Свинец и олово в чем разница?

Как отличить свинец от олова, цинка и серебра

Свинец был открыт более 6000 лет назад, когда люди заметили, что при выплавке серебряной руды выделялся металл, который изначально просто выбрасывали, т.е. в то время он считался отходом. Но постепенно люди заметили свойства свинца, поэтому этот материал стали использовать для изготовления фигурок и других изделий.

Сейчас же сфера применения этого металла достаточно широка, поэтому свинец используется для производства:

баббитов;
аккумуляторов;
припоев;
различных защитных сооружений (саркофагов);
защитной оболочки для проводов и т.д.

Олово стало использоваться в производстве значительно позже. Изначально оно использовалось для изготовления столовых приборов, а сейчас олово применяется в производстве деталей промышленного оборудования, в консервной промышленности и т.д.

В пунктах приема активно принимают эти цветные металлы, но цена на них сильно отличается, поэтому необходимо знать, как отличить олово от свинца, а также от других цветных металлов, чтобы не было лишних разочарований во время приемки.

Содержание

Олово и свинец: основные отличия
Чем отличается свинец от цинка?
Как отличить свинец и серебро?

Олово и свинец: основные отличия

Олово – это уникальный цветной металл, который стоит достаточно дорого. Он часто смешивается с другими металлами в сплавах. В частности, его смешивают со свинцом и выдают такой сплав за чистое олово.

В прежние времена эти металлы различали по цвету и называли их белым и черным оловом. Сейчас вы тоже можете отличить их друг от друга, даже не обращаясь в химическую лабораторию.

Вот несколько основных отличий свинца и олова:

Свинец тяжелее олова (примерно в 1,5 раза). Даже если под рукой нет весов, вы все равно заметите эту разницу.
Цвет. Чистое олово обладает серебристым и слегка белым оттенком. Свинец же более темный, потому что он окисляется на воздухе.
У них разная температура плавления (232 градуса у олова, 327 – у свинца).
Характерный хруст чистого олова. Если вы возьмете пруток олова и начнете его ломать, то металл начнет хрустеть. Припой со свинцом обладает более мягкой структурой, его можно легко гнуть, но характерного хруста уже не будет.

Но свинец часто путают не только с оловом, но и цинком. Эти 2 металла также имеют свои отличия, о которых нужно знать.

Чем отличается свинец от цинка?

Свинец и цинк – это тяжелые металлы (плотность 7,13 и 11,34 г/см3, соответственно). Цинк активно используется для создания антикоррозийных покрытий, а также для создания сплавов с алюминием, медью, оловом и т.д. Этот металл применяется в автомобилестроении (на 1 автомобиль уходит порядка 40 кг цинка).

Отличить два этих металла можно при помощи медного купороса. Для этого нужно сделать насечку на изделии и брызнуть на нее медным купоросом. Если поверхность почернела, то это цинк.

Отличить можно и по внешнему виду: свинец немного темнее по цвету (он окисляется на воздухе). Кроме того, по звуку он более глухой при постукивании, чем цинк.

Как отличить свинец и серебро?

Серебряные украшения популярны с давних времен, являясь более доступной альтернативой золоту. Поэтому многие пытаются выдать за серебро другие металлы, включая свинец. В большинстве случаев не возникает особых проблем, чтобы отличить их друг от друга, но у новичков в этом деле могут возникнуть сложности. Поэтому опишем несколько явных различий, которые вам нужно знать.

Серебро обладает серебристо-белым цветом, практически 100% коэффициентом отражения света. Со временем этот металл может потемнеть, что является естественной реакцией (серебро покрывается налетом сульфида). Если это настоящее серебро, то его можно очистить с помощью специального крема или зубной пасты – со свинцом, который тоже темнеет, у вас такого не получится.

Он внешне похож на серебро, но обладает синеватым оттенком. Другой простой способ проверки – с помощью кипятка. Нужно опустить серебряное и свинцовое изделие в кипяток на несколько секунд, а затем вынуть. Серебро будет достаточно сильно нагрето, а свинец нет, потому что он обладает низкой теплопроводностью.

Свинец сам по себе мягкий металл, поэтому его можно спокойно гнуть (серебро используется для изготовления ювелирных украшений, поэтому оно обладает большей плотностью). При этом серебро не оставляет темных следов на бумаге, в отличие от этого металла.

В нашей компании «ЭкоПромМет» работают опытные сотрудники, которые без проблем отличат один цветной металл от другого. Если необходим дополнительный анализ, то лом отправляется в лабораторию. Поэтому если у вас скопилось определенное количество цветного металлолома, и вы не можете определить его тип, то обращайтесь в наши пункты приема, где вам помогут с этим вопросом. Мы всегда адекватно оцениваем количество примесей в ломе, поэтому предлагаем высокие цены при скупке.

Как отличить олово от свинца?

Общее описание олова

Здесь важно отметить, что различают два типа этого сырья. Первый тип называют белым оловом, и он является β-модификацией этого вещества. Второй тип — это α-модификация, которая более известна как серое олово. При переходе из одной модификации в другую, а именно из белой в серую, возникает сильное изменение объема вещества, так как происходит такой процесс, как рассыпание металла в порошок. Данное свойство принято называть Здесь также важно отметить, что одно из наиболее негативных свойств олова — это его склонность к морозу. Другими словами, при температуре от -20 до +30 градусов по Цельсию может начаться самопроизвольный переход из одного состояние в другое. К тому же переход продолжится, даже если повысить температуру, но уже после того как процесс начался. Из-за этого хранить сырье приходится в местах с довольно высокой температурой.

Альтернатива

Стоит сказать о том, что с точки зрения экономии баббиты на основе олова очень невыгодны, так как этот материал стоит довольно много. Кроме того, само по себе олово считается дефицитным веществом. По этим двум причинам были разработаны альтернативные подшипники, в основу которых лег свинец, сурьма и медь. В таком составе кристаллики сурьмы выступают в качестве твердой основы. Мягким же основанием выступает непосредственный сплав из свинца и сурьмы. Медь здесь используется таким же образом, как и свинец в предыдущем составе, то есть для препятствия всплывания кристаллов твердой основы.

Однако здесь же стоит сказать и о недостатках. Эвтектик из свинца и сурьмы не такой пластичный, как фаза с использованием олова. А потому детали, изготовленные таким образом, страдают от быстрого износа. Чтобы нивелировать данный недостаток, все же приходится добавлять некоторое количество олова. Использование тройных эвтектиков не слишком распространено.

Физические свойства свинца

Археологические артефакты свидетельствуют о том, что этот химический элемент был известен человеку более 6000 лет назад. Его открытие связано с присутствием металла в рудах, содержащих серебро. При их выплавке материал выбрасывался в отходы, но со временем из него начали делать различные изделия: фигурки, водопроводные трубы. В настоящее время свинец применяется:

для производства аккумуляторов;
в кабельной промышленности — для создания защитной бесшовной оболочки;
для изготовления красок и припоев;
при строительстве защитных сооружений — для источников радиационного загрязнения (саркофагов);
для производства сплавов на его основе (баббитов);
для изготовления типографских составов;
в медицине.

Свойства и маркировка

Готовые сплавы на основе олова и свинца обладают рядом свойств, которые делают соединение уникальным:

Температура плавления — до 500 градусов по Цельсию зависимо от процентного содержания легирующих добавок.
Высокий показатель износоустойчивости.
Стойкость к окислению выше, чем у чистых материалов.

Существует два вида соединений свинца: баббиты и припои. Первые обозначаются буквой «Б». Далее указываются буквы легирующих добавок, процентное содержание основного вещества, количество дополнительных компонентов.

Свойства

Как уже было отмечено ранее существует деление припоев на две категории в зависимости от температуры плавления. Мягкие или легкоплавкие – это сплавы плавящиеся при менее 450 °С. Стоит отметить, что они не обязательно изготавливаются из олова. Тут может использоваться галлий, висмут, кадмий, индий.

Тем не менее зачастую используется не один, а смесь нескольких элементов. Это нужно, чтобы придать сплаву необходимые характеристики и параметры. Наиболее распространёнными являются ПОСы.

Таблица припоев для пайки алюминия.

Таким образом, взяв в руки проволоку, попробовав погнуть ее и оценив вес, можно с определённой точность определить содержание в ней станума или плюмбума.

В зависимости от концентрации олова выделяют несколько десятков сплавов, производящихся в соответствии с государственным стандартом – ГОСТом.

Когда речь заходит про свойства, то они в основном определяются содержанием олова. Оно имеет две полиморфные модификации. Белое – с тетрагональной кристаллической решеткой, серое – с кубической. Переход от одной модификации к другой сопровождается выделением тепла, то есть реакция является экзотермической.

Данное превращение приводит также и к увеличению объема, сопровождающегося разрушением с образованием серого порошка. Такой процесс называется «оловянной чумой».

Состав и структура

Соединения часто содержат не только два основных компонента, но и легирующие добавки. Основной из них является сурьма. Соединением может содержать до 15% этого вещества. Другими легирующими добавками является серебро, кадмий висмут. Серебро, сурьма действуют одинаково. Их добавляют, когда нужно увеличить температуру плавления материала. Если нужно сделать смесь менее тугоплавкой, она насыщается висмутом, кадмием.

Когда нужно создать износоустойчивый материал, который будет выдерживать постоянное трение, смесь дополняется медью. Благодаря множеству легирующих добавок, которые можно использовать при производстве сплавов олово и свинца, соединения используют в разных направлениях промышленности.

Технические параметры олова

Данный химический элемент известен более 3500 лет и изначально предназначался для изготовления столовых предметов. Современное потребление олова связано с консервной промышленностью.

Патент на способ хранения продуктов в жестяных банках принадлежит повару из Франции. С 1810 года человечество получило возможность долговременного хранения пищевых продуктов.

Читать еще: Плавиковый шпат что это такое?

Олово является основным компонентом припоев, применяемых для пайки и лужения теплообменных аппаратов, радиаторов автомобильных двигателей, лужения медицинской и пищевой аппаратуры.

Материал используется для производства оловянной бронзы, обладающей отличными механическими, литейными, антикоррозионными свойствами. Такие сплавы применяются в деталях, предназначенных для эксплуатации в особых условиях и и при особой нагрузке.

Сплавом, обладающим низким коэффициентом трения, является баббит. Он содержит 83% олова, сурьму и медь. Его применяют в производстве подшипников. Благодаря устойчивому соединению сурьмы и меди сплав имеет высокую твердость.

Механизм работы подшипника и компоненты состава исключают возникновение механических повреждений на поверхности детали.

Олово обладает специфическими физическими свойствами:

Его деформация сопровождается звуком, образованным в результате сдвига под воздействием силы.
При температурах -39 °C и + 161°C олово превращается в порошок.

Истории известны случаи таких преобразований. Пуговицы, сделанные из чистого материала, на морозе теряли свою форму, а «оловянная чума» разрушала слитки металла.

Особенности производства и обработки

Расходное сырьё получается из руды. Например, чтобы получить 1 килограмм чистого материала, необходимо переработать 100 кг руды. Плавятся оба материала при низких температурах. Для изготовления сплава нужно учитывать следующие особенности:

При изготовлении формы для отливки нужно использовать материал, который не подвержен смачиванию расплавленными расходными металлами.
Форма должна выдерживать нагрев при температуре свыше 250 градусов.
Расплавленные металлы быстро окисляются под воздействием окружающей среды. Твердый металл защищён от окисления.

Если речь идёт о изготовлении припоя, то к соединению добавляют сурьму. Некоторые мастера добавляют серебро. Он обладает следующими особенностями:

Серебро защищает материал от образования ржавчины.
Из-за добавления благородного металла повышается ценник на готовый припой, но расширяется его функциональность.

Есть припои с добавлением цинка. Однако они редко используются. Цинк активно реагирует на воздействие факторов окружающей среды. Он начинает разрушаться, что приводит к нарушению целостности изделия. Лучше использовать смесь сурьмы, олова и свинца. Таким припоем паяют радиодетали, контакты, провода. Изменяя компоненты, мастера добиваются от расходника нужных характеристик. Нельзя забывать про использование флюса.

Сплав олова со свинцом обладает особыми характеристиками. Они изменяются после добавки легирующих компонентов. Применяются готовые соединения для изготовления припоев, износоустойчивых деталей, посуды, столовых принадлежностей, консервных банок.

Характеристики олова и свинца

Начать стоит с того, что рекристаллизация наклепанных олова свинца и сплавов происходит при температуре, которая считается ниже комнатной. По этой причине процесс их обработки относится к горячему типу.

Общим показателем стала стойкость к коррозии при атмосферных условиях. Однако небольшое отличие кроется в стойкости к коррозии под влиянием второстепенных веществ. К примеру, лучше всего свинец проявляется себя при взаимодействии с концентрированными составами некоторых кислот — серной, фосфорной и т. д. Олово же, в свою очередь, лучше всего противостоит растворам из пищевых кислот. Сфера применения этих веществ по отдельности также отличается. Олово широко используется для лужения жести, в то время как свинец нашел свое применение для футеровки аппаратуры сернокислотного производства.

Как проверить в магазине при покупке

В магазине, конечно, не будет возможности проверить подлинность серебра с помощью кислот, мази или мела. Но, будет возможность на ощупь и на глаз определить качество.

Постучите или уроните серебро на твердую поверхность и прислушайтесь к звуку.
Попробуйте нагреть изделие в кулаке.
Потрите хорошенько пальцами и посмотрите, не осталось ли следов.
И, конечно, посмотрите пробу и клеймо.

Как отличить серебро от других металлов

Если серебро от золота легко отличимо, то вот с другими металлами типа олова, платины, алюминия, мельхиора и прочих все не так просто. А это важно знать, чтобы не купить грошовую вещь вместо благородного серебра.

Алюминий. Изделия из алюминия будут намного легче по весу, чем аналогичные серебряные, более матовые по цвету, а еще некачественно изготовлены (например, приклеенные камни к украшению)
Олово. Тут на взгляд определить достаточно сложно. Единственная визуальное отличие — предметы из олова имеют более равномерный окрас, без пятен и оттенков, в отличие от серебра. Проверить, что перед вами серебро или олово, можно способами, описанными выше.
Железо и нержавейка. Здесь очень просто определить — просто поднесите магнит к изделию и все будет понятно без слов. Серебро никогда не магнитится.
Палладий. Отличить от серебра в домашних условиях тоже не очень просто. Можно нагреть предмет с помощью газовой горелки. Палладий имеет очень высокую температуру плавления, а вот серебро — расплавиться над пламенем горелки. Так вы конечно определите из какого металла изделие, но если это серебро, оно, увы, будет испорчено. Есть более щадящий метод — применить азотную кислоту. Палладий покраснеет, а серебро почернеет.

Олово и свинец, сплав: свойства и название

Начать описание данной темы лучше всего с олова и свинца по отдельности. Свинец, олово и сплавы из этого материала обладают определенными свойствами, которые обусловлены их начальным состоянием.

Общее описание олова

Здесь важно отметить, что различают два типа этого сырья. Первый тип называют белым оловом, и он является β-модификацией этого вещества. Второй тип — это α-модификация, которая более известна как серое олово. При переходе из одной модификации в другую, а именно из белой в серую, возникает сильное изменение объема вещества, так как происходит такой процесс, как рассыпание металла в порошок. Данное свойство принято называть оловянной чумой. Здесь также важно отметить, что одно из наиболее негативных свойств олова — это его склонность к морозу. Другими словами, при температуре от -20 до +30 градусов по Цельсию может начаться самопроизвольный переход из одного состояние в другое. К тому же переход продолжится, даже если повысить температуру, но уже после того как процесс начался. Из-за этого хранить сырье приходится в местах с довольно высокой температурой.

Свойства олова и свинца

Стоит сказать, что олово, свинец и сплавы из этих материалов имеют довольно мало общих свойств. К примеру, чем чище олово, тем выше шанс того, что оно будет подвержено влиянию чумы. Свинец же, в свою очередь, вовсе не испытывает аллотропических превращений.

Однако стоит также отметить, что для замедления такого рода превращения в олове используют дополнительные вещества. Лучше всего себя проявили такие материалы, как висмут и сурьма. Добавка этих веществ в объеме 0,5 % снизит практически до 0 скорость аллотропического превращения, а значит, белое олово можно считать полностью устойчивым. Здесь же можно отметить, что в меньшей степени, но все же используется сплав олова и свинца с этой же целью.

Если же говорить о свойствах свинца, то он имеет более высокую температуру плавки — 327 градусов по Цельсию, чем олово — 232 градуса. Плотность свинца в условиях комнатной температуры составляет 11,34 г/см 3 .

Характеристики олова и свинца

Системы сплавов

Здесь важно начать с того, что сплав олова со свинцом — это еще более легкоплавкий материал, чем по отдельности. Наиболее широкое распространение такие смеси получили в качестве припоев, для изготовления типографических шрифтов, отливки плавких предохранителей и т. д. Такая система, как «олово — свинец», относится к группе эвтектического типа. Важным свойством всех материалов, принадлежащих к этой категории, является то, что температура их плавки находится в районе от 120 до 190 градусов по Цельсию. К тому же существуют группы тройных эвтектиков. В качестве примера можно привести систему сплава олова, свинца, цинка. Температура плавки таких материалов опускается еще ниже, и ее предел — 92-96 градусов по Цельсию. Если добавить в сплав еще и четвертый компонент, то показатель температуры плавки опустится до отметки в 70 градусов. Если говорить об использовании сплава олова со свинцом в качестве припоя, то чаще всего в их состав вводится до 2 % такого вещества, как сурьма. Это делается для того, чтобы улучшить растекаемость припоя. Здесь стоит отметить, что температуру плавки можно регулировать соотношением «олово/свинец». Наиболее легкоплавкое сырье плавится при показателе в 190 градусов.

Баббиты

С тем, как называется сплав олова и свинца, уже разобрались — это эвтектик. Эта группа веществ с таким составом получила наибольшее распространение при производстве подшипниковых сплавов, которые называются «баббиты». Данный материал применяется в качестве заливки для вкладышей подшипников. Здесь важнее всего правильно подобрать материал, чтобы он смог без труда приработаться к валу. На первый взгляд кажется, что масса сплавов олова и свинца с различными припоями является отличным выходом. Однако на деле это не совсем так. Такие материалы оказались слишком мягкими, а коэффициент трения между валом и таким вкладышем — высоким. Другими словами, во время работы они слишком сильно разогревались, из-за этого легкоплавкие металлы стали «налипать» на вал. Чтобы избежать данного недостатка, начали добавлять небольшое количество более твердых веществ. Таким образом был получен материал, который одновременно является и мягким, и твердым.

Читать еще: Как правильно обезжирить кузов автомобиля?

Состав вещества

Для того чтобы добиться такого вещества, которое обладает прямо противоположными характеристиками, использовались следующие вещества. Самое важное — это то, что они лежат сразу в двухфазной области α+β. Кристаллы β-фазы обогащаются таким припоем, как сурьма. Они выступают в роли твердых хрупких веществ. Кристаллы α-фазы, в свою очередь, являются мягкой и пластичной основой. Для того чтобы избежать таких недостатков, как расплав твердых кристаллов и их всплытие, в смесь добавляют еще один компонент — медь. Таким образом, из куска сплава свинца и олова с добавлением некоторых других веществ удается создать подшипниковый материал баббит, который сочетает в себе два противоположных качества — твердость и мягкость. Классическим и самым распространенным изделием этой марки стал баббит Б83. Состав этого сплава следующий: 83 % Sn; 11 % Sb; 6 % Cu.

Альтернатива

Свинец и олово

Металлы древности свинец и олово долгое время называли одним именем «плюмбум». Правда, в период алхимии существовало разделение на «плюмбум нигрум» — черное олово (в последующем — свинец) и «плюмбум албум» — белое олово. Впоследствии название «плюмбум» стали относить только к свинцу. А «белое олово» получило латинское название stannum, т. е. «стойкий».

Предполагают, что свинец был известен человеку около 6000 — 6500 лет назад. Такое раннее открытие свинца объясняется тем, что он присутствует почти во всех рудах, содержащих серебро. Вначале, очевидно, свинец был просто отходом при плавке серебра и его выбрасывали. Затем научились делать из него различные фигурки. Некоторым из них, находящимся в музеях, специалисты дают 5800 лет. В Древнем Риме люди использовали свинец для водопроводных труб и посуды. С появлением огнестрельного оружия свинец становится металлом войны (картечь, пули, дробь).

В настоящее время основными областями применения свинца являются: производство аккумуляторов (около 30%), производство тетраэтилсвинца (около 20%), кабельная промышленность (около 10 %), производство белил (около 8 %), припоев (около 7 %), боеприпасов (около 3 %). Остальные 22 % расходуются в строительстве защитных устройств от радиации, в производстве баббитов, типографских сплавов, в медицине и химической промышленности.

Простейший анализ показывает, что половина производимого в мире свинца используется в автомобильной промышленности. Первый антифрикционный баббит был на основе олова. Но со временем перешли на свинцовые баббиты, так как они более чем в 10 раз дешевле оловянных. Тетраэтилсвинец (ТЭС) впервые был получен в 1853 г. в Цюрихе проф. К- Левигом. Это было накануне автомобильной эры, которая началась в 1885 г. с создания четырехколесного автомобиля немецким изобретателем Г. Даймлером (1834-1900) и трехколесного — его соотечественником К. Бенцом (1886 г.). Кстати, многие думают, что автомобили появились раньше самолетов. Ничего подобного! Самолет А. Ф. Можайского (1825-1890) с человеком на борту поднялся в воздух в 1884 г., когда автомобиля еще не было. Конечно, самолет А. Ф. Можайского не был похож на самолет Ту-154. А первый автомобиль разве был похож на «Волгу»? Проф. А. А. Зва-рыкин так охарактеризовал первый автомобиль: «Машина Даймлера 1885 г. была грубым сочетанием нового двигателя с примитивным самокатом». Под «новым двигателем» подразумевается легкий бензиновый двигатель, патент на который был выдан Г. Даймлеру в 1885 г.

В 1860 г. Г. Планте (1834-1889) сконструировал первый свинцовый аккумулятор. Свинец в автомобильной промышленности занимает прочные позиции. Например, за последние 40 лет производство свинцовых стартерных батарей в нашей стране увеличилось в 45 раз. Аккумуляторные батареи, безусловно, усовершенствовались. Достаточно сказать, что с 1881 по настоящее время в мире было выдано около 20 тыс. патентов на их различные конструкции и усовершенствования. Но свинец оставался основным материалом данного устройства.

А вот позиции ТЭС сильно пошатнулись. И это в то время, когда ТЭС обеспечивает нормальную работу двигателя. Примерно 1 г ТЭС на 1 л бензина практически исключает детонацию, которая вызывает поломку двигателя или сильный износ ряда деталей. Но ТЭС ядовит и значительная часть ядовитых веществ выбрасывается с выхлопными газами. Специалисты подсчитали, что ежегодно около 100 тыс. т свинца оседает на нашу планету в результате эксплуатации бензиновых двигателей.

Более 100 лет человечество применяет этиловые жидкости в двигателях и более 70 лет ведет поиск других антидетонаторов. Изучено несколько десятков тысяч различных соединений. Внимание специалистов сейчас привлекают некоторые соединения церия.

Долгое время свинец был незаменимым металлом в кабельной промышленности. Бесшовная свинцовая оболочка превосходно защищала кабель и позволяла наматывать его на барабаны, что особенно важно для транспортировки и прокладки кабеля. Такой кабель, проложенный в земле, в воде, может функционировать сотни лет.

В химической промышленности аппараты, резервуары и трубопроводы, изготовленные из стали, покрывают свинцом. Но так как свинец и железо между собой не сплавляются, то железо предварительно подвергают лужению.

В последние годы в кабельной и химической отраслях промышленности потребление свинца значительно уменьшилось. Его заменяют термопласты.

Очень давно служат человеку и соединения свинца. Это, прежде всего, ацетат свинца и хромат свинца — в производстве красок и текстильном производстве, оксид свинца — в производстве хрусталя. Ацетат свинца и хромат свинца известны 3000 — 3500 лет, а оксид свинца используется в производстве (правильнее сказать — в имитации) хрусталя с 1635 г. В этот год английские мастера стекольных дел обнаружили, что незначительная добавка свинца при плавке стекла приводит к получению стекла исключительной прозрачности, схожей с прозрачностью горного хрусталя — естественного драгоценного камня. Новую разновидность стекла стали называть хрусталем.

Ежегодное мировое производство свинца составляет около 600 тыс. т; цена 1 т — 800-1200 р.

Олово было известно человечеству около 3000-3500 лет назад. В древние времена и в средние века из олова изготовляли посуду. Люди давно заметили, что олово не влияет на вкус пищи.

Область применения олова за века практически не изменилась. Оно прошло путь от посуды до консервной банки. Более половины мирового производства олова расходуется на получение белой жести, т. е. тонколистовой стали, покрытой оловом, для изготовления консервных банок. Каждая консервная банка — это около 0,5 г олова. А. Е. Ферсман писал: «Олово отжило свой «бронзовый век» и стало металлом консервной банки».

Патент на способ сохранения пищевых продуктов в банках, выполненных из белой жести, был выдан в 1810 г. французскому повару Н.-Ф. Апперу. Человечество получило возможность долго хранить мясо, рыбу, овощи и многие другие продукты. Аппер сэкономил миллиарды тонн продуктов и практически исключил вероятность отравления пищей, которую до него приготовляли и хранили в нелуженой посуде.

Значительное количество олова расходуется на припои, в которых олова от 4 до 90 %, сурьмы от 0,2 до 6 %, остальное — свинец. Это самые распространенные припои. Они применяются для пайки и лужения пищевой и медицинской аппаратуры, пайки электро- и радиоаппаратуры, лужения и пайки многих теплообменных аппаратов, в том числе радиаторов автомобильных двигателей. Эти припои дают качественные швы при пайке латуни, меди, стали и некоторых других металлов. Отечественная промышленность выпускает более 20 марок припоев данной группы. Они обладают высокими технологическими свойствами, пластичны и при выполнении пайки не требуют дорогостоящего оборудования.

Есть еще одна солидная статья расхода олова — производство оловянистых бронз, в которых содержится от 2 до 14 % олова. Оловя-нистые бронзы обладают высокими литейными, механическими и антикоррозионными свойствами, но они дороги и дефицитны. Такие бронзы применяют в особо ответственных сборочных единицах, условия эксплуатации которых чрезвычайно тяжелые, например в подшипниках для коленчатых валов.

Антифрикционным сплавом на основе олова является также баббит. Впервые сплав, содержащий 83 % олова, 11 % сурьмы, 6 % меди, был предложен в 1839 г. инженером И. Баббитом. И 150 лет баббиты, максимально удовлетворяющие требованиям к подшипниковым сплавам, не изменяют своей структуры. «Секрет» заключается в следующем: сурьма и медь образуют с оловом химические соединения высокой твердости, которые оказываются равномерно распределенными в более мягкой основе. Во время приработки вал «вырабатывает» мягкую основу баббита и опирается на выступающие твердые частицы. В образовавшихся впадинах удерживается смазка — это обеспечивает высокие антифрикционные свойства. Случайно попадающие твердые частицы, например песок, также вдавливаются в пластичную основу, исключая возникновение царапин на трущейся поверхности вала.

Олово обладает некоторыми исключительно специфическими свойствами. Например, оно издает звук при деформировании. Исследования показали, что хрустящий звук — следствие двойникования. Это характерный вид пластической деформации- сдвиг под действием касательных напряжений, при котором одна часть зерна сдвигается относительно другой с одновременным поворотом. Многие металлы обладают аналогичными свойствами, но частота звука выше границы звуковой чувствительности человека (около 16 кГц). Олово-исключение.

Олово обладает полиморфными превращениями при температурах минус 39 °С и плюс 161 °С. Модификации обозначаются следующим образом: а — серое олово, порошок; р — белое олово, пластичный металл; у — очень хрупкое вещество.

Читать еще: Как закалить отвертку в домашних условиях?

С превращением р->-а связаны различные, в том числе и трагические случаи. Широко известна, например, версия о том, что это превращение явилось причиной гибели экспедиции полярного исследователя Роберта Скотта (1868-1912). Запасы керосина и продуктов питания находились в жестяной таре, запаянной оловом. Низкая температура ледяных просторов Антарктиды превратила белое олово паяных швов в порошок — тара разрушилась, люди остались без топлива и пищи, оказались обреченными.

Истории известны и другие примеры, когда «оловянная чума» разрушала слитки олова, изделия из него. В настоящее время такую болезнь предотвращают легированием цинком, висмутом или сурьмой. Они исключают низкотемпературное полиморфное превращение.

Мировая добыча олова в 1980 г. составила немного более 400 тыс. т. Олово на протяжении последних 100 лет всегда было дефицитным и дорогим металлом.

Олово и свинец (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6

ОЛОВО И СВИНЕЦ

Олово и свинец находятся в главной подгруппе IV группы Периодической системы, в которую также входят углерод C, кремний Si и германий Ge. Первые два элемента являются неметаллами, германий принадлежит к переходным элементам, а олово и свинец – типичные металлы. Поэтому в данном разделе олово и свинец будут рассматриваться отдельно от остальных элементов главной подгруппы IV группы.

Исторические сведения. Олово и свинец принадлежат к числу семи металлов, известных человечеству издревле, поэтому точная дата их открытия не известна. Следует отметить, что вплоть до наступления н. э. олово и свинец нередко путали между собой, поскольку оба металла обладают схожими свойствами. Отголоски такого заблуждения сохранились до сих пор: например, в некоторых славянских языках (болгарском, сербском, чешском, польском) металл свинец называется словом олово.

Первые упоминания о чистом олове относятся ко II тысячелетию до н. э. Металл был, очевидно, малодоступен и дорог, так как оловянные предметы редко встречаются среди римских и греческих древностей. Открытие олова было связано, скорее всего, со случайным восстановлением касситерита (оловянного камня), наносные отложения которого встречаются на поверхности земли или близко к ней. Другим фактором, способствовавшим открытию металла, явилось то, что оловянные руды намного легче восстанавливаются, чем руды других металлов. Но задолго до того как научились добывать олово в чистом виде, человечеством широко использовался сплав олова с медью (бронза), который получали уже в IV тысячелетии до н. э. На протяжении всего бронзового века этот сплав был, выражаясь современным языком, стратегическим материалом: из него изготавливали орудия труда, оружие, предметы обихода и т. д.

Первые изделия из свинца датируются III тысячелетием до н. э. (Месопотамия, Древний Египет). Металл был открыт благодаря широкой распространенности своих руд и легкости, с которой его можно выплавить – достаточно было положить свинцовую руду в костер с большим количеством древесного угля и создать тягу (постоянный доступ свежего воздуха).

Происхождение латинского и русского названий обоих металлов доподлинно не установлено. Одна из версий звучит следующим образом: латинское слово stannum (стойкий) первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67% олова, и лишь с IV века н. э. этим словом стали называть олово.

Распространение в природе. Олово и свинец не принадлежит к группе наиболее распространенных элементов в земной коре, но и не являются редкими металлами.

Оба металла встречаются в природе в основном в виде кислородных или сернистых соединений, среди которых промышленное значение имеют касситерит (оловянный камень) SnO2, станнин (оловянный колчедан) Cu2S∙FeS∙SnS2, галенит (свинцовый блеск) PbS, англезит PbSO4 и церуссит PbCO3. Всего же известно около 25 оловянных и более 100 свинцовых минералов. Исключительно редко олово и свинец встречаются в самородном состоянии.

Физические свойства. Олово имеет две аллотропные модификации. При обычных условиях устойчивой является β-форма (белое олово) – блестящий металл серебристо-белого цвета. Постепенно блеск исчезает, так как на поверхности металла образуется оксидная пленка. При температурах ниже –13оС белое олово превращается в α-форму (серое олово), особенно быстро этот переход происходит при температурах ниже –30оС. α-Олово представляет собой металл серого цвета, внешне похожий на свинец. Кроме цвета, две модификации олова различаются между собой по плотности и пластичности. Белое олово плотностью 7,29 г/см3 несколько тяжелее серого, плотность которого составляет 5,85 г/см3. β-Олово – мягкий и пластичный металл, он легко прокатывается в тонкую фольгу (станиоль), тогда как серое олово не обладает пластичностью и легко рассыпается в порошок.

Известно немало случаев, когда изделия, выполненные из белого олова, на морозе приобретали серый цвет и разрушались. Такое явление получило название «оловянная чума». Причина разрушения состоит в резком увеличении объема металла, ведь плотность белого олова больше, чем серого, и следовательно, при равной массе α-олово будет занимать объем на 25-26% больше по сравнению с β-формой. Переход одной формы олова в другую облегчается при контакте белого олова с частицами серой формы, и он распространяется подобно «болезни». Эта «болезнь» – одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 году. На обратном пути участники остались без топлива из-за того, что оно просочилось через запаянные оловом баки, пораженные «чумой».

Свинец представляет собой металл грязно-серого цвета, но на свежем разрезе он имеет синеватый отлив и блестит. Однако блеск быстро пропадает, так как металл покрывается защитной пленкой оксида. Свинец – один из самых тяжелых металлов: его плотность составляет 11,34 г/см3, что примерно в полтора раза больше, чем у железа, или вчетверо больше, чем у алюминия. Недаром в русском языке слово «свинцовый» является синонимом «тяжелого». Кроме того, свинец – один из самых мягких металлов: его можно легко поцарапать ногтем или разрезать ножом.

И олово, и свинец принадлежат к группе легкоплавких металлов. Их температуры плавления равны 232оС и 327оС соответственно. Точки кипения: для олова 2270оС, для свинца 1750оС. Но еще задолго до достижения температуры кипения олово и свинец начинают испаряться. Для олова летучесть начинается примерно с 1200оС, для свинца – с 700оС. Последнее необходимо помнить тем, кто работает со свинцом при повышенных температурах, поскольку сам металл, а также его соединения токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая в дальнейшем их разрушение.

Электропроводность олова и свинца низкая для металлов. Если сравнить оба металла с медью, то они примерно в 10 раз хуже проводят электрический ток.

Химические свойства. Электронная конфигурация атомов олова и свинца завершается на ns2np2, где n – номер последнего (внешнего) электронного слоя. Поэтому оба металла могут проявлять валентности II или IV. Олово в одинаковой мере проявляет обе валентности, но соединения четырехвалентного олова более устойчивы. У свинца двухвалентное состояние преобладает над четырехвалентным, поэтому в большинстве соединений он проявляет валентность II. Кроме того, в атомах обоих металлов присутствуют незаполненные р — и d-орбитали, что сказывается на возможности олова и свинца к комплексообразованию.

Поскольку олово и свинец в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены непосредственно перед водородом, их можно отнести к малоактивным металлам. Тем более что на снижении их реакционноспособности сказывается наличие оксидного слоя на поверхности металла.

При комнатной температуре олово и свинец устойчивы к воздействию большинства неметаллов и соединяются только с хлором и бромом, при этом олово проявляет валентность IV, а свинец – валентность II:

Но если подобрать определенные условия, можно получить хлорид четырехвалентного свинца (бромида и иодида свинца (IV) не существует, так как четырехвалентный свинец является сильным окислителем и он окислил бы бромид — и иодид-ионы до свободных галогенов):

Однако соединения свинца (IV) в основном нестабильны и легко превращаются в соединения двухвалентного свинца:

При повышенных температурах химическая активность металлов значительно возрастает, и они вступают в реакцию с кислородом, фтором, йодом, серой, селеном и теллуром. Кроме того, олово при нагревании взаимодействует с фосфором и азотом. И опять наблюдается различие по валентности: олово, как правило, проявляет валентность IV, тогда как свинец – II:

Лишь при реагировании с серой оба металла двухвалентны:

Существует также сульфид четырехвалентного олова SnS2, который получают косвенными методами, например, пропусканием сероводорода через подкисленные растворы солей олова (IV). Сульфида свинца (IV) не существует по той же причине, по которой никогда не образуются бромид и иодид свинца (IV).

С холодной или кипящей водой оба металла не взаимодействуют, зато при повышенных температурах они способны разлагать водяной пар:

Именно инертностью олова по отношению к воде и кислороду при обычных условиях объясняется использование этого металла в покрытии жестяной тары для продуктов питания. К тому же металлическое олово и продукты его коррозии относительно безвредны для человеческого организма. Некоторое время для этих целей применялся свинец, но после того, как стало известно о его токсичности, от него отказались.

Поскольку олово и свинец расположены в ряду металлов левее водорода, они способны вступать в реакцию с кислотами. При этом оба металла проявляют валентность II, исключение составляют концентрированная серная и азотная кислоты – с ними олово уже четырехвалентно. Из-за низкой химической активности металлов их растворение в кислотах происходит крайне медленно. Например, разбавленные соляная и серная кислоты начинают заметно действовать на олово только при нагревании. При комнатной температуре реакция идет с очень низкой скоростью, что почти невозможно заметить пузырьки выделяющегося газа:

голоса

Рейтинг статьи