Олово и его сплавы
Олово (латинское Stannum, обозначается Sn) — элемент с атомным номером 50 и атомным весом 118,69. Является элементом главной подгруппы четвёртой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Олово при нормальных условиях — мягкий, ковкий, пластичный металл серебристо-белого цвета. Обладая высокой мягкостью и тягучестью, олово может быть прокатано в тонкие листы, которые называют оловянной фольгой или станиолем. Одна из основных областей применения олова обусловлена тем, что этот металл является безопасным, нетоксичным, коррозионностойким покрытием, как в чистом виде, так и в сплавах с другими металлами. По этим причинам главное промышленное применение пятидесятого элемента — изготовление белой жести (луженого железа) для производства тары пищевых продуктов, которая используется в консервной промышленности. На эти нужды расходуется порядка 33 % всего добываемого олова. Еще большее количество этого металла (60 %) расходуется в металлургии на создание различных сплавов, важнейший из которых — бронза (сплав олова с медью). Этот сплав один из незаменимых материалов в области машиностроения.
Техника нуждается и в других оловянных сплавах, довольно часто их применяют в качестве антифрикционных материалов, которые позволяют увеличить ресурс машин и механизмов. Из всех антифрикционных сплавов наилучшими свойствами обладают оловянные баббиты (подшипниковые сплавы олова с сурьмой), в составе которых до 90 % олова. Припои — оловянные сплавы (с цинком либо свинцом) с помощью которых возможно соединять металлические детали. Мягкие и легкоплавкие свинцово-оловянные припои хорошо смачивают поверхность большинства металлов, обладают высокой пластичностью и сопротивлением усталости, а нетоксичные цинко-оловянные припои прекрасно подходят для лужения посуды и других бытовых изделий. К сожалению, область применения оловянных припоев ограничивается из-за недостаточной механической прочности.
Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. Наконец, сплавы на основе олова необходимы в электротехнике. Важнейший материал для электроконденсаторов — станиоль — тонкая оловянная фольга, в которой доля прочих элементов менее 5 %. Олово является основным легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
Свинец и его сплавы
Свинец (Pb) — элемент с атомным номером 82 и атомным весом 207,2. Является элементом главной подгруппы IV группы, шестого периода периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева. Свинцовый слиток имеет грязно-серый цвет, однако, на свежем срезе металл блестит и имеет синевато-серый оттенок. Это объясняется тем, что на воздухе свинец быстро окисляется и покрывается тонкой окисной пленкой, которая препятствует дальнейшему разрушению металла. Свинец очень пластичный и мягкий металл — слиток можно разрезать ножом и даже поцарапать ногтем. Свинец широко используется в технике. Наибольшее его количество расходуется при изготовлении оболочек кабелей и пластин аккумуляторов. Этот металл входит в состав многих сплавов, например, сплавов для подшипников, типографского сплава (гарта), припоев. В наше время восемьдесят второй элемент и его соединения лишь расширили сферы своего потребления. Аккумуляторная промышленность — один из самых емких потребителей свинца. Огромное количество металла (в некоторых странах до 75 % от всего объема производимого) расходуется на производство свинцовых аккумуляторов. Более прочные и менее тяжелые щелочные аккумуляторы активно завоевывают рынок, однако более емкие и мощные свинцовые аккумуляторы не сдают своих позиций.
Немало свинца расходуется на нужды химической промышленности при изготовлении заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях. Так в сернокислотной промышленности основное оборудование — трубы, камеры, желоба, промывные башни, холодильники, детали насосов — все это изготовляется из свинца или свинцом облицовывается. Также из свинца изготавливают кожухи башен, змеевики холодильников и многие другие ответственные части аппаратуры, так как серная кислота (даже 80 % концентрации) не разъедает свинец. Вращающиеся детали и механизмы (мешалки, крыльчатки вентилятора, вращающиеся барабаны) изготовляют из свинцово-сурьмянистого сплава гартблея.
Кабельная промышленность — еще один серьезный потребитель свинца, на эти цели в мире расходуется до 20 % этого металла. Им предохраняют от коррозии телеграфные и электрические провода при подземной или подводной прокладке.
До конца шестидесятых годов двадцатого века росло производство тетраэтилсвинца Pb(С2 Н5)4 — бесцветной ядовитой жидкости, которая является превосходным антидетонатором, улучшающим качество топлива. Однако после того как ученые подсчитали, что ежегодно с автомобильными выхлопами выбрасываются сотни тысяч тонн свинца, отравляя окружающую среду, многие страны сократили потребление ядовитого металла, а некоторое полностью отказались от его использования.
Свинец используется в оборонной промышленности – идет на изготовление боеприпасов и на выделку дроби. В связи с высокой плотностью и тяжестью свинца его применение в оружейном деле было известно задолго до появления огнестрельного оружия — пращники армии Ганнибала метали в римлян свинцовые шары. Лишь позже люди стали отливать из свинца пули и дробь. Для придания большей твердости к свинцу добавляют другие элементы, так при изготовлении шрапнели, в свинец добавляют до 12 % сурьмы, а свинец ружейной дроби содержит не более 1 % мышьяка. Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Кроме того, свинец входит в состав некоторых инициирующих взрывчатых веществ (детонаторы): азид (PbN6) и тринитрорезорцинат свинца (ТНРС).
Свинец активно поглощает гамма- и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов и других).