Химические свойства олова

 Химические свойства олова

Превращение белого олова в серое – явление, которое называют оловянной чумой. Обычно медленно идущее превращение ускоряется при соприкосновении с уже превращенным металлом, при этом резко изменяются свойства олова, оно превращается в порошок.

Чем чище олово и чем большей деформации оно подверглось перед хранением, тем быстрее при низких температурах происходит превращение белого олова в серое. Высокая скорость превращения наблюдается в присутствии примесей Те, Мn, Со, Zn, А1, Ga и As, в меньшей мере Fe и Au; сильно уменьшают скорость превращения Pb, Cd, Sb и Ag, в меньшей мере Ni и Сu; добавка 0,5 % Bi полностью предотвращает оловянную чуму.

Серое олово обладает полупроводниковыми свойствами.

Прочная тонкая поверхностная пленка окислов делает олово устойчивым но отношению к воздуху и воде. Медленное окисление олова на воздухе с образованием SnO и SnO₂ наблюдается лишь выше 150 °С. Бидистиллят совершенно не растворяет олово. При высокой температуре олово легко и полностью сгорает, образуя двуокись олова.

С хлором и бромом олово взаимодействует при обычной температуре, с иодом – при слабом нагревании. Реакция с фтором протекает при обычной температуре чрезвычайно медленно, при 100 °С идет очень бурно – с появлением пламени. При нагревании олово энергично реагирует с серой, селеном и теллуром, взаимодействует с фосфором, а с азотом, углеродом, кремнием и водородом непосредственно не взаимодействует, однако косвенным путем можно получить гидриды, нитриды и имиды олова.

Близость нормального потенциала олова и водорода, а также высокое перенапряжение водорода на олове объясняют малую скорость взаимодействия этого металла с разбавленными кислотами (особенно в отсутствие кислорода). В присутствии кислорода скорость растворения существенно возрастает. Устойчиво олово также в атмосфере газообразного сероводорода, насыщенного влагой, и в его насыщенном водном растворе.

Концентрированная соляная кислота легко (особенно при нагревании) растворяет олово с образованием SnCl₂ и водорода. Интересно отметить, что реакция β-олова с 37 %-ной НCl при – 17 °С идет с образованием SnCl₂ и водорода. В этих условиях α-олово образует SnCl₄.

Скорость бесстружкового растворения олова в 5,54N НСl при 17 °С лимитируется скоростью анодно-катодного процесса, в то время как скорость растворения таких металлов, как магний и цинк, значительно больше и лимитируется скоростью диффузии растворителя к поверхности металла.

Сильно разбавленная холодная азотная кислота медленно растворяет олово и образует Sn(NO₃)₂. При этом не происходит выделения водорода, а идет восстановление азотной кислоты. Концентрированная азотная кислота энергично взаимодействует с оловом и образует нерастворимую β-оловянную кислоту. С концентрированной серной кислотой олово взаимодействует гораздо медленнее.

Олово очень хорошо растворяется в царской водке. Реакция протекает по уравнению

3Sn + 4HNO₃ + 12НСl = 3SnCl₄ + 4NO + 8H₂O.

Растворы (1%-ные) уксусной и молочной кислот взаимодействуют с оловом примерно с такой же скоростью, как серная кислота, и приблизительно в 3 раза медленнее, чем соляная кислота.

0,1N раствор лимонной кислоты при 25 °С растворяет олово почти с такой же скоростью, как соляная кислота при тех же условиях. Олово реагирует со стеариновой и олеиновой кислотами при высоких температурах. Наиболее агрессивной из изученных органических кислот по отношению к олову оказалась щавелевая.

Щелочи медленно растворяют олово даже на холоду и при низких концентрациях. Скорость растворения значительно повышается в присутствии воздуха. При этом в растворе образуются гидроксостаннат-ионы [Sn(OH)₂]^2-. Растворимость олова в щелочах используют для снятия его со старых консервных банок, после чего металл выделяют из раствора электролитически. Для переведения олова в раствор применяют метод анодного растворения олова в концентрированном растворе NaOH. При этом, однако, возможно пассивирование олова, если плотность тока превышает определенную величину.

Негидролизующиеся соли соляной, серной и других кислот не разрушают окисную пленку на олове; в случае коррозионного процесса либо происходит утолщение окисной пленки и поверх¬ность олова тускнеет, либо появляются черные пятна и коррозия носит точечный характер. Соли, подвергающиеся гидролизу и имеющие в растворах кислую реакцию (FeCl₃, АlСl₃), в присутствии окислителей вызывают коррозию олова.

В таблице представлена стойкость олова против некоторых реагентов.

 Литература

1. Аналитическая химия олова / В.Б. Спиваковский. М.: Наука. 1975. – 250 с.
2. Справочник металлурга по цветным металлам. Т.1 / Под ред. Н.Н. Мурача. М.: Металлургиздат. 1953. – 1154 с.
3. Промышленные цветные металлы и сплавы / А.П. Смирягин, Н.А. Смирягина, А.В. Белова, М., Металлургия, 1974, 488 с.