Stagno

Stagno
Foglio di stagno puro al 99,9% (0,1x100 mm)
Indio ← Stagno → Antimonio Ge       50 Sn                                                                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Sn ↓ Pb Tavolo completo • Tavolo allungato
Posizione nella tavola periodica
Simbolo	Sn
Nome	Stagno
Numero atomico	50
Gruppo	14
Periodo	5 ° periodo
Bloccare	Blocco p
Famiglia di elementi	Povero metallo
Configurazione elettronica	[ Kr ] 4 d 10 5 s 2 5 p 2
Elettroni per livello di energia	2, 8, 18, 18, 4
Proprietà atomiche dell'elemento
Massa atomica	118,710  ± 0,007  u
Raggio atomico (calc)	145  pm ( 145  pm )
Raggio covalente	139  ± 4  pm
Raggio di Van der Waals	217
Stato di ossidazione	0, +2, +4
Elettronegatività ( Pauling )	1.96
Ossido	Anfotero
Energie di ionizzazione
1 Re  : 7,34,392 mila  eV	2 e  : 14.6322  eV
3 E  : 30.50260  eV	4 e  : 40.73502  eV
5 e  : 72,28  eV
Isotopi più stabili
Iso ANNO Periodo MD Ed PD MeV 112 Sn 0,97  % stabile con 62 neutroni 114 Sn 0,65  % stabile con 64 neutroni 115 Sn 0,34  % stabile con 65 neutroni 116 Sn 14,54  % stabile con 66 neutroni 117 Sn 7,68  % stabile con 67 neutroni 118 Sn 24,23  % stabile con 68 neutroni 119 Sn 8,59  % stabile con 69 neutroni 120 Sn 32,59  % stabile con 70 neutroni 122 Sn 4,63  % stabile con 72 neutroni 124 Sn 5,79  % stabile con 74 neutroni 126 Sn {syn.} ~ 100.000  a β - 0.380 126 Sb
Proprietà fisiche semplici del corpo
Stato ordinario	solido
Allotropo allo stato standard	Latta bianca (β, tetragonale )
Altri allotropi	Peltro grigio (α, diamante cubico )
Massa volumica	5,77  g · cm -3 (grigio), 7.29  g · cm -3 (bianco)
Sistema cristallino	Tetragonale
Durezza	1.5
Colore	Grigio argento
Punto di fusione	231.928  ° C (congelamento)
Punto di ebollizione	2 602  ° C
Energia da fusione	7,029  kJ · mol -1
Energia di vaporizzazione	295,8  kJ · mol -1
Volume molare	16,3  cm 3 · mol -1
Pressione del vapore	5,78 × 10-21  Pa a 231,85  ° C
Velocità del suono	2500  m · s da -1 a 20  ° C
Calore massiccio	228  J · kg -1 · K -1
Conduttività elettrica	9,17 x 10 6  S · m -1
Conduttività termica	66,6  W · m -1 · K -1
Solubilità	terra. in HCl , H 2 SO 4 concentrato caldo
Varie
N o  CAS	7440-31-5
N o  ECHA	100.028.310
N o  CE	231-141-8
Precauzioni
WHMIS
Prodotto non controllatoQuesto prodotto non è controllato secondo i criteri di classificazione WHMIS. Divulgazione all'1,0% secondo l'elenco di divulgazione degli ingredienti Commenti: L'identità chimica e la concentrazione di questo ingrediente devono essere rivelate sulla scheda di sicurezza se è presente a una concentrazione uguale o superiore all'1,0% in un controllo del prodotto.
Unità di SI e STP se non diversamente specificato.

Lo stagno è l' elemento chimico del numero atomico 50, simbolo Sn (il latino stannum ). È un metallo magro del gruppo 14 della tavola periodica . Esistono dieci isotopi stabili dello stagno, principalmente quelli delle masse 120, 118 e 116.

Lo stagno esiste negli stati di ossidazione 0, + II e + IV. A temperatura ambiente, il semplice corpo di latta è un solido metallico .

Il peltro è conosciuto fin dall'antichità, dove veniva utilizzato per proteggere i piatti dall'ossidazione e per preparare il bronzo. È ancora utilizzato per questo scopo e per la saldatura . Questo elemento non è molto tossico. Raro allo stato nativo , lo stagno viene essenzialmente estratto da un minerale chiamato cassiterite, dove si trova sotto forma di ossido di SnO 2 .

Caratteristiche

È un metallo grigio argento, duttile, abbastanza duttile a temperatura ambiente. È altamente cristallizzato e la deformazione di una lama di stagno produce rumore; si dice che lo stagno "pianga" o "pianga" (fenomeno di gemellaggio ).

Resiste alla corrosione dell'acqua di mare e dell'acqua dolce , ma può essere attaccato dagli acidi forti. Questa resistenza è di natura cinetica poiché il potenziale normale della coppia Sn 2+ Sn = -0,136 V. Viene quindi attaccato termodinamicamente dall'acqua, e ovviamente dall'ossigeno .

Varietà allotropiche

A pressione atmosferica, lo stagno puro ha tre varietà allotropiche (può esistere in tre forme cristalline). Tra 13  ° C e 162  ° C , lo stagno ha una struttura (forma ) tetragonale , è uno stagno bianco, con una densità di 7,28 g cm −3 . Al di sopra di 162  ° C troviamo la struttura (forma ) ortorombica , fragile, che può essere polverizzata con un mortaio. Sotto i 13  ° C , lo stagno bianco si trasforma lentamente in stagno grigio, di struttura (forma ) romboidale , densità 5,75 g cm −3 . β{\ displaystyle \ beta} γ{\ displaystyle \ gamma}α{\ displaystyle \ alpha} 

Questa trasformazione e il cambiamento di densità che l'accompagna influisce sulla resistenza meccanica del materiale. Al di sotto di −50  ° C la trasformazione è rapida e lo stagno diventa polverulento (cade in polvere). È la “  peste di stagno  ” (“lebbra di stagno” quando il fenomeno rimane superficiale). Questo fenomeno “è descritto durante la campagna di Russia dai soldati di Napoleone , in buona posizione per fare questa osservazione, i loro bottoni dei pantaloni erano di peltro” .

Per deposizione controllata di stagno in fase gassosa su un substrato solido, è possibile formare un monostrato di atomi di stagno di struttura esagonale: stanene , simile al grafene . Stanene è un isolante topologico bidimensionale .

Lo stagno ha 39 isotopi noti, con un numero di massa compreso tra 99 e 137, e 32 isomeri nucleari . Tra questi, 10 sono stabili (tre sono potenzialmente radioattivi, ma finora non è stato osservato alcun decadimento), il che rende lo stagno l'elemento con gli isotopi più stabili, seguito dallo xeno . C'è una buona probabilità che questa proprietà abbia a che fare con il fatto che lo stagno ha 50 protoni , un numero magico .

Storico

Lo stagno è conosciuto fin dalla preistoria in tutto il pianeta. È uno dei componenti della metallurgia del bronzo . Il nome latino stannum o stagnum fu usato per la prima volta per una miscela di argento e piombo . Il peltro utilizzato dai Greci e dalla Mesopotamia nella prima età del bronzo veniva estratto principalmente in Afghanistan . Le navi fenicie attraversarono le colonne d'Ercole e si spinsero fino alla Bretagna e alla Cornovaglia (le mitiche “  Isole Cassiteride  ”) alla ricerca di miniere di stagno (in greco antico κασσίτερος ). Più tardi, Giulio Cesare descrisse lo sfruttamento dei minerali di stagno nelle miniere della Cornovaglia in Gran Bretagna. Ritirare dai Galli e dai Greci che lo esportarono attraverso il porto di Massalia ( Marsiglia ) il controllo della rotta dello stagno dalla Gran Bretagna attraverso la Gallia transalpina prendendo il Rodano, fu uno degli obiettivi della conquista cesareo .

Produzione

Estrazione

La metallurgia dello stagno è una riduzione dell'ossido SnO 2 da parte del carbonio ad alta temperatura.

C'è anche un circuito di riciclaggio che produce il 30% dello stagno. Così, lo stagno contenuto in una lega chiamata banda stagnata (acciaio rivestito con stagno allo 0,3% per proteggerla) viene recuperato mediante trattamento con idrossido di sodio a 70 ° C. L'acciaio rimane allo stato metallico mentre lo stagno viene attaccato e produce ioni SnO 4 4- stanato . Questi vengono poi ridotti a stagno metallico mediante elettrolisi.

La Francia non ha più una miniera di stagno dal 1975 . L'ultima, in Bretagna (miniera di Saint-Renan ) ha prodotto 500 t / anno.

La Malesia è il paese in cui si trovano la maggior parte delle riserve mondiali di stagno. La cassiterite è particolarmente sfruttata tramite il dragaggio del fondale, che non è privo di gravi problemi ambientali.

Produzione mineraria mondiale 2014

	Nazione	Produzione	% mondo
1	Cina	106.000 t	34,4%
2	Indonesia	88.300 t	28,7%
3	Birmania	30.000 t	9,7%
4	Perù	23.100 t	7.5%
5	Bolivia	19.800 t	6,4%
6	Brasile	12.100 t	3,9%
7	Australia	7.200 t	2,3%
8	Vietnam	5.400 t	1,8%
9	Ruanda	4000 t	1.3%
9	Repubblica Democratica del Congo	4000 t	1.3%
Mondo totale		307.900 t	100%

Leghe

I bronzi sono oggigiorno miscele di rame e stagno. Il termine usato per designare tutte le leghe di rame; era anche chiamato ottone , senza che la composizione della lega fosse più precisa. Utilizzato fin dall'antichità , ha caratterizzato l' età del bronzo .

Le altre leghe sono meno conosciute ei termini che le descrivono sono più precisi.

• La lega piombo-stagno , a volte chiamata anche metallo bianco, non viene più utilizzata per il contatto alimentare a causa della tossicità del piombo, ma viene utilizzata per le saldature .
• Il "metallo inglese" è una lega di stagno (dal 70 al 94%), antimonio (dal 5 al 24%) e rame (fino al 5%) utilizzata nella fabbricazione di stoviglie e oggetti di decorazione.
• Il tipo di metallo è una lega dedicata alla produzione di facce di caratteri che contiene dal 5% di stagno al 70% di piombo e il 25% di antimonio (le più vecchie indicano proporzioni di 15% di stagno, 80% di piombo e 5% di antimonio).

Composti

• L'ossido di stagno SnO 2 viene utilizzato tra il 4 e l'8% in alcuni bicchieri come opacizzante.
• Il tetracloruro di stagno SnCl 4 consente di preparare derivati organostannici o funge da catalizzatore di Friedel-Crafts per reazioni di acilazione , alchilazione e ciclizzazione .
• SnO 4 4- stannati sono fonti di stagno per la stagnatura elettrolitica.
• L' ottanoato , stagno (II) Sn (C 7 H 15 COO) 2 viene utilizzato come catalizzatore per la produzione di schiume poliuretaniche.
• Organostannici (50.000 t / anno utilizzati in tutto il mondo), tra cui:
  • il più utilizzato, tributilstagno n- (C 4 H 9 ) 3 Sn-H. Viene utilizzato per le antivegetative navali .
  • le dialchiltine (20.940 t) sono utilizzate come stabilizzanti termici per il PVC.
  • Dilaurato di dibutilstagno, (nC 4 H 9 ) 2 Sn (OOCC 11 H 23 ) 2, funge da catalizzatore per la produzione di gomme siliconiche.
  • Tributilstagno ossido [(nC 4 H 9 ) 3 Sn] 2 Oè un fungicida utilizzato per la conservazione del legno. Viene utilizzato nelle vernici per scafi di barche per prevenire la fissazione delle alghe. Questo composto è tossico per l'ambiente, il che ne limita l'uso attuale.

Utilizza

Lo stagno può essere utilizzato a contatto con gli alimenti .

Lo stagno viene utilizzato allo stato puro o legato nella fabbricazione di molti oggetti, in particolare:

• I fogli di stagno venivano usati per conservare la carne e il Roquefort .
• I tubi flessibili per il confezionamento di prodotti pastosi protetti dall'aria sono stati inizialmente prodotti in latta. Nel 1841, un produttore di colori ad olio offrì il tubo flessibile per pittura in peltro. Sarà quindi essere utilizzato per i cosmetici e dentifrici o cibo agli inizi del XX °  secolo. La latta sarà poi sostituita dall'alluminio , meno costoso, quindi spesso dalla plastica .
• Il barattolo di latta .
• Le stoviglie e gli oggetti decorativi sono generalmente in "metallo inglese", di varia composizione; la professione di vasaio in peltro risale al Medioevo.
• Le statuette, i cosiddetti soldati "di piombo", gli oggetti decorativi sono fusi in peltro o in lega con il piombo.
• La lega "nobile" per la fusione delle sculture è il bronzo, utilizzato anche per i cannoni della vecchia artiglieria.
• Le valvole e i raccordi utilizzano una lega intermedia tra ottone e bronzo che comprende il 10% di stagno e il 3% di zinco .
• La saldatura (chiamata impropriamente saldatura) viene eseguita con un metallo d'apporto costituito da lega di stagno spesso, come nell'elettronica.
• Lo stagno è spesso incorporato nella lega delle monete . I 50 centesimi, 20 centesimi e 10 centesimi di euro contengono l'1%.
• Lega niobio-stagno Nb 3 Snè superconduttore a temperature relativamente "alte" (temperatura critica di -254,15  ° C ). Le sue prestazioni: densità di corrente di 750  A mm −2 inferiore a 12 tesla lo indicano come il successore del niobio-titanio per applicazioni su larga scala.
• La lega Newton (50% bismuto , 20% piombo e 30% stagno) con basso punto di fusione (98 ° C) viene utilizzata nelle radiazioni .

Lo stagno è ancora utilizzato come ausilio alla produzione. Il processo più comune per il vetro piano è il float su un letto di stagno fuso (vetro "float" o vetro float).

Strumenti musicali

Organo a canne Il peltro dà un buon suono, resiste bene alla corrosione e mantiene un bel colore per le pipe "da orologio". I fattori d' organo usano raramente lo stagno puro, di solito una lega di stagno contenente almeno il 50% di stagno con piombo, rame e tracce di altri metalli come l'antimonio. campana Le campane sono fuse in bronzo contenente tra il 21,5 e il 24% di stagno (soprattutto perché la campana è piccola). Il contenuto di stagno influisce sulla durezza del metallo e quindi sulla qualità del suono della campana. Piatto Come per la campana, la lega gioca un ruolo importante nel suono dello strumento, oltre al metodo di fabbricazione; la composizione del metallo è diversa se si intende ottenere la sua struttura martellando. Le leghe più note sono B8 (CuSn8) con 8% di stagno e 92% di rame e B20 (CuSn20) con 20% di stagno e 80% di rame . Ottone Il peltro è utilizzato nella fabbricazione degli strumenti della famiglia degli ottoni , per la maggior parte realizzati in ottone nonostante il loro nome in francese, solo nella loro brasatura utilizzando leghe comprendenti, per la maggior parte, stagno.

Stagnatura

La stagnatura prevede la copertura di una parte metallica con un sottile strato di stagno o una lega piombo-stagno.

Il vetro viene stagnato per realizzare specchi, pentole di rame per prevenire la formazione di ossido di rame tossico ( verderame ) o conduttori elettrici per migliorare i contatti e facilitare la saldatura dei componenti.

La banda stagnata è un sottile foglio di acciaio dolce stagnato, tipicamente mediante galvanizzazione. La banda stagnata veniva utilizzata principalmente per realizzare imballaggi in metallo ( lattine ).

Su un circuito stampato , lo stagno puro (senza piombo) può formare dei "  baffi  ", cioè fili micrometrici suscettibili di provocare cortocircuiti. Il processo di formazione dei "  baffi  ", che dura diversi mesi, è poco conosciuto (sembra che la forza del campo magnetico giochi un ruolo). Esistono rimedi (aggiunta di tracce di altri metalli quando si deposita lo strato di stagno) .

Tossicologia

Questo metallo non è tossico, ma era e spesso rimane associato a tracce di piombo , che è.

Impregnazione delle popolazioni umane

Sembra quasi sistematico nei paesi ricchi (Francia compresa) ma in proporzioni ancora poco conosciute, e probabilmente varia secondo molti parametri (ambientali e alimentari in particolare).
Nel 2018 in Francia, la “  Componente perinatale  ” del programma nazionale di biomonitoraggio ha pubblicato una valutazione dell'impregnazione delle donne in gravidanza, in particolare con cobalto (e con altri 12 metalli o metalloidi e alcuni inquinanti organici).
Questo lavoro è stato svolto durante il follow-up di una coorte di 4.145 donne in gravidanza ("  Elfe Cohort  "). Questa coorte includeva donne che hanno partorito in Francia nel 2011 ( escluse Corsica e TOM ). La dose di urina di 990 donne incinte arrivate alla maternità ha confermato una presenza quasi onnipresente di stagno nell'ambiente; è stato riscontrato nel 91% dei campioni di urina analizzati ( media geometrica  : 0,29 μg / L; creatinina  : 0,39 μg / g). Questi tassi sono relativamente simili a quelli citati al di fuori della Francia da studi sugli adulti e (da alcuni rari studi) sulle donne in gravidanza. Nel contesto perinatale francese del 2011, il rischio di impregnazione dello stagno sembrava aumentare con il consumo di acqua di rubinetto (forse a causa della frequenza dello stagno nei prodotti delle saldature dei tubi o in alcuni materiali che entrano in contatto con l'acqua destinata al consumo umano ).

Colore

Il peltro utilizzato nella decorazione ha una lucentezza piuttosto bassa rispetto a quella di altri metalli, ma sufficiente per essere difficile da replicare, tranne che con vernici metalliche . La superficie del peltro ossidato ( patinato ) è più scura e meno lucida di quella del peltro nuovo.

La latta colorata è un nome di colore in uso nella moda , per descrivere una tonalità di grigio , che può avere l'aspetto del metallo. Nella decorazione e nell'edilizia, viene utilizzato per superfici grigie con una certa lucentezza.

Negli elenchi commerciali, si trova in filo da ricamo 169 latta  ; in materiali da costruzione in cemento cerato allo stagno .

Il peltro è il componente principale di uno storico pigmento giallo , l'oro mussivo , un bi-solfuro di stagno dall'aspetto dorato, utilizzato soprattutto nell'arte bizantina per icone e mosaici. È costituito da sottili lamine che danno lucentezza alla vernice. È referenziato PY38 nell'indice dei colori . Si tratta di un prodotto velenoso, oggi abbandonato a favore delle polveri di bronzo.

Significati convenzionali

• L' anniversario di matrimonio di latta simboleggia i 10 anni di matrimonio nel folklore francese.
• Lo stagno è il 4 °  livello nella progressione dello sport delle cerbottane .
• Fabre d'Églantine ha proposto di associare ogni giorno del calendario repubblicano a uno degli “oggetti che costituiscono la vera ricchezza nazionale” , al posto dei santi del calendario romano. Il 26 °  giorno del nevoso è stata dedicata alla latta.

Note e riferimenti

1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, 90 °  ed. , 2804  p. , Rilegato ( ISBN  978-1-420-09084-0 )
2. (a) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia e Santiago Barragan Alvarez , "  Covalent radii revisited  " , Dalton Transactions ,2008, p.  2832 - 2838 ( DOI  10.1039 / b801115j )
3. (a) David R. Lide, Manuale CRC di Chimica e Fisica , CRC,2009, 89 °  ed. , p.  10-203
4. Verbale del Comitato internazionale dei pesi e delle misure , 78 ° Sessione, 1989, pp. T1-T21 (e pagg. T23-T42, versione inglese).
5. http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Sn.html
6. (in) Thomas R. Dulski, Un manuale per l'analisi chimica dei metalli , vol.  25, ASTM International,1996, 251  p. ( ISBN  0803120664 , leggi online ) , p.  71
7. Database di Chemical Abstracts interrogato tramite SciFinder Web, 15 dicembre 2009 ( risultati della ricerca )
8. "  Tin  " nel database dei prodotti chimici Reptox del CSST (organizzazione del Quebec responsabile per la sicurezza e la salute sul lavoro), accesso 25 aprile 2009
9. Robert Luft , Dizionario delle sostanze semplici pure in chimica: elementi, atomi e molecole , Association Cultures et Techniques,1997, p.  175.
10. Brigitte Le Guen ( dir. ), Marie-Cécilia d'Ercole e Julien Zurbach, Nascita della Grecia: da Minosse a Solone. 3200-510 a.C. , Parigi / impr. nella Repubblica Ceca, Belin , coll.  "Mondi antichi",24 aprile 2019, 686  p. ( ISBN  978-2-7011-6492-2 ) , cap.  1 ("Il mondo dell'Egeo prima di Micene."), P.  46.
11. Jean-Louis VIGNES - Gilles ANDRE - Frédéric KAPALA Dati industriali, economici, geografici sui principali prodotti chimici, metalli e materiali 8a Edizione: 2005-2013
12. "  Home | Mineralinfo  " , su www.mineralinfo.fr (visitato il 14 ottobre 2016 )
13. : ricerca sui metalli e sui metalloidi dalla coorte degli Elfi; Dicembre 2016; SANITÀ PUBBLICA Francia / Impregnazione di donne incinte da inquinanti ambientali in Francia nel 2011]. Sezione perinatale del programma nazionale di biomonitoraggio | PDF, 224p | disponibile anche dall'URL: www.santepubliquefrance.fr
14. “  DMC cartella colori numeri e  nomi, ” su sd-g1.archive-host.com .
15. "  Swatch lucido concreto  " su 3dco.fr .
16. Jean Petit , Jacques Roire e Henri Valot , Enciclopedia della pittura: formulare, produrre, applicare , t.  3, Puteaux, EREC,2005, p.  46
17. Fabre d'Églantine , Rapporto fatto alla Convenzione nazionale nella sessione del 3 del secondo mese del secondo anno della Repubblica francese ,1793( leggi in linea ) , p.  12, 22.

Vedi anche

Articoli Correlati

• Peltro 100
• Stagnatura
• Regola
• Tributyltin
• Organostannici
• Imposex

link esterno

• Idee sbagliate sullo stagno
• Informazioni di mercato sul sito web della Conferenza delle Nazioni Unite sul commercio e lo sviluppo
• La latta dei baffi
• (en) "  Technical data for Tin  " (consultato il 15 agosto 2016 ) , con i dati noti per ogni isotopo nelle sottopagine

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

H

Hey

2

Li

Essere

B

VS

NON

O

F

Nato

3

N / A

Mg

Al

sì

P

S

Cl

Ar

4

K

It

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

O

Cu

Zn

Ga

Ge

Asso

Se

Br

Kr

5

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

CD

Nel

Sn

Sb

voi

io

Xe

6

Cs

Ba

Il

Questo

Pr

Nd

Pm

Sm

Aveva

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Leggere

HF

Il tuo

W

Ri

Osso

Ir

Pt

A

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

A

Rn

7

P

RA

AC

Th

papà

U

Np

Poteva

Am

Cm

Bk

Cfr

È

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

8

119

120

*

*

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Metalli   alcalini	Terra   alcalina	Lantanidi	Metalli di   transizione	Metalli   poveri	Metal-   loids	Non   metalli	geni   alone	Gas   nobili	Articoli   non classificati
		Attinidi
		Superattinidi