Периодтық жүйенің әрбір химиялық элементі және одан түзілетін қарапайым және күрделі заттар бірегей. Олардың бірегей қасиеттері бар және олардың көпшілігі адам өмірі мен жалпы болмысына сөзсіз елеулі үлес қосады. Қалайы химиялық элементі де ерекшелік емес.
Адамдардың бұл металмен танысуы сонау көне заманнан басталады. Бұл химиялық элемент адамзат өркениетінің дамуында шешуші рөл атқарды және бүгінгі күнге дейін қалайының қасиеттері кеңінен қолданылады.
Тарихтағы қалайы
Бұрын адамдар ойлағандай, тіпті кейбір сиқырлы қасиеттерге ие болған бұл метал туралы бірінші рет інжіл мәтіндерінен табуға болады. Қалай қола дәуірінде өмірді жақсартуда шешуші рөл атқарды. Ол кезде адамның ең берік металл қорытпасы қола болды, оны мысқа қалайы химиялық элементін қосу арқылы алуға болады. Бірнеше ғасырлар бойы құралдардан зергерлік бұйымдарға дейін барлығы осы материалдан жасалған.
Темірдің қасиеттерін ашқаннан кейін қалайы қорытпасы қолданылуын тоқтатқан жоқ, әрине, ол бір масштабта қолданылмайды, бірақ қола, сонымен қатар оның көптеген басқа қорытпалары белсенді түрде қолданылады. қатыстыбүгінде өнеркәсіпте, техникада және медицинада адам осы металдың тұздарымен, мысалы, қалайының хлормен әрекеттесуінен алынған қалайы хлориді, бұл сұйықтық 112 градус Цельсийде қайнайды, суда жақсы ериді, кристалды гидраттарды түзеді және ауада темекі шегеді.
Элементтің периодтық жүйедегі орны
Қалайдың химиялық элементі (латынша атауы stannum – «stannum», Sn белгісімен жазылған) Дмитрий Иванович Менделеев бесінші кезеңде елу санына заңды түрде орналасты. Оның бірқатар изотоптары бар, ең көп тараған изотопы 120. Бұл металл көміртек, кремний, германий және флеровиймен бірге алтыншы топтың негізгі топшасына кіреді. Оның орналасқан жері амфотерлік қасиеттерді болжайды, қалайы бірдей қышқылдық және негізгі сипаттамаларға ие, олар төменде толығырақ сипатталады.
Периодтық кесте сонымен қатар қалайының атомдық массасын көрсетеді, ол 118,69. Электрондық конфигурация 5s25p2, ол күрделі заттар металға +2 және +4 тотығу күйлерін көрсетуге мүмкіндік береді, тек p-қосалқы деңгейінен екі электронды немесе s- және p-ден төрт электронды беріп, бүкіл сыртқы деңгейді толығымен босатады.
Элементтің электрондық сипаттамасы
Атомдық нөмірге сәйкес қалайы атомының шеңберлі ядролық кеңістігінде елуге жуық электрон бар, олар бес деңгейде орналасады, олар өз кезегінде бірқатар ішкі деңгейлерге бөлінеді. Алғашқы екеуінде тек s- және p- ішкі деңгейлері бар, ал үшіншіден бастап үш еселік бөліну бар.s-, p-, d-.
Сыртқы электрондық деңгейді қарастырайық, өйткені атомның химиялық белсенділігін анықтайтын оның құрылымы мен электрондармен толтырылуы. Қозбаған күйде элемент екіге тең валенттілік көрсетеді; қозу кезінде бір электрон s-қосалқы деңгейден p-ішкі деңгейдегі бос орынға өтеді (оның құрамында ең көбі үш жұпталмаған электрон болуы мүмкін). Бұл жағдайда қалайы валенттілік пен тотығу дәрежесін көрсетеді - 4, өйткені жұпталған электрондар жоқ, яғни химиялық әрекеттесу процесінде оларды ештеңе ішкі деңгейлерде ұстамайды.
Қарапайым зат металы және оның қасиеттері
Қаңылтыр қарапайым зат – күміс түсті металл, балқитындар тобына жатады. Металл жұмсақ және салыстырмалы түрде оңай деформацияланады. Қалайы сияқты металға бірқатар ерекшеліктер тән. 13,2 градус Цельсийден төмен температура - бұл қалайының металл модификациясының ұнтаққа ауысу шекарасы, ол түстің күміс-ақ түстен сұрға дейін өзгеруімен және заттың тығыздығының төмендеуімен бірге жүреді. Қалайы 231,9 градуста ериді, ал Цельсий бойынша 2270 градуста қайнайды. Ақ қаңылтырдың кристалдық тетрагональды құрылымы металдың майысқан және иілу нүктесінде қыздырылған кездегі заттың кристалдарын бір-біріне үйкету арқылы оның тән қытырлағын түсіндіреді. Сұр қаңылтырдың текше сингониясы бар.
Қалайдың химиялық қасиеттері екі жақты мәнге ие, ол қышқылдық та, негіздік те реакцияларға түсіп, амфотеризмді көрсетеді. Металл сілтілермен, сондай-ақ күкірт және сияқты қышқылдармен әрекеттеседіазот, галогендермен әрекеттескенде белсенді.
Қалай қорытпалары
Неліктен олардың құрамдас бөліктерінің белгілі бір пайызы бар қорытпалары таза металдардың орнына жиі пайдаланылады? Қорытпаның жеке металда жоқ қасиеттері бар немесе бұл қасиеттер әлдеқайда күшті (мысалы, электр өткізгіштік, коррозияға төзімділік, қажет болған жағдайда металдардың физикалық және химиялық сипаттамаларын пассивациялау немесе белсендіру және т.б.). Қалайы (фотосуретте таза металдың үлгісі көрсетілген) көптеген қорытпалардың бөлігі болып табылады. Оны қоспа немесе негізгі зат ретінде пайдалануға болады.
Бүгінгі күні қалайы сияқты металдың көптеген қорытпалары белгілі (олардың бағасы кеңінен өзгереді), ең танымал және қолданылатындарын қарастырайық (белгілі бір қорытпаларды пайдалану тиісті бөлімде талқыланады). Тұтастай алғанда, станнум қорытпаларының келесі сипаттамалары бар: жоғары икемділік, төмен балқу температурасы, төмен қаттылық және беріктік.
Қорытпалардың кейбір мысалдары
- Қалайы мен қорғасынның кейбір легірленетін қоспалары бар қорытпасы (сурьма, мыс, кадмий, мырыш, күміс, индий) - дәнекерлеуге арналған қалайы деп аталады, ондағы станның пайызы 49-51 немесе 59 болуы керек. -61 пайыз. Байланыстың беріктігі қалайының байланыстырылған металл беттерімен қатты ерітінді түзетінін қамтамасыз етеді.
- Гарт - қалайы, қорғасын жәнесурьма баспа сиясының негізі болып табылады (сол себепті бұл металдардың жағымсыз концентрациясын болдырмау үшін тағамды газетке орау ұсынылмайды).
- Баббит - қалайы, қорғасын, мыс және сурьма қорытпасы - төмен үйкеліспен, жоғары тозуға төзімділігімен сипатталады.
- Индий-қалайы қорытпасы балқитын төмен материал болып табылады, ол отқа төзімділігімен, коррозияға төзімділігімен және айтарлықтай беріктігімен сипатталады.
Ең маңызды табиғи қосылыстар
Қалайы бірқатар табиғи қосылыстар – кендер түзеді. Металл 24 минералды қосылыстар түзеді, өнеркәсіп үшін ең маңыздысы қалайы оксиді – касситерит, сонымен қатар каркас – Cu2FeSnS4. Қалай жер қыртысында шашыраңқы, ал одан түзілген қосылыстар магниттік текті. Өнеркәсіп сонымен қатар полиол тұздары мен қалайы силикаттарын пайдаланады.
Қалайы және адам ағзасы
Қалайы химиялық элементі адам ағзасындағы сандық құрамы жағынан микроэлемент болып табылады. Оның негізгі жинақталуы сүйек тінінде болады, онда металдың қалыпты құрамы оның уақтылы дамуына және тірек-қимыл аппаратының жалпы жұмысына ықпал етеді. Сүйектерден басқа, қалайы асқазан-ішек жолдарында, өкпеде, бүйректе және жүректе шоғырланған.
Бұл металдың шамадан тыс жиналуы дененің жалпы улануына, ал ұзақ әсер ету тіпті гендердің жағымсыз мутацияларына әкелуі мүмкін екенін ескеру маңызды. Соңғы уақытта бұл мәселе өте өзекті болып табылады, өйткені қоршаған ортаның экологиялық жағдайыҚоршаған орта көп нәрсені қажет етеді. Мегаполистердің және өнеркәсіптік аймақтарға жақын орналасқан аудандардың тұрғындары арасында қалайы улану ықтималдығы жоғары. Көбінесе улану өкпедегі қалайы тұздарының, мысалы, қалайы хлориді және т.б. жинақталуы арқылы болады. Сонымен қатар, микроэлементтердің жетіспеушілігі өсудің тежелуіне, есту қабілетінің төмендеуіне және шаштың түсуіне әкелуі мүмкін.
Қолданба
Металды көптеген балқыту зауыттары мен компаниялардан коммерциялық түрде алуға болады. Ол қалайы сияқты таза қарапайым заттан жасалған құйма, шыбық, сым, цилиндр, анод түрінде шығарылады. Бағасы кг үшін 900-ден 3000 рубльге дейін ауытқиды.
Таза қалайы сирек қолданылады. Негізінен оның қорытпалары мен қосылыстары – тұздар қолданылады. Дәнекерлеу қаңылтыры жоғары температура мен күшті механикалық жүктемелерге ұшырамайтын, мыс қорытпаларынан, болаттан, мыстан жасалған бөлшектерді бекіту кезінде қолданылады, бірақ алюминийден немесе оның қорытпаларынан жасалғандарға ұсынылмайды. Қалайы қорытпаларының қасиеттері мен сипаттамалары тиісті бөлімде сипатталған.
Дәнекерлер микросұлбаларды дәнекерлеу үшін пайдаланылады, бұл жағдайда қалайы сияқты металға негізделген қорытпалар да өте қолайлы. Фотосуретте қалайы-қорғасын қорытпасын қолдану процесі бейнеленген. Оның көмегімен өте нәзік жұмыстарды орындауға болады.
Қалайдың коррозияға төзімділігі жоғары болғандықтан, одан консервіленген темір (қаңылтыр табақ) – тамақ өнімдеріне арналған банкалар жасалады. Медицинада, атап айтқанда стоматологияда қалайы қолданыладытіс пломбаларын орындау. Үй құбырлары қаңылтырмен жабылған, мойынтіректер оның қорытпаларынан жасалған. Бұл заттың электротехникаға қосқан үлесі де баға жетпес.
Электролиттер ретінде фторбораттар, сульфаттар және хлоридтер сияқты қалайы тұздарының судағы ерітінділері қолданылады. Қалай оксиді - керамикаға арналған глазурь. Пластикалық және синтетикалық материалдарға әртүрлі қалайы туындыларын енгізу арқылы олардың тұтанғыштығын және зиянды түтіндердің бөлінуін азайтуға болатын сияқты.
