องค์ประกอบทางเคมีแต่ละธาตุของระบบธาตุและสารที่ง่ายและซับซ้อนที่เกิดขึ้นจากธาตุนี้มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว พวกมันมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และหลายอย่างมีส่วนสำคัญอย่างปฏิเสธไม่ได้ต่อชีวิตมนุษย์และการดำรงอยู่โดยทั่วไป ดีบุกองค์ประกอบทางเคมีก็ไม่มีข้อยกเว้น
คนรู้จักโลหะนี้ย้อนไปในสมัยโบราณ องค์ประกอบทางเคมีนี้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอารยธรรมมนุษย์ และจนถึงทุกวันนี้ คุณสมบัติของดีบุกก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย
ดีบุกในประวัติศาสตร์
การกล่าวถึงครั้งแรกของโลหะนี้ ซึ่งอย่างที่คนเคยเชื่อมาก่อน มีคุณสมบัติวิเศษบางอย่าง สามารถพบได้ในข้อความในพระคัมภีร์ไบเบิล ดีบุกมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาชีวิตในช่วงยุคสำริด ในเวลานั้น โลหะผสมที่ทนทานที่สุดที่บุคคลครอบครองคือทองแดง ซึ่งสามารถหาได้โดยการเพิ่มดีบุกองค์ประกอบทางเคมีลงในทองแดง เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่ทุกสิ่งทำจากวัสดุนี้ ตั้งแต่เครื่องมือไปจนถึงเครื่องประดับ
หลังจากค้นพบคุณสมบัติของเหล็กแล้ว โลหะผสมดีบุกก็ยังไม่เลิกใช้ แน่นอนว่ามันไม่ได้ใช้ในระดับเดียวกัน แต่ทองแดง เช่นเดียวกับโลหะผสมอื่นๆ อีกจำนวนมาก ที่เกี่ยวข้องทุกวันนี้ บุคคลในอุตสาหกรรม เทคโนโลยี และการแพทย์ พร้อมด้วยเกลือของโลหะนี้ เช่น ทินคลอไรด์ ซึ่งได้มาจากปฏิกิริยาของดีบุกกับคลอรีน ของเหลวนี้เดือดที่อุณหภูมิ 112 องศาเซลเซียส ละลายได้ดีในน้ำ เกิดเป็นผลึกไฮเดรตและ ควันในอากาศ
ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ
กระป๋ององค์ประกอบทางเคมี (stannum ชื่อละติน - “stannum” เขียนด้วยสัญลักษณ์ Sn) Dmitry Ivanovich Mendeleev วางอย่างถูกต้องที่หมายเลขห้าสิบในช่วงที่ห้า มีไอโซโทปจำนวนหนึ่ง ซึ่งเป็นไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด 120 โลหะนี้ยังอยู่ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่หก พร้อมด้วยคาร์บอน ซิลิกอน เจอร์เมเนียม และฟลีโรเวียม ตำแหน่งของมันทำนายคุณสมบัติของแอมโฟเทอริก ดีบุกมีคุณสมบัติที่เป็นกรดและด่างเท่ากัน ซึ่งจะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง
ตารางธาตุยังแสดงมวลอะตอมของดีบุก ซึ่งก็คือ 118.69 การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์คือ 5s25p2 ซึ่ง สารที่ซับซ้อนทำให้โลหะแสดงสถานะออกซิเดชันได้ +2 และ +4 ทำให้มีอิเล็กตรอนสองตัวจากระดับย่อย p เท่านั้น หรือสี่ตัวจาก s- และ p- ทำให้ระดับชั้นนอกทั้งหมดว่างเปล่า
ลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบ
ตามเลขอะตอม พื้นที่รอบนิวเคลียร์ของอะตอมดีบุกประกอบด้วยอิเล็กตรอนมากถึงห้าสิบตัว พวกมันอยู่ในห้าระดับ ซึ่งในทางกลับกัน แบ่งออกเป็นหลายระดับย่อย สองอันแรกมีเพียง s- และ p-sublevels และเริ่มจากอันที่สามจะมีการแยกสามส่วนถึง s-, p-, d-.
ลองพิจารณาระดับอิเล็กทรอนิคส์ภายนอกกัน เพราะมันคือโครงสร้างและเติมอิเล็กตรอนที่กำหนดกิจกรรมทางเคมีของอะตอม ในสภาวะที่ไม่ถูกกระตุ้น องค์ประกอบจะแสดงวาเลนซ์เท่ากับสอง เมื่อถูกกระตุ้น อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจะส่งผ่านจากระดับย่อย s ไปยังตำแหน่งที่ว่างในระดับ p-sub (สามารถบรรจุอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ได้สูงสุดสามตัว) ในกรณีนี้ ดีบุกจะแสดงความจุและสถานะออกซิเดชัน - 4 เนื่องจากไม่มีอิเล็กตรอนคู่กัน ซึ่งหมายความว่าไม่มีสิ่งใดถือพวกมันไว้ที่ระดับย่อยในกระบวนการปฏิสัมพันธ์ทางเคมี
โลหะสารธรรมดาและคุณสมบัติของมัน
กระป๋องสารธรรมดาเป็นโลหะสีเงิน อยู่ในกลุ่มของหลอมได้ โลหะมีความอ่อนและง่ายต่อการเปลี่ยนรูป คุณสมบัติหลายประการที่มีอยู่ในโลหะเช่นดีบุก อุณหภูมิที่ต่ำกว่า 13.2 องศาเซลเซียสเป็นขอบเขตของการเปลี่ยนแปลงของการดัดแปลงโลหะจากดีบุกเป็นผง ซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนสีจากสีเงินขาวเป็นสีเทาและความหนาแน่นของสารลดลง ดีบุกละลายที่ 231.9 องศา และเดือดที่ 2270 องศาเซลเซียส โครงสร้างสี่เหลี่ยมจตุรัสที่เป็นผลึกของดีบุกสีขาวอธิบายลักษณะการแตกร้าวของโลหะเมื่อโค้งงอและให้ความร้อนที่จุดเปลี่ยนโดยการถูผลึกของสารเข้าหากัน กระป๋องสีเทามีลักษณะเหมือนลูกบาศก์
คุณสมบัติทางเคมีของดีบุกมีสารสำคัญคู่ ทำให้เกิดปฏิกิริยาทั้งที่เป็นกรดและด่าง ซึ่งแสดงถึงภาวะแอมโฟเทอริก โลหะทำปฏิกิริยากับด่าง เช่นเดียวกับกรด เช่น กำมะถันและไนตริกทำงานเมื่อทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน
โลหะผสมดีบุก
ทำไมโลหะผสมที่มีเปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบที่แน่นอนจึงถูกใช้บ่อยกว่าแทนโลหะบริสุทธิ์ ความจริงก็คือโลหะผสมมีคุณสมบัติที่โลหะแต่ละชนิดไม่มี หรือคุณสมบัติเหล่านี้แข็งแกร่งกว่ามาก (เช่น ค่าการนำไฟฟ้า ความต้านทานการกัดกร่อน ทู่ หรือการกระตุ้นลักษณะทางกายภาพและเคมีของโลหะ ถ้าจำเป็น เป็นต้น). ดีบุก (ภาพแสดงตัวอย่างโลหะบริสุทธิ์) เป็นส่วนหนึ่งของโลหะผสมหลายชนิด สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งหรือสารพื้นฐานได้
วันนี้ รู้จักโลหะผสมจำนวนมากของโลหะเช่นดีบุก (ราคาสำหรับพวกเขาแตกต่างกันมาก) ให้พิจารณาโลหะผสมที่นิยมใช้มากที่สุด (การใช้โลหะผสมบางอย่างจะกล่าวถึงในส่วนที่เหมาะสม). โดยทั่วไป สแตนนัมอัลลอยด์มีลักษณะดังต่อไปนี้: ความเหนียวสูง จุดหลอมเหลวต่ำ ความแข็งและความแข็งแรงต่ำ
ตัวอย่างโลหะผสม
- โลหะผสมของดีบุกและตะกั่วที่มีสารเจือปนบางชนิด (พลวง ทองแดง แคดเมียม สังกะสี เงิน อินเดียม) เรียกว่าดีบุกสำหรับการบัดกรี เปอร์เซ็นต์ของแทนนัมในนั้นควรเป็น 49-51 หรือ 59 -61 เปอร์เซ็นต์ ความแข็งแรงของพันธะช่วยให้แน่ใจว่าดีบุกจะสร้างสารละลายที่เป็นของแข็งกับพื้นผิวโลหะที่ยึดติด
- Garth เป็นโลหะผสมของดีบุก ตะกั่ว และพลวงเป็นพื้นฐานของหมึกพิมพ์ (ซึ่งเป็นสาเหตุที่ไม่แนะนำให้ห่ออาหารในหนังสือพิมพ์เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นที่ไม่พึงประสงค์ของโลหะเหล่านี้)
- Babbit - โลหะผสมของดีบุก ตะกั่ว ทองแดง และพลวง - มีลักษณะเสียดทานต่ำ ทนทานต่อการสึกหรอสูง
- โลหะผสมดีบุกอินเดียมเป็นวัสดุที่หลอมละลายต่ำ ซึ่งมีลักษณะการหักเหของแสง ความต้านทานการกัดกร่อน และความแข็งแรงอย่างมาก
สารประกอบธรรมชาติที่สำคัญที่สุด
ดีบุกเป็นสารประกอบธรรมชาติหลายชนิด - แร่ โลหะสร้างสารประกอบแร่ 24 ชนิด ที่สำคัญที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมคือดีบุกออกไซด์ - แคสซิเทอไรต์ เช่นเดียวกับเฟรม - Cu2FeSnS4 ดีบุกกระจัดกระจายอยู่ในเปลือกโลก และสารประกอบที่เกิดขึ้นจากดีบุกนั้นมีต้นกำเนิดจากแม่เหล็ก อุตสาหกรรมนี้ยังใช้เกลือโพลิออลและดีบุกซิลิเกต
ดีบุกกับร่างมนุษย์
ดีบุกองค์ประกอบทางเคมีเป็นองค์ประกอบขนาดเล็กในแง่ของเนื้อหาเชิงปริมาณในร่างกายมนุษย์ การสะสมหลักอยู่ในเนื้อเยื่อกระดูก ซึ่งเนื้อหาปกติของโลหะมีส่วนช่วยในการพัฒนาอย่างทันท่วงทีและการทำงานโดยรวมของระบบกล้ามเนื้อและกระดูก นอกจากกระดูกแล้ว ดีบุกยังเข้มข้นในทางเดินอาหาร ปอด ไต และหัวใจ
โปรดทราบว่าการสะสมของโลหะนี้มากเกินไปอาจทำให้เกิดพิษต่อร่างกายได้ และการได้รับสารเป็นเวลานานอาจนำไปสู่การกลายพันธุ์ของยีนที่ไม่พึงประสงค์ได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ปัญหานี้ค่อนข้างเกี่ยวข้องเนื่องจากสภาวะทางนิเวศวิทยาของสิ่งแวดล้อมสิ่งแวดล้อมเป็นที่ต้องการอย่างมาก มีความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดพิษจากดีบุกในหมู่ชาวเมืองใหญ่และพื้นที่ใกล้เคียงใกล้กับเขตอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่แล้ว พิษจะเกิดขึ้นจากการสะสมของเกลือดีบุกในปอด เช่น ทินคลอไรด์และอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน การขาดสารอาหารรองอาจทำให้การเจริญเติบโตช้า สูญเสียการได้ยิน และผมร่วง
แอปพลิเคชัน
โลหะมีขายตามโรงหลอมและบริษัทหลายแห่ง ผลิตในรูปของแท่ง แท่ง ลวด กระบอกสูบ แอโนด ที่ทำจากสารธรรมดาบริสุทธิ์ เช่น ดีบุก ราคาอยู่ระหว่าง 900 ถึง 3000 รูเบิลต่อกก.
กระป๋องเปล่าไม่ค่อยได้ใช้ ส่วนใหญ่ใช้โลหะผสมและสารประกอบ - เกลือ ดีบุกบัดกรีใช้ในกรณีของชิ้นส่วนยึดที่ไม่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงและโหลดทางกลที่แข็งแกร่ง ทำจากโลหะผสมทองแดง เหล็ก ทองแดง แต่ไม่แนะนำสำหรับชิ้นส่วนที่ทำจากอลูมิเนียมหรือโลหะผสม คุณสมบัติและลักษณะของโลหะผสมดีบุกได้อธิบายไว้ในส่วนที่เกี่ยวข้อง
บัดกรีใช้สำหรับการบัดกรีไมโครเซอร์กิต ในกรณีนี้ โลหะผสมที่มีพื้นฐานจากโลหะ เช่น ดีบุก ก็เหมาะเช่นกัน ภาพถ่ายแสดงขั้นตอนการใช้โลหะผสมตะกั่วดีบุก ด้วยสิ่งนี้ คุณสามารถทำงานที่ค่อนข้างละเอียดอ่อนได้
เนื่องจากกระป๋องมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง จึงถูกนำมาใช้ทำเหล็กกระป๋อง (เหล็กวิลาด) - กระป๋องสำหรับผลิตภัณฑ์อาหาร ในการแพทย์โดยเฉพาะทางทันตกรรม ดีบุก ใช้สำหรับทำการอุดฟัน ท่อของบ้านเคลือบด้วยดีบุก ตลับลูกปืนทำจากโลหะผสม การมีส่วนร่วมของสารนี้ต่อวิศวกรรมไฟฟ้าก็มีค่าเช่นกัน
สารละลายที่เป็นน้ำของเกลือดีบุก เช่น ฟลูออโรบอเรต ซัลเฟต และคลอไรด์ ใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ ทินออกไซด์เป็นสารเคลือบสำหรับเซรามิก การนำอนุพันธ์ของดีบุกชนิดต่างๆ มาใส่ในพลาสติกและวัสดุสังเคราะห์ ดูเหมือนว่าจะสามารถลดความสามารถในการติดไฟและการปล่อยควันที่เป็นอันตรายได้