Setiap unsur kimia dari sistem periodik dan zat sederhana dan kompleks yang dibentuk olehnya adalah unik. Mereka memiliki sifat unik, dan banyak yang memberikan kontribusi signifikan yang tidak dapat disangkal bagi kehidupan dan keberadaan manusia secara umum. Tidak terkecuali unsur kimia timah.
Perkenalan orang dengan logam ini kembali ke zaman kuno. Unsur kimia ini memainkan peran yang menentukan dalam perkembangan peradaban manusia, dan hingga hari ini, sifat-sifat timah banyak digunakan.
Tin dalam sejarah
Penyebutan pertama dari logam ini, yang seperti yang diyakini orang sebelumnya, bahkan memiliki beberapa sifat magis, dapat ditemukan dalam teks-teks alkitabiah. Timah memainkan peran yang menentukan dalam meningkatkan kehidupan selama Zaman Perunggu. Pada saat itu, paduan logam paling tahan lama yang dimiliki seseorang adalah perunggu, yang dapat diperoleh dengan menambahkan unsur kimia timah ke tembaga. Selama beberapa abad, semuanya telah dibuat dari bahan ini, mulai dari perkakas hingga perhiasan.
Setelah penemuan sifat-sifat besi, paduan timah tidak berhenti digunakan, tentu saja, tidak digunakan pada skala yang sama, tetapi perunggu, serta banyak paduan lainnya, aktif terlibathari ini seseorang di industri, teknologi dan obat-obatan, bersama dengan garam dari logam ini, seperti timah klorida, yang diperoleh dengan interaksi timah dengan klorin, cairan ini mendidih pada 112 derajat Celcius, larut dengan baik dalam air, membentuk hidrat kristalin dan merokok di udara.
Posisi unsur dalam tabel periodik
Elemen kimia timah (nama Latin stannum - "stannum", ditulis dengan simbol Sn) Dmitry Ivanovich Mendeleev berhak ditempatkan di nomor lima puluh, pada periode kelima. Ia memiliki sejumlah isotop, isotop 120 yang paling umum. Logam ini juga termasuk dalam subkelompok utama dari kelompok keenam, bersama dengan karbon, silikon, germanium, dan flerovium. Lokasinya memprediksi sifat amfoter, timah memiliki karakteristik asam dan basa yang sama, yang akan dijelaskan lebih rinci di bawah ini.
Tabel periodik juga menunjukkan massa atom timah, yaitu 118,69. Konfigurasi elektronnya adalah 5s25p2, yang zat kompleks memungkinkan logam untuk menunjukkan keadaan oksidasi +2 dan +4, melepaskan dua elektron hanya dari subtingkat-p, atau empat dari s- dan p-, yang sepenuhnya mengosongkan seluruh tingkat terluar.
Karakteristik elektronik dari elemen
Sesuai dengan nomor atom, ruang sirkumnuklear atom timah berisi sebanyak lima puluh elektron, mereka terletak di lima tingkat, yang, pada gilirannya, dibagi menjadi beberapa sublevel. Dua yang pertama hanya memiliki sublevel s- dan p, dan mulai dari yang ketiga, ada pemisahan tiga kali lipatke s-, p-, d-.
Mari kita perhatikan tingkat elektronik eksternal, karena struktur dan pengisian elektronnyalah yang menentukan aktivitas kimia atom. Dalam keadaan tidak tereksitasi, elemen menunjukkan valensi sama dengan dua; pada eksitasi, satu elektron berpindah dari sublevel s ke kekosongan di sublevel p (dapat berisi maksimal tiga elektron tidak berpasangan). Dalam hal ini, timah menunjukkan valensi dan keadaan oksidasi - 4, karena tidak ada elektron berpasangan, yang berarti tidak ada yang menahan mereka di sublevel dalam proses interaksi kimia.
Logam zat sederhana dan sifat-sifatnya
Bahan sederhana Timah adalah logam berwarna perak, termasuk dalam kelompok fusible. Logamnya lunak dan relatif mudah berubah bentuk. Sejumlah fitur melekat pada logam seperti timah. Suhu di bawah 13,2 derajat Celcius adalah batas transisi modifikasi logam timah menjadi bubuk, yang disertai dengan perubahan warna dari putih-perak menjadi abu-abu dan penurunan densitas zat. Timah meleleh pada 231,9 derajat dan mendidih pada 2270 derajat Celcius. Struktur kristal tetragonal timah putih menjelaskan karakteristik retakan logam ketika dibengkokkan dan dipanaskan pada titik belok dengan menggosok kristal zat satu sama lain. Timah abu-abu memiliki singoni kubik.
Sifat kimia timah memiliki esensi ganda, ia masuk ke dalam reaksi asam dan basa, menunjukkan amfoterisme. Logam berinteraksi dengan alkali, serta asam, seperti sulfat dannitrat, aktif saat bereaksi dengan halogen.
Paduan timah
Mengapa paduannya dengan persentase tertentu dari komponen penyusunnya lebih sering digunakan daripada logam murni? Faktanya adalah bahwa paduan memiliki sifat yang tidak dimiliki logam individu, atau sifat ini jauh lebih kuat (misalnya, konduktivitas listrik, ketahanan korosi, pasivasi atau aktivasi karakteristik fisik dan kimia logam, jika perlu, dll.). Timah (foto menunjukkan sampel logam murni) adalah bagian dari banyak paduan. Dapat digunakan sebagai bahan tambahan atau bahan dasar.
Saat ini, sejumlah besar paduan logam seperti timah dikenal (harganya sangat bervariasi), mari kita pertimbangkan yang paling populer dan digunakan (penggunaan paduan tertentu akan dibahas di bagian yang sesuai). Secara umum, paduan stannum memiliki karakteristik sebagai berikut: keuletan tinggi, titik leleh rendah, kekerasan dan kekuatan rendah.
Beberapa contoh paduan
- Paduan timah dan timbal dengan beberapa aditif paduan (antimon, tembaga, kadmium, seng, perak, indium) adalah yang disebut timah untuk penyolderan, persentase stannum di dalamnya harus 49-51 atau 59 -61 persen. Kekuatan ikatan memastikan timah membentuk larutan padat dengan permukaan logam yang terikat.
- Garth adalah paduan timah, timbal danantimon adalah dasar dari tinta cetak (itulah sebabnya tidak disarankan untuk membungkus makanan dengan koran untuk menghindari konsentrasi yang tidak diinginkan dari logam ini).
- Babbit - paduan timah, timah, tembaga, dan antimon - ditandai dengan gesekan rendah, ketahanan aus yang tinggi.
- Paduan timah-indium adalah bahan dengan titik leleh rendah, yang dicirikan oleh sifat tahan api, ketahanan terhadap korosi, dan kekuatan yang signifikan.
Senyawa alami yang paling penting
Timah membentuk sejumlah senyawa alami - bijih. Logam ini membentuk 24 senyawa mineral, yang terpenting untuk industri adalah oksida timah - kasiterit, serta rangka - Cu2FeSnS4. Timah tersebar di kerak bumi, dan senyawa yang terbentuk darinya berasal dari magnet. Industri juga menggunakan garam poliol dan silikat timah.
Timah dan tubuh manusia
Unsur kimia timah adalah mikroelemen dalam hal kandungan kuantitatifnya dalam tubuh manusia. Akumulasi utamanya adalah di jaringan tulang, di mana kandungan normal logam berkontribusi pada perkembangannya yang tepat waktu dan fungsi keseluruhan sistem muskuloskeletal. Selain tulang, timah terkonsentrasi di saluran pencernaan, paru-paru, ginjal, dan jantung.
Penting untuk dicatat bahwa akumulasi berlebihan dari logam ini dapat menyebabkan keracunan umum pada tubuh, dan paparan yang lebih lama bahkan dapat menyebabkan mutasi gen yang merugikan. Baru-baru ini, masalah ini cukup relevan, karena keadaan ekologis lingkunganLingkungan meninggalkan banyak hal yang diinginkan. Ada kemungkinan tinggi keracunan timah di antara penduduk kota-kota besar dan daerah-daerah terdekat di dekat zona industri. Paling sering, keracunan terjadi melalui akumulasi garam timah di paru-paru, misalnya seperti timah klorida dan lain-lain. Pada saat yang sama, kekurangan zat gizi mikro dapat menyebabkan keterlambatan pertumbuhan, gangguan pendengaran, dan rambut rontok.
Aplikasi
Logam tersedia secara komersial dari banyak pabrik peleburan dan perusahaan. Ini diproduksi dalam bentuk ingot, batang, kabel, silinder, anoda yang terbuat dari zat sederhana murni seperti timah. Harganya berkisar antara 900 hingga 3000 rubel per kg.
Timah murni jarang digunakan. Paduan dan senyawanya terutama digunakan - garam. Timah solder digunakan dalam kasus bagian pengikat yang tidak terkena suhu tinggi dan beban mekanis yang kuat, terbuat dari paduan tembaga, baja, tembaga, tetapi tidak direkomendasikan untuk yang terbuat dari aluminium atau paduannya. Sifat dan karakteristik paduan timah dijelaskan di bagian yang sesuai.
Solder digunakan untuk menyolder sirkuit mikro, dalam situasi ini paduan berbahan dasar logam seperti timah juga ideal. Foto tersebut menggambarkan proses penerapan paduan timah-timah. Dengan itu, Anda dapat melakukan pekerjaan yang cukup rumit.
Karena ketahanan timah yang tinggi terhadap korosi, timah digunakan untuk membuat besi kaleng (tinplate) - kaleng untuk produk makanan. Dalam kedokteran khususnya kedokteran gigi, timah digunakan untuk:melakukan penambalan gigi. Pipa rumah ditutupi dengan timah, bantalan terbuat dari paduannya. Kontribusi zat ini untuk teknik elektro juga sangat berharga.
Larutan air garam timah seperti fluoroborat, sulfat, dan klorida digunakan sebagai elektrolit. Timah oksida adalah glasir untuk keramik. Dengan memasukkan berbagai turunan timah ke dalam bahan plastik dan sintetis, tampaknya mungkin untuk mengurangi sifat mudah terbakarnya dan emisi asap berbahaya.
