Олово

 Орторомбическая β – фаза имеет следующую структуру: атомы Sn находятся в октаэдрическом окружении из пяти атомов F и неподеленной пары электронов. Октаэдры соединяются вершинами в трехмерный каркас.

 Тетрагональная γ – фаза: атомы Sn располагаются в центрах бипирамид из 4-х атомов F и неподеленной пары электронов. Бипирамиды соединяются вершинами в шестичленные кольца состава Sn₆F₆.

 

6.Свойства  соединений олова

6.1.-6.2. В соответствии с конфигурацией внешних электронов атома олова 5s²5p² олово имеет две степени окисления: +2 и +4. Олово имеет ковалентность, равную двум в нормальном состоянии, следовательно, образует оксид олова(II):²⁺SnO; в возбужденном состоянии олово имеет ковалентность, равную четырем, и образует в таком состоянии SP³ q⁴-гибридизации оксид олова(IV):⁺⁴SnO₂.

Определим свойства оксидов  олова.

а) Олово в соединениях  проявляет две степени окисления: +2 и +4. Олово имеет промежуточную  степень окисления +4, поэтому его  соединения носят амфотерный характер.

б) Олово находится вблизи диагонали бор – астат, значит, может быть как окислителем, так и восстановителем. Химические свойства ряда оксидов в периоде изменяются так: основные оксиды амфотерные оксиды кислотные оксиды. Так как олово может быть и окислителем, и восстановителем, то образует амфотерные оксиды.

Оксиду олова(IV) ⁺⁴SnO₂ соответствуют кислоты H₄SnO₄(орто-форма) и H₂SnO₃(мета-форма) и основания Sn(OH)₄ и SnO(OH)₂ . Оксиду олова(II) ⁺²SnO соответствует кислота H₂SnO₂ и основание Sn(OH)₂.

Взаимодействуя с сильными кислотами, амфотерные гидроксиды и  оксиды проявляют основные свойства:

1. а) Sn(OH)₄+4HСl=SnCl₄+4H₂O                                                                                        

        Sn(OH)₄+4H⁺=Sn⁺⁴+4H₂O

    б) SnO₂+4HCl=SnCl₄+2H₂O

2. а) Sn(OH)₂+H₂SO₄=SnSO₄+2H₂O

        Sn(OH)₂+2H⁺=Sn⁺²+2H₂O

    б) SnO+H₂SO₄=SnSO₄+H₂O

Взаимодействуя со щелочами – сильными основаниями, амфотерные гидроксиды и оксиды проявляют кислотные  свойства:

1. а) SnO(OH)₂+2NaOH=Na₂[SnO(OH)₄]

    SnO(OH)₂+2OH^- =[SnO(OH)₄]^-2

    б) SnO₂+2NaOH+H₂O=Na₂[SnO(OH)₄]

2. а) Sn(OH)₂+2KOH=K₂[Sn(OH)₄]

         Sn(OH)₂+2OH^- =[Sn(OH)₄]^-2

     б) SnO+2KOH+H₂O=K₂[Sn(OH)₄]

6.3. Разбавленные кислоты реагируют с оловом медленно, т.к. в ряду напряжений олово находится близко к водороду. При реакции с соляной кислотой образуется хлорид олова(II):

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H_2(г.)

Из раствора выделяютя  бесцветные кристаллы SnCl₂x2H₂O. В растворе ионы олова сильно гидролизованы, и при разбавлении раствора выделяется осадок основной соли Sn(OH)Cl.

Гидроксид олова –  амфотерное соединение. Со щелочами он оразует соли, называемые станнитами:

Sn(OH)₂ + NaOH = Na[Sn(OH)₃]

Олово(II) является довольно сильным восстановителем. С целью обнаружения ионов олова в растворе применяется реакция с хлоридом ртути(II):

2HgCl₂ + SnCl₂ = Hg₂Cl_2(к.) + SnCl₄

Выделяется белый осадок хлорида ртути(I). При избытке восстановителя белый осадок чернеет, превращаясь в металлическую ртуть:

Hg₂Cl₂ + SnCl₂ = 2Hg + SnCl₄

С концентрированной азотной кислотой  олово образует нерастворимое в воде белое вещество которое принято называть β-оловянной кислотой. Это оксид олова SnО₂, связанный с переменным количеством воды, не растворимый ни в кислотах, ни в щелочах.

Под действием хлора олово образует хлорид SnCl₄ – жидкость t_пл= - 33°C и t_кип= 114°C. Из раствора SnCl₄ действием слабого основания можно осадить α-оловянную кислоту:

SnCl₄ + 2HCl = H₂[SnCl₆]

 

7. Применение олова и его соединений

- Олово используется  в основном как безопасное, нетоксичное, коррозионностойкое покрытие в чистом виде или в сплавах с другими металлами. Главные промышленные применения олова — в белой жести (лужёное железо) для изготовления тары пищевых продуктов, в припоях для электроники, в домовых трубопроводах, в подшипниковых сплавах и в покрытиях из олова и его сплавов. Важнейший сплав олова — бронза (с медью). Другой известный сплав — пьютер — используется для изготовления посуды. В последнее время возрождается интерес к использованию металла, поскольку он наиболее «экологичен» среди тяжёлых цветных металлов. Используется для создания сверхпроводящих проводов на основе интерметаллического соединения Nb₃Sn.

- 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.

- Интерметаллические  соединения олова и циркония  обладают высокими температурами  плавления (до 2000 °C) и стойкостью  к окислению при нагревании  на воздухе и имеют ряд областей  применения.

- Олово является важнейшим легирующим компонентом при получении конструкционных сплавов титана.

- Двуокись олова — очень эффективный абразивный материал, применяемый при «доводке» поверхности оптического стекла.

- На основе оловоорганических  соединений созданы эффективные инсектициды; оловоорганические стекла надежно защищают от рентгеновского облучения, полимерными свинец- и оловоорганическими красками покрывают подводные части кораблей, чтобы на них не нарастали моллюски.

- Олово применяется  также в химических источниках тока в качестве анодного материала, например: марганцево-оловянный элемент, окисно-ртутно-оловянный элемент. Перспективно использование олова в свинцово-оловянном аккумуляторе; так, например, при равном напряжении, по сравнению со свинцовым аккумулятором свинцово-оловянный аккумулятор обладает в 2,5 раза большей емкостью и в 5 раз большей энергоплотностью на единицу объёма, внутреннее сопротивление его значительно ниже.

- 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.

- Среди множества  других полезных свойств соединений  олова — защита древесины от  гниения, уничтожение насекомых-вредителей и многое другое.

 

8. Источники:

http://khimie.ru 
http://www.protown.ru

Н.Л.Глинка «Общая химия», 2009 г.

Н.Л.Глинка «Общая химия», 2010 г.

Н.В.Коровин «Общая химия», 2002 г.