Металл с двойной природой – олово

Олово — один из древнейших металлов, известных человечеству. Олово упоминается в Библии и находило применение в Древнем Египте, на Крите и в Месопотамии. Его история начинается задолго до открытия железа: именно олово вместе с медью дало начало бронзе — первому в истории человечества сплаву, оказавшему колоссальное влияние на развитие цивилизации. Этот период даже получил название Бронзового века. Олово устойчиво к коррозии и долго сохраняет блеск. Однако главным его свойством, которое делает металл по-настоящему необычным, является аллотропия - способность элемента существовать в разных кристаллических формах.

В Периодической таблице элементов Менделеева олово занимает 50-е место. Своё русское название элемент получил из славянских языков, а международное обозначение Sn происходит от латинского "stannum". Его атомная масса — 118,71 а.е.м., плотность — 7,2 г/см³, температура плавления + 232 °C. Это легкоплавкий металл серебристо-белого цвета, мягкий и пластичный при комнатной температуре.

Расплавленное олово. Фото: взято из en.wikipedia.org

В этих условиях олово существует в виде белого олова (β-Sn), устойчивого при температуре выше +13,2 °C. Его плотность — 7,2 г/см³. При сгибании прутков слышен характерный хруст — "оловянный крик", возникающий от трения кристаллов. При понижении температуры белое олово переходит в серое олово (α-Sn) с кристаллической структурой, похожей на алмазную. Этот переход сопровождается увеличением объёма на 25% и уменьшением плотности до 5,7 г/см³, что приводит к разрушению металла — он рассыпается в порошок. Максимальная скорость превращения наблюдается при −33 °C. Более того, серое олово может "заразить" белое, провоцируя его разрушение. Эти явления были названы в 1911 году немецким химиком Эрнстом Когеном "оловянной чумой".

Известен трагический случай. В 1912 году экспедиция Роберта Скотта (шесть человек) к Южному полюсу погибла. Среди многих причин самой важной стала нехватка топлива в промежуточных лагерях. В итоге люди замерзли, не дойдя всего 20 км до очередного склада с горючим. По версии многих исследователей причиной нехватки топлива стало разрушение на морозе оловянной пайки канистр, швы которых были запаяны белым оловом. При низкой температуре металл рассыпался, и экспедиция осталась без горючего.

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространённости в земной коре, занимает 47-е место со средним содержанием 8 г/т.  Главный промышленный минерал олова —касситерит SnO₂.

Кристаллы касситерита SnO₂, размер образца 5х4х3 см, Приморский край, месторождение Забытое. Коллекция Московского Планетария.

Второстепенное значение имеют: станнин Cu₂FeSnS₄, тиллит PbSnS₂ и другие минералы. Основные промышленные месторождения олова находятся в Китае, Индонезии, Бразилии, России, Боливии. В России главные запасы оловянных руд расположены в Забайкалье и на Дальнем Востоке.

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 для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники. Важнейший сплав олова с медью — бронза.

До 60 % производимого олова используется в виде сплавов: олова с медью, олова с медью и цинком, олова с медью и сурьмой, олова с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых припоев. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее экологичен среди тяжёлых цветных металлов.