5.2.9. Олово и его сплавы состав, свойства, применение

Олово (лат. Stannum, Sn)  пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. T_плавл.= 231,9 ^oС, плотность  7,31 г/см³.

Металл стоек к коррозии. Однако при температуре ниже 13,2 °C олово спонтанно переходит в другое фазовое состояние  серое олово. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Причем соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего. Совокупность этих явлений называется оловянной чумой. Одним из средств предотвращения «оловянной чумы» является добавление в олово стабилизатора, например, висмута.

Олово используется в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова  в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова  бронза (с медью). Другой известный сплав  пьютер  используется для изготовления посуды.

Интерметаллические соединения олова и циркония обладают высокими температурами плавления (до 2000 °C) и стойкостью к окислению при нагревании на воздухе и имеют ряд областей применения. Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана. Двуокись олова  очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.

Олово применяется также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе. Так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором, свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объема, внутреннее сопротивление его значительно ниже.

Получение олова

Основной минерал олова  касситерит (оловянный камень) SnO₂, содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан)  Cu₂FeSnS₄ (27,5 % Sn).

При получении олова на первом этапе руду обогащают (методом гравитационной флотации или магнитной сепарации). Таким образом, удается повысить содержание олова в руде до 40-70 %. Далее проводят обжиг концентрата в кислороде для удаления примесей серы и мышьяка. Затем полученный таким образом оксид SnO₂ восстанавливают углем или алюминием (цинком) в электропечах: SnO₂ + C = Sn + CO₂.

Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.

5.2.10. Ртуть и её сплавы состав, свойства, применение

Ртуть (лат. Hydrargyrum, Hg)  при комнатной температуре представляет собой тяжелую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть  единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика (вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля). Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы  амальгамы. Стойкие к амальгамированию металлы: V, Fe, Mo, Cs, Nb, Ta, W. Железо не образует амальгамы, поэтому ртуть можно перевозить в стальных сосудах.

Плотность ртути при нормальных условиях  13500кг/м³, T_плавл.= 38,7 ^oС.

В связи с высокой токсичностью ртуть почти полностью вытеснена из медицинских препаратов, однако сохраняется в медицинских термометрах (один медицинский термометр содержит до 2 г ртути).

Парами ртути наполняются ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы. Ртуть используется в датчиках положения. Ртуть также иногда применяется в качестве рабочего тела в тяжелонагруженных гидродинамических подшипниках, а также используется в качестве балласта в подводных лодках и регулирования крена и дифферента некоторых аппаратов.

Фульминат ртути («гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (детонаторы). Бромид ртути применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика). Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях. Металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов. Ртуть используется для переработки вторичного алюминия и добычи золота. Различные амальгамы металлов, особенно амальгамы золота и серебра, широко использовались в ювелирном деле, производстве зеркал.