Олово

О́лово, ста́нумГеорг Агрікола у своїй фундаментальній книзі De Re Metallica (1556 рік) вживає термін "Stannum" в іншому значенні - як веркблей. У А олово називає — plumbum candi-dum, «білий свинець».(хімічний знак — Sn,  — стійкий, міцний), у нефаховій літературі також ста́ній, ци́нао́лово // Ганіткевич М., Кінаш Б. Російсько-український словник з інженерних технологій: Понад 40 000 термінів / Технічний комітет стандартизації науково-технічної термінології Міністерства економ. розвитку і торгівлі та Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. — 2-е вид. — Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. — 1021 с. — (Термінографічна серія СловоСвіт; № 9). — ISBN 978-617-607-385-7.О́лово // Російсько-український словник (1924—1933); УАН під редакцією А. Кримського — хімічний елемент з атомним номером 50, що належить до 14-ї групи, 5-го періоду періодичної системи хімічних елементів. Утворює просту речовину — метал о́лово.

В художній літературі зустрічається також застаріла назва о́ливо.

Походження назви Латинська назва олова — stannum, первісно означала стоп срібла зі свинцем, а свого сучасного значення набула у IV ст. до н. е.Encyclopædia Britannica, 11th Edition, 1911, s.v. 'tin', citing H. Kopp До цього часу для позначення олова у Давньому Римі уживали слово plumbum album («білий плюмбум», «білий свинець», на відміну від простого, «чорного» свинця — plumbum nigrum). Судячи з усього, римляни вважали олово видозміною свинцю. Stannum походить від ранішої форми stāgnum,Oxford English Dictionary (3rd ed.). Oxford University Press. September 2005. походження якої неясне. Припускають, що це може бути запозичення з мови доіндоєвропейського населення Італії.American Heritage Dictionary Енциклопедичний словник Мейєра пропонує версію походження слова stāgnum з давньокорнської мови (пор. сучасне ), наводячи за доказ те, що Корнуолл був значним постачальником цього металу у перших століттях нашої ери. Малопереконливою є версія, яка пов'язує це слово з санскритським stha («стояти», «стійко триматися») або sthavan («міцно», «стійко»).

Українське «олово» (застаріле «оливо») походить від , звідки також («олово», «свинець») і («олово»). У більшості слов'янських мов похідними від *olovo зовуть інший метал — свинець ( (від нього походить українське «олівець»), , , , застаріле українське оливо в цім значенні), а щодо олова уживають інші слова: , , , , , , . У східнослов'янських мовах теж існують інші назви олова: , .

Праслов'янське *olovo споріднене з («олово») та («олово»), прусськ. alwis («свинець»), і можливо, з («жовтий»), («білий»), («білий лишай», «проказа»), разом з якими виводять з («білий»). Тобто «олово» — «білий метал». Друга версія виводить *olovo від («лити»), тобто «метал, який відливають». Інші виводять *olovo від , та («свинець», звідси і назва молібдену), від («олія» — начебто від того, що з олова робили посуд для її зберігання).

Слово «цина» походить через з , що, в свою чергу, є похідним від («олово»), з якого походить також .

Загальна характеристика

Олово — поширений елемент, його кларк у земній корі 0,8·10−3 % за масою. Він має тенденцію до накопичення в пізніх продуктах еволюції магматичних розтопів — пегматитах, а також в гідротермальних утвореннях. Відомо понад 20 основних мінералів олова, з яких промислове значення мають каситерит SnO2 (78,6 %) — головний мінерал олов'яних руд, а також станін Cu2FeSnS4 (27,7 %), тиліт PbSnS2 (30,4 %), франкеїт Pb5Sn3Sb2S14 (17 %) і циліндрит Pb3Sn4Sb2S14.

Проста речовина олова за нормальних умов — м'який сріблясто-білий метал, стійкий до хімічних реагентів. Його густина 7310 кг/м³, tплав. 231,93 °C; tкип 2602 °C, питомий електричний опір 11,5·10−8 Ом·м (20 °C)Tin: the essentials на сайті «WebElements» . Границя міцності при розтягненні 16,6 МПа, відносне подовження 80-90 %, твердість за Брінеллем 38,3–41,2 МПа.

Олово поліморфне. За звичайних умов елемент існує у вигляді β-модифікації (біле олово, β-Sn), яка є стійкою при температурі вищій від 13,2 °C. Біле олово — це м'який, пластичний метал, з тетрагональною кристалічною ґраткою, параметри a = 0,5831, c = 0,3181 нм. Координаційне оточення кожного атома олова в ньому — октаедр.

При охолодженні біле олово переходить в α-модифікацію (сіре олово, α-Sn). Хоча температура рівноваги взаємопереходу модифікацій становить 13,2 °С, в реальних умовах поліморфне перетворення стає помітним лише при температурі нижчій за 0 °С. Сіре олово має структуру алмаза (кубічна кристалічна ґратка з параметром а = 0,6491 нм). В сірому олові координаційний поліедр кожного атома — тетраедр, координаційне число 4. Фазове перетворення β-Sn в α-Sn супроводжене зростанням питомого об'єму на 25,6 % (густина α-Sn становить 5769 кг/м³), що спричиняє розсипання олова у порошок (явище отримало назву «олов'яна чума»Паравян Н. А. Оловянная чума // Химия и жизнь. — 1979. — № 7. — С. 69-70.). Найшвидший перехід з білого олова в сіре відбувається при -48 °C.

Ще дві алотропні форми γ і σ, виявлено при температурах вищих за 161 °C і тисках, що перевищують декілька ГПа.

Історія Олово в стопах з міддю визначило «бронзову добу» (~4000-1000 рр. до н. е.) матеріальної культури людства. У старовину його видобували на території Англії, Болівії, Китаю і на Кавказі.

Ізотопи Олово має найбільшу кількість стабільних ізотопів з усіх хімічних елементів — 9. Вони мають атомні маси від 112 до 124, за винятком мас 113, 121 та 123. Найбільше в рудах ізотопів 120Sn — майже третина, 118Sn та 116Sn, найменше 115Sn. Ізотопи з парним масовим числом не мають ядерного спіна, а ізотопи з непарним масовим числом мають спін 1/2. Ізотопи 115Sn, 117Sn та 119Sn серед тих, які найпростіше детектують за допомогою ядерного магнітного резонансу.

Таке велике число стабільних ізотопів вважають наслідком того, що атомний номер олова 50 — одне з магічних чисел. Існує також 28 нестабільних ізотопів, а весь діапазон можливих атомних мас простягається від 99 до 137. Крім 126Sn, у якого період напіврозпаду 230 тис. років, усі решту живуть менше року. Серед цих ізотопів подвійно-магічний 100Sn.

Утворення Олово утворюється внаслідок s-процесу в зорях із масою від 0,6 до 10 сонячних. Цей процес проходить при бета-розпаді ядра атома Індію після захоплення ним нейтрона.

Хімічні сполуки При нагріванні в кисневій атмосфері олово утворює діоксид SnO2 (каситерит). SnO2 амфотерний і утворює солі станатів (SnO) з основами та солі олова(IV) з кислотами. Існують також станати зі структурою [Sn(OH)6]2−, на кшталт K2[Sn(OH)6], хоча у вільному стані кислота H2[Sn(OH)6] невідома.

Олово об'єднується безпосередньо з хлором утворюючи хлорид олова(IV), але при реакції з хлоридною кислотою утворюється хлорид олова(II) з виділенням водню у вигляді газу. Існує кілька інших сполук олова зі ступенями окиснення +2 та +4, наприклад сульфід олова(II) та сульфід олова(IV). Проте існує тільки один гідрид — станан (SnH4), в якому олово має ступінь окиснення +4.

Найбільше практичне значення має хлорид олова(II), який використовують як відновник та як протрава при фарбуванні тканин. При нанесенні сполук олова на скло методом розпилювання утворюються електропровідні покриття, що знайшли застосування в панельному освітленні та при виготовленні морозостійкого вітрового скла для автомобілів.

Такі сполуки олова, як фторид олова(II) SnF2 додають до деяких продуктів, котрі використовують при догляді за зубами. SnF2 можна змішувати з абразивами на основі кальцію, тоді як звичний фторид натрію в суміші з кальцієвими сполуками поступово втрачає свою хімічну активність. Показано також, що він ефективніший від фториду натрію при запобіганні гінгівіту.

Отримання +Світові запаси та річний видобуток олова(тис. т) станом на 2014 рікКраїнаЗапасиВидобуток15001008004070011,9400183500,32503,72405,91700,39126,1  Інші1800,07Всього у світі4700230

Олово добувають з олов'яних, олово-вольфрамових, олово-срібних і олово-поліметалічних руд.

У процесі переробки рудоносна порода, що містить каситерит (SnO2) піддається подрібненню до розмірів частинок в середньому ~10 мм, в промислових млинах, після чого каситерит за рахунок своєї більшої густини та маси відокремлюється від пустої породи вібраційно-гравітаційним методом на збагачувальних столах. На додаток застосовується флотаційний метод збагачення/очищення руди. Таким методом вдається підвищити вміст олова у руді до 40-70 %. Далі проводять обпалювання концентрату у кисні для видалення домішок сірки та арсену.

Концентрат надалі піддається плавці у печах з відновленням олова із застосування як відновника деревного вугілля, шари якого вкладаються почергово із шарами руди або алюмінію (цинку) в електропечах: SnO2 + C = Sn + CO2.

Особливо чисте олово напівпровідникової чистоти отримують електрохімічним рафінуванням або методом зонного плавлення.

Середній вміст Sn в концентратах, що виготовляють в Малайзії — 74,47 %, Індонезії — 70 %, Таїланді — 72%, Болівії — 32 %. У Великій Британії випускають концентрат із вмістом 45 і 55 % Sn. Значну кількість олова отримують через вторинну переробку кольорового металобрухту.

Провідним виробником і водночас споживачем олова у світі є Китай.

Вимоги до олова, що виробляє промисловість, його маркування й використання в залежності від процентного хімічного складу закладені у міждержавному стандарті ГОСТ 860-75ГОСТ 860-75 Олово. Технические условия.:

+Хімічний склад олова, що виробляється промислово за ГОСТ 860-75 Марка Sn, %не менше As,% Fe,% Cu,% Pb,% Bi,% Sb,% S,% Zn,% Al,% Домішок % Використання ОВЧ 000 99,999 1·10−4 1·10−4 1·10−5 1·10−5 1·10−6 1·10−5 — 1·10−5 1·10−4 1·10−3 Напівпровідникова техніка О1 пч 99,915 0,01 0,009 0,01 0,025 0,01 0,015 0,007 0,002 0,002 0,085 Виробництво консервної бляхи та приготування хімічних реактивів О1 99.900 0,01 0,009 0,01 0,04 0,015 0,015 0,008 0,002 0,002 0,1 Виробництво бляхи, прутки та стрічки електротехнічного призначення, виробництво припоїв О2 99,565 0,015 0,02 0,03 0,25 0,05 0,05 0,016 0,002 0,002 0,435 Виробництво бабітів, припоїв, фольги, лудження кухонного посуду О3 98,49 0,03 0,02 0,10 1,0 0,06 0,3 0,02 — — 1,51 Виробництво припоїв О4 96,43 0,05 0,02 0,10 3,0 0,10 0,3 0,02 — — 3,51 Виробництво припоїв, бабітів, сплавів, модифікування сірого чавуну

Стопи олова

Найчастіше трапляються стопи олова з міддю (Cu), свинцем (Pb) та стибієм (Sb). Крім названих компонентів використовують Bi, Zn, Cd, Tl. Стопи олова характеризуються, зазвичай, низькою температурою плавлення, відносно малими міцністю та твердістю, високою пластичністю.

З багатьма металами олово утворює евтектики, що мають нижчу температуру плавлення, ніж вихідні компоненти, наприклад сплави (в дужках вказано відсотковий вміст олова за масою й температура плавлення, відповідно) Bi-Sn (45 %, 139 °С); Cd-Sn (67,76 %, 177 °С); Pb-Sn (61,9 %, 183 °С); Tl-Sn (56,76 %, 170 °С), Zn-Sn (91 %, 198 °С); тверді розчини з легувальними металами утворює рідко. Для олова характерним є утворення інтерметалевих сполук (станідів), що мають, переважно, високі температури топлення, наприклад Zr3Sn2 (tплав = 1985 °С), Ti3Sn (1663 °С), Pt3Sn (1420 °С), Pr2Sn (1415 °C), Cl2Sn (1400 °С), Mg2Sn (778 °С).

Найвідоміші стопи олова, що знайшли широке використання — це легкотопові припої, антифрикційні стопи олова (бабіти) та п'ютери.

Легкоплавкі припої — це переважно с стопи на основі олова та свинцю. Вміст олова в них може коливатись від 1 до 95 %; найпоширенішими є стопи з вмістом 59-61 (ПОС-61ГОСТ 21930-76 Припои оловянно-свинцовые в чушках. Технические условия. та 49-51 % (ПОССу-50-0,5) олова. Легувальними компонентами можуть служити Sb, Cu, Cd, Zn, Ag, In; шкідливими домішками є Al, As та S. Припої різняться низькими твердістю та міцністю, високими пластичністю та корозійною стійкістю, їх розплави добре змочують поверхні більшості металів і у тонкому шарі вони характеризуються високою границею витривалості.