Известная многим несколько грубоватая пословица: "Нечего на зеркало пенять, коли рожа крива" для химического случая может перефразироваться так: "Нечего на зеркало пенять, коли оно не из индия". Смысл такой перефразировки станет понятен после краткого пояснения. Все зеркала отражают окрашенные световые лучи не в полной мере. Как говорят, зеркало неодинаково отражает различные цвета спектра. Вот почему, например, цветные одежды "в зеркале" имеют окраску несколько иную, чем на самом деле. Этот недостаток имеет и серебряное, и оловянное, и ртутно-висмутовое зеркало. Зеркало из полированной пластинки нержавеющей стали или иного металла также отражает цветные лучи не в полной мере. Металл индий отражает одинаково хорошо все части спектра, все цвета. Поэтому металлический индий является незаменимым материалом для изготовления высококачественных зеркал, что имеет большое значение при устройстве точных астрономических приборов. Прибавка индия к серебру усиливает зеркальный блеск и предупреждает потускнение его на воздухе. Поэтому чистый индий или его сплав с серебром используется для покрытия рефлекторов. Такие рефлекторы не тускнеют от времени и имеют постоянный коэффициент отражения.
Между прочим во время массированных налетов немецкой авиации на Лондон в годы второй мировой войны прожекторы английской противовоздушной обороны были хорошим средством помощи зенитной артиллерии. Способность прожекторов "пробивать" даже лондонский туман приписывали металлу индию, который использовался для изготовления прожекторных зеркал. В этом есть известная доля правды. Вторая сторона успеха состояла в добавке редкоземельных элементов - лантаноидов к электродам прожекторной дуги. К сожалению, у индия очень низкая температура плавления - всего 156°С, поэтому зеркало во время работы прожектора необходимо охлаждать.
На воздухе индий вполне устойчив и долго сохраняет серебристо-белый цвет в разрезе. Резать, кстати говоря, можно его ножом. Индий гораздо мягче свинца и на бумаге оставляет заметный след. Медь, мышьяк, свинец и многие другие металлы встречаются в природе в минералах. У индия таких минералов нет. Индий сопутствует цинку в его рудах, а также и другим сернистым соединениям металлов. С каждым годом индий применяют все чаще в различных сплавах. Один из сплавов индия со свинцом, висмутом и некоторыми другими металлами имеет температуру плавления всего 46,5°С. Чайная ложечка, сделанная из такого сплава, "растаяла" бы при первом же размешивании горячего чая. Сплавы для пломбирования зубов, содержащие индий, имеют значительную прочность. Прибавка небольших количеств индия к сплавам меди сильно повышает устойчивость их к действию морской воды. Индий - металл рассеянный и редкий. Мировая добыча индия составляет всего несколько тонн в год.
Индий был открыт с помощью спектрального анализа в 1863 г. немецкими химиками Т. Рейхом и Ф. Рихтером в цинковой руде Фрейберга (в Саксонии).
В спектре этого элемента есть линия цвета известного красителя индиго. Темно-синий краситель индиго и дал имя новому элементу. Свое название индий оправдывает и изменением окраски пламени. Пламя окрашивается в сине-фиолетовый цвет.
Место индия в периодической системе окончательно было определено Д. И. Менделеевым. До этого индий считали элементом второй группы.
И́ндий — элемент главной подгруппы третьей группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 49. Обозначается символом In (лат. Indium). Относится к группе лёгких металлов. Простое вещество индий (CAS-номер: 7440-74-6) — ковкий, легкоплавкий, очень мягкий металл серебристо-белого цвета. Сходен по химическим свойствам с алюминием и галлием, по внешнему виду с цинком.
История
Индий обнаружили немецкие химики Фердинанд Райх (Ferdinand Reich) и Теодор Рихтер (Theodore Richter) в 1863 году при спектроскопическом исследовании цинковой обманки. Они искали таллий, однако вместо зелёной линии этого элемента нашли в спектрах яркую неизвестную линию голубого цвета. Впоследствии металл был выделён Рихтером в незначительном количестве, но на Всемирной выставке 1867 г. уже был представлен полукилограммовый слиток индия.
Получение
Получают из отходов и промежуточных продуктов производства цинка, свинца и олова. Это сырьё содержит от 0,001 % до 0,1 % индия. Из исходного сырья производят концентрат индия, из концентрата — черновой металл, который затем рафинируют. Исходное сырьё обрабатывают серной кислотой и переводят индий в раствор, из которого гидролитическим осаждением выделяют концентрат. Из концентрата черновой металл извлекают цементацией на цинке и алюминии. Для рафинирования используются различные методы, например зонная плавка.
Применение
1. Используется в микроэлектронике как акцепторная примесь к германию и кремнию.
2. Применяется в производстве жидкокристаллических экранов для нанесения прозрачных плёночных электродов из оксида индия-олова.
3. Компонент ряда легкоплавких припоев и сплавов (так, жидкий при комнатной температуре галинстан содержит 21,5 % индия). Обладает высокой адгезией ко многим материалам, позволяя спаивать, например, металл со стеклом.
4. Иногда применяется (чистый или в сплаве с серебром) для покрытия зеркал, в частности, автомобильных фар, при этом отражающая способность зеркал не хуже, чем у серебряных, а стойкость к воздействию атмосферы (особенно сероводорода) — больше. В покрытии астрономических зеркал используется постоянство коэффициента отражения индия в видимой части спектра.
5. Материал для фотоэлементов.
6. Соединения используются как люминофоры.
7. Покрытие юбок алюминиевых поршней дизельных двигателей для снижения износа.
8. Арсенид индия применяется как высокотемпературный термоэлектрический материал с очень высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется 10 % фосфида индия.
9. Изотопы индия 111In и 113mIn используются в качестве радиофармацевтических препаратов.
10. Точка плавления индия (429,7485 К или 156,5985 °C) — одна из определяющих точек международной температурной шкалы ITS-90.
11. Индий входит в состав «голубого золота».
12. Электрохимическая система индий-оксид ртути служит для создания чрезвычайно стабильных во времени источников тока (аккумуляторов) высокой удельной энергоёмкости для специальных целей.
13. Ортофосфат индия используется в качестве добавки к зубным цементам.
14. В технике высокого вакуума индий используется в качестве уплотнителя (прокладки, покрытия); в частности, при герметизации космических аппаратов и мощных ускорителей элементарных частиц.
15. Индий имеет высокое сечение захвата тепловых нейтронов и может быть использован для управления атомным реактором, хотя более удобно применение его соединений в комбинации с другими элементами, хорошо захватывающими нейтроны. Так, оксид индия находит применение в атомной технике для изготовления стекла, применяемого для поглощения тепловых нейтронов. Наиболее широко распространённый состав такого стекла — оксид бора (33 %), оксид кадмия (55 %), оксид индия (12 %).
Источник: Википедия
Половина добываемого во всем мире олова расходуется на получение белой жести, применяемой главным образом для изготовления консервных банок. Поэтому олово иногда образно называют металлом консервной банки. Вторая половина добываемого олова, составлявшая в конце первой половины XX в. почти 150 тыс. т, находит так много потребителей. Достаточно указать, что буквы в любой книге отпечатаны с помощью шрифта, сделанного из типографского сплава, в состав которого входит от 5 до 30 % олова. Подшипники автомобиля, самолета, паровоза и многих других машин изготовлены из баббитов - сплавов, содержащих олово со свинцом, медью и сурьмой. Различные сорта бронзы обязательно содержат в себе олово. "Царь-пушка" Московского Кремля - удивительное творение русского литейщика Андрея Чохова, двухсоттонный "Царь-колокол" - не менее знаменитое "чудо" русских мастеров И. Ф. и М. И. Ма-ториных, "Медный всадник" - бессмертное произведение Э. М. Фальконе, рвущиеся из рук юношей бронзовые кони П. К. Клодта на Аничковом мосту в Ленинграде и многие другие замечательные памятники изготовлены из бронзы. Сам сплав олова и меди - бронза, являясь своеобразным символом, обозначающим в истории человечества длительный период - бронзовый век, свидетельствует о давнем знакомстве человека с оловом.
Не так уж трудно понять причину, по которой олово и медь стали объектом внимания людей древности и почему бронза сыграла такую большую роль в истории человеческой культуры. Сравнительно легко получается из руд медь, но еще проще получается металлическое олово, у которого температура плавления составляет всего лишь 232°С. Достаточно оловянную руду (главнейшая из них касситерит, или оловянный камень, соединение олова с кислородом) смешать с углем, поджечь уголь и продувать воздух обычными кузнечными мехами, которыми пользовались люди много тысяч лет назад, чтобы выплавилось чистое олово. Во всяком случае, в Средней Европе, куда сведения о металлах проникли из древнейших очагов культуры, олово было известно за две тысячи лет до нашей эры. Египтяне могли получать олово из руд уже за 3000 лет до нашей эры. Само же название олова (от санскритского слова "ста", что значит "твердый") свидетельствует, что в странах Востока этот металл знали еще раньше, за 4000 с лишним лет до нашей эры.
Можно предположить, что бронзу, на первых порах, получали случайно, ибо есть руды, содержащие одновременно олово и медь. Позже бронзу готовили по определенной рецептуре, об этом свидетельствуют результаты анализа древних бронзовых изделий.
Более трехсот лет тому назад было замечено, что олово очень хорошо держится на поверхности чистого железа и защищает его от ржавления. В то же время из опыта многовекового пользования оловянной посудой было известно, что олово почти не тускнеет и пища в оловянной посуде не получает неприятного привкуса.
Самовар внутри полужен, т. е. покрыт тонким слоем олова; кухонная посуда, места спаев в радиоприемнике также содержат олово. Правда, каждому, кто любит сам мастерить все своими руками, известно, что для пайки необязательно брать чистое олово, лучше применять третник - сплав олова со свинцом.
Олово, так прочно вошедшее в быт, в технику, обладающее рядом ценных качеств, вместе с тем имеет совершенно необычные по сравнению с другими металлами свойства.
... Много лет назад в Сибирь отправилась хорошо снаряженная экспедиция. Вся посуда была оловянной. Как только экспедиция очутилась в Сибири, положение стало комическим: еда есть, но посуда рассыпалась в серый порошок. Выручили сопровождавшие экспедицию местные жители: они вырезали ложки и миски из дерева.
... В 1912 г. известный полярный исследователь Скотт снарядил экспедицию к Южному полюсу. Сосуды и жестянки с жидким топливом были запаяны оловом. На морозе они разрушились, горючее вытекло. Экспедиция Скотта погибла.
Известный химик, академик И. А. Каблуков в своих воспоминаниях рассказывает о том, как его учителю В. В. Марковникову принесли для исследования чайник из запасов царского интендантства. По всему корпусу чайника, сообщает Каблуков, были какие-то серые пятна и наросты, стенки чайника рассыпались в пыль от легких поколачиваний по ним рукой. Никаких примесей у олова при анализе не было установлено. Причина находилась в самом ... олове. Дело в том, что при температуре ниже -13°С устойчивой модификацией олова (оно существует в трех видоизменениях) является серая порошкообразная форма (плотность 5,8). Поэтому с понижением температуры начинается переход обычной, кристаллической формы в серую, порошкообразную. Скорость перехода тем быстрее, чем ниже температура. При -33°С, как показали русские ученые А. П. Комар и К. Иванов, она достигает максимума. Вот почему погибла экспедиция Скотта, а в неотапливаемом складе интендантства при суровой зиме из чайников и солдатских пуговиц получались груды серого порошка. "Болезнь" олова, связанная с переходом кристаллической модификации олова в порошкообразную, получила название "оловянной чумы". Возможно, имеет место "заражение" обычного олова при контакте с "больным" - порошкообразным.
Выше 200°С, т. е. вблизи точки плавления олова, оно легко переходит в третью модификацию, имеющую плотность 6,6 и отличающуюся большой хрупкостью. В этой форме оно легко растирается в порошок.
О́лово (лат. Stannum; обозначается символом Sn) — элемент главной подгруппы четвёртой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 50. Относится к группе лёгких металлов. При нормальных условиях простое вещество олово — пластичный, ковкий и легкоплавкий блестящий металл серебристо-белого цвета. Олово образует две аллотропические модификации: ниже 13,2 °C устойчиво α-олово (серое олово) с кубической решёткой типа алмаза, выше 13,2 °C устойчиво β-олово (белое олово) с тетрагональной кристаллической решеткой.
История
Олово было известно человеку уже в IV тысячелетии до н. э. Этот металл был малодоступен и дорог, так как изделия из него редко встречаются среди римских и греческих древностей. Об олове есть упоминания в Библии, Четвёртой Книге Моисеевой. Олово является (наряду с медью) одним из компонентов бронзы (см. История меди и бронзы), изобретённой в конце или середине III тысячелетия до н. э.. Поскольку бронза являлась наиболее прочным из известных в то время металлов и сплавов, олово было «стратегическим металлом» в течение всего «бронзового века», более 2000 лет (очень приблизительно: 35—11 века до н. э.).
Происхождение названия
Латинское название stannum, связанное с санскритским словом, означающим «стойкий, прочный», первоначально относилось к сплаву свинца и серебра, а позднее к другому, имитирующему его сплаву, содержащему около 67 % олова; к IV веку этим словом стали называть собственно олово.
Слово олово — общеславянское, имеющее соответствия в балтийских языках (ср. лит. alavas, alvas — «олово», прусск. alwis — «свинец»). Оно является суффиксальным образованием от корня ol- (ср. древневерхненемецкое elo — «жёлтый», лат. albus — «белый» и пр.), так что металл назван по цвету.
Производство
В процессе производства рудоносная порода (касситерит) подвергается дроблению до размеров частиц в среднем ~ 10 мм, в промышленных мельницах, после чего касситерит за счет своей относительно высокой плотности и массы отделяется от пустой породы вибрационно-гравитационном методом на обогатительных столах. В дополнение применяется флотационный метод обогащения/очистки руды. Полученный концентрат оловянной руды выплавляется в печах. В процессе выплавки восстанавливается до свободного состояния посредством применения в восстановления древесного угля, слои которого укладываются поочередно со слоями руды.
Применение
1. 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 в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb3Sn.
2. 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.
3. Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.
4. Двуокись олова — очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.
5. Смесь солей олова — «жёлтая композиция» — ранее использовалась как краситель для шерсти.
6. 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 объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.
Источник: Википедия
|
