, ყველაზე ხშირად რბილ კალის/ტყვიის შენადნობებში, რომლებიც, როგორც წესი, შეიცავს 60% ან მეტ კალას. კალის კიდევ ერთი გავრცელებული გამოყენებაა, როგორც კოროზიის მდგრადი საფარი ფოლადზე. არაორგანული კალის ნაერთები საკმაოდ არატოქსიკურია. დაბალი ტოქსიკურობის გამო დაკონსერვებულ ლითონს იყენებდნენ თუნუქის ქილებით საკვების შესაფუთად, რომლებიც, ფაქტობრივად, ძირითადად დამზადებულია ფოლადისგან ან ალუმინისგან. თუმცა, კალის გადაჭარბებულმა ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს პრობლემები არსებითი მიკროელემენტების მეტაბოლიზმთან დაკავშირებით, როგორიცაა სპილენძი და თუთია, და ზოგიერთი ორგანული ნაერთი შეიძლება იყოს თითქმის ისეთივე ტოქსიკური, როგორც ციანიდი.
მახასიათებლები
ფიზიკური
კალა არის რბილი, ელასტიური, დრეკადი და უაღრესად კრისტალური ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი. როდესაც კალის ფირფიტა მოხრილია, კრისტალების დაძმობილებიდან ისმის ხრაშუნის ხმა, რომელიც ცნობილია როგორც "კალის ბზარი". კალა დნება დაბალ ტემპერატურაზე, დაახლოებით 232 °C, ყველაზე დაბალი ჯგუფში 14. დნობის წერტილი შემდგომში მცირდება 177,3 °C-მდე 11 ნმ ნაწილაკებისთვის. β- კალა (ლითონის ფორმა, ან თეთრი თუნუქის, BCT სტრუქტურა), რომელიც სტაბილიზირებულია ოთახის ტემპერატურაზე და ზემოთ, ელასტიური. ამის საპირისპიროდ, α-tin (არამეტალური ფორმა, ან ნაცრისფერი კალა), რომელიც სტაბილიზებულია 13,2 °C-მდე, მყიფეა. α-კალას აქვს კუბური კრისტალური სტრუქტურა ალმასის, სილიკონის ან გერმანიუმის მსგავსი. α-კალას საერთოდ არ აქვს მეტალის თვისებები, რადგან მისი ატომები ქმნიან კოვალენტურ სტრუქტურას, რომელშიც ელექტრონები თავისუფლად ვერ მოძრაობენ. ეს არის მოსაწყენი ნაცრისფერი ფხვნილი მასალა, რომელსაც არ აქვს რაიმე ფართო გამოყენება რამდენიმე სპეციალიზებული ნახევარგამტარული აპლიკაციის გარდა. ეს ორი ალოტროპი, α-კალის და β-კალის, უფრო ცნობილია, როგორც კალის ნაცრისფერი და კალის თეთრი, შესაბამისად. კიდევ ორი ალოტროპი, γ და σ, არსებობს 161 °C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე და რამდენიმე გიგაპასკალზე მაღალი წნევის დროს. ცივ პირობებში β- კალა სპონტანურად გარდაიქმნება α-კალიად. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც "კალის ჭირი". მიუხედავად იმისა, რომ α-β ტრანსფორმაციის ტემპერატურა ნომინალურად არის 13,2 °C და მინარევები (მაგ. Al, Zn და ა.შ.) არის გარდამავალი ტემპერატურის ქვემოთ 0 °C და, Sb ან Bi-ს დამატებით, ტრანსფორმაცია შეიძლება საერთოდ არ მოხდეს. კალის გამძლეობის გაზრდა. კალის კომერციული კლასები (99.8%) უძლებს ტრანსფორმაციას ბისმუტის, ანტიმონის, ტყვიის და ვერცხლის მცირე რაოდენობით მინარევების სახით არსებული ინჰიბიტორული ეფექტის გამო. შენადნობი ელემენტები, როგორიცაა სპილენძი, ანტიმონი, ბისმუტი, კადმიუმი, ვერცხლი, ზრდის ნივთიერების სიმტკიცეს. კალა საკმაოდ ადვილად აყალიბებს მყარ, მტვრევად მეტალთაშორის ფაზებს, რომლებიც ხშირად არასასურველია. კალა არ წარმოქმნის ბევრ მყარ ხსნარს ზოგადად სხვა ლითონებში და რამდენიმე ელემენტს აქვს შესამჩნევი მყარი ხსნადობა კალაში. თუმცა, მარტივი ევტექტიკური სისტემები შეინიშნება ბისმუტის, გალიუმის, ტყვიის, ტალიუმის და თუთიის გამოყენებით. კალა ხდება ზეგამტარი 3,72 K-ზე დაბლა და არის ერთ-ერთი პირველი ზეგამტარი, რომელიც შესწავლილია; მაისნერის ეფექტი, ზეგამტარების ერთ-ერთი დამახასიათებელი თვისება, პირველად აღმოაჩინეს ზეგამტარ კალის კრისტალებში.
ქიმიური თვისებები
თუნუქის წინააღმდეგობას უწევს წყლის კოროზიას, მაგრამ შეიძლება დაესხას მჟავებს და ტუტეებს. თუნუქი შეიძლება იყოს ძალიან გაპრიალებული და გამოყენებული იქნას როგორც დამცავი საფარი სხვა ლითონებისთვის. დამცავი ოქსიდის (პასიური) ფენა ხელს უშლის შემდგომ დაჟანგვას, იგივე, რაც წარმოიქმნება პიუტერზე და სხვა პიუტერის შენადნობებზე. კალა მოქმედებს როგორც კატალიზატორი, როდესაც ჟანგბადი ხსნარშია და ხელს უწყობს ქიმიური კოროზიის დაჩქარებას.
იზოტოპები
კალას აქვს ათი სტაბილური იზოტოპი ატომური მასებით 112, 114-დან 120-მდე, 122-მდე და 124-მდე, რაც ნებისმიერი ელემენტის ყველაზე დიდი რაოდენობაა. მათგან ყველაზე გავრცელებულია 120Sn (ყველა კალის თითქმის მესამედი), 118Sn და 116Sn, ხოლო ყველაზე ნაკლებად გავრცელებულია 115Sn. იზოტოპებს ლუწი მასის რიცხვებით არ აქვთ ბირთვული სპინი, ხოლო კენტი რიცხვების იზოტოპებს აქვთ სპინი +1/2. კალა, სამი საერთო იზოტოპით 116Sn, 118Sn და 120Sn, ერთ-ერთი ყველაზე მარტივი ელემენტია NMR სპექტროსკოპიის გამოყენებით აღმოსაჩენად და გასაანალიზებლად. მიჩნეულია, რომ სტაბილური იზოტოპების ეს დიდი რაოდენობა არის ატომური რიცხვის 50, ბირთვული ფიზიკის „ჯადოსნური რიცხვის“ პირდაპირი შედეგი. კალა ასევე გვხვდება 29 არასტაბილურ იზოტოპში, რომლებიც მოიცავს ყველა სხვა ატომურ მასას 99-დან 137-მდე. გარდა 126Sn-ისა, რომლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 230000 წელია, ყველა რადიოიზოტოპს აქვს ნახევარგამოყოფის პერიოდი ერთ წელზე ნაკლები. 1994 წელს აღმოჩენილი რადიოაქტიური 100Sn და 132Sn იმ რამდენიმე ნუკლიდებს შორისაა, რომლებსაც აქვთ „ორმაგი ჯადოსნური“ ბირთვი: მიუხედავად იმისა, რომ არასტაბილურია, პროტონ-ნეიტრონის ძალიან არათანაბარი თანაფარდობით, ისინი წარმოადგენენ საბოლოო წერტილებს, რომელთა მიღმაც სტაბილურობა სწრაფად იკლებს. კიდევ 30 მეტასტაბილური იზომერი დამახასიათებელი იყო იზოტოპებისთვის 111-დან 131-მდე, ყველაზე სტაბილური იყო 121 mSn ნახევარგამოყოფის პერიოდით 43,9 წელი. სტაბილური კალის იზოტოპების სიმრავლის შედარებითი განსხვავებები შეიძლება აიხსნას მათი ფორმირების განსხვავებული რეჟიმით ვარსკვლავური ნუკლეოსინთეზის დროს. 116Sn-დან 120Sn-ის ჩათვლით წარმოიქმნება s-პროცესში (ნელი ნეიტრონები) უმეტეს ვარსკვლავებში და, შესაბამისად, ისინი ყველაზე გავრცელებული იზოტოპებია, ხოლო 122Sn და 124Sn ფორმირდება არა მხოლოდ R-პროცესში (სწრაფი ნეიტრონები) სუპერნოვებში და ნაკლებად ხშირად. (117Sn-დან 120Sn-მდე იზოტოპები ასევე სარგებლობენ r-პროცესით.) დაბოლოს, პროტონებით მდიდარი უიშვიათესი იზოტოპები, 112Sn, 114Sn და 115Sn, არ შეიძლება წარმოიქმნას მნიშვნელოვანი რაოდენობით s- და r-პროცესებში და განიხილება p. - ბირთვები, რომელთა წარმოშობა ბოლომდე არ არის გასაგები. მათი ფორმირების ზოგიერთი შემოთავაზებული მექანიზმი მოიცავს პროტონის დაჭერას, ასევე ფოტოგაკვეთას, თუმცა 115Sn ასევე შეიძლება ნაწილობრივ წარმოიქმნას s-პროცესში, როგორც ერთდროულად, ასევე როგორც გრძელვადიანი 115In-ის „ქალიშვილი“.
ეტიმოლოგია
ინგლისური სიტყვა tin (tin) საერთოა გერმანული ენებისთვის და შეიძლება აღმოჩნდეს რეკონსტრუირებული პროტოგერმანული *tin-om; მონათესავეთა შორისაა გერმანული Zinn, შვედური tenn და ჰოლანდიური tin. ეს სიტყვა არ გვხვდება ინდოევროპული ენების სხვა ფილიალებში, გარდა გერმანულიდან ნასესხებისა (მაგალითად, ირლანდიური სიტყვა tinne მომდინარეობს ინგლისური tin-დან). ლათინური სახელწოდება stannum თავდაპირველად ვერცხლის და ტყვიის შენადნობას ნიშნავდა, ხოლო ძვ.წ. ე. იგი ნიშნავდა "კალას" - ადრეული ლათინური სიტყვა იყო plumbum quandum, ან "თეთრი ტყვია". სიტყვა stannum, როგორც ჩანს, მომდინარეობს ადრინდელი stāgnum-დან (იგივე სუბსტანციიდან), სათავეს კალის რომაული და კელტური აღნიშვნა. stannum/stāgnum-ის წარმოშობა უცნობია; ეს შეიძლება იყოს ინდოევროპული. ამის საპირისპიროდ, მეიერის კოლეგიური ლექსიკონის მიხედვით, სტანუმი, როგორც ვარაუდობენ, მომდინარეობს კორნული სტეანიდან და არის იმის დასტური, რომ კორნუოლი იყო კალის მთავარი წყარო ჩვენს წელთაღრიცხვამდე პირველ საუკუნეებში.
ამბავი
კალის მოპოვება და გამოყენება დაიწყო ბრინჯაოს ხანაში, დაახლოებით ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 3000 წელს. ე., როდესაც აღინიშნა, რომ პოლიმეტალური მადნებისაგან წარმოქმნილ სპილენძის ობიექტებს განსხვავებული ლითონის შემცველობით აქვთ განსხვავებული ფიზიკური თვისებები. ადრეული ბრინჯაოს საგნები შეიცავდა 2%-ზე ნაკლებ კალის ან დარიშხანს და, შესაბამისად, მიჩნეულია, რომ ეს არის უნებლიე შენადნობების შედეგი სპილენძის მადნის ლითონის შემცველობის გამოკვლევით. სპილენძზე მეორე ლითონის დამატება ზრდის მის სიმტკიცეს, ამცირებს დნობის წერტილს და აუმჯობესებს ჩამოსხმის პროცესს უფრო თხევადი დნობის შექმნით, რომელიც გაცივებისას უფრო მკვრივი და ნაკლებად სპონგურია. ამან შესაძლებელი გახადა დახურული ბრინჯაოს საგნების ბევრად უფრო რთული ფორმების შექმნა. დარიშხანის ბრინჯაოს ობიექტები ძირითადად ახლო აღმოსავლეთში გამოჩნდა, სადაც დარიშხანი ხშირად გვხვდება სპილენძის მადნთან ერთად, თუმცა, ასეთი ობიექტების გამოყენებასთან დაკავშირებული ჯანმრთელობის რისკები მალევე გაირკვა და გაცილებით ნაკლებად საშიში თუნუქის მადნების წყაროების ძებნა ადრე დაიწყო. ბრინჯაოს ხანა. ამან შექმნა მოთხოვნა იშვიათი მეტალის კალაზე და ჩამოაყალიბა სავაჭრო ქსელი, რომელიც აკავშირებდა კალის შორეულ წყაროებს ბრინჯაოს ხანის კულტურების ბაზრებს. კასიტერიტი, ან კალის მადანი (SnO2), კალის ოქსიდი, სავარაუდოდ იყო კალის თავდაპირველი წყარო ანტიკურ ხანაში. კალის მადნების სხვა ფორმებია ნაკლებად გავრცელებული სულფიდები, როგორიცაა სტანიტი, რომელიც მოითხოვს უფრო აგრესიულ დნობის პროცესს. კასიტერიტი ხშირად გროვდება ალუვიურ არხებში, როგორც პლაცერული საბადოები, რადგან ის უფრო მძიმე, მყარი და ქიმიურად უფრო მდგრადია ვიდრე გრანიტი. კასიტერიტი ჩვეულებრივ შავი ან ზოგადად მუქი ფერისაა და მისი საბადოები ადვილად ჩანს მდინარის ნაპირებთან. ალუვიური (პლასერი) საბადოები შეიძლება ადვილად შეგროვდეს და გამოიყოს ოქროს პანინგის მსგავსი მეთოდებით.
ნაერთები და ქიმია
აბსოლუტურ უმრავლესობაში კალის აქვს II ან IV ჟანგვის მდგომარეობა.
არაორგანული ნაერთები
ჰალოგენური ნაერთები ცნობილია ორივე ჟანგვის მდგომარეობით. SN(IV) ოთხივე ჰალოიდი კარგად არის ცნობილი: SnF4, SnCl4, SnBr4 და SnI4. სამი უმძიმესი ელემენტია არასტაბილური მოლეკულური ნაერთები, ხოლო ტეტრაფტორიდი პოლიმერულია. ასევე ცნობილია Sn(II) ოთხივე ჰალოიდი: SnF2, SnCl2, SnBr2 და SnI2. ყველა პოლიმერული მყარია. ამ რვა ნაერთებიდან მხოლოდ იოდიდებია შეღებილი. კალის (II) ქლორიდი (ასევე ცნობილი როგორც რკინა ქლორიდი) არის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომერციული კალის ჰალორიდი. ქლორი რეაგირებს თუნუქის ლითონთან SnCl4-ის შესაქმნელად, ხოლო მარილმჟავას და კალის რეაქცია წარმოქმნის SnCl2-ს და ჰიდროგენიზებულ გაზს. გარდა ამისა, SnCl4 და Sn ერწყმის კალის ქლორიდს პროცესის მეშვეობით, რომელსაც ეწოდება თანაპროპორციულობა: SnCl4 + CH → 2 Sncl2 კალას შეუძლია შექმნას მრავალი ოქსიდი, სულფიდები და სხვა ქალკოგენიდების წარმოებულები. ჰაერის თანდასწრებით თუნუქის გაცხელებისას წარმოიქმნება SnO2 დიოქსიდი (კასიტერიტი). SnO2 ბუნებით ამფოტერიულია, რაც ნიშნავს, რომ ის იხსნება როგორც მჟავე, ასევე ფუძე ხსნარებში. ასევე ცნობილია სტანატები Sn(OH)6]2 სტრუქტურით, როგორიცაა K2, თუმცა თავისუფალი სტანის მჟავა H2[CH(one)6] უცნობია. კალის სულფიდები არსებობს როგორც +2, ასევე +4 დაჟანგვის მდგომარეობებში: კალის(II) სულფიდი და კალის(IV) სულფიდი (მოზაიკური ოქრო).
ჰიდრიდები
სტანანი (SnH4), თუნუქით +4 ჟანგვის მდგომარეობაშია, არასტაბილურია. თუმცა, ორგანოტინის ჰიდრიდები კარგად არის ცნობილი, მაგ., ტრიბუტილინის ჰიდრიდი (Sn(C4H9)3H). ეს ნაერთები ათავისუფლებენ გარდამავალ ტრიბუტილთინის კალის რადიკალებს, რომლებიც კალის(III) ნაერთების იშვიათი მაგალითებია.
ორგანოტინის ნაერთები
ორგანოტინის ნაერთები, ზოგჯერ მოიხსენიება როგორც სტანანები, არის ქიმიური ნაერთები კალის-ნახშირბადის ბმებით. კალის ნაერთებიდან ორგანული წარმოებულები კომერციულად ყველაზე სასარგებლოა. ზოგიერთი ორგანული ნაერთი ძალიან ტოქსიკურია და გამოიყენება ბიოციდებად. პირველი ცნობილი ორგანული ნაერთი იყო დიეთილტინდიოდიდი (C2H5)2SnI2), რომელიც აღმოაჩინა ედვარდ ფრანკლენდმა 1849 წელს. ორგანოტინის ნაერთების უმეტესობა არის უფერო სითხეები ან მყარი ნივთიერებები, რომლებიც მდგრადია ჰაერისა და წყლის მიმართ. ისინი იღებენ ტეტრაედრულ გეომეტრიას. ტეტრაალკილის და ტეტრაარილტინის ნაერთები შეიძლება მომზადდეს გრიგნარდის რეაგენტების გამოყენებით:
4 + 4 RMgBr → R
შერეული ჰალოიდური ალკილები, რომლებიც უფრო გავრცელებული და უფრო დიდი კომერციული ღირებულებისაა, ვიდრე ტეტრაორგანული წარმოებულები, მზადდება რეაქციების გადანაწილებით:
4Sn → 2SnCl2R2
ორვალენტიანი ორგანული ნაერთები იშვიათია, თუმცა უფრო გავრცელებულია, ვიდრე ორვალენტიანი ორგანოგერმანიუმის და სილიციუმის ორგანული ნაერთები. დიდი სტაბილიზაცია, რომელიც Sn(II)-ს აქვს, განპირობებულია "ინერტული წყვილის ეფექტით". ორგანოტინის (II) ნაერთებს მიეკუთვნება როგორც სტანილენები (ფორმულა: R2Sn, როგორც ჩანს ერთჯერადი კარბენებისთვის) და დისტანილენი (R4Sn2), რომლებიც უხეშად ექვივალენტურია ალკენების. ორივე კლასი აჩვენებს უჩვეულო რეაქციას.
გაჩენა
კალა წარმოიქმნება ხანგრძლივი s-პროცესის დროს დაბალი და საშუალო მასის ვარსკვლავებში (მასებით 0,6-დან 10-ჯერ აღემატება მზეს) და ბოლოს, ინდიუმის მძიმე იზოტოპების ბეტა დაშლისას. კალა არის ყველაზე უხვი ელემენტი 49 დედამიწის ქერქში, 2 ppm თუთიის 75 მგ/ლ, სპილენძის 50 მგ/ლ და ტყვიის 14 ppm-თან შედარებით. კალა არ გვხვდება, როგორც მშობლიური ელემენტი, მაგრამ უნდა იყოს მოპოვებული სხვადასხვა მადნებიდან. კასიტერიტი (SnO2) არის კალის ერთადერთი კომერციულად მნიშვნელოვანი წყარო, თუმცა კალის მცირე რაოდენობა ამოღებულია რთული სულფიდებისგან, როგორიცაა სტანიტი, ციპინდრიტი, ფრანკეიტი, კანფილდიტი და თილიტი. კალის მინერალები თითქმის ყოველთვის ასოცირდება გრანიტის ქანებთან, ჩვეულებრივ 1% კალის ოქსიდის დონეზე. კალის დიოქსიდის მაღალი სპეციფიკური სიმძიმის გამო, მოპოვებული კალის დაახლოებით 80% მოდის პირველადი საბადოებიდან ნაპოვნი მეორადი საბადოებიდან. კალას ხშირად იღებენ წარსულში დინების ქვემოთ გარეცხილი და ხეობებში ან ზღვაში დეპონირებული მარცვლებიდან. თუნუქის მოპოვების ყველაზე ეკონომიური მეთოდებია გათხრები, ჰიდრავლიკა ან ღია ორმოები. მსოფლიოში კალის უმეტესი ნაწილი წარმოებულია ალუვიური საბადოებიდან, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს 0,015% კალას. კალის მაღაროების მსოფლიო მარაგი (ტონა, 2011 წ.)
ინდონეზია 800000
ბრაზილია 590000
ბოლივია 400000
რუსეთი 350000
ავსტრალია 180000
ტაილანდი 170000
სხვა 180000
სულ 4800000
ჩინეთი 1500000
მალაიზია 250000
2011 წელს მოიპოვეს დაახლოებით 253,000 ტონა კალის, ძირითადად ჩინეთში (110,000 ტონა), ინდონეზიაში (51,000 ტონა), პერუში (34,600 ტონა), ბოლივიაში (20,700 ტონა) და ბრაზილიაში (12,000 ტონა). კალის წარმოების შეფასებები ისტორიულად იცვლებოდა ეკონომიკური მიზანშეწონილობის დინამიკისა და სამთო ტექნოლოგიების განვითარების მიხედვით, მაგრამ ვარაუდობენ, რომ არსებული მოხმარების მაჩვენებლებითა და ტექნოლოგიებით, კალის მოპოვება დედამიწაზე 40 წელიწადში დასრულდება. ლესტერ ბრაუნმა თქვა, რომ კალა შეიძლება ამოიწუროს 20 წლის განმავლობაში, წელიწადში 2%-იანი ზრდის უკიდურესად კონსერვატიული ექსტრაპოლაციის საფუძველზე. ეკონომიკურად აღდგენილი კალის მარაგი: მლნ. ტონა წელიწადში
მეორადი, ანუ ჯართი, კალა ასევე ამ ლითონის მნიშვნელოვანი წყაროა. კალის აღდგენა მეორადი წარმოების ან ჯართის კალის გადამუშავების გზით სწრაფად იზრდება. მიუხედავად იმისა, რომ შეერთებულ შტატებს 1993 წლიდან კალის მოპოვება არ გაუკეთებია და არც თუნუქის დნობა 1989 წლიდან, ის იყო კალის ყველაზე დიდი მეორადი მწარმოებელი, რომელმაც 2006 წელს გადაამუშავა თითქმის 14000 ტონა. ახალი საბადოები მდებარეობს მონღოლეთის სამხრეთით, ხოლო 2009 წელს კალის ახალი საბადოები აღმოაჩინეს კოლუმბიაში Seminole Group Colombia CI, SAS-ის მიერ.
წარმოება
კალა მიიღება ნახშირბადის ან კოქსის გამოყენებით ოქსიდის მადნის კარბოთერმული შემცირებით. შეიძლება გამოყენებულ იქნას რევერბერატორული ღუმელები და ელექტრო ღუმელები.
ფასი და გაცვლა
კალა უნიკალურია სხვა მინერალურ საქონელს შორის მწარმოებელ და მომხმარებელ ქვეყნებს შორის 1921 წლიდან დათარიღებული რთული შეთანხმებების გამო. ადრინდელი შეთანხმებები, როგორც წესი, გარკვეულწილად არაფორმალური და სპორადული იყო და მიიყვანა "პირველი საერთაშორისო კალის შეთანხმებამდე" 1956 წელს, პირველი შეთანხმებების მუდმივი სერიიდან, რომელიც ფაქტობრივად შეწყდა 1985 წელს. ამ სერიის შეთანხმებების მეშვეობით, კალის საერთაშორისო საბჭომ (ITC) მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინა კალის ფასებზე. MCO-მ მხარი დაუჭირა კალის ფასს დაბალი ფასების პერიოდში, მისი ბუფერული მარაგისთვის კალის ყიდვით და შეძლო ფასის დაწევა მაღალი ფასების პერიოდში ამ მარაგიდან კალის გაყიდვით. ეს იყო ანტისაბაზრო მიდგომა, რომელიც შექმნილია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ თუნუქის შემოდინება მომხმარებელ ქვეყნებში და მწარმოებელი ქვეყნებისთვის მოგების მიღების მიზნით. თუმცა, ბუფერული მარაგი საკმარისად დიდი არ იყო და ამ 29 წლის უმეტესობის განმავლობაში კალის ფასები ზოგჯერ მკვეთრად იზრდებოდა, განსაკუთრებით 1973 წლიდან 1980 წლამდე, როდესაც მძლავრი ინფლაცია აწუხებდა მსოფლიოს ბევრ ეკონომიკას. 1970-იანი წლების ბოლოს და 1980-იანი წლების დასაწყისში, აშშ-ს მთავრობის კალის ჰოლდინგი იყო გაყიდვის აგრესიულ რეჟიმში, ნაწილობრივ იმისთვის, რომ ისარგებლოს კალის ისტორიულად მაღალი ფასებით. 1981-82 წლების მკვეთრი რეცესია საკმაოდ მკაცრი აღმოჩნდა კალის მრეწველობისთვის. კალის მოხმარება მკვეთრად შემცირდა. MSO-მ შეძლო აეცილებინა მართლაც მკვეთრი შემცირება მისი ბუფერული მარაგის სწრაფი ყიდვით; ამ აქტივობამ MCO-ებს სთხოვა ფართო სესხების აღება ბანკებიდან და ფოლადის სავაჭრო ფირმებიდან მათი რესურსების გასაზრდელად. MCO-მ განაგრძო სახსრების სესხება 1985 წლის ბოლომდე, როდესაც მან მიაღწია საკრედიტო ლიმიტს. ამის შემდეგ მაშინვე მოვიდა დიდი „კალის კრიზისი“, შემდეგ კი კალა გამორიცხული იყო ვაჭრობიდან ლონდონის ლითონის ბირჟაზე სამი წლის განმავლობაში, MCO მალევე დაინგრა და კალის ფასი, უკვე თავისუფალ ბაზარზე, მკვეთრად დაეცა. 4 დოლარი ფუნტზე (453 გ) და ამ დონეზე დარჩა 1990-იან წლებამდე. ფასი კვლავ გაიზარდა 2010 წლისთვის, 2008-09 წლების მსოფლიო ეკონომიკური კრიზისის შემდეგ მოხმარების აღდგენით, რასაც თან ახლდა განვითარებად სამყაროში მოხმარების განახლება და მუდმივი ზრდა. ლონდონის ლითონის ბირჟა (LME) არის კალის მთავარი სავაჭრო ადგილი. კალის სხვა ბაზრებია კუალა ლუმპურის კალის ბაზარი (KLTM) და ინდონეზიის კალის ბირჟა (INATIN).
აპლიკაციები
2006 წელს წარმოებული კალის დაახლოებით ნახევარი გამოიყენებოდა შედუღებაში. დანარჩენი აპლიკაციები იყოფა თუნუქის მოოქროვებას, კალის ქიმიკატებს, სპილენძისა და ბრინჯაოს შენადნობებს და ნიშების გამოყენებას.
შედუღება
კალა დიდი ხანია გამოიყენება ტყვიის შენადნობებში, როგორც შედუღება, 5-დან 70%-მდე. კალა ქმნის ევტექტიკურ ნარევს ტყვიასთან 63% კალის და 37% ტყვიის პროპორციით. ასეთი ჯაჭვები გამოიყენება მილების ან ელექტრული სქემების დასაკავშირებლად. 2006 წლის 1 ივლისს ძალაში შევიდა ნარჩენების ელექტრო და ელექტრონული აღჭურვილობის დირექტივა (WEEE დირექტივა) და საშიში ნივთიერებების შეზღუდვის დირექტივა. ასეთ შენადნობებში ტყვიის შემცველობა შემცირდა. ტყვიის ჩანაცვლებას ბევრი პრობლემა აქვს, მათ შორის უფრო მაღალი დნობის წერტილი და თუნუქის ულვაშები. „თუნუქის ჭირი“ შეიმჩნევა უტყვია ჯაგრისებში.
დაკონსერვება
თუნუქი კარგად აკავშირებს რკინას და გამოიყენება ტყვიის, თუთიის და ფოლადის დასაფარად, კოროზიის თავიდან ასაცილებლად. დაკონსერვებული ფოლადის კონტეინერები ფართოდ გამოიყენება საკვების შესანარჩუნებლად და ეს წარმოადგენს ლითონის კალის ბაზრის უმრავლესობას. ლონდონში, 1812 წელს, პირველად დამზადდა თუნუქის ქილა საკვების შესანარჩუნებლად. ბრიტანულ ინგლისურში ასეთ ბანკებს „tins“-ს უწოდებენ, ამერიკაში კი „cans“ ან „tin cans“. ჟარგონული ტერმინი ლუდის ქილა არის "tinnie" ან "tinny". სპილენძის სამზარეულოს ჭურჭელი, როგორიცაა ქვაბები და ტაფები, ხშირად დაფარულია თუნუქის თხელი ფენით, რადგან მჟავე საკვების სპილენძთან შერწყმა შეიძლება ტოქსიკური იყოს.
სპეციალიზებული შენადნობები
კალა აერთიანებს სხვა ელემენტებს და ქმნის ბევრ სასარგებლო შენადნობას. კალის ყველაზე ხშირად შენადნობი სპილენძით ხდება. კალის შენადნობი ტყვიით აქვს 85-99% კალა; ტარების ლითონი ასევე შეიცავს კალის მაღალ პროცენტს. ბრინჯაო ძირითადად სპილენძია (12% კალის), ხოლო ფოსფორის დამატებით იძლევა ფოსფორის ბრინჯაოს. ბელი ბრინჯაო ასევე არის სპილენძის კალის შენადნობი, რომელიც შეიცავს 22% კალის. კალას ზოგჯერ იყენებდნენ მონეტებში ამერიკული და კანადური პენის შესაქმნელად. იმის გამო, რომ სპილენძი ხშირად არის ძირითადი ლითონი ასეთ მონეტებში, ზოგჯერ თუთიის ჩათვლით, მათ შეიძლება მოიხსენიონ როგორც ბრინჯაო და/ან სპილენძის შენადნობები. ნიობიუმ-კალის ნაერთი Nb3Sn კომერციულად გამოიყენებოდა ზეგამტარი მაგნიტების ხვეულებში მისი მაღალი კრიტიკული ტემპერატურის (18 K) და კრიტიკული მაგნიტური ველის (25 ტ) გამო. სუპერგამტარ მაგნიტს, რომელსაც მხოლოდ ორი კილოგრამი იწონის, შეუძლია შექმნას იგივე მაგნიტური ველი, როგორც ელექტრომაგნიტები ჩვეულებრივი წონის მქონე. კალის მცირე ნაწილი ემატება ცირკონიუმის შენადნობებს ბირთვული საწვავის მოსაპირკეთებლად. ორგანზე მეტალის მილების უმეტესობას აქვს კალის/ტყვიის სხვადასხვა რაოდენობა, ყველაზე გავრცელებული შენადნობები 50/50. მილში კალის რაოდენობა განსაზღვრავს მილის ტონს, რადგან თუნუქი ინსტრუმენტს სასურველ რეზონანსს აძლევს. როდესაც კალის/ტყვიის შენადნობი გაცივდება, ტყვია ოდნავ უფრო სწრაფად გაცივდება და წარმოქმნის ჭრელ ან ჭრელ ეფექტს. ამ ლითონის შენადნობას ლაქოვანი ლითონი ეწოდება. მილებისთვის კალის გამოყენების მთავარი უპირატესობაა მისი გარეგნობა, შრომისუნარიანობა და კოროზიისადმი გამძლეობა.
სხვა გამოყენება
პერფორირებული დაკონსერვებული ფოლადი არის ხელოსნობის ტექნიკა, რომელიც წარმოიშვა ცენტრალურ ევროპაში, რათა შეიქმნას საყოფაცხოვრებო ნივთები, რომლებიც იყო როგორც ფუნქციური, ასევე დეკორატიული. პერფორირებული თუნუქის ფარნები ამ ტექნიკის ყველაზე გავრცელებული გამოყენებაა. სანთლის შუქი, რომელიც ანათებს პერფორაციას, ქმნის დეკორატიულ სინათლის ნიმუშს. ლამპიონები და სხვა პერფორირებული პიუტერი მზადდება ახალ სამყაროში უძველესი ევროპული დასახლებების დროიდან. ცნობილი მაგალითია რევერის ფარანი, რომელსაც პაველ რევერის სახელი ეწოდა. თანამედროვე ეპოქამდე ალპების რიგ რაიონებში თხის ან ვერძის რქას აჭრიდნენ და მასში ლითონს ჭრიდნენ ანბანისა და რიცხვების ერთიდან ცხრამდე სახით. ეს სასწავლო ინსტრუმენტი ცნობილი იყო უბრალოდ "რქის" სახელით. თანამედროვე რეპროდუქციები მორთულია ისეთი მოტივებით, როგორიცაა გული და ტიტები. ამერიკაში სხვადასხვა სტილისა და ზომის ხის კარადები გამოიყენებოდა ნამცხვრებისთვის და საკვებისთვის გაცივებამდე, რომლებიც შექმნილია მავნებლებისა და მწერების მოსაგერიებლად და მალფუჭებადი საკვების მტვრისგან შესანარჩუნებლად. ეს იყო იატაკი ან ჩამოკიდებული კარადები. ამ კარადებს კარებში და ზოგჯერ გვერდებზე თუნუქის ჩასმა ჰქონდა. ფანჯრის მინები ყველაზე ხშირად მზადდება გამდნარი თუნუქის თავზე მდნარი მინის დაყენებით (მცურავი მინა არის გამდნარი ლითონისგან დამზადებული ფურცელი მინა), რის შედეგადაც ხდება უნაკლო გლუვი ზედაპირი. ამას ასევე უწოდებენ "პილკინგტონის პროცესს". კალა ასევე გამოიყენება როგორც უარყოფითი ელექტროდი თანამედროვე ლითიუმ-იონურ ბატარეებში. მისი გამოყენება გარკვეულწილად შეზღუდულია იმით, რომ ზოგიერთი კალის ზედაპირი კატალიზებს ლითიუმ-იონურ ბატარეებში გამოყენებული კარბონატული ელექტროლიტების დაშლას. კალის (II) ფტორს ემატება ზოგიერთ სტომატოლოგიურ პროდუქტს (SnF2). კალის(II) ფტორი შეიძლება შერეული იყოს კალციუმის აბრაზიულ საშუალებებთან, ხოლო უფრო გავრცელებული ნატრიუმის ფტორიდი თანდათან ბიოლოგიურად არააქტიური ხდება კალციუმის ნაერთების არსებობისას. ასევე ნაჩვენებია, რომ ის უფრო ეფექტურია, ვიდრე ნატრიუმის ფტორიდი გინგივიტის კონტროლში.
ორგანოტინის ნაერთები
კალის ყველა ქიმიურ ნაერთს შორის ყველაზე ხშირად გამოიყენება ორგანული ნაერთები. მათი მსოფლიო სამრეწველო წარმოება ალბათ 50 000 ტონას აღემატება.
PVC სტაბილიზატორები
ორგანული ნაერთების ძირითადი კომერციული გამოყენება არის PVC პლასტმასის სტაბილიზაცია. ასეთი სტაბილიზატორების არარსებობის შემთხვევაში, PVC სწრაფად იშლება სითბოს, სინათლისა და ატმოსფერული ჟანგბადის ზემოქმედებისას, რაც იწვევს პროდუქტის გაუფერულებას და მტვრევადობას. კალა ასუფთავებს ლაბილურ ქლორიდის იონებს (Cl−), რაც სხვაგვარად გამოიწვევდა HCl-ის დაკარგვას პლასტმასიდან. ტიპიური კალის ნაერთებია კარბოქსილის მჟავები, რომლებიც მიიღება დიბუტილტინის დიქლორიდისგან, როგორიცაა დიბუტილტინ დილაურატი.
ბიოციდები
ზოგიერთი ორგანული ნაერთი შედარებით ტოქსიკურია, რასაც აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. ისინი გამოიყენება მათი ბიოციდური თვისებების გამო, როგორც ფუნგიციდები, პესტიციდები, ალგიციდები, ხის კონსერვანტები და ლპობის საწინააღმდეგო აგენტები. ტრიბუტილტინის ოქსიდი გამოიყენება როგორც ხის კონსერვანტი. ტრიბუტილტინს იყენებდნენ, როგორც დანამატს საზღვაო საღებავებში, რათა თავიდან აიცილონ საზღვაო ორგანიზმების ზრდა გემებზე, თუმცა გამოყენება შემცირდა მას შემდეგ, რაც ორგანული ნაერთები იქნა აღიარებული, როგორც მდგრადი ორგანული დამაბინძურებლები, უკიდურესად მაღალი ტოქსიკურობით გარკვეული საზღვაო ორგანიზმებისთვის (მაგ., მეწამული). ევროკავშირმა აკრძალა ორგანული ნაერთების გამოყენება 2003 წელს, მაშინ როდესაც შეშფოთებულია ამ ნაერთების ტოქსიკურობის შესახებ საზღვაო ცხოველებზე და ზიანს აყენებს ზოგიერთი ზღვის სახეობის რეპროდუქციას და ზრდას (ზოგიერთი მოხსენება აღწერს ბიოლოგიურ ეფექტს საზღვაო ცხოველებზე კონცენტრაციით 1 ნმ ლიტრზე. ) გამოიწვია მსოფლიო აკრძალვა საერთაშორისო საზღვაო ორგანიზაციის მიერ. ამჟამად, ბევრი სახელმწიფო ზღუდავს ორგანული ნაერთების გამოყენებას 25 მ სიგრძის გემებზე.
Ორგანული ქიმია
ზოგიერთი კალის რეაგენტი სასარგებლოა ორგანულ ქიმიაში. მის ყველაზე გავრცელებულ გამოყენებაში, რკინა ქლორიდი არის ჩვეულებრივი შემცირების აგენტი ნიტრო და ოქსიმის ჯგუფების ამინებად გადაქცევისთვის. Steele რეაქცია აკავშირებს ორგანულ ნაერთებს ორგანულ ჰალოგენებთან ან ფსევდოჰალოიდებთან.
Li-ion ბატარეები
თუნუქი აყალიბებს რამდენიმე მეტალთაშორის ფაზას ლითიუმის მეტალთან, რაც მას პოტენციურად მიმზიდველ მასალად აქცევს ბატარეის გამოყენებისთვის. კალის დიდი მოცულობის გაფართოება ლითიუმთან დოპინგის დროს და ორგანო-ელექტროლიტური ინტერფეისის არასტაბილურობა დაბალ ელექტროქიმიურ პოტენციალზე არის ყველაზე დიდი სირთულე კომერციულ უჯრედებში გამოსაყენებლად. პრობლემა ნაწილობრივ გადაჭრა Sony-მ. თუნუქის მეტალთაშორისი ნაერთები კობალტსა და ნახშირბადს ახორციელებს Sony-ს მიერ 2000-იანი წლების ბოლოს გამოშვებულ Nexelion უჯრედებში. აქტიური ნივთიერების შემადგენლობა არის დაახლოებით Sn0.3Co0.4C0.3. ბოლო კვლევებმა აჩვენა, რომ ტეტრაგონალური (ბეტა) Sn-ის მხოლოდ გარკვეული ბროლის სახეებია პასუხისმგებელი არასასურველ ელექტროქიმიურ აქტივობაზე.
კალა (ლათ. Stannum; აღნიშნავს სიმბოლო Sn) არის მეოთხე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის ელემენტი, დ.ი.მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდი, ატომური ნომრით 50. განეკუთვნება სინათლის ჯგუფს. ლითონები. ნორმალურ პირობებში, მარტივი ნივთიერება კალა არის მოქნილი, ელასტიური და დნებადი მბზინავი ლითონი ვერცხლისფერი თეთრი ფერის. კალა ქმნის ორ ალოტროპულ მოდიფიკაციას: 13,2 °C-ზე ქვემოთ სტაბილური α-კალის (ნაცრისფერი თუნუქის) კუბური ალმასის ტიპის გისოსით, 13,2 °C-ზე ზევით სტაბილური β- კალის (თეთრი კალა) ტეტრაგონალური ბროლის ბადით.
ამბავი
თუნუქის ცნობილი იყო ადამიანი უკვე ჩვენს წელთაღრიცხვამდე IV ათასწლეულში. ე. ეს ლითონი მიუწვდომელი და ძვირი იყო, რადგან მისგან პროდუქტები იშვიათად გვხვდება რომაულ და ბერძნულ სიძველეებში. კალა მოხსენიებულია ბიბლიაში, მოსეს მეოთხე წიგნში. კალა (სპილენძთან ერთად) ბრინჯაოს ერთ-ერთი შემადგენელი ნაწილია (იხ. სპილენძისა და ბრინჯაოს ისტორია), რომელიც გამოიგონეს ჩვენს წელთაღრიცხვამდე III ათასწლეულის ბოლოს ან შუა ხანებში. ვინაიდან ბრინჯაო ყველაზე გამძლე იყო იმ დროს ცნობილ ლითონებსა და შენადნობებს შორის, კალა იყო „სტრატეგიული ლითონი“ მთელი „ბრინჯაოს ხანის“ განმავლობაში, 2000 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში (დაახლოებით: ძვ.წ. 35-11 საუკუნეები).
სახელის წარმოშობა
ლათინური სახელწოდება stannum, რომელიც დაკავშირებულია სანსკრიტულ სიტყვასთან, რაც ნიშნავს "გამძლეს, ძლიერს", თავდაპირველად მოიხსენიებდა ტყვიისა და ვერცხლის შენადნობას, მოგვიანებით კი სხვა შენადნობას, რომელიც მას ბაძავს და შეიცავს დაახლოებით 67% კალის; IV საუკუნისათვის ამ სიტყვას საკუთრივ კალის ეწოდა.
სიტყვა tin არის საერთო სლავური სიტყვა, რომელსაც აქვს შესაბამისობა ბალტიის ენებში (შდრ. ლიტ. alavas, alvas - "tin", პრუსიული alwis - "ტყვია"). ეს არის სუფიქსი ძირიდან ol- (შდრ. ძველი მაღალგერმანული elo - "ყვითელი", ლათ. albus - "თეთრი" და სხვ.), ამიტომ ლითონი დასახელებულია მისი ფერის გამო.
წარმოება
წარმოების პროცესში მადნის შემცველი ქანები (კასიტერიტი) იჭრება საშუალო ნაწილაკების ზომით ~ 10 მმ-მდე სამრეწველო ქარხნებში, რის შემდეგაც კასტერიტი, მისი შედარებით მაღალი სიმკვრივისა და მასის გამო, ვიბრაციულ-გრავიტაციით გამოიყოფა ნარჩენებისგან. მეთოდი ცხრილების კონცენტრაციაზე. გარდა ამისა, გამოიყენება მადნის გამდიდრების/გაწმენდის ფლოტაციური მეთოდი. მიღებული კალის მადნის კონცენტრატი დნება ღუმელში. დნობის პროცესში იგი თავისუფალ მდგომარეობაში აღდგება რედუქციაში ნახშირის გამოყენებით, რომლის ფენები მონაცვლეობით ეწყობა მადნის ფენებთან.
განაცხადი
1. კალა ძირითადად გამოიყენება როგორც უსაფრთხო, არატოქსიკური, კოროზიისადმი მდგრადი საფარი მისი სუფთა სახით ან სხვა ლითონებთან შენადნობებში. თუნუქის ძირითადი სამრეწველო გამოყენებაა თუნუქის (დაკონსერვებული რკინა) საკვების შესაფუთად, ჯაგრისები ელექტრონიკისთვის, სახლის სანტექნიკისთვის, ტარების შენადნობები და კალის და მისი შენადნობების საფარები. კალის ყველაზე მნიშვნელოვანი შენადნობია ბრინჯაო (სპილენძით). ჭურჭლის დასამზადებლად გამოიყენება კიდევ ერთი ცნობილი შენადნობი, პიუტერი. ბოლო დროს აღორძინდა ინტერესი ლითონის გამოყენების მიმართ, რადგან ის არის ყველაზე „ეკოლოგიურად სუფთა“ მძიმე ფერადი ლითონებს შორის. იგი გამოიყენება ზეგამტარი მავთულის შესაქმნელად Nb 3 Sn მეტალთაშორის ნაერთზე დაყრდნობით.
2. კალისა და ცირკონიუმის მეტალთაშორის ნაერთებს აქვთ მაღალი დნობის წერტილი (2000 °C-მდე) და ჰაერში გაცხელებისას დაჟანგვისადმი მდგრადობა და აქვთ მრავალი გამოყენება.
3. კალა არის ყველაზე მნიშვნელოვანი შენადნობის კომპონენტი სტრუქტურული ტიტანის შენადნობების წარმოებაში.
4. კალის დიოქსიდი არის ძალიან ეფექტური აბრაზიული მასალა, რომელიც გამოიყენება ოპტიკური მინის ზედაპირის „დასრულებისთვის“.
5. თუნუქის მარილების ნარევს – „ყვითელი კომპოზიცია“ – ადრე მატყლის საღებავად იყენებდნენ.
6. კალა გამოიყენება აგრეთვე ქიმიურ დენის წყაროებში, როგორც ანოდის მასალა, მაგალითად: მანგანუმ-კალის ელემენტი, ოქსიდ-ვერცხლისწყალ-კალის ელემენტი. ტყვიის თუნუქის ბატარეაში კალის გამოყენება იმედისმომცემია; ასე რომ, მაგალითად, თანაბარი ძაბვის დროს, ტყვიის ბატარეასთან შედარებით, ტყვიის თუნუქის ბატარეას აქვს 2,5-ჯერ მეტი სიმძლავრე და 5-ჯერ მეტი ენერგიის სიმკვრივე ერთეულ მოცულობაზე, მისი შიდა წინააღმდეგობა გაცილებით დაბალია.
ქიმიური ელემენტი კალა არის შვიდი უძველესი ლითონიდან ერთ-ერთი, რომელიც ცნობილია კაცობრიობისთვის. ეს ლითონი ბრინჯაოს ნაწილია, რომელსაც დიდი მნიშვნელობა აქვს. ამჟამად ქიმიურ ელემენტს კალის მოთხოვნა დაკარგა, მაგრამ მისი თვისებები დეტალურ განხილვასა და შესწავლას იმსახურებს.
რა არის ელემენტი
მდებარეობს მეხუთე პერიოდში, მეოთხე ჯგუფში (მთავარი ქვეჯგუფი). ეს განლაგება მიუთითებს, რომ ქიმიური ელემენტი კალა არის ამფოტერული ნაერთი, რომელსაც შეუძლია გამოავლინოს როგორც ძირითადი, ასევე მჟავე თვისებები. ფარდობითი ატომური მასა არის 50, ამიტომ იგი მსუბუქ ელემენტად ითვლება.
თავისებურებები
ქიმიური ელემენტი კალა არის პლასტიკური, ელასტიური, ღია ვერცხლისფერი თეთრი ნივთიერება. გამოყენებისას ის კარგავს ბზინვარებას, რაც ითვლება მისი მახასიათებლების მინუსად. კალა დიფუზური ლითონია, ამიტომ მისი მოპოვების სირთულეები არსებობს. ელემენტს აქვს მაღალი დუღილის წერტილი (2600 გრადუსი), დაბალი დნობის წერტილი (231,9 C), მაღალი ელექტრული გამტარობა და შესანიშნავი ელასტიურობა. მას აქვს მაღალი რღვევის წინააღმდეგობა.
კალა არის ელემენტი, რომელსაც არ გააჩნია ტოქსიკური თვისებები, არ მოქმედებს ადამიანის ორგანიზმზე და, შესაბამისად, მოთხოვნადია საკვების წარმოებაში.
სხვა რა თვისება აქვს თუნუქის? ამ ელემენტის არჩევისას ჭურჭლისა და წყლის მილსადენების წარმოებისთვის, თქვენ არ უნდა შეგეშინდეთ თქვენი უსაფრთხოებისთვის.
სხეულში ყოფნა
კიდევ რა ახასიათებს კალის (ქიმიური ელემენტი)? როგორ იკითხება მისი ფორმულა? ეს საკითხები განიხილება სასკოლო სასწავლო გეგმის ფარგლებში. ჩვენს სხეულში ეს ელემენტი მდებარეობს ძვლებში, რაც ხელს უწყობს ძვლოვანი ქსოვილის რეგენერაციის პროცესს. იგი კლასიფიცირდება როგორც მაკროელემენტი, ამიტომ სრულფასოვანი ცხოვრებისთვის ადამიანს დღეში ორიდან ათ მგ კალის სჭირდება.
ეს ელემენტი ორგანიზმში უფრო დიდი რაოდენობით ხვდება საკვებთან ერთად, მაგრამ ნაწლავები შთანთქავს არაუმეტეს ხუთ პროცენტს, ამიტომ მოწამვლის ალბათობა მინიმალურია.
ამ ლითონის ნაკლებობით, ზრდა შენელდება, ხდება სმენის დაქვეითება, იცვლება ძვლოვანი ქსოვილის შემადგენლობა და შეიმჩნევა სიმელოტე. მოწამვლას იწვევს ამ ლითონის მტვრის ან ორთქლის, აგრეთვე მისი ნაერთების შეწოვა.
ძირითადი თვისებები
კალის სიმკვრივეს საშუალო მნიშვნელობა აქვს. ლითონს აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა, ამიტომ იგი გამოიყენება ეროვნულ ეკონომიკაში. მაგალითად, კალა მოთხოვნადია ქილების წარმოებაში.
კიდევ რა ახასიათებს კალის? ამ ლითონის გამოყენება ასევე ეფუძნება მის უნარს შეაერთოს სხვადასხვა ლითონები, შექმნას გარემო მდგრადი აგრესიული გარემოს მიმართ. მაგალითად, თავად ლითონი აუცილებელია საყოფაცხოვრებო ნივთებისა და ჭურჭლის დასაკონსერვებლად, ხოლო მისი ჯაგრისები საჭიროა რადიოინჟინერიისთვის და ელექტროენერგიისთვის.
მახასიათებლები
მისი გარეგანი მახასიათებლების მიხედვით, ეს ლითონი მსგავსია ალუმინის. სინამდვილეში, მათ შორის მსგავსება უმნიშვნელოა, შემოიფარგლება მხოლოდ სიმსუბუქითა და მეტალის ბრწყინვალებით, ქიმიური კოროზიისადმი გამძლეობით. ალუმინს ავლენს ამფოტერული თვისებები, ამიტომ ადვილად რეაგირებს ტუტეებთან და მჟავებთან.
მაგალითად, თუ ძმარმჟავა მოქმედებს ალუმინზე, შეინიშნება ქიმიური რეაქცია. კალას შეუძლია ურთიერთქმედება მხოლოდ ძლიერ კონცენტრირებულ მჟავებთან.
კალის უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები
ეს ლითონი პრაქტიკულად არ გამოიყენება მშენებლობაში, რადგან მას არ აქვს მაღალი მექანიკური სიმტკიცე. ძირითადად, ამჟამად გამოიყენება არა სუფთა ლითონი, არამედ მისი შენადნობები.
მოდით გამოვყოთ ამ ლითონის მთავარი უპირატესობები. განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს სიმყუდროვეს, იგი გამოიყენება საყოფაცხოვრებო ნივთების წარმოების პროცესში. მაგალითად, სტენდები, ამ ლითონისგან დამზადებული ნათურები ესთეტიურად სასიამოვნოდ გამოიყურება.
თუნუქის საფარი საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად შეამციროს ხახუნი, რის წყალობითაც პროდუქტი დაცულია ნაადრევი ცვებისგან.
ამ ლითონის მთავარ მინუსებს შორის შეიძლება აღინიშნოს მისი მცირე სიძლიერე. კალა უვარგისია ნაწილებისა და ნაწილების დასამზადებლად, რომლებიც საჭიროებენ მნიშვნელოვან დატვირთვას.
ლითონის მოპოვება
კალის დნება დაბალ ტემპერატურაზე, მაგრამ მისი მოპოვების სირთულის გამო ლითონი ძვირადღირებულ ნივთიერებად ითვლება. დაბალი დნობის წერტილის გამო, ლითონის ზედაპირზე თუნუქის გამოყენებისას, შესაძლებელია ელექტროენერგიის მნიშვნელოვანი დაზოგვა.
სტრუქტურა
ლითონს აქვს ერთგვაროვანი სტრუქტურა, მაგრამ, ტემპერატურის მიხედვით, შესაძლებელია მისი სხვადასხვა ფაზები, განსხვავებული მახასიათებლებით. ამ ლითონის ყველაზე გავრცელებულ მოდიფიკაციებს შორის აღვნიშნავთ β-ვარიანტს, რომელიც არსებობს 20 გრადუს ტემპერატურაზე. თბოგამტარობა, მისი დუღილის წერტილი, არის თუნუქისთვის მოცემული ძირითადი მახასიათებლები. როდესაც ტემპერატურა ეცემა 13,2 C-დან, წარმოიქმნება α-მოდიფიკაცია, რომელსაც ნაცრისფერი კალა ეწოდება. ამ ფორმას არ აქვს პლასტიურობა და ელასტიურობა, აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, რადგან მას აქვს განსხვავებული ბროლის ბადე.
ერთი ფორმიდან მეორეზე გადასვლისას შეინიშნება მოცულობის ცვლილება, ვინაიდან სიმკვრივის სხვაობაა, რის შედეგადაც ხდება კალის პროდუქტის განადგურება. ამ ფენომენს „კალის ჭირი“ ეწოდება. ეს თვისება იწვევს იმ ფაქტს, რომ ლითონის გამოყენების ფართობი მნიშვნელოვნად შემცირდა.
ბუნებრივ პირობებში, ქანების შემადგენლობაში კალა გვხვდება კვალი ელემენტის სახით, გარდა ამისა, ცნობილია მისი მინერალური ფორმები. მაგალითად, კასტერიტი შეიცავს მის ოქსიდს, ხოლო კალის პირიტი შეიცავს მის სულფიდს.
წარმოება
სამრეწველო გადამუშავებისთვის პერსპექტიულად ითვლება თუნუქის მადნები, რომლებშიც ლითონის შემცველობა არანაკლებ 0,1 პროცენტია. მაგრამ ამჟამად მიმდინარეობს იმ საბადოების ათვისებაც, რომლებშიც ლითონის შემცველობა მხოლოდ 0,01 პროცენტია. წიაღისეულის მოპოვებისთვის გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდი, როგორც საბადოს სპეციფიკის, ასევე მისი მრავალფეროვნების გათვალისწინებით.
ძირითადად, კალის მადნები წარმოდგენილია ქვიშის სახით. ექსტრაქცია მცირდება მის მუდმივ რეცხვამდე, ასევე მადნის მინერალის კონცენტრაციამდე. გაცილებით რთულია პირველადი საბადოს ამუშავება, ვინაიდან საჭიროა დამატებითი ობიექტები, მაღაროების მშენებლობა და ექსპლუატაცია.
მინერალური კონცენტრატი ტრანსპორტირდება ფერადი ლითონების დნობის სპეციალიზებულ ქარხანაში. შემდგომში ტარდება მადნის განმეორებითი გამდიდრება, დაფქვა, შემდეგ რეცხვა. მადნის კონცენტრატი აღდგება სპეციალური ღუმელების გამოყენებით. კალის სრული აღდგენისთვის ეს პროცესი რამდენჯერმე ტარდება. დასკვნით ეტაპზე, ნედლი კალის მინარევებისაგან გაწმენდის პროცესი ხორციელდება თერმული ან ელექტროლიტური მეთოდით.
გამოყენება
როგორც მთავარი მახასიათებელი, რომელიც კალის გამოყენების საშუალებას იძლევა, გამოირჩევა მისი მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა. ეს ლითონი, ისევე როგორც მისი შენადნობები, ერთ-ერთი ყველაზე სტაბილური ნაერთებია აგრესიულ ქიმიკატებთან მიმართებაში. მსოფლიოში წარმოებული კალის ნახევარზე მეტი გამოიყენება თუნუქის დასამზადებლად. ეს ტექნოლოგია, რომელიც დაკავშირებულია ფოლადზე კალის თხელი ფენის გამოყენებასთან, დაიწყო გამოყენება ქილების ქიმიური კოროზიისგან დასაცავად.
თუნუქის გაბრტყელების უნარი გამოიყენება მისგან თხელკედლიანი მილების დასამზადებლად. დაბალ ტემპერატურაზე ამ ლითონის არასტაბილურობის გამო, მისი შიდა გამოყენება საკმაოდ შეზღუდულია.
თუნუქის შენადნობებს აქვთ მნიშვნელოვნად დაბალი თბოგამტარობა, ვიდრე ფოლადი, ამიტომ მათი გამოყენება შესაძლებელია სარეცხი და აბაზანების წარმოებისთვის, აგრეთვე სხვადასხვა სანიტარული მოწყობილობების დასამზადებლად.
თუნუქის შესაფერისია მცირე დეკორატიული და საყოფაცხოვრებო ნივთების დასამზადებლად, კერძების დასამზადებლად, ორიგინალური სამკაულების შესაქმნელად. ეს ბუნდოვანი და ელასტიური ლითონი, სპილენძთან შერწყმისას, დიდი ხანია გახდა მოქანდაკეების ერთ-ერთი ყველაზე საყვარელი მასალა. ბრინჯაო აერთიანებს მაღალ სიმტკიცეს, ქიმიური და ბუნებრივი კოროზიისადმი წინააღმდეგობას. ეს შენადნობი მოთხოვნადია, როგორც დეკორატიულ და სამშენებლო მასალად.
კალა არის ტონა-რეზონანსული ლითონი. მაგალითად, ტყვიასთან შერწყმისას მიიღება შენადნობი, რომელიც გამოიყენება თანამედროვე მუსიკალური ინსტრუმენტების დასამზადებლად. ბრინჯაოს ზარები ცნობილია უძველესი დროიდან. ორგანოს მილების შესაქმნელად გამოიყენება კალის და ტყვიის შენადნობი.
დასკვნა
თანამედროვე წარმოების ყურადღების გაზრდამ გარემოს დაცვასთან დაკავშირებულ საკითხებზე, ისევე როგორც საზოგადოებრივი ჯანმრთელობის დაცვასთან დაკავშირებულ პრობლემებზე, გავლენა მოახდინა ელექტრონიკის წარმოებაში გამოყენებული მასალების შემადგენლობაზე. მაგალითად, გაიზარდა ინტერესი ტყვიის გარეშე შედუღების ტექნოლოგიის მიმართ. ტყვია არის მასალა, რომელიც მნიშვნელოვან ზიანს აყენებს ადამიანის ჯანმრთელობას, ამიტომ შეწყდა მისი გამოყენება ელექტროტექნიკაში. შედუღების მოთხოვნები გამკაცრდა და საშიში ტყვიის ნაცვლად კალის შენადნობების გამოყენება დაიწყო.
სუფთა კალა პრაქტიკულად არ გამოიყენება მრეწველობაში, რადგან არის პრობლემები "კალის ჭირის" განვითარებასთან დაკავშირებით. ამ იშვიათი მიმოფანტული ელემენტის გამოყენების ძირითად სფეროებს შორის ჩვენ ხაზს ვუსვამთ სუპერგამტარი მავთულის წარმოებას.
კონტაქტურ ზედაპირებზე სუფთა თუნუქის დაფარვა საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ შედუღების პროცესი, დაიცვათ ლითონი კოროზიის პროცესისგან.
უტყვიო ტექნოლოგიაზე გადასვლის შედეგად, ფოლადის ბევრმა მწარმოებელმა დაიწყო ბუნებრივი თუნუქის გამოყენება კონტაქტის ზედაპირებისა და მილების დასაფარავად. ეს ვარიანტი საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მაღალი ხარისხის დამცავი საფარი ხელმისაწვდომ ფასად. მინარევების არარსებობის გამო, ახალი ტექნოლოგია არა მხოლოდ ეკოლოგიურად ითვლება, არამედ შესაძლებელს ხდის შესანიშნავი შედეგების მიღებას ხელმისაწვდომ ფასად. მწარმოებლები თვლიან კალას პერსპექტიულ და თანამედროვე ლითონად ელექტროტექნიკაში და რადიოელექტრონიკაში.
შესავალი
ბიბლიოგრაფია
შესავალი
განვითარების ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპი იყო რკინისა და მისი შენადნობების გამოყენება. XIX საუკუნის შუა წლებში დაეუფლა ფოლადის წარმოების კონვერტორულ მეთოდს, ხოლო საუკუნის ბოლოსთვის ღია კერის მეთოდს.
რკინის დაფუძნებული შენადნობები ამჟამად მთავარი სტრუქტურული მასალაა.
მრეწველობის სწრაფი ზრდა მოითხოვს სხვადასხვა თვისებების მქონე მასალების გამოჩენას.
მე-20 საუკუნის შუა პერიოდი აღინიშნა პოლიმერების გაჩენით, ახალი მასალებით, რომელთა თვისებები მკვეთრად განსხვავდება ლითონებისგან.
პოლიმერები ასევე ფართოდ გამოიყენება ტექნოლოგიის სხვადასხვა დარგში: მანქანათმშენებლობა, ქიმიური და კვების მრეწველობა და რიგ სხვა სფეროებში.
ტექნოლოგიის განვითარება მოითხოვს მასალებს ახალი უნიკალური თვისებებით. ბირთვული ენერგია და კოსმოსური ტექნოლოგია მოითხოვს მასალებს, რომლებსაც შეუძლიათ მუშაობა ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე.
კომპიუტერული ტექნოლოგია შესაძლებელი გახდა მხოლოდ სპეციალური ელექტრული თვისებების მქონე მასალების გამოყენებით.
ამრიგად, მასალების მეცნიერება არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი, პრიორიტეტული მეცნიერება, რომელიც განსაზღვრავს ტექნიკურ პროგრესს.
კალა ერთ-ერთია იმ მცირერიცხოვან მეტალთაგანი, რომელიც ცნობილია კაცობრიობის პრეისტორიული დროიდან. კალა და სპილენძი რკინაზე ადრე აღმოაჩინეს და მათი შენადნობი, ბრინჯაო, როგორც ჩანს, პირველი „ხელოვნური“ მასალაა, ადამიანის მიერ მომზადებული პირველი მასალა.
არქეოლოგიური გათხრების შედეგები ვარაუდობს, რომ ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე ხუთი ათასწლეულის მანძილზე ადამიანებს შეეძლოთ თავად თუნუქის დნობა. ცნობილია, რომ ძველ ეგვიპტელებს ბრინჯაოს დასამზადებლად კალა სპარსეთიდან ჩამოჰქონდათ.
სახელწოდებით "ტრაპუ" ეს ლითონი აღწერილია ძველ ინდურ ლიტერატურაში. კალის stannum-ის ლათინური სახელი მომდინარეობს სანსკრიტიდან "ასი", რაც ნიშნავს "მყარს".
Ქილა
კალის თვისებები:
ატომური ნომერი e50
ატომური მასა 118,710
სტაბი 112, 114-120, 122, 124
არასტაბილური 108-111, 113, 121, 123, 125-127
დნობის წერტილი, ° С 231,9
დუღილის წერტილი, ° С 262,5
სიმკვრივე, გ/სმ3 7,29
სიმტკიცე (ბრინელის მიხედვით) 3.9
კალის წარმოება მადნებიდან და პლაცერებიდან ყოველთვის გამდიდრებით იწყება. კალის მადნების გამდიდრების მეთოდები საკმაოდ მრავალფეროვანია. კერძოდ, გამოიყენება გრავიტაციული მეთოდი, რომელიც ეფუძნება ძირითადი და თანმხლები მინერალების სიმკვრივის განსხვავებას. ამავე დროს, არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ თანმხლები შორს არის ყოველთვის ცარიელი ჯიშისგან. ხშირად ისინი შეიცავს ძვირფას ლითონებს, როგორიცაა ვოლფრამი, ტიტანი, ლანთანიდები. ასეთ შემთხვევებში ისინი ცდილობენ კალის მადნიდან ამოიღონ ყველა ღირებული კომპონენტი.
მიღებული კალის კონცენტრატის შემადგენლობა დამოკიდებულია ნედლეულზე და ასევე იმაზე, თუ როგორ მიიღეს ეს კონცენტრატი. კალის შემცველობა მასში 40-დან 70%-მდე მერყეობს. კონცენტრატი იგზავნება ღუმელებში (600...700°C-ზე), სადაც მისგან იშლება დარიშხანისა და გოგირდის შედარებით აქროლადი მინარევები. ხოლო რკინის, ანტიმონის, ბისმუტისა და ზოგიერთი სხვა ლითონის უმეტესი ნაწილი გაჟღენთილია მარილმჟავით სროლის შემდეგ. ამის შემდეგ, რჩება თუნუქის გამოყოფა ჟანგბადისა და სილიკონისგან. მაშასადამე, ნედლი კალის წარმოების ბოლო ეტაპი არის ნახშირით და ნაკადით დნობა რევერბერატორულ ან ელექტრო ღუმელებში. ფიზიკურ-ქიმიური თვალსაზრისით, ეს პროცესი აფეთქების ღუმელის მსგავსია: ნახშირბადი კალისგან ჟანგბადს „ართმევს“, ნაკადები კი სილიციუმის დიოქსიდს ლითონთან შედარებით მსუბუქ წიდად აქცევს.
უხეშ თუნუქში ჯერ კიდევ საკმაოდ ბევრი მინარევებია: 5 ... 8%. მაღალი ხარისხის ლითონის (96,5 ... 99,9% Sn) მისაღებად გამოიყენება ცეცხლი ან ნაკლებად ხშირად ელექტროლიტური გადამუშავება. და ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის საჭირო კალა, რომლის სისუფთავე თითქმის ექვსი ცხრაა - 99,99985% Sn - მიიღება ძირითადად ზონის დნობით.
კალა ასევე მიიღება თუნუქის ნარჩენების რეგენერაციით. კილოგრამი თუნუქის მისაღებად არ არის საჭირო ცენტნერის მადნის გადამუშავება, სხვაგვარად შეგიძლიათ: „გაასუფთავოთ“ 2000 ძველი ქილა.
მხოლოდ ნახევარი გრამი კალის თითო ქილა. მაგრამ წარმოების მასშტაბზე გამრავლებული ეს ნახევარი გრამი ათეულ ტონად იქცევა... კაპიტალისტური ქვეყნების მრეწველობაში „მეორადი“ კალის წილი მთლიანი წარმოების დაახლოებით მესამედს შეადგენს. ჩვენს ქვეყანაში ფუნქციონირებს ასამდე სამრეწველო კალის აღმდგენი ქარხანა.
თუნუქის ფირფიტიდან მექანიკური გზით თუნუქის ამოღება თითქმის შეუძლებელია, ამიტომ იყენებენ რკინისა და კალის ქიმიურ თვისებებში განსხვავებას. ყველაზე ხშირად, კალის მკურნალობენ აირისებრი ქლორით. რკინა ტენის არარსებობის შემთხვევაში არ რეაგირებს მასზე. კალა ძალიან ადვილად ერწყმის ქლორს. წარმოიქმნება აორთქლებული სითხე - კალის ქლორიდი SnCl4, რომელიც გამოიყენება ქიმიურ და ტექსტილის მრეწველობაში ან იგზავნება ელექტროლიზატორში მისგან მეტალის კალის მისაღებად. და ისევ დაიწყება „წრე“: ამ თუნუქით დაიფარება ფოლადის ფურცლები, მიიღებენ თუნუქის. მას ქილებში გაუკეთებენ, ჭურჭელს საჭმლით ავსებენ და დალუქვენ. მერე გახსნიან, კონსერვებს მიირთმევენ, ქილებს გადააგდებენ. და შემდეგ ისინი (სამწუხაროდ ყველა არა) კვლავ მოხვდებიან "მეორადი" თუნუქის ქარხნებში.
სხვა ელემენტები ქმნიან ციკლს ბუნებაში მცენარეების, მიკროორგანიზმების და ა.შ. კალის ციკლი ადამიანის ხელის ნამუშევარია.
შენადნობები. თუნუქის ერთი მესამედი გამოიყენება ჯაგრისების დასამზადებლად. სამაგრები არის კალის შენადნობები, ძირითადად ტყვიით სხვადასხვა პროპორციით, დანიშნულების მიხედვით. შენადნობას, რომელიც შეიცავს 62% Sn და 38% Pb-ს, ეწოდება ევტექტიკური და აქვს ყველაზე დაბალი დნობის წერტილი Sn - Pb სისტემის შენადნობებს შორის. იგი შედის კომპოზიციებში, რომლებიც გამოიყენება ელექტრონიკასა და ელექტრო ინჟინერიაში. სხვა ტყვიის კალის შენადნობები, როგორიცაა 30% Sn + 70% Pb, ფართო გამაგრების ფართობით, გამოიყენება მილსადენების შედუღებისთვის და შემავსებლის მასალად. ასევე გამოიყენება უტყვია თუნუქის სამაგრები. თუნუქის შენადნობები ანტიმონთან და სპილენძთან ერთად გამოიყენება როგორც ანტიფრიქციული შენადნობები (ბაბიტები, ბრინჯაოები) სხვადასხვა მექანიზმების ტარების ტექნოლოგიაში.
ზოგიერთი კალის შენადნობების შემადგენლობა და თვისებები
ბევრი კალის შენადნობები არის #50 ელემენტის ნამდვილი ქიმიური ნაერთები სხვა ლითონებთან. შერწყმისას კალა ურთიერთქმედებს კალციუმთან, მაგნიუმთან, ცირკონიუმთან, ტიტანთან და ბევრ იშვიათ დედამიწასთან. მიღებული ნაერთები ხასიათდება საკმაოდ მაღალი ცეცხლგამძლეობით. ამრიგად, ცირკონიუმის სტანიდი Zr3Sn2 დნება მხოლოდ 1985°C-ზე. და აქ არა მხოლოდ ცირკონიუმის ცეცხლგამძლეობაა დამნაშავე, არამედ შენადნობის ბუნება, ქიმიური კავშირი მის შემქმნელ ნივთიერებებს შორის. ან სხვა მაგალითი. მაგნიუმი არ შეიძლება იყოს კლასიფიცირებული, როგორც ცეცხლგამძლე ლითონი, 651 ° C შორს არის რეკორდული დნობის წერტილიდან. კალა დნება კიდევ უფრო დაბალ ტემპერატურაზე - 232°C. და მათ შენადნობას - Mg2Sn ნაერთს - აქვს დნობის წერტილი 778°C. თანამედროვე კალის-ტყვიის შენადნობები შეიცავს 90-97% Sn-ს და სპილენძისა და ანტიმონის მცირე დანამატებს სიხისტისა და სიმტკიცის გაზრდის მიზნით.
კავშირები. კალა წარმოქმნის სხვადასხვა ქიმიურ ნაერთებს, რომელთაგან ბევრს აქვს მნიშვნელოვანი სამრეწველო დანიშნულება. მრავალი არაორგანული ნაერთების გარდა, თუნუქის ატომს შეუძლია შექმნას ქიმიური კავშირი ნახშირბადთან, რაც შესაძლებელს ხდის ორგანული მეტალის ნაერთების მიღებას, რომლებიც ცნობილია როგორც ორგანული ნაერთები. კალის ქლორიდების, სულფატების და ფტორბორატების წყალხსნარები ემსახურება ელექტროლიტებს კალის და მისი შენადნობების დეპონირებისთვის. კალის ოქსიდი გამოიყენება კერამიკის მინანქრად; იგი ანიჭებს ჭიქურის გამჭვირვალობას და ემსახურება როგორც შეღებვის პიგმენტს. თუნუქის ოქსიდი ასევე შეიძლება დაილექოს ხსნარებიდან, როგორც თხელი ფილმი სხვადასხვა პროდუქტზე, რაც ანიჭებს ძალას მინის პროდუქტებს (ან ამცირებს ჭურჭლის წონას მათი სიძლიერის შენარჩუნებისას). თუთიის სტანატის და სხვა კალის წარმოებულების შეყვანა პლასტმასსა და სინთეზურ მასალებში ამცირებს მათ აალებადი ეფექტს და ხელს უშლის ტოქსიკური აირების წარმოქმნას, ხოლო გამოყენების ეს სფერო მნიშვნელოვანი ხდება კალის ნაერთებისთვის. დიდი რაოდენობით ორგანო-ორგანული ნაერთები მოიხმარება პოლივინილქლორიდის სტაბილიზატორების სახით - ნივთიერება, რომელიც გამოიყენება კონტეინერების, მილსადენების, გამჭვირვალე გადახურვის მასალის, ფანჯრის ჩარჩოების, ღარები და ა.შ. და ხის შენარჩუნება.
ყველაზე მნიშვნელოვანი კავშირები:
კალის დიოქსიდი SnO 2 წყალში უხსნადია. ბუნებაში - მინერალი კასიტერიტი (კალის ქვა). მიიღება კალის ჟანგბადით დაჟანგვით. გამოყენება: კალის, თეთრი პიგმენტი მინანქრებისთვის, სათვალეებისთვის, მინანქრებისთვის.
კალის ოქსიდი SnO, შავი კრისტალები. იჟანგება 400°C-ზე ზევით ჰაერში, წყალში უხსნადი. გამოყენება: შავი პიგმენტი ლალის მინის წარმოებაში, კალის მარილების წარმოებისთვის.
კალის ჰიდრიდი SnH 2 მიიღება მცირე რაოდენობით წყალბადის მინარევის სახით კალის-მაგნიუმის შენადნობების მჟავებთან დაშლის დროს (ანუ წყალბადის მოქმედებით იზოლაციის დროს). შენახვისას ის თანდათან იშლება თავისუფალ კალასა და წყალბადად.
თუნუქის ტეტრაქლორიდი SnCl 4 თხევადი ჰაერში, წყალში ხსნადი. გამოყენება: მორდანტი ქსოვილების შეღებვისთვის, პოლიმერიზაციის კატალიზატორი.
კალის დიქლორიდი SnCl 2 წყალში ხსნადია. ქმნის დიჰიდრატს. გამოყენება: შემამცირებელი საშუალება ორგანულ სინთეზში, მორდანტი ქსოვილების შეღებვისთვის, ნავთობის ზეთების გასათეთრებლად.
კალის დისულფიდი SnS 2, ოქროსფერი ყვითელი კრისტალები, უხსნადი. "ოქროს ფოთოლი" - ხის, თაბაშირის ოქროს ქვეშ დასასრულებლად.
