Stano
kemia elemento kun simbolo Sn kaj atomnumero 50 From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Stano estas kemia elemento en la perioda tabelo kiu havas la simbolon Sn (el la latina: stannum) kaj la atomnumeron 50. Ĝi estas arĝentkolora, mola posttransira metalo, kio ne facile oksidiĝas. Tiel, ĝi estas utila en alojo por malebligi ruston.
Ĝi estas posttransira metalo en la grupo 14a de la Perioda tabelo. Ĝi estas akirita ĉefe el la mineralo kasiterito, kiu enhavas stanan dioksidon, SnO². Stano montras kemian similecon al ambaŭ el siaj najbaroj de la grupo 14a, nome germaniumo kaj plumbo, kaj havas du ĉefajn oksidostatojn, +2 kaj la iom pli stabilan +4. Stano estas la 49a plej abunda elemento kaj havas, kun 10 stabilaj izotopoj, la plej granda nombro de stabilaj izotopoj en la perioda tabelo, pro ties magia nombro de protonoj. Ĝi havas du ĉefajn alotropojn: je ĉambra temperaturo, nome stabila alotropo estas β-stano, arĝentec-blanka, duktila metalo, sed je malaltaj temperaturoj ĝi transformiĝas en malpli densa griza α-stano, kiu havas la diamantkuban strukturon. Metala stano ne facile oksidiĝas en aero.
La unua stana alojo uzita grandskale estis bronzo, farita el stano kaj kupro, tiom frue kiom je 3000 a.K.E. Post 600 a.K.E., oni produktis eĉ puran metalan stanon. Plumbostano, kiu estas alojo de 85–90% el stano kun la cetero plej ofte konsistanta el kupro, antimono, kaj plumbo, estis uzata por teleraro el la Bronzepoko ĝis la 20a jarcento. En modernaj epokoj, stano estas uzata en multaj alojoj, ĉefe por mildaj veldaĵoj el stan/plumbo, kiuj estas tipe el 60% aŭ plie da stano kaj en la fabrikado de travideblaj, elektrokonduktaj filmoj de indio-stana oksido en optoelektronikaj aplikaĵoj. Alia granda aplikado por stano estas korodo-rezista stanigado de ŝtalo. Pro la malalta veneneco de neorganika stano, stan-ŝirmita ŝtalo estas amplekse uzata por manĝopakado kiel ĉe ladskatoloj. Tamen, kelkaj organikostanaj komponaĵoj (komponaĵoj formitaj el stano kaj hidrokarbidoj) povas esti tre toksaj, precipe kelkaj organikostanaj komponaĵoj uzataj kiel biocidoj (preskaŭ tiom venena kiel cianido), kiuj povas kaŭzi gravan damaĝon al homoj kaj medio.
Remove ads
Etimologio
La Latina nomo stannum origine signifis alojon el arĝento kaj plumbo, kaj eksignifis 'stanon' en la 4a jarcento a-K-E.[1]— la pli frua latinlingva vorto por ĝi estis plumbum candidum, aŭ laŭvorte "blanka plumbo". Stannum ŝajne derivas el pli frua stāgnum (signife la sama substanco),[2] nome origino de la latinida kaj kelta terminoj por stano.[2][3] La origino de stannum/stāgnum estas nekonata; ĝi povus esti antaŭ-Hindeŭropa.[4]
La Meyers Konversations-Lexikon sugestas male ke stannum estas deriva el (aŭ el praulo de) kornvala stean, kaj tio estus subtenata pro la fakto ke Kornvalo en la unuaj jarcentoj a.K.E. estis la ĉefa fonto de stano.
Remove ads
Karakteroj
Fizikaj
Stano estas milda, duktila, maleebla kaj tre kristalforma arĝentec-blanka metalo. Kiam bastoneto el stano estas kurbigita, oni povas aŭdi krakosonon konatan kiel "stanploro" pro la duobligo de la kristaloj.[5] Stano fandiĝas je malalta temperaturo de ĉirkaŭ 232 °C (450 ℉), nome la plej malalta en la grupo 14a. La fandopunkto estas plue malaltigebla al 177.3 °C (351.1 ℉) por 11 nm partikloj.[6][7]
β-stano (nome la metala formo, aŭ blanka stano, BCT strukturo), kiu estas stabila je ĉirkaŭ ĉambra temperaturo, estas maleebla. Kontraste, α-stano (nemetala formo, aŭ griza stano), kiu estas stabila sub 13.2 °C (55.8 ℉), estas rompiĝema. α-stano havas diamantecan kuban kristalan strukturon, similan al tiu de diamanto, silicio aŭ germaniumo. α-stano ne havas metalajn trajtojn ĉar ĝiaj atomoj formas kovalentan strukturon en kiu elektronoj ne povas moviĝi libere. α-stano estas obtuza-griza pulvora materialo kun neniuj komunaj uzoj krom specialigitaj duonkonduktaĵaj aplikoj.[8] Ekzistas γ-stano kaj σ-stano ĉe temperaturoj super 161 °C (322 °F) kaj premoj super pluraj GPa.[9]
En malvarmaj kondiĉoj β-stano tendencas transformiĝi spontanee en α-stanon, fenomenon konatan kiel "stanpesto" aŭ "stanmalsano".[10] Kelkaj nekontroleblaj fontoj ankaŭ diras ke, dum la rusa kampanjo de Napoleono de 1812, la temperaturoj iĝis tiel malvarmaj ke la stanaj butonoj sur la uniformoj de la soldatoj diseriĝis kun la tempo, kontribuante al la malvenko de la Grande Armée,[11] kio iĝis persista legendo.[12][13][14]
La α-β transforma temperaturo estas 13.2 °C (55.8 °F), sed malpuraĵoj (ekz. Al, Zn, ktp.) malaltigas ĝin bone sub 0 °C (32 °F). Kun la aldono de antimono aŭ bismuto la transformo povus tute ne okazi, pliigante fortikecon kaj daŭreblon.[15]
Komercaj klasoj de stano (kun 99.8% da stanenhavo) rezistas transformon pro la malhelpa efiko de malgrandaj kvantoj de bismuto, antimono, plumbo kaj arĝento ĉeestantaj kiel malpuraĵoj. Alojaj elementoj kiel kupro, antimono, bismuto, kadmio kaj arĝento pliigas la malmolecon de stano.[16] Stano facile formas malmolajn, fragilajn intermetalajn fazojn kiuj estas tipe nedezirindaj. Ĝi ne miksiĝas en solvon kun plej multaj metaloj kaj elementoj, do stano ne havas multe da solida solvebleco. Stano miksas bone kun bismuto, galio, plumbo, talio kaj zinko, formante simplajn eŭtektajn sistemojn.[15]
Stano iĝas superkonduktaĵo sub 3,72 K[17] kaj estis unu el la unuaj superkonduktaĵoj kiuj estis tiukadre studitaj.[18] La efekto Meissner, unu el la karakterizaj trajtoj de superkonduktaĵoj, unue estis malkovrita en superkonduktaj stanaj kristaloj.[18]
Kemiaj
Stano rezistas korodon fare de akvo, sed povas esti korodita de acidoj kaj alkaloj. Stano povas esti tre polurita kaj estas uzata kiel protekta mantelo por aliaj metaloj.[19] Kiam ĝi estas varmigita en aero, ĝi malrapide oksigeniĝas por formi maldikan pasivigitan tavolon de stana rusto (SnO²) kiu malhelpas plian oksigenadon.[20][21]
Izotopoj
Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Izotopoj de stano.Stano estas elemento kun la plej granda kvanto de stabilaj izotopoj (10), kio estas verŝajne pro tio ke 50 estas magia nombro de protonoj. 28 radioaktivaj izotopoj estas konataj, inkluzivante la duoble magian izotopon 100Sn (esplorita en 1994). La norma atompezo estas 118,710(7) u.
Stano estas unu el la elementoj plej facilaj detekteblaj kaj analizeblaj per NMR-spektroskopio, kio dependas de molekula pezo, kaj ĝiaj kemiaj ŝanĝoj estas referencitaj kontraŭ tetrametilstano (SnMe4).[22][23]
De la stabilaj izotopoj, stano-115 havas altan neŭtronkaptan sekcon por rapidaj neŭtronoj, je 30 budoj. Stano-117 havas sekcon de 2.3 budoj, unu grandordo pli malgranda, dum stano-119 havas iomete pli malgrandan sekcon de 2.2 budoj.[24] Antaŭ ol tiuj sekcoj estis konataj, oni proponis uzi stan-plumban lutaĵon kiel fridigaĵon por rapidaj reaktoroj pro ĝia malalta fandopunkto. Nunaj studoj proponas plumbon aŭ plumbo-bismutan reaktorfridigaĵojn ĉar ambaŭ pezmetaloj estas preskaŭ travideblaj al rapidaj neŭtronoj, kun tre malaltaj kaptosekcoj.[25] Por uzi stanon aŭ stanplumban fridigaĵon, la stano unue devus trairi izotopan apartigon por forigi la izotopojn kun nepara masnumero. Kombinitaj, tiuj tri izotopoj konsistigas proksimume 17% de natura stano sed reprezentas preskaŭ ĉion el la kaptosekco. De la ceteraj sep izotopoj stano-112 havas kaptosekcon de 1 budo. La aliaj ses izotopoj formantaj 82.7% de natura stano havas kaptosekcojn de 0.3 budoj aŭ malpli, igante ilin efike travideblaj al neŭtronoj.[24]
Stano havas 31 nestabilajn izotopojn, game en masnombro de 99 ĝis 139. La nestabilaj stanaj izotopoj havas duoniĝajn tempojn de malpli ol unu jaro krom stano-126, kiu havas duoniĝan tempon de proksimume 230 000 jaroj. Stano-100 kaj stano-132 estas du el la tre malmultaj nuklidoj kun "duoble magia" nukleo, kiuj malgraŭ esti nestabilaj, ĉar ili havas tre malebenajn neŭtron-protonajn proporciojn, estas la finpunktoj preter kiuj stanaj izotopoj pli malpezaj ol stano-100 kaj pli pezaj ol stano-132 estas multe malpli stabilaj.[26] Pliaj aliaj 30 metastabilaj izomeroj estis identigitaj por stanaj izotopoj inter 111 kaj 131, el kiuj la plej stabila estas stano-121m, kun duoniĝa tempo de 43.9 jaroj.[27]
La relativaj diferencoj en la abundoj de la stabilaj izotopoj de stano povas esti klarigitaj per kiel ili estas formitaj dum stela nukleosintezo. Stano-116 tra stano-120, kune kun stano-122, estas formitaj en la s-procezo (malrapida neŭtronkapto) en la plej multaj steloj, kio kondukas ilin esti la plej oftaj stanaj izotopoj, dum stano-124 estas nur formita en la r-procezo (rapida neŭtronkapto) en supernovaoj kaj neŭtronaj stelfuzioj. Stanaj izotopoj 115, 117 tra 120, kaj 122 estas produktitaj per kaj la s-procezo kaj la r-procezo.[28] Ambaŭ plej malpezaj stabilaj izotopoj, nome stano-112 kaj stano-114, ne povas esti faritaj en signifaj kvantoj en la s- aŭ r-procezoj kaj estas ne bone inter la p-nukleoj. Kelkaj teorioj pri ilia formado inkludas protonkapton kaj fotodisintegriĝon. Stano-115 povus esti parte produktita en la s-procezo, kaj rekte kaj kiel produkto de longviva indio-115, kaj ankaŭ de la kadukiĝo de indio-115 produktita per la r-procezo.[28][29]
Remove ads
Abundo
Stano estas generita per la longa s-procezo en malalt-al-mezaj masaj steloj (kun masoj de 0,6 ĝis 10 fojojn tiu de la Suno), kaj finfine per beta-disfalo de la pezaj izotopoj de indio.[30]
Stano estas la 49-a plej abunda elemento en la terkrusto, reprezentante 2 ppm kompare kun 75 ppm por zinko, 50 ppm por kupro, kaj 14 ppm por plumbo.[31]
Stano ne ekzistas kiel natura elemento, sed devas esti eltirita de diversaj ercoj. Kasiterito (SnO2) estas la nura komerce grava fonto de stano, kvankam malgrandaj kvantoj de stano estas akireblaj de kompleksaj sulfidoj kiel ekzemple stanito, cilindrito, franckeito, kanfieldito, kaj tealito. Mineraloj kun stano estas preskaŭ ĉiam asociitaj kun granita roko, kutime je nivelo de 1% da stanoksida enhavo.[32]
Pro la pli alta specifa pezo de stana dioksido, proksimume 80% de elminita stano estas de sekundaraj kuŝejoj trovitaj laŭflue de la primaraj elfluaĵoj. Stano ofte estas akirebla de grajnetoj lavitaj laŭflue en la pasinteco kaj deponita en valoj aŭ la maro. La plej enspezigaj manieroj de minado de stano estas per dragado, hidraŭlikado aŭ malferma (subĉiela) kavminado. La plej granda parto de la stano de la mondo estas produktita per lavado de terdeponaĵoj ĉe rojoj, kiuj povas enhavi tiom malmulte kiom ĝis 0,015% da stano.[33]
La plej gravaj elminigantaj landoj
La plej grava lando, kio elminigas stanon nuntempe, estas Ĉinio. Sekvas Peruo kaj Bolivio. La plej gravaj produktantoj de stano en Eŭropo estas Portugalio kaj Hispanio.
Remove ads
Historio
_1700.jpg)
La metalon stano oni eble konas ekde 3500 a.Kr.; ekzemple en la sudturka taŭro-montaro malkovriĝis la minejo Kestel kaj la procesejo Göltepe, datigitaj je ĉirkaŭ 3000 a.Kr., kie oni eble ankaŭ elminigis stanon. Ĉu jen temas pri la fonto de la granda stanokonsumado de la meza oriento, ankoraŭ ne klaras. Sed ekde la dua jarmilo a.Kr. pruveble elminiĝis signifaj stanokvantoj en minejoj preter la posta silkvojo. Ankaŭ en egipta tomboĉambro de la 18-a dinastio (ĉ. 1500 a.Kr.) troviĝis objektoj el stano. Ekde ĉirkaŭ 1800 a.Kr. stano estis konata dum la Shang-dinastio en Ĉinio. Verŝajne jam pli frue oni konis ĝin en la efektivaj kuŝejoj sude de tio, en Junano kaj sur la Malaka duoninsulo.
Pro la alojo bronzo, kies komponantoj estas kupro kaj stano, ĝi ludas gravan rolon (bronzepoko). La romia aŭtoro Plinio nomis stanon plumbum album (blanka plumbo; sed ordinara plumbo nomiĝis plumbum nigrum = nigra plumbo). La alta demandado pri stano, kion oni ligas en la alĥemio al jupitero, eĉ estas nomata kiel kialo por la romia okupado de Britio - en la sudokcidenta regiono Kornvalo tiam troviĝis signifaj erckuŝejoj. En la latina lingvo la nomo por stano estas stannum, pro tio ankaŭ la ĥemia simbolo Sn. Longe poste bronzon anstataŭis fero, la stano denove regajnis sian signifon meze de la 19-a jarcento pro la laŭindustria produktado de stanita lado.
.jpg)
Remove ads
Alojoj
Peltro estas molebla metala alojo konsistanta ĉefe el stano (85–99%), kun antimono (ĉirkaŭ 5–10%), kupro (2%), bismuto, kaj foje arĝento.[34]
Komponaĵoj
Aplikoj
En 2018, iom malpli ol duono de la tuta stano produktita en la mondo estis uzata en lutado. La cetero estis dividita inter stantegado, stankemiaĵoj, latunaj kaj bronzaj alojoj, kaj niĉaj uzoj.[35]
Pigmentoj
Pigmento Flava 38, stana (IV) sulfido, estas konata kiel mozaika oro.[36]
Purpuro de Cassius, nome Pigmento Ruĝa 109, hidroza duobla stanato de oro, estis plejparte, por pentrarto, limigita al miniaturoj pro sia alta kosto. Ĝi estis vaste uzata por fari rubenan vitron. Ĝi ankaŭ estis uzita en artoj por ornami porcelanon.[37]
Plumbo-stana flava (kiu ekzistas en du flavaj formoj - stanato kaj silikato) estis pigmento kiu estis historie tre grava por oleo-pentrado kaj kiu havis iom da uzo en freskoj en sia silikata formo.[38] Plumba stanato estas konata ankaŭ en oranĝa formo, sed ĝi ne trairis larĝan uzon en belartoj. Ĝi estas aĉetebla en pigmenta formo el la provizantoj de specialistaj artistoj. Ekzistas alia negrava formo, laŭ arta uzokutimo kaj havebleco, de plumbo-stana flava pigmento konata kiel Plumbo-stana Antimona Flavo.
Cerulea bluo, iom cejano kemie konata kiel kobalta stanato, daŭre estas pigmento de gravaj artistoj. Ĝia nuanco estas simila al tiu de mangana bluo, nome Pigmento Blua 33, kvankam al ĝi mankas la bunteco de tiu pigmento kaj estas pli maldiafana.[39] Artistoj kutime devas elekti inter kobalta stanato kaj manganaj bluaj imitaĵoj faritaj el ftalocianina bluverda nuanco (Pigmento Blua 15:3), ĉar industria produktado de manganblua pigmento ĉesis en la 1970-aj jaroj.[40] Cerulea bluo farita el kobalta stanato, aliflanke, estis populara ĉe artistoj antaŭ la produktado de Manganbluo.
Pigmento Ruĝa 233, ofte konata kiel Rozkoloro aŭ Ceramika Rozkoloro kaj pli precize konata kiel Kromstana Rokzolora Sfeno, estas historie grava pigmento en akvarelo.[41] Tamen, ĝi ĝuis grandan revigliĝon en populareco pro interret-bazita paroldisvastigo. Ĝi estas plene lumrezista kaj kemie stabila en kaj olepentrado kaj akvareloj. Aliaj neorganikaj miksmetalaj kompleksaj pigmentoj, produktitaj per kalcinado, ofte havas stanon kiel ero. Tiuj pigmentoj estas konataj pro sia lumrezisto, veterfirmeco, kemia stabileco, manko de tokseco, kaj opakeco. Multaj estas sufiĉe buntaj en terminoj de kolorpleneco. Tamen, iuj posedas sufiĉe da bunteco por esti konkurencaj por uzaj kazoj, kiuj postulas pli ol moderan kvanton da ĝi. Kelkaj estas aprezitaj pro aliaj kvalitoj.
Ekzemple, Rozkoloro estas elektita fare de multaj akvarelistoj por sia forta granuleco, kvankam ĝia kromo estas malalta. Lastatempe, NTP Flava (pirokloro) estis surmerkatigita kiel netoksa anstataŭaĵo por plumbo (II) kromato kun pli granda opakeco, lumrezisto kaj veterrezisto ol proponitaj organikaj plumbokromataj anstataŭigaj pigmentoj posedas.[42] NTP Flava posedas la plej altan nivelon de kolorsaturiĝo de ĉi tiuj nuntempaj neorganikaj miksitaj metalkompleksaj pigmentoj. Pli da ekzemploj de ĉi tiu grupo estas Pigmentl Flava 158 (Stanvanadia Flava Kasiterito),[43] Pigmento Flava 216 (Solaplex Yellow),[44] Pigmento Flava 219 (Titan-zink-antimona Stanato),[45] Pigmento Oranĝa 82 (Stan-titan-zinka oksido, konata ankaŭ kiel Sicopal Orange) [46] Pigmento Ruĝa 121 (konata ankaŭ kiel Stana Viola kaj Kroma stanato),[47] Pigmento Ruĝa 230 (Kromalumina Rozkolora Korundo),[48] Pigmento Ruĝa 236 (Kromstana Orkidea Kasiterito),[49] kaj Pigmento Nigra 23 (Stanantimona Griza Kasiterito).[50] Alia blua pigmento kun stano kaj kobalto estas Pigmento Blua 81, Kobalta Stanalumina Blua Spinelo.
Pigmento Blanka 15, stana (IV) oksido, estas uzata pro sia irizeco, plej ofte kiel ceramika glazuro.[51] Ne ekzistas verdaj pigmentoj, kiuj estis uzataj de artistoj, kiuj havas stanon kiel komponanton kaj purpuraj pigmentoj kun stano estas klasifikitaj kiel ruĝaj, laŭ la Kolor-Indekso Internacia.
Veldado
Stano estis delonge uzita en alojoj kun plumboj kiel veldilo, en kvantoj de 5 ĝis 70% w/w. Stano kun plumbo formas eŭtektan mikson je pezoproporcio de 61.9% da stano kaj 38.1% da plumbo (la atoma proporcio: 73.9% da stano kaj 26.1% da plumbo), kun fandotemperaturo de 183 °C (361.4 °F). Tiaj veldiloj estas ĉefe uzataj por kunigi tubojn aŭ elektrajn cirkvitojn. Ekde la eŭropuniaj Direktivo pri Forĵeto de Elektra kaj Elektronika Ekipaĵo (Direktivo WEEE) kaj Direktivo pri Restrikto de Damaĝaj Substancoj ekvalidiĝis la 1an de Julio 2006, la plumbenhavo en tiaj alojoj malpliiĝis. Dum la plumbekspono estas asocia kun gravan sanproblemoj, senplumbaj veldiloj inkludas defiojn, kiel pli altan fandopunkton, kaj la formadon de metalurgiajn stanfadenojn kiuj povas okazigi elektrajn problemojn. La stanpesto povas okazi en senplumbaj veldiloj, kio kondukas al perdo de velditaj kunigaĵoj. Oni trovis eblojn por anstataŭi alojojn, sed la problemojn de integrece de kunigaĵoj restas.[52] Ofta senplumba alojo enhavas 99% da stano, 0.7% da kupro, kaj 0.3% da arĝento, kun fandoemperaturo de 217 °C (422.6 °F).[53]
Remove ads
Bildaro
Vidu ankaŭ
Referencoj
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads