1. خانه
  2. /
  3. سیم قلع
  4. /
  5. ویژگی ‌های شیمیایی عنصر قلع

ویژگی ‌های شیمیایی عنصر قلع

آشنایی با خصوصیات و ویژگی ‌های شیمیایی عنصر قلع

از مهمترین ویژگی شیمیایی این عنصر نیز می توان اشاره ای به موارد زیر نمود:

  • رنگ، نقره‌ای – سفید
  • عدد اتمی، ۵۰
  • نماد شیمیایی، Sn
  • جرم ملکولی، g.mol-1 118.69
  • نقطه ذوب، ۲۳۲
  • نقطه جوش، ۲۲۷۰ سانتی گراد
  • چکش خواری، قابلیت شکل دادن و خم کردن
  • هدایت الکتریکی، هادی خوب گرما و الکتریسیته
  • حالت فیزیکی جامد در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد حالتی
  • چگالی (دمای ۲۰ درجه سانتی گراد)، نوع آلفا (سفید g.cm-3 77/5)، نوع بتا (خاکستری g.cm-3 26/7)
  • شعاع کووالانسی، pm 141
  • شعاع وان‌دروالس، pm 217
  • شعاع اتمی، pm 145
  • تعداد ایزوتوپ، ۱۰
  • گرمای تبخیر، kJ/mol 295.8
  • ظرفیت گرمایی، J/Kg.K 217.7136
  • ظرفیت کششی، MPa 220
  • ماژول الاسیسته، GPa 41.6
  • ساختار الکترونی،۴d10 5s2 5p2[Kr]

 

آشنایی با خصوصیات فلز قلع

منبع تامین کننده قلع

قلع یکی از کمیاب ترین فلزات موجود در جهان است که می توان آن را در سنگ های آذرین پوسته زمین جستجو کرد. این نوع از سنگ ها حدود ۰٫۰۰۱ درصد قلع دارند. این عنصر شاید نسبت به عناصری همانند مس و یا روی کمتر به نظر آید ولی از نظر فراوانی همچون کبالت و نیکل می باشد. از نظر پراکندگی، قلع را می توان در بیش از ۳۰ کشور جهان جستجو کرد و این طور می توان گفت که در تمام قاره های جهان این فلز قابلیت استخراج دارد. بیشترین میزان این فلز در رسوبات پلاستر است. که بیشتر از ۵۰ رصد این رسوبات در آسیای جنوب شرقی دیده می شوند. در این بین مکان هایی همچون تاسمانیا، کوه بیسکوف و رنیسون بل از مهمترین منابع ذخیره این عنصر در جهان هستند.
مهمترین منبع تولید کننده قلع، ماده معدنی به نام کاسیتریت (SnO2)است که تقریبا ۷۰ درصد آن از عنصر قلع ساخته شده است. این فلز را می توان از طریق کاهش و یا حذف اکسیژن کاسیتریت با موادی همچون زغال سنگ یا کک در کوره‌های ذوب به دست آورد. منبع مهم کاسیتریت، رسوبات آبرفتی هستند. علاوه بر کاستریت، قلع به مقدار جزیی نیز در سولفیدهای پیچیده، همانند استنیت (Cu2FeSnS4)، سلیندریت (PbSn4FeSb2S14) یافت می‌شود. سولفیدهای پیچیده را می توان در کنار مواد معدنی دیگر همچون نقره در رسوبات معدنی بولیوی پیدا نمود. همچنین از دیگر منابع تامین کننده قلع، قلع ثانویه یا قلع قراضه است که از طریق بازیابی مجدد به وجود می آید. می توان گفت که تقریبا ۸۰ درصد قلع جهان از ذخایر آبرفتی یا ثانویه ایجاد می شوند. گرچه بیشتر این موارد در خشکی های زمین دیده می شود اما می توان در برخی از نقاط از جمله اندونزی و یا تایلند با لایروبی نمودن بستر دریا، این رسوبات را استخراج کرد. به طور کلی غلظت قلع حتی در غنی ترین معادن نیز کم است طوری که برای بازیابی نمودن یک کیلوگرم کاستریت به ۷ تا۸ تن سنگ معدن نیاز است.

چگونگی استخراج نمودن قلع

برای استخراج نمودن این فلز از معادن عمیق از ابزار و تجهیزات گوناگونی استفاده می شود. قبل از این که سنگ را از زیر زمین خارج کنند با استفاده از یکسری تجهیزات که در زیر زمین قرار می گیرد سنگ را به ابعاد کوچک تری تقسیم می کنند.
برای این که بتوانند قلع را استخراج و جدا سازی نمایند از پمپاژ ماسه ای کمک می گیرند. بدین منظور از جت های آب با فشار بالا برای برای شکستن و جدا نمودن ماسه هایی که حامل قلع هستند به کار گرفته می شود. بعد از این با کمک پمپ، ماسه و گل و لای از کاسیتریت جدا می شود و این ماده معدنی به سمت جعبه تخلیه حرکت می کند. در قسمت جعبه، کاسیتریت که سنگین تر است به سمت پایین و مواد زاید نیز سمت زباله ها می روند، و این امر موجب می گردد تا قلع به طور خالص استخراج شود.

نحوه ذوب کردن فلز قلع

قبل از این که فلز قلع را ذوب کنند، گوگرد آن را از طریق، برشته نمودن سنگ معدن های ترکیبی در دمای بین ۵۵۰ تا ۶۵۰ درجه سانتیگراد، خارج سازی می کنند.
در ادامه فرایند برشته شدن، غالب ناخالصی ها با فرایند لیچینگ یا همان تصفیه به کمک شستشو با آب یا محلول‌های اسیدی حذف می شوند. سپس در ادامه فرایند، اکسید قلع و برخی دیگر از ناخالصی‌ها همچون اکسید آهن که در فرایند برشته شدن حذف نشده‌اند، باقی می مانند. علاوه بر ذوب و برشته کردن مایع سازی یکی دیگر از روش های پالایش و جداسازی قلع به حساب می آید.
در این روش به منظور به دست آوردن قلع خالص، ناخالص هایی که نقطه ذوب بالاتری در مقایسه با فلز قلع دارند را حذف می‌کنند. بدین منظور تمام موارد را بر روی یک اجاق شیب دار در کوره قرار می دهند تا دمای بالای نقطه ذوب قلع حرارت داده شود. در این روش فلز قلع به طور آهسته شروع به ذوب شدن می کند و سپس بر روی سطح شیبدار سر می خورد و در یک ظرف مخصوص جمع می شود و بخش هایی که ذوب نشده اند نیز روی اجاق باقی می مانند. در این حالت به راحتی می توان باقیمانده‌ها برداشته شده و تصفیه را جدا سازی کرد.
روشی دیگر، پالایش الکترونیکی است که بدین منظور قلع ناخالص که آند است در یک الکترولیت اسیدی که دارای کاتد می باشد، ریخته می شود. بعد از گذشت مدتی که معمولا حدود یک هفته است؛ کاتدها برداشته و قلع نیز به صورت شمش فرو می ریزد و از این طریق قلع تصفیه شده ایجاد می گردد.
کوره های ذوب عنصر قلع، معمولا به دو صورت زیر هستند:
 کوره های برقی
 کوره‌های انفجار
بعد از این که فرایند ذوب به پایان رسید قلع که به صورت ناخالص است به سمت بیرون هدایت می شود و وارد شیارهای بزرگی می گردد

نحوه استخراج، ذوب و استفاده قلع
نحوه پالایش قلع

از دو روش زیر برای پالایش قلع ناخالص استفاده می شود:
۱- پالایش مبتنی بر آتش: در این روش، که رایج تر نیز هست، قلعی با درجه خلوص تا ۹۸٫۸۵ درصد، تولید می‌ کنند که برای مصارف تجاری عمومی نیز مناسب است.
۲- پالایش جوش: در این روش، به قلع ناخالص گرما داده می‌شود تا ناخالصی‌های آن اکسید شوند که به سطح برسند و تشکیل کف بدهند.

 

بازیافت و استفاده مجدد از قلع

یکی از روش های مهم برای به دست آوردن قلع، بازیافت و احیای قلع مصرف شده می باشد. این روش کارایی بسیار مهمی دارد. زباله‌های صنعتی از جمله زباله‌های فلزی تاثیر منفی بر روی محیط زیست دارند. و همان طور که می دانید فلز قلع، عنصر پرکاربرد در صنعت به حساب می آید که این امر موجب شده تا میزان زباله های قلع نیز افزایش پیدا کنند، زباله های این فلز که سرباره قلع نیز نام دارند دارای حدود ۴ تا ۱۴% قلع می باشند. بدین ترتیب، بازیافت قلع امری ضروری است. برای بازیافت از حلال های قلیایی همچون KOH و NaOH و یا حلال های اسیدی رایج مثل HNO3 و HCL به کار گرفته می شود. بازیابی فلز قلع با استفاده از هیدروکلراید با دما رابطه خطی دارد و هرچه دمای انحلال بیشتر باشد، قلع نیز بهتر و بیشتر به دست می‌آید.

انواع اشکال قلع

معمولا فلز قلع به دو شکل مختلف زیر وجود دارد:
۱- شکل قلع سفید یا قلع بتا: قلع سفید از نظر ظاهری دارای شکلی کریستالی چهار گوش و بدنه محور می باشد.
۲- شکل قلع خاکستری یا قلع آلفا: دارای شکلی پودری شکل است و در مقایسه با شکل سفید کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. ساختاری مکعبی شکل با سطحی محور دارد.
معمولا فرم خاکستری قلع در دمای کمتر از ۱۳٫۲ سانتیگراد یا ۵۵٫۸ فارنهایت دیده می شود و وقتی در دمای بالای ۱۰۰ درجه سلسیوس (۲۱۲ فارنهایت) قرار می گیرد شکلی سفید به خود می گیرد. قلع در برابر محلول خنثی همانند آب از خود مقاومت نشان می دهد اما در برابر اسید و باز به شدت سست می گردد. علاوه بر واکنش با اسید و باز، قلع با عناصری همچون کلر، برم و ید واکنش نشان می‌دهند. قلع دارای ایزوتپ های زیادی است که در این بین ۱۰ تای آن ها نسبت به بقیه پایدارتر هستند. این ۱۰ ایزتوب به صورت اعداد جرمی ۱۱۲ تا ۱۲۰، همچنین ۱۲۲ و ۱۲۴ در طبیعت یافت می‌شوند که در این میان، ایزوتوپ‌های ۱۱۶، ۱۱۸ و ۱۲۰ فراوان ترین هستند. قلع دارای ۳۱ ایزوتوپ ناپایدار در محدوده ۹۹ تا ۱۳۹ می باشد که این نوع از ایروتوپ ها دارای عمری کمتر از ۱ سال هستند.

فهرست