Олово Sn в виде сплавов (бронза) известен с глубокой древности (“бронзовый век”).

Распространение олова в природе. Олово – довольно редкие химический элемент; встречается только в химически связанном виде. Единственным промышленно важным минералом олова является касситерит (оловянный камень) SnO₂.

Обнаружение олова. Исследуемую на олово пробу обрабатывают цинком и хлороводородной кислотой; выделяющийся атомарный водород восстанавливает олово до летучего станнана SnH₄, который окрашивает пламя горелки в ярко-синий цвет.

Получение олова.

1. Прокаливание касситерита с углем в камерных печах при 1000*С (промышленный способ):

SnO₂ + 2C = Sn + 2CO

Сырое олово очищают электролитически или методом зейгерования. Зейгерование – это метод разделения металлов и сплавов, который заключается в том, что расплав металла выливают на наклонную стальную плиту, чистый металл стекает с плиты, а высокоплавкие примеси (чистые или сплавы) остаются в виде застывших зерен на плите.

2. Электролиз солей олова или их взаимодействие с металлами, стоящими левее в электрохимическом ряду напряжений (лабораторный способ), например:

[SnCl₃]^– + Zn = Zn²⁺ + Sn + 3Cl^–

Образуются красивые кристаллы олова – “оловянное дерево”.

Аллотропные модификации олова.

α-Олово (серое олово), устойчивое ниже 13*С – серый порошок; явление превращения обычного β-олова в α-олово при низких температурах известно под названием “оловянная чума”. Предметы из олова медленно разлагаются в серый порошок. Чтобы исключить процесс перехода β-олова в α-олово, в оловянные сплавы добавляют висмут.

Трагический исторический факт гибели антарктической экспедиции Р. Скотта, покорившей 18 января 1912 г. Южный полюс. Одной из причин гибели экспедиции стала “оловянная чума”. Путешественники погибли на обратном пути из-за отсутствия топлива. При низкой арктической температуре β-олово, которым они были пропаяны превратилось в α-олово, места спайки сосудов рассыпались, сосуды были испорчены и топливо вылилось.

β-Олово (белое олово), существующее в интервале 13 – 161*С, это серебристо-белый, очень мягкий металл (но тверже свинца). При сгибании оловянного слитка возникает характерный хруст, который называют “оловянный крик”, объясняется этот хруст трением между отдельными кристаллами олова.

γ-Олово – модификация, существование которой, предполагавшееся ранее, не подтвердилось новейшими исследованиями. Образование γ-олова выше 161*С и вплоть до температуры плавления предполагали на основе того факта, что выше 161*С олово становится очень хрупким и легко превращается в порошок (теперь считается, что хрупкость олова выше 161*С обусловлена наличием примесей в обычном олове).

Свойства олова. Олово хорошо поддается литью и пайке. На воздухе очень устойчиво. Олово реагирует с хлороводородной кислотой и серной кислотой, с образованием соединений олова(II); при действии азотной кислоты осаждается гидратированный оксид олова(IV), а при обработке горячим раствором гидроксида натрия получаются гидроксостаннаты(II) и гидроксостаннаты(IV), например:

Sn + 2OH^– + 2H₂O = [Sn(OH)₄]^2- + H₂

Sn + 2OH^– + 4H₂O = [Sn(OH)₆]^2- + 2H₂

Применение олова. Олово используется для изготовления белой жести (луженого железа) – материала консервных банок (олово в меньшей степени разрушается при хранении, чем железо; кроме того, образующиеся соединения олова не ядовиты). Олово применяется также для лужения других материалов, для приготовления мягких, низкоплавких припоев и разнообразных сплавов.

Сплавы олова.

Оловянные припои – 2-90% Sn и 98-10% Pb, плавятся в интервале температур 185 – 310*С;

Оловянные баббиты – 70-90% Sn остальное Cu, Sb – применяют как антифрикционные сплавы;

Оловянные бронзы – 80-90% Cu, 10-20% Sn.

Производятся литейные оловянно-цинковые бронзы, типографские сплавы, сплавы для изготовления фольги (станиоль) и др.

Лужение. Различают горячее лужение и гальваническое лужение. При горячем лужении изделие погружают в расплавленное олово, При гальваническом лужении изделие покрывают оловом электролитическим методом; электролиз проводят в кислых электролитах, например в смесях сульфата олова(II), фенолсульфоновой кислоты и желатины или тетрафтороборатов(III) олова(II) и водорода, а также в горячих щелочных электролитах, содержащих гексагидроксостаннат(IV)-ион и избыток гидроксида натрия.

Соединения олова

Соединения олова(II) легко переходят в соединения олова(IV), поэтому в окислительно-восстановительных реакциях соединения олова(II) выполняют функцию сильного восстановителя. Большинство соединений олова или белого цвета (твердые вещества), или бесцветные (жидкости).

Хлорид олова(II) SnCl₂*2H₂O – белые кристаллы. При 40,5*С дигидрат хлорида олова(II) плавится в собственной кристаллизационной воде. В воде растворяется только в присутствии хлороводородной кислоты с образованием прозрачного раствора, содержащего ионы [SnCl₃]^–; при значениях pH, близких к 7, выпадает белый осадок гидроксосолей предположительно упрощенного состава SnCl(OH). Кислый раствор хлорида олова(II) применяется для выделения из раствора золота и серебра, например:

2[Au^+IIICl₄]^– + 3[Sn^+IICl₃]^– + Cl^– = 2Au + 3[Sn^+IVCl₆]^2-

Хлорид олова(IV) SnCl₄ – бесцветная жидкость с температурой кипения 113,9*С. На воздухе дымит вследствие протекания гидролиза, подобного гидролизу SiCl₄. Получают хлорид олова(IV) по реакции сгорания олова в хлоре, а также при регенерации олова из отходов белой жести.

При внесении SnCl₄ в хлороводородную кислоту образуется гексахлоростаннат(IV) водорода H₂[SnCl₆]. Аммониевая соль этой комплексной кислоты – гексахлоростаннат(IV) аммония (NH₄)₂[SnCl₆] – устойчива, она используется в красильном производстве в качестве протравы (розовая соль).

Оксид олова(II) SnO – темно-синий порошок.

Оксид олова(IV) SnO₂ – белый порошок, который сублимирует при температуре выше 1800*С.

Гидроксостаннаты(II) образуются в сильнощелочной среде вследствие амфотерности гидроксида олова(II). Например тетрагидроксостаннат(II) натрия Na₂[Sn(OH)₄].

Гидроксостаннаты(IV) образуются при сильном подщелачивании суспензии полигидрата оксида олова(IV). Например, гексагидроксостаннат(IV) натрия Na₂[Sn(OH)₆].

Полигидрат оксида олова(IV) SnO₂*xH₂O – белый малорастворимый хлопьевидный осадок. Образуется, например, по реакции олова с концентрированной азотной кислотой:

Sn + 4HNO₃ = SnO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

В водном растворе проявляет свойства амфотерного гидроксида олова(IV). При нагревании в щелочной среде SnO₂*xH₂O становится более инертным и перестает реагировать с сильными кислотами и основаниями.

Известны солеобразные производные олова(IV) – сульфат олова(IV) Sn(SO₄)₂, нитрат олова(IV) Sn(NO₃)₄, ацетат олова(IV) Sn(CH₃COO)₄.

Сульфид олова(II) SnS – коричневый порошок.

Сульфид олова(IV) SnS₂ – желтый порошок. Оба сульфида осаждаются из слабокислых растворов соединений олова(II) и олова(IV) под действием сероводорода. Растворимость их в воде чрезвычайно мала. При введении в избытке сульфида щелочного металла или аммония образуются соответствующие тиосоли, например тиостаннат(IV) аммония (NH₄)₂SnS₃.

---