قلع چیست : قلع (Sn) عنصری است شیمیایی با عدد اتمی 50، چکش خوار ،منعطف در دماهای معمولی (شکنندگی در صورت گرم شدن)، بلورین ، براق و به رنگ خاکستری درخشان نقره ای که ساختار بلوری آن هنگام خم شدن قطعه ای از قلع به علت شکست بلورها صدای خاصی ایجاد می کند. قلع از اولین ابر رساناها محسوب میگردد. این فلز پایینتر از دمای k) 72/3) تبدیل به یک ابر رسانا می شود.فلز قلع یکی از پر مصرف ترین فلزات در ساخت ترکیبات فلزی و آلیاژهای صنعتی است. این فلز به صورت سنگ معدنی از دل زمین استخراج می شود.
قلع چیست
فلز قلع عمدتا از ماده معدنی کاسی تریت که در آن بصورت اکسید وجود دارد، بدست می آید. به دلیل داشتن خواص چکش خواری خوب ، نقطه ذوب پائین ، سبک بودن ، روان شدگی بالا در حالت ذوب و پائین بودن سرباره آن، در ساخت آلیازهای زود گذر بکار می رود.شکل های مختلف در فشار طبیعی قلع جامد دارای دو شکل مختلف است . در دماهای پایین به شکل خاکستری یا قلع آلفا وجود دارد که دارای ساختار بلوری مکعبی مانند سیلیکن و ژرمانیم است. وقتی دما بالاتر از 2/13 درجه سانتیگراد باشد به رنگ سفید یا قلع بتا تبدیل می شود که فلزی بوده و دارای ساختار چهار وجهی است. درصورتیکه سرد شود به آهستگی بصورت خاکستری برمی گردد که بیماری قلع نامیده می شود.این تغییر شکل تحت تاثیر ناخالصی هایی از قبیل آلومینیم و روی قرار می گیرد که با افزودن آنتیموان یا بیسموت می توان از آن جلوگیری کرد.ترکیب قلع با مس باعث کاهش نقطه ذوب و بهبود طنین صوتی حاصل از ضربه می گردد. به همین دلیل، آلیاژ های برنز با مقادیر کمتر از 5درصد قلع را «گرید های ناقوسی» می نامند. حضور قلع بیش از ۵درصد در ترکیب آلیاژی باعث افت شدید مقاومت به ضربه می گردد.
ویژگیهایی قلع چیست
- بلورهای قلع نقره ای رنگ بوده و از لحاظ ظاهری بسیار شبیه و هم رنگ با فلز نقره است.
- این فلز به آسانی دچار خوردگی و اکسید نمی شود
- دربرابر فرسایش ناشی از آب تقطیر شده دریا و آب لوله کشی مقاومت می کند.
- اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر می‌گذارند
- اما بوسیله اسیدهای قوی و مواد قلیایی و نمكهای اسیدی مورد حمله قرار می گیرد و اکسید می گردد
- اکسید های قلع به صورت دانه های سفید و ریز است و به آن نمک قلع گفته می شود.
- این فلز بسیار قابل انعطاف و خم شدن است.
- فلز قلع برخلاف دیگر فلزات نرم و ضعیف است اما چکش‌خواری خوبی دارند.
- در برابر فرسایش مقاوم بوده و در واکنش با هوا اکسید نمی شود.
- فلز قلع یکی از پر مصرف ترین فلزات در ساخت ترکیبات فلزی و آلیاژهای صنعتی است.
- این فلز به صورت سنگ معدنی از دل زمین استخراج می شود.
- این فلز درحضور آزمایش های مربوط به هوا حرارت دهند Sn2 حاصل می شود که اسید ضعیفی بوده و با اکسیدهای بازی تولید نمکهای قلع می کند.
خصوصیات قلع
- نام شیمیایی: قلع | SN
- عدد اتمی:50
- وزن اتمی: 118.710
- شعاع اتمی: 1.72Å
- شعاع كوالانسی: 1.41Å
- نقطه ی جوش: 2270.0 °C ) 2543.15 K, 4118.0 °F)
- نقطه ی ذوب: 231.9 °C ) 505.05 K, 449.41998 °F)
- چگالی در دمای 293K: 7.31 g/cm3
- گرمای تبخیر: 295.8 kJ/mol
کاربردهای فلز قلع
روکش فلزات
مقاومت خوب این فلز نسبت به زنگ زدگی و فرسایش باعث شده تا از آن به عنوان روکش فلزات دیگر برای جلوگیری از زنگ زدگی استفاده شود، فلز قلع به صورت جلا داده به عنوان پوشش مواد جهت ممانعت از فرسودگی یا واکنش های شیمیایی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله قلع اندود کردن ظروف مسی به خاطر جلوگیری از زنگ زدن مس و ورود اکسید سمی مس در غذا. برای جلوگیری از زنگ زدگی مس ، ظروف مسی حتما باید قلع اندود شود.این کار مانع از تولید ماده سمی حاصل از اکسید مس در اثر حرارت می گردد. هنوز هم برای ساخت ظروف فلزی از فلز قلع جهت روکش کردن فلز اصلی استفاده میشود.برای پوشش و عایق کردن فلزاتی همچون سرب، روی و فولاد، فلز قلع مورد استفاده قرار می گیرد.بخش عمده ای از مصرف قلع نیز برای روکش کردن کردن فولاد به منظور جلوگیری از زنگ زدن به کار می رود.همچنین در آلیاژ چرخ دنده ها از این فلز استفاده می گردد.این فلز مستقیما با كلر و اکسیژن ترکیب می شود و و جایگزین هیدروژن اسیدهای رقیق می گردد. قلع به آسانی به آهن متصل شده وبرای پوشش سرب روی و فولاد مورد استفاده قرار می گیرد تا از پوسیدگی آنها جلوگیری شود. قوطی های فولادی با پوشش قلع برای نگهداری غذا کاربردی وسیع دارد و این کاربرد بخش وسیعی از بازار قلع فلزی را تشکیل می دهد.
صنایع غذایی
سمیت پائین قلع باعث می شود تا ظروف فلزی با روکش قلع برای نگهداری مواد غذایی استفاده فراوانی داشته باشند و کاربرد زیادی در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد.
كاتالیزور
برای تسریع واکنش های شیمیایی، زمانیکه اکسیژن به صورت محلول است، به عنوان کتالیزور مورد استفاده قرار می گیرد.
ساخت آلیاژها
قلع در بسیاری از آلیاژها مورد استفاده قرار می گیرد. آلیاژ های مهم این فلز از قبیل برنز، مفرغ، بابیت، آلیاژ ریخته گری شده تحت فشار، پیوتر، برنز فسفردار،لحیم نرم و فلز سفید می باشند.
شیشه سازی
برای ساخت شیشه پنجره با سطحی تخت، در اکثر موارد از فرآیند Pilkington یا شیشه شناور استفاده می شود که در آن شیشه مذاب روی قلع مذاب شناور می گردد. همچنین در شیشه های عایق در برابر مه و یخ زدگی و تابلو های شب نما از نمک قلع استفاده می گردد.
لحیم کاری
فلز قلع به راحتی لحیم پذیر است. محدوده وسیعی از آلیاژهای قلع - سرب جهت لحیم كاری تجهیزات مختلف بكار می‌روند. ساخت مفتول های باریک قلع جهت لحیم کاری قطعات الکترونیکی است.مفتول های باریک قلع که به آن سیم لحیم گفته میشود، از ترکیب 60 درصد قلع و 40 درصد سرب بدست می آید.
صنعت برق
خاصیت لحیم‌کاری بسیار عالی فلز قلع باعث کاربرد آن در صنعت برق گردیده است.
پلاستیک سازی
کاربرد تجاری اصلی ترکیبات آلی قلع در تثبیت پلاستیک های pvcاست; در صورت عدم وجود چنین تثبیت کننده هاییpvc به سرعت تحت گرما ، نور و اکسیژن هوا فاسد می شود.
رنگ سازی
برای تولید برخی رنگ ساختمانی و فوری
ساخت آهنرباهای ابررسانا
آلیاژ نیوبیوم – قلع به علت دمای بحرانی بالا (k) 18 و میدان مغناطیسی بحرانی(T) 25، بصورت سیم هایی برای آهنرباهای ابررسانا کاربرد تجاری پیدا کرده است .آهنرباهای ابررسانا به وزن چند کیلوگرم قادر به تولید میدانهای مغناطیسی مشابه الکترومغناطیسهای چند تنی می باشد.
صنعت نساجی
در صنعت چاپ روی پارچه از کلرید قلع که مهمترین نمک قلع است به عنوان عامل کاهنده و خورنده کاربرد دارد. همچنین در تولید رنگ های چاپ از قلع استفاده می گردد.
تولید قلع چیست
برای تهیه قلع، اکسید قلع را پس از خرد کردن و تغلیظ در کوره های تنوره ای با شعله احیا می کنند ، سپس قلع خام حاصل را با روش الکترولیز با درجه خلوص 96.99 درصد تبدیل می نماید.
آبکاری فلز قلع
پوشاندن یک جسم با یک لایه نازک از یک فلز با کمک یک سلول الکترولیتی آبکاری نامیده میشود. جسمی که روکش فلزی روی آن ایجاد میشود باید رسانای جریان برق باشد.استفاده از آلیاژهای غنی از سرب بدلیل مقاومت به خزش مطلوب در شرایط كاری رادیاتور توصیه شده است . در صورتی می‌توان از آلیاژهای قلع - سرب با درصد كمتر قلع جهت لحیم كاری استفاده كرد كه آنها در شرایط محیط های كلریدی رادیاتور مقاوم به خوردگی باشند.خوردگی آلیاژ لحیم با ظهور تركیبات سفید رنگ در محل اتصالات ، سبب انهدام و نشتی رادیاتور میشود. سرعت خوردگی سرب ، قلع و آلیاژهای آن در اتمسفر و الكترولیتهای خورنده در این مورد به روش كاهش وزن و پلاریزاسیون كاتدی اندازه‌گیری می گردد. در محیط های خنثی همچون شرایط تسریع شده خوردگی و آب، مقدار كمی قلع همراه سرب مقاومت به خوردگی آلیاژ لحیم را بطور قابل توجهی افزایش می‌دهد. در محیط های اسیدی حاوی یون كلر همچون فلاكس كلریدی لحیم كاری و اسید هیدروكلریك، آلیاژهای غنی از قلع از مقاومت خوردگی كمتر برخوردارند. با رسم منحنی های سرعت خوردگی با مقدار قلع در هریك از محیط های فوق اپتیمم مقدار قلع آلیاژهای لحیم قلع - سرب دارای مقاومت به خوردگی مطلوب پیشنهاد شده است.
الکترولیت‌های آبکاری قلع
الکترولیت مورد استفاده برای آبکاری باید دارای یون های آن فلزی باشد که قرار است لایه نازکی از آن روی جسم قرار بگیرند.
- الکترولیت‌های اسیدی : شامل اسید فنل سولفونیک - اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک.
- الکترولیت‌های قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربوطه می‌باشد.
پوشش‌های قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ براق می‌شوند. حمام‌های روغن داغ، خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده و مقاومت در مقابل خوردگی را افزایش می‌دهند. با استفاده از یک محلول داغ کرومات قلیایی حاوی تر کننده می‌توان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلع‌اندود شده را بهبود بخشید.
واكنش قلع با آب
در شرایط نرمال قلع با آب واكنش نمی دهد ولی زمانیکه در مجاورت بخار آب داغ قرار گیرد نتیجه تولید قلع اكسید و هیدروژن است.برخی از املاح قلع در آب هیدرولیز می شوند مانند قلع (IV)كلرید كه در مجاورت گرما قلع اكسید را تشكیل می دهد.
محلولیت قلع و تركیبات آن
در شرایط نرمال (دمای 200و فشار1بار)قلع در آب نا محلول است.اكثر املاح قلع از قبیل قلع (IV)هیدروكسید، قلع(IV) سولفیدو تری بوتیل( (TBT قلع نیز در آب نامحلول هستند.
- املاح كم محلول: یدور
- املاح محلول: برومور، كلرور، فلوئورور و سولفات
قلع در كلریدریك اسید گرم و غلیظ حل شده بخار هیدروژن آزاد می كند. در مجاورت پلاتین و پایین بودن حرارت محلولیت بهتر و زودتر انجام می گیرد. كلریدریك اسید رقیق هم آن را به كندی حل می گردد. نیتریك اسید آن را حل نمی كند. ولی به اسید دیگر (H2SnO3) تبدیل می شود. نیتریك اسید رقیق و سرد فلز را به كندی حل كرده و تولید گاز نمی كند و تشكیل آمونیوم نیترات و استانونیترات(قلع نیترات) می نماید. به راحتی در تیزاب حل می گردد و سدیم هیدروكسید آن را حل می كند.یون های قلع همگی بی رنگ هستند. همچنین كمپلكس های قلع نیز بی رنگ هستند.
اثرات قلع چیست
اثرات قلع در شرایط مختلف متفاوت است. این اثرات وابسته به مقدار و غلظت ماده و جانداری که قلع وارد بدن آن شده می باشد.جذب قلع از راه گوارش به مقدار زیاد ایجاد استفراغ می کند. اما بطور کلی جذب گوارشی قلع بندرت اتفاق می افتد .استنشاق گرد وغبار و دود فلزی این ترکیب ایجاد برونشیت، سرفه، گلو درد می کند.تماس مستقیم با این فلز بصورت طولانی مدت باعث جذب این فلز توسط پوست می شود که سوختگی های موضعی به شکل التهاب و تحریک ایجاد می کند. ورود قلع به بدن انسان باعث ذخیره شدن آن در اندام های کلیه و کبد می شود و دفع آن به مقدار جزئی از راه ادرار و صفرا می باشد.علائم مسمومیت به شکل احساس طعم فلزی در دهان، افزایش بزاق، اسهال و استفراغ، اختلالات تنفسی و درد های عضلانی دیده می شود.از دیگر اثرات این فلز بر انسان می توان به سوزش چشم و پوست، سر درد، دردهای شکمی و معده، تعریق شدید، تنگی تنفس، مشکلات ادراری،افسردگی،آسیب کبدی، تضعیف سیستم ایمنی، آسیب کروموزرمی، کاهش سلولهای قرمز خون، آسیب مغزی اشاره کرد.فلز قلع جذب شده در آب برای جانداران آبزی نیز بسیار خطرناک است.از جمله این اثرات می‌توان به نابودی قارچ ها، جلبک ها و پلانکتون ها اشاره کرد. همچنین در ماهی ها منجر به اختلال در رشد تخمک ها، تولید مثل و رژیم غذایی آنها میشود.
