Основные физические свойства олова. Изделие из какого металла рассыпается в порошок при температуре 33 градуса
Ответы@Mail.Ru: Что такое «оловянная чума»?
Окисление олова, типа ржавчины.
«Оловянная чума» — одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 г. Она осталась без горючего из-за того, что оно просочилось через запаянные оловом баки, поражённые «оловянной чумой» , названной так в 1911 г. Г. Коэном.
Оловянная чума, полиморфное превращение т. н. белого олова в серое (b ® a), при котором металл рассыпается в серый порошок. Причина разрушения состоит в резком увеличении удельного объёма металла (плотность (b-Sn больше, чем a-Sn). Переход облегчается при контакте олова с частицами a-Sn и распространяется подобно «болезни» . Наибольшую скорость распространения Оловянная чума имеет при температуре —33 °С; свинец и многие др. примеси её задерживают. В результате разрушения «чумой» паянных оловом сосудов с жидким топливом в 1912 погибла экспедиция Р. Скотта к Южному полюсуДавным-давно было замечено, что при сильных холодах посуда, сделанная из олова, покрывается специфическими «язвами» , которые, разрастаясь, постепенно приводят к превращению такой посуды в порошок. Причем стоило «простудившейся» миске прикоснуться к здоровой, та тоже покрывалась пятнами и рассыпалась. Долго люди не могли понять сути происходящего. В конце прошлого века в России был такой случай. Из Голландии в Россию был отправлен железнодорожный состав, доверху груженный брусками олова. По прибытии в Москву в открытых вагонах грузчики вместо ожидаемого металла обнаружили… серый порошок. Объяснить это необычное явление удалось лишь много позже, когда на помощь ученым-металловедам пришел рентгеновский анализ, давший возможность проникнуть в суть кристаллического строения веществ. В частности, олово может принимать различные кристаллические формы. Известное нам белое олово — пластичный металл, при температуре ниже 13°С образует новую модификацию, обладающую свойствами полупроводников, — олово серое, в кристаллической решетке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При –33°С скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Именно это превращение и получило название «оловянная чума» . «Вылечить» же металл, столь необходимый для пайки проводов и электронной аппаратуры, возможно, если добавить в него стабилизатор, например висмут.
Природное олово существует в двух модификациях: серебристый металл с плотностью 7,3 г/ом3 — это белое олово и серое олово — материал со свойствами полупроводника и плотностью 5,8 г/см3. При охлаждении белое олово переходит в серое, резко увеличивается удельный объем, металл рассыпается в серый порошок. Это и есть оловянная чума. Такое превращение быстрее всего происходит при температуре —33°С, а если есть контакт белого олова с серым, то «оловянная чума» быстро распространяется от одного предмета к другому. Считается, что оловянные предметы надо хранить в теплом помещении.
Есть у олова болезнь, которую называют «оловянной чумой» . Металл «простужается» на морозе уже при -13°С и начинает постепенно разрушаться. При температуре -33 °С болезнь прогрессирует с невероятной быстротой — оловянные изделия превращаются в серый порошок. В конце прошлого века это явление подвело участников экспедиции, работавшей в Сибири. На сильном морозе «заболела» вдруг оловянная посуда. В короткий срок она разрушилась настолько, что использовать ее было уже нельзя. Возможно, экспедиции пришлось бы прервать начатую работу, если бы ни миски и ложки, которые удалось вырезать из дерева. Сталкиваясь неоднократно с «оловянной чумой» , люди наконец пришли к выводу, что олово можно использовать только там, где ему не грозит встреча с морозами. Как уже говорилось, олово имеет непосредственное отношение к рождению мелодичных звуков в самых различных колоколах, поскольку оно входит в состав медных сплавов, применяемых для их отливки. Но оказывается, оно способно петь вполне самостоятельно: у чистого олова не менее выдающиеся музыкальные способности. Слушая торжественные звуки органной музыки, мало кто из слушателей догадывается, что чарующие звуки рождаются в большинстве случаев в оловянных трубах. Именно они придают звуку особую чистоту и силу. Исстари человек использовал не только олово и его сплавы, но и его различные химические соединения. Золотисто-желтые кристаллы дисульфида олова применяются мастерами для имитации сусального золота при золочении гипсовых и деревянных рельефов. Водным раствором дихлорида олова обрабатывают стекло и пластмассу перед нанесением на их поверхность тонкого слоя какого-либо металла. Дихлорид олова входит также в состав флюсов, применяемых при сварке металлов. Оксид олова применяется в производстве рубинового стекла и глазурей. Диоксид олова — белый пигмент, применяемый для окраски эмалей и непрозрачных глазурей. В природе это оловянный камень касситерит, служащий сырьем для выплавки олова. Искусственно его получают прокаливанием олова на воздухе. Среди множества других «полезных дел» соединений олова — защита древесины от гниения, уничтожение насекомых-вредителей и многое другое.
При температуре ниже 13,2 °C происходит увеличение удельного объёма чистого олова на 25,6 %, и оно спонтанно переходит в другое фазовое состояние — серое олово (α-Sn), в кристаллической решётке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Причём соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего. Совокупность этих явлений называется «оловянной чумой» . Начало научного изучения этого фазового перехода было положено в 1870 г. работами петербургского учёного Ю. Фрицше. Установлено, что это есть процесс аллотропического превращения белого олова в серое со структурой типа алмаза. Много ценных наблюдений и мыслей об этом процессе высказано Д. И. Менделеевым в его «Основах химии» . Белое олово — серебристо-белый, блестящий металл со специфической тетрагональной структурой и электронным s2p2-состоянием — β-фазой. Серое олово — ковалентный кристалл со структурой алмаза и электронным sp3-состоянием — α-фазой. Фазовые переходы олова из белого в серое и обратно сопровождаются перестройкой электронной структуры и сильным (26,6 %) объёмным эффектом. Белое олово можно переохладить до гелиевых температур (температура фазового α-β-равновесия около +13,2 °C). В литературе встречаются указания на то, что олово, попавшее в пробирку, где когда-то находилось способное инфицировать вещество, «заражается» ! Показано экспериментально, что если на несколько суток (даже при комнатной температуре) положить на стекло кристалл InSb, то после его удаления «память» о его пребывании там сохраняется. Это стекло «заражает» образец белого олова. Но не сразу, а по прошествии нескольких дней. И не со 100 % вероятностью. С повышением температуры стекла резко возрастает «инкубационный период» и падает вероятность «заражения» . Выдержка затравки на стекле при 100 °C полностью устраняет возможность «заражения» . Промывание пластины водой, спиртом и другими поглощающими воду веществами также «стирает» эту «память» . Потеря «памяти» происходит и в том случае, если затравка находилась в контакте со стеклом в вакууме или в сухом эксикаторе. Существует ещё одно замечательное явление, характерное для «оловянной чумы» , — это «память» белого олова о том, что оно когда-то прежде переходило в серое. Ю. Фрицше ещё в 1870 г. заметил, что белое олово, полученное путём нагрева из серого, при повторном охлаждении переходит в серое значительно легче, чем при первом. Образец как бы «вспоминает» свою предысторию, в связи с чем это явление, теперь широко известное, обычно называют «памятью» . Коэн к одному из признаков «оловянной чумы» отнёс «порчу» олова после «выздоровления» [12]. Одним из средств предотвращения «оловянной чумы» является добавление в олово стабилизатора, например висмута. Любопытные факты: «Оловянная чума» — одна из причин гибели экспедиции Скотта к Южному полюсу в 1912 г. Она осталась без горючего из-за того, что оно просочилось через запаянные оловом баки, поражённые «оловянной чумой» , названной так в 1911 г. Г. Коэном. Некоторые историки [кто? ] указывают на «оловянную чуму» как на одно из обстоятельств поражения армии Наполеона в России в 1812 г. — сильные морозы привели к превращению оловянных пуговиц на мундирах солдат в порошок. «Оловянная чума» погубила многие ценнейшие коллекции оловянных солдатиков. Например, в запасниках петербургского музея Александра Суворова превратились в труху десятки фигурок — в подвале, где они хранились, лопнули зимой батареи отопления.
Оловянная чума -- это явление, связанное с полиморфным превращением олова из металлической бета-модификации в полупроводниковую альфа-фазу, изоструктурную кремнию и германию. Альфа-олово (иначе называемое серым) устойчиво ниже 13,2 градусов Цельсия, поэтому при низких температурах белое олово начинает постепенно переходить в серое, и чем сильнее мороз, тем этот процесс идет с большей скоростью (до определенного предела -- при дальнейшем уменьшении температуры скорость роста альфа-фазы падает). Серое олово хрупкое и больше по объему, чем белое, поэтому превращение происходит с распадом оловянной вещи в серый порошок. Причем этот процесс носит характер именно своеобразной заразной "болезни", визуально это похоже на какой-то грибок или плесень -- возникают очаги серого олова на поверхности белого, которые затем разрастаются, и стоит затем попасть крупинке серого олова на еще "здоровое" оловянное изделие, как на нем появляется и начинает расти очаг распада. Оловянная чума легко подавляется растворением в олове небольшого количества меди или серебра. Но во времена экспедиции Скотта этого не знали. Олово, которым были запаяны жестянки с горючим, "очумело" и горючее вытекло. Экспедиция погибла.
Добрый вечер всем! Всем форумчанам ответившим на вопрос о том что такое оловянная чума огромное спасибо! А вот я нигде не могу найти информацию о том подвержен ли сплав Розе который содержит 25% олова или например похожий сплав Вуда этой самой оловянной чуме! Может кто знает ответ на этот вопрос?
touch.otvet.mail.ru
Что такое оловянная чума?
Олово вместе с медью выступает в качестве одного из компонентов оловянистой бронзы. Она была изобретена в середине или конце III тысячелетия до нашей эры. Так как бронза считалась в древние времена самым прочным из всех сплавов, известных человеку, олово рассматривалось как стратегический металл. Такое отношение к нему сохранялось на протяжении более 2 тыс. лет.
Месторождения
Самые крупные бассейны располагаются в Юго-Восточной Азии и Китае. Довольно обширные залежи были обнаружены также в Австралии и Южной Америке (в Перу, Бразилии, Боливии). В России месторождения находятся в Хабаровском крае, в Солнечном районе (Соболиное и Фестивальное), Верхнебуреинском районе (Правоурмийское). Кроме этого, обнаружены залежи в Чукотском АО. Здесь находятся Пыркакайские штокверки, поселок/рудник Валькумей, Иультин. Их разработка была закрыта в 90-е годы. Месторождения олова также есть в Приморском кр., в Кавалеровском районе, в Якутии (Депутатское) и прочих регионах.
Гибель экспедиции к Южному полюсу
В 1910 г. капитан Р. Скотт – полярный исследователь из Англии – организовал экспедицию. Ее целью был Южный полюс. В то время на этой территории человек еще не был. Экспедиция заняла много месяцев. Путешественники шли по бескрайним просторам арктического материка. По пути они оставляли небольшие склады с продовольствием и керосином. К началу 1912 г. экспедиция достигла полюса. Однако к огромному разочарованию путешественников, они нашли там записку, в которой говорилось о том, что месяцем ранее здесь побывал Руаль Амудсен. Однако это была не самая главная беда. На обратном пути на первом же складе команда Скотта обнаружила, что емкости, в которых был керосин, стояли пустые. Замерзшие, уставшие люди не могли ни согреться, ни приготовить пищу. Добравшись с большим трудом до следующего склада, они обнаружили, что и там канистры пусты. Не имея больше сил сопротивляться холоду, все члены экспедиции погибли.
Другие метаморфозы
В конце позапрошлого столетия из Голландии в Россию отправился железнодорожный состав. В нем находились оловянные бруски. В Москве вагоны были вскрыты. Вместо брусков получатели увидели ни к чему не пригодный серый порошок. Примерно в то же время в Сибирь была отправлена экспедиция. Она была хорошо снаряжена. Организаторы экспедиции предусмотрели множество мелочей, чтобы сильные морозы не помешали путешествию. Однако один промах все же был допущен. Путешественники взяли с собой посуду из олова. Вскоре при первых же морозах она рассыпалась в порошок. Путешественники были вынуждены вырезать посуду из дерева. В начале XX столетия в Петербурге на одном из складов произошел скандал. В ходе ревизии обнаружилось, что на всех мундирах исчезли пуговицы. Вместо них в ящиках был только серый порошок. Его направили в лабораторию. По заключению исследователей, металл поразила оловянная чума. По мнению некоторых историков, в качестве одного из обстоятельств, повлиявших на поражение французской армии зимой 1812 г., может выступать исчезновение пуговиц с мундиров солдат.
Попытки объяснить феномен
Во всех описанных выше случаях имело место такое явление, как оловянная чума. Что это такое? В 1868 г. академик Фрицше представил доклад на одном из заседаний Петербургской академии. В нем он рассказал о том, как в железнодорожном составе был обнаружен порошок вместо оловянных брусков, как рассыпались пуговицы на военном складе. После его выступления в Академию стало приходить огромное количество аналогичных сообщений. Все они поступали из самых разных уголков Европы, а некоторые – даже из Северной Америки. Стоит сказать, что в эпоху Средневековья невежественные церковники полагали, что оловянная чума – это воздействие на металл темных сил, которые вызывают ведьмы. Множество ни в чем не повинных женщин было сожжено на кострах. Но со стремительным развитием науки нелепость этих утверждений становилась все более очевидной. Тем не менее объяснить, как возникает оловянная чума, что это, ученые не могли еще очень долго. Исследования активизировались после гибели команды Скотта. Дело в том, что канистры, в которых находился керосин, были запаяны оловом. Металл превратился в порошок, а жидкость вытекла.
Структура металла
Только после использования рентгеновского анализа ученые смогли объяснить, как возникает оловянная чума. Это явление обусловлено спецификой структуры металла. Рентгеновский анализ позволил заглянуть внутрь объектов, изучить их кристаллическое строение. В результате было сформулировано научное объяснение феномена. Исследователи выяснили, что любой металл может иметь разные кристаллические формы. Самой устойчивой модификацией при нормальной (комнатной) или повышенной температуре является олово. Этот металл вязкий и пластичный. Если температура опускается ниже 13 град., кристаллическая решетка начинает перестраиваться. При этом атомы располагаются в пространстве на большем расстоянии. Образуется новая модификация металла – серое олово. Оно теряет свои первоначальные свойства. Фактически металл перестает быть таковым и становится полупроводником. На участках соприкосновения различных кристаллических решеток возникают внутренние напряжения. Они приводят к растрескиванию структуры. В результате металл рассыпается в порошок. Так и возникает оловянная чума.
Нюансы
Следует сказать, что оловянная чума, фото которой представлено в статье, распространяется достаточно быстро (практически как эпидемия у людей). Переход одной модификации в другую тем скорее, чем ниже будет окружающая температура. Своего максимума скорость превращения достигает при -33 градусах. Именно поэтому морозы так быстро расправлялись со всеми изделиями. При этом оловянная чума переходит от "больных" объектов к "здоровым". Это явление погубило множество ценнейших коллекций солдатиков. К примеру, десятки фигурок превратились в порошок в архивах музея Суворова в Санкт-Петербурге. Произошло это от того, что одной зимой в подвале полопались батареи.
"Лекарство" от чумы
Ученые долго искали способ предотвратить "болезнь" металла. Выход из ситуации нашла британская гильдия производителей. Они создали новый сплав. К олову присоединили металлы, стабилизирующие его непостоянные свойства. Новый сплав получил название "пьютер". В него включено 95% олова, 2% меди и 5% сурьмы. Пьютер используется при изготовлении украшений, предметов быта, посуды и пр. Стоит сказать, что всем известный Кубок Америки, а также статуэтки "Оскар" производятся из пьютера, а потом покрываются серебряным и золотым напылением. Так им не страшна никакая оловянная чума.
fb.ru
Какое явление называют оловяной чумой
Оловянная чума, полиморфное превращение т. н. белого олова в серое (b ® a), при котором металл рассыпается в серый порошок. Причина разрушения состоит в резком увеличении удельного объёма металла (плотность (b-Sn больше, чем a-Sn). Переход облегчается при контакте олова с частицами a-Sn и распространяется подобно «болезни» . Наибольшую скорость распространения Оловянная чума имеет при температуре —33 °С; свинец и многие др. примеси её задерживают. В результате разрушения «чумой» паянных оловом сосудов с жидким топливом в 1912 погибла экспедиция Р. Скотта к Южному полюсу.
Окисление олова, если правильно помню...
при низкой температуре, около -40, олово разрушается - это и называется оловянной чумой !!!
В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой» .
Оловянная чума, полиморфное превращение т. н. белого олова в серое (b ® a), при котором металл рассыпается в серый порошок. Причина разрушения состоит в резком увеличении удельного объёма металла (плотность (b-Sn больше, чем a-Sn). Переход облегчается при контакте олова с частицами a-Sn и распространяется подобно «болезни» . Наибольшую скорость распространения Оловянная чума имеет при температуре —33 °С; свинец и многие др. примеси её задерживают. В результате разрушения «чумой» паянных оловом сосудов с жидким топливом в 1912 погибла экспедиция Р. Скотта к Южному полюсу.
При температуре ниже 13,2 °C происходит увеличение удельного объёма чистого олова на 25,6 %, и оно спонтанно переходит в другое фазовое состояние — серое олово (α-Sn), в кристаллической решётке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Причём соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего. Совокупность этих явлений называется «оловянной чумой» . Начало научного изучения этого фазового перехода было положено в 1870 г. работами петербургского учёного Ю. Фрицше. Установлено, что это есть процесс аллотропического превращения белого олова в серое со структурой типа алмаза. Много ценных наблюдений и мыслей об этом процессе высказано Д. И. Менделеевым в его «Основах химии» . Белое олово — серебристо-белый, блестящий металл со специфической тетрагональной структурой и электронным s2p2-состоянием — β-фазой. Серое олово — ковалентный кристалл со структурой алмаза и электронным sp3-состоянием — α-фазой. Фазовые переходы олова из белого в серое и обратно сопровождаются перестройкой электронной структуры и сильным (26,6 %) объёмным эффектом. Белое олово можно переохладить до гелиевых температур (температура фазового α-β-равновесия около +13,2 °C). Одним из средств предотвращения «оловянной чумы» является добавление в олово стабилизатора, например висмута.
Однажды князь Потёмкин, который занимался вопросами реорганизации русской армии, получил весьма необычное сообщение. В донесении сообщалось, что с нескольких тысяч мундиров, которые хранились на складах, исчезли пуговицы. Расследование ситуацию не прояснило. Это современные химики знают, что в определённых условиях при морозах изделия из олова могут рассыпаться в прах. Даже специальный термин есть – оловянная чума. А вот в те давние времена такой загадочный инцидент поверг всех в недоумение. Оловянная чума - воздействие холода на олово. Олово может принимать различные кристаллические формы. Известное белое олово — пластичный металл, при температуре ниже 13°С образует новую модификацию, обладающую свойствами полупроводников, — олово серое, в кристаллической решетке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При –33°С скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Именно это превращение и получило название «оловянная чума».
touch.otvet.mail.ru
Изделие из какого металла рассыпается в порошок при температуре 33 градуса по Цельсию?
Скорее всего, речь идет о температуре минус 33 градуса Цельсия, и о явлении, называемом оловянной чумой. Вот выдержка из Википедии: Оловянная чума При температуре ниже 13,2 °C происходит увеличение удельного объёма чистого олова на 25,6 %, и оно спонтанно переходит в другое фазовое состояние — серое олово (α-Sn), в кристаллической решётке которого атомы располагаются менее плотно. Одна модификация переходит в другую тем быстрее, чем ниже температура окружающей среды. При −33 °C скорость превращений становится максимальной. Олово трескается и превращается в порошок. Причём соприкосновение серого олова и белого приводит к «заражению» последнего. Совокупность этих явлений называется «оловянной чумой» . Начало научного изучения этого фазового перехода было положено в 1870 г. работами петербургского учёного Ю. Фрицше. Установлено, что это есть процесс аллотропического превращения белого олова в серое со структурой типа алмаза. Много ценных наблюдений и мыслей об этом процессе высказано Д. И. Менделеевым в его «Основах химии» . А вот выдержка из другой статьи (http://metmk.com.ua/cal1.php) с тем же названием.В некоторых случаях полиморфное превращение в металлах сопровождается огромным объемным эффектом, и это приводит подчас к трагическим последствиям. Яркий пример этого — превращение в олове, высокотемпературная модификация которого (белое олово) имеет удельный объем на 25 % меньший, чем низкотемпературная (серое олово) . Переход белого олова в серое происходит при -13,5оС, а очень интенсивно при -30оС, и тогда мягкий, пластичный металл внезапно превращается в серый порошок. Серое олово очень хрупко и не может выдержать напряжений, возникающих в ходе превращения и в отличии от белого – полупроводник. Именно это превращение послужило одной из причин гибели антарктической экспедиции Р. Скотта, покорившей 18 января 1912 г. Южный полюс. Путешественники погибли на обратном пути из-за отсутствия топлива. Сосуды с горючим прохудились, так как белое олово, которым они были пропаяны, «не выдержало мороза» и рассыпалось. Это было непростительной небрежностью, поскольку о такой опасности в Европе знали уже двести лет назад. То, что происходило с оловом при сильных морозах, назвали «оловянной чумой» , которая в свое время оставила «трактиры без ложек и мисок, а солдат без пуговиц» . Современные оловянные изделия для защиты от морозов производят из олова легированного висмутом, свинцом, сурьмой.
otvet.video-streems.com
Особенности и основные физические свойства.
Олово — металл, служивший человеку с незапамятных времен. Физические свойства олова обеспечили его основополагающую роль в истории человечества. Без него невозможно существование бронзы, остававшейся на протяжении многих веков единственным сплавом, из которого человек изготовлял практически все — от орудий труда до ювелирных украшений.
Олово — металл использующийся человеком с давних времен
Физические свойства олова
При нормальном давлении и температуре 20°C олово идентифицируется как металл с блеском бело-серебристого цвета. Медленно тускнеет на воздухе вследствие образования оксидной пленки.
Для олова, как и для всех металлов, характерна непрозрачность. Свободные электроны металлической кристаллической решетки заполняют межатомное пространство и отражают световые лучи, не пропуская их. Поэтому находясь в кристаллическом состоянии, металл имеет характерный блеск, а в порошкообразном виде этот блеск утрачивает.
Обладает отличной ковкостью, т. е. легко подвергается обработке с помощью давления. Ковкость олову придает его высокая пластичность в сочетании с низким сопротивлением деформации. Пластичность металла позволяет раскатать его в тонкую фольгу, называемую станиолем или оловянной бумагой. Ее толщина колеблется от 0,008 до 0,12 мм. Ранее станиоль находил применение в качестве подложки при изготовлении зеркал и в электротехнике при производстве конденсаторов, пока не был полностью вытеснен алюминиевой фольгой.
У олова свойства достаточно мягкого металла. Его твердость по шкале Бринелля составляет 3,9–4,2 кгс/мм².
Относится к легкоплавким металлам. Температура плавления олова — 231,9°C — способствует быстрому извлечению его из руды. Олово просто сплавляется с другими металлами, что обеспечивает его обширное применение в промышленности.
Плотность при температуре 20°C составляет 7,29 г/см³. По этому показателю олово в 2,7 раза тяжелее алюминия, но легче серебра, золота, платины и приближено к плотности железа (7,87 г/см³).
Металл закипает при высокой температуре, равной 2620°C, долго оставаясь жидким в расплаве.
Химически чистое олово при обычной температуре обладает незначительной прочностью. При растяжении предел механической прочности составляет всего 1,7 кгс/мм², а относительное удлинение — 80–90%. Эти характеристики говорят о том, что деформировать оловянный прут можно без особых усилий в разных направлениях. При этом смещение слоев кристаллической решетки металла относительно друг друга сопровождается специфичным треском.
Полиморфизм олова
Полиморфизм (аллотропия) — физическое явление, основанное на перестроении атомов или молекул веществ в твердом состоянии, что влечет за собой изменение их свойств. Каждая полиморфная модификация устойчиво существует только в строго определенном интервале значений температур и давлений.
Любой металл обладает специфической кристаллической решеткой. При изменении внешних физических условий кристаллическая решетка может меняться. Полиморфизм металлов используют при их термической обработке в промышленности.
Олово — металл по разному реагирующий на химические воздействия
Химические свойства олова определяются его положением в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и предусматривают амфотерность, т. е. способность проявлять как основные, так и кислотные свойства. Напрямую зависят от полиморфизма олова физические свойства.
Для металла известны три аллотропные модификации: альфа, бета и гамма. Полиморфная перестройка кристаллических решеток возможна вследствие изменения симметрии электронных оболочек атомов под воздействием разных температур.
- Для серого олова (α-Sn) характерна гранецентрированная кубическая кристаллическая решетка. Размер элементарной ячейки решетки здесь большой. Это напрямую отражается на плотности. Она меньше, чем у белого олова: 5,85 и 7,29 г/см³ соответственно. По электропроводности альфа-модификация относится к полупроводникам. По магнетизму — к диамагнетикам, т. к. под внешним магнитным воздействием намагничивается против направления внутреннего магнитного поля. Альфа-олово существует до температуры 13,2°C в виде мелкодисперсного порошка и практического значения не несет.
- Белое олово (β-Sn) является самой устойчивой аллотропной модификацией с объемноцентрированной тетрагональной кристаллической решеткой. Существует в диапазоне температурных значений от 13,2 до 161°С. Очень пластично, мягче золота, но тверже свинца. Среди остальных металлов обладает средним значением теплопроводности. Металл относят к проводникам, хотя электропроводность у бета-модификации относительно низкая. Этим свойством пользуются, чтобы уменьшить электропроводность какого-либо сплава путем добавления олова. Является парамагнетиком, т. е. во внешнем магнитном поле намагничивается в направлении внутреннего магнитного поля.
- Гамма-модификация (γ-Sn) обладает ромбической кристаллической решеткой, устойчива в диапазоне температур от 161 до 232°С. С увеличением температуры пластичность возрастает, но, достигнув температуры фазового перехода в 161°С, металл полностью утрачивает это свойство. Гамма-модификация имеет большую плотность при высокой степени хрупкости, т. е. сразу рассыпается в порошок, поэтому практического применения не имеет.
Особенности полиморфного перехода β→α
Процесс перехода из одной полиморфной модификации в другую происходит при изменении температуры. При этом наблюдают скачкообразные изменения физико-химических свойств металла.
Выше температуры 161°С бета-олово обратимо превращается в хрупкую гамма-модификацию. Ниже температуры 13°С бета-модификация необратимо переходит в порошкообразное серое олово. Данный полиморфный переход совершается с очень малой скоростью, но стоит только на бета-олово попасть крупинкам альфа-модификации, как плотный металл рассыпается в пыль. Поэтому полиморфный переход β→α иногда называют «оловянной чумой». Обратно альфа-модификация переводится в бета-модификацию только путем переплавки.
Фазовый переход β→α значительно ускоряется при минусовых температурах окружающей среды и сопровождается увеличением удельного объема металла примерно на 25%, что приводит к его рассыпанию в порошок.
У олова есть уникальная реакция на мороз «оловянная чума»
В истории есть случаи, когда оловянные изделия на морозе становились серым порошком, обескураживая своих хозяев. «Оловянная чума» встречается редко и характерна лишь для химически чистого вещества. При наличии даже мельчайших примесей переход металла в порошок сильно замедляется.
Интересно предположение некоторых историков, что победу российскому императору Александру I над французской армией под командованием Наполеона Бонапарта помогла одержать «оловянная чума». При сильных морозах пуговицы на шинелях французов просто рассыпались в прах, и солдаты, замерзая, потеряли боеспособность.
Заключение
Олово обладает всеми типичными физическими свойствами металлов, а его полиморфизм по-своему удивителен. Без уникальной тягучести и пластичности этого металла невозможно представить себе современную промышленность. Почти половина от мировой добычи олова используется для производства пищевой жести. Оставшаяся половина расходуется для изготовления сплавов и различных соединений, применяемых во всех хозяйственных отраслях.
Похожие статьи
ometallah.com