Олово плюс соляная кислота уравнение (2 видео)

Олово: степени окисления и реакции с ним

Химические свойства олова

Олово – это легкий металл с атомным номером 50, который находится в 14-й группе периодической системы элементов. Этот элемент был известен еще в древности и считался одним из самых редких и дорогих металлов, поэтому изделия из олова могли позволить себе самые богатые жители Римской Империи и Древней Греции. Из олова изготавливали специальную бронзу, которой пользовались еще в третьем тысячелетии до нашей эры. Тогда бронза была самым прочным и популярным сплавом, а олово служило одной из примесей и использовалось более двух тысяч лет.

На латыни этот металл называли словом «stannum», что означает стойкость и прочность, однако таким названием ранее обозначался сплав свинца и серебра. Только в IV веке этим словом начали называть само олово. Само же название «олово» имеет множество версий происхождения. В Древнем Риме сосуды для вина делались из свинца. Можно предположить, что оловом называли материал свинец, из которого изготавливали сосуды для хранения напитка оловина, употребляемого древними славянами.

В природе этот металл встречается редко, по распространенности в земной коре олово занимает всего лишь 47-е место и добывается из касситерита, так называемого оловянного камня, который содержит около 80 процентов этого металла.

Содержание

Применение в промышленности
Физические свойства олова
Получение олова
Химические свойства олова
В какой кислоте растворяется олово?
Олово
🔍 Видео

Видео:Соляная кислота. Свойства и особенности. То чего вы не знали.Скачать

Применение в промышленности

Так как олово является нетоксичным и весьма прочным металлом, он применяется в сплавах с другими металлами. По большей части его используют для изготовления белой жести, которая применяется в производстве банок для консервов, припоев в электронике, а также для изготовления бронзы.

Видео:Опыты по химии. Соляная кислота и металлыСкачать

Физические свойства олова

Этот элемент представляет собой металл белого цвета с серебристым отблеском.

Если нагреть олово, можно услышать потрескивание. Этот звук обусловлен трением кристалликов друг о друга. Также характерный хруст появится, если кусок олова просто согнуть.

Олово весьма пластично и ковко. В классических условиях этот элемент существует в виде «белого олова», которое может модифицироваться в зависимости от температуры. Например, на морозе белое олово превратится в серое и будет иметь структуру, схожую со структурой алмаза. Кстати, серое олово очень хрупкое и буквально на глазах рассыпается в порошок. В связи с этим в истории есть терминология «оловянная чума».

Раньше люди не знали о таком свойстве олова, поэтому из него изготавливались пуговицы и кружки для солдат, а также прочие полезные вещи, которые после недолгого времени на морозе превращались в порошок. Некоторые историки считают, что именно из-за этого свойства олова снизилась боеспособность армии Наполеона.

Видео:Олово - Металл, РАЗРУШАЮЩИЙ САМ СЕБЯ!Скачать

Получение олова

Основным способом получения олова является восстановление металла из руды, содержащей оксид олова(IV) с помощью угля, алюминия или цинка.

Особо чистое олово получают электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.

Видео:РАСТВОРИТЕЛЬ ПРИПОЯ И ХЛОРНОЕ ОЛОВО - 2 В 1 СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙСкачать

Химические свойства олова

При комнатной температуре олово довольно устойчиво к воздействию воздуха или воды. Это объясняется тем, что на поверхности металла возникает тонкая оксидная пленка.

На воздухе олово начинает окисляться только при температуре свыше 150 °С:

Если олово нагреть, этот элемент будет реагировать с большинством неметаллов, образуя соединения со степенью окисления +4 (она более характерна для этого элемента):

Взаимодействие олова и концентрированной соляной кислоты протекает довольно медленно:

Sn + 4HCl → H₂[SnCl₄] + H₂

С концентрированной серной кислотой олово реагирует очень медленно, тогда как с разбавленной в реакцию не вступает вообще.

Очень интересна реакция олова с азотной кислотой, которая зависит от концентрации раствора. Реакция протекает с образованием оловянной кислоты, H₂SnO₃, которая представляет собой белый аморфный порошок:

3Sn + 4HNO₃ + nH₂O = 3H₂SnO₃·nH₂O + 4NO

Если же олово смешать с разбавленной азотной кислотой, этот элемент будет проявлять металлические свойства с образованием нитрата олова:

4Sn + 10HNO₃ = 4Sn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Нагретое олово нагреть может реагировать со щелочами с выделением водорода:

Sn + 2KOH + 4H₂O = K₂[Sn(OH)₆] + 2H₂

Здесь вы найдете безопасные и очень красивые эксперименты с оловом.

Степени окисления олова

В простом состоянии степень окисления олова равняется нулю. Также Sn может иметь степень окисления +2: оксид олова(II) SnO, хлорид олова(II) SnCl₂, гидроксид олова(II) Sn(OH)₂. Степень окисления +4 наиболее характерна для оксида олова(IV) SnO₂, галогенидах(IV), например хлорид SnCl₄, сульфид олова(IV) SnS₂, нитрид олова(IV) Sn₃N₄.

Видео:Хлорное олово. Хлористое олово. Станнан.Скачать

В какой кислоте растворяется олово?

Как металл, олово известно человеку с древнейших времен. Ранние изделия из него датируются IV тысячелетием до н. э. Латинское название металла – Stannum, близкое к санскритскому слову «прочный». В природе олово чаще всего встречается в минеральной форме. Это минерал, представляющий собой оловянный камень с различными примесями (химическая формула SnO2).

Благодаря своим качествам (легкоплавкость, пластичность) олово широко используется в различных областях промышленности, преимущественно в составе различных сплавов. В чистом виде олово практически не используется, поэтому достаточно часто люди сталкиваются с проблемой: как выделить олово из сплава с другими металлами.

Один из самых популярных способов – растворение олова в кислоте. В какой кислоте растворяется олово? Наиболее подходящие кислоты – серная или соляная.

Концентрированная соляная кислота, особенно при нагревании, легко растворяет олово, с выделением водорода. Важно помнить, что для растворения подходит только концентрированная соляная кислота.
Серная кислота также может служить прекрасным растворителем. При этом могут выделяться: сернистый газ, сероводород, сера, и даже водород.

Длительность процесса зависит от концентрации кислоты, толщины оловянного слоя и размера изделия.

Перед растворением нужно тщательно изучить изделие, так как в оловянных сплавах часто встречается свинец, который в кислотах не растворяется. Также необходимо соблюдать концентрацию кислот и изучить прохождение реакции растворения.

Помимо этого растворять олово можно:

в азотной кислотой. В этом случае образуется нитрат олова (Sn(NO3)2). Для проведения реакции необходимо использовать только разбавленную азотную кислоту, концентрированная не будет растворять олово;
царской водке;
различными щелочами. Этот метод применяют для снятия оловянного покрытия со старых консервных банок, после чего из получившегося раствора чистое олово выделяют электролитическим методом;
хлорным железом. Самый быстрый, но достаточно дорогой способ. В этом случае процесс растворения займет всего 10–15 минут. Выпускается хлорное железо в виде раствора либо в виде кристаллов.

Видео:Амфотерность ГИДРОКСИДА ОЛОВА. Реакция с ГИДРОКСИДОМ НАТРИЯ и СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ. Опыты по химииСкачать

Олово

Общие сведения и методы получения

Олово ( Sn )—серебристо-белый блестящий металл с голубоватым оттенком. Известно с глубокой древности, начало промышленного применения относится к XIV в.

Содержание олова в земной коре 4*10 —3 % (по массе). Всего известно 16 оловосодержащих минералов, представленных оксидами, сульфидами, силикатами, тиостаннатами, боратами, танталитами. Промышленное значение имеют касситерит (оловянный камень) Sn 0₂ и станнин (оловянный колчедан) CuS — FeS — SnS ₂ .

Олово получают нз руд, содержащих касситерит; руды, содержащие олово в виде станнина, в промышленном масштабе не разрабатываются. Руду обогащают методами гравитационного разделения, флотации и магнитной сепарации. Концентрат подвергают предварительной очистке от примесей обжигом (для удаления серы н мышьяка), выщелачиванием соляной кислотой (для удаления железа, висмута, сурьмы, мышьяка) с последующим отделением магнетита и вольфрамита. Очищенный концентрат, содержащий 40—70 % Sn , плавят в смеси с углем н флюсами, получая черновой металл.

Восстановительную плавку ведут в условиях, при которых оксид олова ( Sn 0₂) восстанавливается до металла, а оксид железа (III) —до оксида (II), переходящего в шлак. Из бедных концентратов олово извлекают хлорированием, основанным на летучести хлоридов олова.

Для получения нз чернового олова металла стандартных сортовых марок его подвергают рафинированию. Наиболее распространенные методы рафинирования — пирометаллургическое (огневое), вакуумное, электролитическое.

Огневое рафинирование состоит из ряда последовательных операций, в каждой из которых удаляется одна-две примеси. От железа черное олово очищают медленным охлаждением расплава и отфильтрованием выпадающих в осадок интерметаллидов, от меди — добавлением в расплав серы и отделением всплывающих ее сульфидов, от мышьяка и сурьмы — введением в расплав алюминия и удалением всплывающих интерметаллидов AlSb и AlAs , от свинца — присадкой хлористого олова, которое взаимодействует со свинцом, образуя удаляемый хлористый свинец. Огневым рафинированием получают металл марки 01, повторением цикла рафинирования —металл марки 01пч.

Вакуумная дистилляция позволяет наиболее эффективно удалять свинец, висмут, а также заметное количество алюминия, кальция, индия.

Прн электролитическом рафинировании достигается высокое прямое извлечение олова в катодный металл, основная масса примесей концентрируется при этом в одном продукте — шламе. Олово высокой чистоты (99,999 %) получают зонной плавкой в кварцевых или графитовых кюветах

Олово всех марок изготавливают в виде чушек, олово марки ОВЧ-000— также в слитках, в виде прутков, а марок 01пч н 01—в виде блоков, пригодных для механизированной транспортировки. Олово следует хранить в закрытом помещении при температуре не ниже 12 «С. В случае обнаружения на олове признаков «оловянной чумы» все слитки направляют на переплавку.

Атомные характеристики. Атомный номер 50, атомная масса 118,69 а. е. м, атомный объем 16,29-10^ 6 м 3 /моль, атомный раднус 0,158 п v , ионный радиус Sn 2+ 0,093 им, Sn ‘ ,+ 0,071 нм. Конфигурация внешних электронных оболочек атома олова 5 s 2 5р 2 . Электроотрица-телыюсть 1,8. Природное олово состоит из десяти изотопов: 112 Sn (0,95%), 1,4 Sn (0,65%), «» Sn (0,34%), 116 Sn (14,24%), ‘» Sn (7,57%), ,18 Sn (24,01%), «» Sn (8,58%), 120 Sn (32,97 %), 122 Sn (4,71%), ,2 » Sn (5,98 %). Последний изотоп слабо радиоактивен.

В соединениях проявляет степень окисления +2 и +4. Нормальный электродный потенциал реакции Sn —2 e ** Sn 2 +ф₀=—0,136 В, окислительно-восстановительный потенциал +0,15. Электрохимический эквивалент олова составляет 0,61388 мг/Кл (степень окисления +2); 0,30833 мг/Кл (степень окисления +4).

В атмосферных условиях олово устойчиво, скорость коррозии в закрытом помещении 0,0004 г/(м 2 -сут), в промышленной атмосфере 0,0067 г/(м 2 -сут), в морской атмосфере 0,011 г/(см 2 -сут).

В мягкой пресной н дистиллированной воде олово не корродирует, в жесткой воде при рН = 7,4 и 8,6 скорость коррозии соответственно равна 0,001 н 0,0045 г/(м 2 -сут). В минеральных и галогеноводородных кислотах олово в присутствии кислорода и при повышенной температуре корродирует быстро. Плавиковая и циаинсто-водородная (синильная) кислоты действуют на олово медленно; в лимонной и уксусной кислотах при концентрации их

0,75 % и комнатной температуре скорость коррозии 0,05—0,1 г/(м 2 -сут). В молочной и масляной кислотах концентрацией

1 % при комнатной температуре коррозия незначительна. Олеиновая, стеариновая и щавелевая кислоты сильно действуют иа олово при высоких температурах. Коррозия олова под воздействием фруктовых соков при комнатной температуре составляет 0,1—2,5 г/(м 2 -сут), при температуре кипения возрастает более чем в 10 раз. Смазочные масла, бензин, керосин на олово практически не влияют. Олово сильно корродирует в хлоре, броме и иоде при комнатной температуре, а во фторе при температуре выше 100 °С.

Разбавленные соляная и серная кислоты слабо взаимодействуют с оловом. В концентрированных растворах этих кислот, особенно при нагреве, олово быстро растворяется.

При взаимодействии олова с соляной кислотой образуется хлорид олова (II), а с серной — сульфат олова (IV). С азотной кислотой олово взаимодействует тем интенсивнее, чем выше концентрация кислоты и температура; в случае разбавленной кислоты образуется нитрат олова (II) [ Sn ( N 0₃)₂], а в случае концентрированной — соединения олова (IV), в основном нерастворимая 6-оловянная кислота ( H ₂ Sn 0₃).

Концентрированные щелочи также растворяют олово, прн этом образуются станниты — соли оловянистой кислоты H ₂ Sn 0₂.

На воздухе при комнатной температуре олово не окисляется, благодаря наличию поверхностной пленки Sn 0₂. Выше 150°С окисляемость увеличивается с образованием SnO и Sn 0₂.

Оксид олова (II) SnO черного цвета, плотность 6,446 Мг/м 3 , температура плавления 1040″С, температура кипения 1425°С. При нагреве до 400—500 °С SnO легко переходит к оксид олова (IV) Sn 0₂. Оксид олова (IV) представляет собой белый порошок плотностью 7,009 Мг/м 3 ; температура плавления около 2000 °С.

Сера, сероводород и сернистый газ образуют с оловом сульфиды SnS , Sn ₂ S ₃ ; SnS ₂ .

Сульфид олова (II) SnS получают нагреванием олова с серой и углем примерно до 900 °С. SnS — твердое вещество синевато-черного цвета, плотность 5,080 Мг/м 3 , температура плавления 880 °С, температура кипения 1270°С.

Сульфид олова (IV) SnS ₂ получают в виде золотисто-желтых пластинок нагреванием амальгамы олова с серным цветом и хлористым аммонием до

300°С, а аморфный — нагреванием в инертном газе аморфного SnS с серой при —450 °С.

Сульфид олова Sn ₂ S ₃ — синевато-черные кристаллы; выше 640 °С разлагаются на SnS и S .

Хлорид олова (II) SnCls получают растворением олова в концентрированной соляной кислоте; из растворов оно кристаллизуется в виде белых кристаллов SnCl ₂ -2 H ₂ 0. Плотность SnCl ₂ 3,950 Мг/м 3 ; температура плавления 247°С, температура кипения 652°С. Хлорид олова (IV) SnCl ₄ —бесцветная жидкость, сильно дымящая на воздухе, температура кипения Н4°С, температура плавления —33 °С, плотность 2,230 Мг/м 3 ; хлорид олова (IV) получают действием сухого хлора на жидкое олово.

Другие галогениды Sn (II) и Sn (IV) по способам получения и свойствам во многом сходны с хлоридами.

Гидрид олова SnH ₄ можно получить, воздействуя на кислые растворы солей Sn (II) цинком. Это бесцветный ядовитый газ; он сжижается при —52 °С, а при комнатной температуре постепенно разлагается на олово н водород.

С азотом и аммиаком олово ие реагирует, поэтому карбиды олова получают косвенным путем.

С фосфором олово образует белые кристаллические нерастворимые в воде фосфиды: SnP , SnP ₃ , Sn ₄ P ₃ плотностью 6,560, 4,100 и 5,181 Мг/м 3 соответственно.

С углеродом, бором, молибденом, осмием, рением и вольфрамом олово не взаимодействует. С алюминием, висмутом, кадмием, галлием, германием, индием, свинцом, кремнием, таллием и цинком образует простые эвтектические смеси. В твердом состоянии заметно растворяются в олове висмут, кадмий, индий, свинец, сурьма и цинк. Многие металлы в твердом олове практически не растворяются, но образуют металлические соединения.

Олово хорошо поддается выдавливанию ка прутки и проволоку, а также прокатке и ковке. Волочение и вытяжка затруднены, так как олово не упрочняется при комнатной температуре, что приводит к обрывам в местах уменьшенного сечения При изготовлении фольги для улучшения обрабатываемости давлением добавляют сурьму. Линейная усадка олова 2,7 %, объемная усадка 2,8 %, жидкотекучесть 80 см. Обрабатываемость резанием олова удовлетворительная, свариваемость хорошая, возможна пайка мягким припоем.

Рекристаллизация деформированного олова начинается при комнатной температуре; температура рекристаллизации олова при наличии примесей сурьмы, свинца, висмута, меди и алюминия повышается в порядке последовательности перечисления этих элементов.

Олово применяют главным образом дли производства белой жести, различных припоев, баббитов, предохранительных легкоплавких сплавов, бронз, латуней, для изготовления фольги и типографских сплавов. Олово высокой чистоты используют в полупроводниковой технике.

Олово имеет высокую химическую стойкость, соли его безвредны, поэтому этот металл широко применяют для лужения консервных банок и пищевой посуды. Оксид олова (IV) используют в производстве эмалей и глазурей, для полирования стекла. Оксид олова (II) применяют для получения рубинового стекла. Кристаллическое SnS ₂ («сусальное золото») входит в состав красок, имитирующих позолоту. Олово является основной легирующей добавкой к серебряным сплавам, применяемым в медицине.