Олово (Sn)

[tin] — элемент IV группы Периодической системы; атомный номер 50; атомная масса 118,69; белый блестящий металл, тяжелый, мягкий и пластичный; состоит из 10 изотопов с массовымиЮ>, числами 112, 114-120, 122, 124; изотоп ¹²⁰Sn наиболее распространен (около 33 %). Чистое олово известно со 2-го тысячелетия до н. э. Содержание Sn в земной коре 8 • 10^-3 мас. %. Из известных 24 минералов Sn промышленное значение имеют касситерит SnO₂ (78,8 % Sn) и станнин Cu₂FeSnS₄ (27,5 %).
Sn имеет две полиморфные модификации. Кристаллическая решетка обычного β-Sn (белого олова) тетрагональная (a = 581,3, c = 317,6 пм; γ = 7,29 г/см³. При t < 13,2 °С устойчиво α-Sn (серое олово ) с ОЦК решеткой (a-646 пм); γ = 5,85 г/см³. Переход β → α сопровождается превращением металла в порошок (оловянная чума); t_пл = 231,9 °С; t_кип = 2270 °С. ТКЛР_{0-100 °С} = 23•10^-6K^-1; с_{0 °С} = 0,225 кДж/(г•К); λ_{0 °С} = 65,8 Вт/(м-К); ρ_{20 °С} = 0,115 мкОм-м. σ_в = 16,6 МПа; 8 = 80—90 %; НВ = 38,3—41,2 МПа.
Степень окисления +2 и +4. Компактное олово устойчиво на воздухе до 150 °С и в воде, медленно растворяется в разбавленных кислотах, быстрее — при нагревании и в царской водке, образует α- и β-оловянные кислоты, взаимодействует со щелочами и галогенами (с фтором при 100 °С — с появлением пламени); энергично реагирует с S, Se, Те, Р; образует эвтектики с Al, Bi, Cd, Ga, In, Pb, Si, Zn и интерметаллиды с Са, Mg, Zr, Ti, Pt, La, Се. Соли Sn²⁺ хорошо растворимы в воде, a Sn⁴⁺ — склонны к гидролизу.
Промышленное получение Sn экономически целесообразно, если содержание его в россыпях > 0,01 %, в рудах ≥ 0,1 %. Первичное сырье обогащают: россыпи — преимущественно гравитацией, руды — флотогравитацией или флотацией. Обогащенный концентрат, содержащий 50 — 70 % Sn, обжигают для удаления S и As во вращающихся трубчатых печах или печах кипящего слоя. Потери Sn при обжиге 0,2 — 1,3 %. Огарок выщелачивается раствором НСl (γ = 1,15 г/дм³) для удаления Fe, Pb, WO₃ и других кислоторастворимых примесей. Процесс ведут во вращающихся относительно горизонтальной оси герметических цилиндрических или сферических барабанах при 105 — 130 °С и изботочном давлении до 10 Па. Выщелоченный концентрат промывают водой, при повышении содержании свинца — раствором NaCI. Выход концентрата 60-85 %. В раствор переходит 80-90 % Fe, 80-95 % Pb, > 50 % WO₃, 75-80 % Cu, < 60-65 % Sb и As, < 93-97 % Bi и Ag; Pb, Fe, As, Sb, Bi. При выпуске из печей черновое Sn фильтруют при 500-600 °С через кокс или центрифугируют, отделяя основную массу железа. Остаток Fe и Cu удаляют вмешиванием в жидкий металл элементарной серы; примеси всплывают в виде твердых сульфидов, которые снимают с поверхности расплава. От As и Sb олово рафинируют аналогично — вмешиванием Al, от Pb — с помощью SnCl₂. Иногда Bi и Pb испаряют в вакууме (10-65 Па) при 1300-1350 °С. Содержание Pb снижено до 0,2-0,3 %, Bi — до 0,05-0,01 %; содержание Sn > 99 %. Для получения более чистого Sn применяют электролитическое рафинирование чернового Sn (содержащего в катодном металле 99,7-99,9 % Sn) и зонную перекристаллизацию (около 99,999 % Sn). Около 50 % всего производенного Sn составляет вторичный металл; его получают из отходов белой жести, лома и различных сплавов.
До 40 % Sn идет на лужение консервной жести, остальное — на производство припоев, подшипниковых, типографских и других сплавов (Смотри Оловянные сплавы). SnO₂ применяется для изготовления жаростойких эмалей и глазурей. Станнит натрия Na₂SnO₃ • ЗH₂О используется в протравном крашении тканей. Кристаллическое SnS₂ — «сусальное золото» входит в состав красок, имитирующих позолоту. Соединения Sn токсичны (ПДК SnO₂, SnO; SnSO₄, SnCl₂-0,05 мг/м³).