50 Sn Олово 118.71
Постпереходный металл p-block Period 5 Group 14

Олово

Sn · Element 50 · Carbon group

Bronze's other half: tin turned the Stone Age into the Bronze Age.

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 118.71 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²
49In All 118 51Sb

Строение

Атом олово

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место олово занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 7.265 g/cm³ 47%
Температура Плавления 505.1 K 25%
Температура Кипения 2875 K 57%
Удельная теплоёмкость 0.228 J/g·K
Теплопроводность 66.8 W/m·K 72%

Атомные

Атомный Радиус 140 pm 33%
Ковалентный радиус 139 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 217 pm

Электронные

Электроотрицательность 1.96 67%
Энергия ионизации 708.2 kJ/mol 51%
Сродство к Электрону 107.1 kJ/mol 72%

Распространённость

Распространённость в земной коре 2.3 mg/kg 58%

Идентификационные

СимволSn
Атомный номер50
Атомная масса118.71 u
КатегорияПостпереходный металл
Блокp
Кристаллическая структуратетрагональная
Степени окисления-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
Открытиеancient
ПервооткрывательKnown since antiquity

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a олово atom?

Radius 140 pm — that is 0.14 nm, so about 3571 million of them side by side would span a millimetre.

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

Олово is liquid over a 2370 K window, from 505 K to 2875 K.

Положение

Положение в таблице

Олово sits in period 5, group 14. Everything in group 14 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER ПОСТПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

13Al 31Ga 49In 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv
All постпереходные металлы

История

Что такое олово и как его обнаружили

Bronze's other half: tin turned the Stone Age into the Bronze Age.

The discovery of олово

Древнее открытие — рассвет металлургии

Доисторическое начало (3200 год до н. э.)

Открытие олова произошло до появления письменной истории, во время первых экспериментов человечества с металлургией. Археологические свидетельства из Турции, Ирана и Балкан показывают наличие бронзовых артефактов, датируемых 3200 годом до н. э., что знаменует переход человечества от каменного века к бронзовому.

Революция бронзового века

Древние металлурги обнаружили, что добавление 10-12% олова к меди создаёт бронзу — более твёрдую, прочную и удобную для литья, чем чистая медь. Это открытие оказалось настолько преобразующим, что определило целую эпоху человеческой цивилизации, продолжавшуюся более 2,000 лет.

«Он первым смешал олово с медью и тем самым изобрёл бронзу, которая превзошла оба металла по полезности». — Древнегреческие письменные источники о ранней металлургии

Оловянная торговля финикийцев

Финикийцы стали искусными торговцами оловом примерно в 1200 году до н. э., создав торговые маршруты от Корнуолла в Англии («Касситериды», или «Оловянные острова») до Средиземноморья. Их корабли с пурпурными парусами перевозили драгоценное олово, стоившее своего веса в серебре.

Римская империя и олово

Римляне называли олово «plumbum album» (белый свинец) и активно разрабатывали британские оловянные рудники. Корнуолл стал главным источником олова для Римской империи; здесь применялись сложные методы добычи, включая гидравлическую разработку, и передовые методы плавки.

Научное понимание

Антуан Лавуазье (1789) впервые правильно определил олово как химический элемент в своей основополагающей работе «Элементы химии». Он отличил его от других металлов и определил его место в формировавшемся представлении о химических элементах.

Влияние промышленной революции

Промышленная революция превратила олово из материала класса люкс в промышленную необходимость:

  • 1810: Питер Дюран изобрёл консервную банку для сохранения продуктов
  • 1820-е: Разработан процесс горячего лужения для крупномасштабного нанесения оловянного покрытия
  • 1876: Первая машина для производства консервных банок совершила революцию в упаковке продуктов

Современное открытие месторождений

Крупные открытия олова повлияли на мировую экономику:

  • 1850-е: Огромные месторождения олова обнаружены в Малайзии и Индонезии
  • 1870-е: На большой высоте обнаружены боливийские оловянные рудники
  • 1980-е: Китайские запасы олова признаны крупнейшими в мире
Историческое значение: Открытие и освоение олова непосредственно способствовали развитию древних цивилизаций — от египетских бронзовых инструментов до римского военного снаряжения. Ни одно другое открытие металла не оказало столь глубокого влияния на технологическое развитие человечества!

Применение

Для чего используется олово

Промышленное применение

Революция лужёной стали: Самое известное применение олова — лужёная сталь для пищевых консервных банок, защищающая более 300 миллиардов банок по всему миру ежегодно. Тонкое оловянное покрытие предотвращает коррозию и сохраняет безопасность продуктов в течение многих лет, совершив революцию в консервировании продуктов и мировой торговле.

Электроника и пайка

Современная электроника зависит от припоев на основе олова, особенно от сплавов SAC (олово-серебро-медь), используемых при бессвинцовой пайке. Каждый смартфон, компьютер и электронное устройство содержит сотни паяных соединений из олова, соединяющих компоненты с печатными платами.

Производство сплавов

  • Производство бронзы: Олово превращает медь в бронзу (8-12% олова), создавая сплав, определивший целую эпоху человеческой цивилизации
  • Изготовление олова: Оловянный сплав с высоким содержанием олова (85-99% олова) для декоративных предметов и исторических артефактов
  • Подшипниковые сплавы: Баббит, содержащий 80-90% олова, для подшипников двигателей с низким трением
  • Типографский металл: Оловянно-свинцовые сплавы для изготовления литер и строкоотливных машин

Химическое применение

Оловоорганические соединения: Используются как катализаторы при производстве пенополиуретана, стабилизаторы ПВХ и ранее — как противообрастающие средства для судов (теперь ограничены из-за экологических проблем).

Стекольная промышленность

Флоат-процесс: Расплавленное стекло плавает на ванне с расплавленным оловом, образуя идеально плоские листы для окон и зеркал; таким способом производится более 95% плоского стекла в мире.

Защитные покрытия

Оловянные покрытия обеспечивают защиту стали от коррозии в суровых условиях — от оборудования для пищевой промышленности до морских конструкций. Основные методы нанесения — горячее лужение и гальваническое покрытие.

Повседневное применение

Пища и кухня

  • Консервные банки: Защищают миллиарды пищевых продуктов по всему миру — от супа до корма для домашних животных
  • Формы для выпечки: Медные формы с оловянной облицовкой для профессиональной выпечки и кондитерского производства
  • Покрытия, безопасные для пищевых продуктов: Внутренняя облицовка банок, предотвращающая металлический привкус и загрязнение
  • Оловянная посуда: Тарелки, чашки и сервировочные предметы для особых случаев

Электроника

  • Паяные соединения: Соединяют электронные компоненты в телефонах, компьютерах и бытовых приборах
  • Печатные платы: Оловянное покрытие медных дорожек для защиты от окисления
  • Выводы компонентов: Оловянное покрытие выводов электронных компонентов для облегчения пайки

Строительство и инструменты

  • Кровельные материалы: Сталь с покрытием терне для долговечной и устойчивой к погодным условиям кровли
  • Сантехнический припой: Бессвинцовые припои на основе олова для соединения водопроводных труб
  • Декоративные предметы: Оловянные вывески, винтажная реклама и изделия народного искусства

Автомобилестроение

  • Подшипники двигателей: Баббит на основе олова для плавной работы с низким трением
  • Покрытия топливных баков: Защита от коррозии при хранении бензина и дизельного топлива
  • Электронные системы: Паяные соединения в автомобильной электронике и датчиках

Искусство и ремесло

  • Изделия из олова: Украшения ручной работы, декоративные предметы и коллекционные изделия
  • Витражи: Оловянно-свинцовый профиль для соединения стеклянных деталей в художественных окнах
  • Изготовление моделей: Оловянные солдатики, миниатюры и литьё для хобби
Знаете ли вы? Выражение "tin ear" («оловянное ухо») не связано с настоящим оловом — оно происходит от металлического, плоского звука дешёвых оловянных сосудов по сравнению с качественной керамикой или серебром!

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

2.3 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 58% of elements

Распространение в мире

Основной минерал: касситерит

Касситерит (SnO₂) — практически единственный промышленный источник олова, содержащий до 78.8% олова по массе. Этот тяжёлый блестящий минерал образует характерные кристаллы от коричневого до чёрного цвета и часто встречается в областях, связанных с гранитами.

Крупнейшие месторождения мира

  • Китай: Производит 40% мирового олова, главным образом в районе Гэцзю провинции Юньнань, известном как «оловянная столица мира»
  • Индонезия: На островах Банка и Белитунг расположены обширные россыпные месторождения олова
  • Мьянма (Бирма): Исторический источник с богатыми месторождениями касситерита в гранитных формациях
  • Боливия: Высокогорные шахты в Андах, особенно в районе Оруро
  • Перу: Значительное производство олова в районе Анд
  • Бразилия: В штате Рондония олово добывают как из коренных, так и из россыпных месторождений

Геологическое образование

Месторождения олова формируются в результате гидротермальных процессов, когда оловосодержащие растворы из остывающих гранитных интрузий откладывают касситерит в окружающих породах. Такие месторождения часто встречаются в:

  • Грейзенах: Изменённом граните с кварцем, слюдой и касситеритом
  • Скарновых месторождениях: Контактно-метаморфических зонах вокруг гранитных интрузий
  • Россыпных месторождениях: Выветрелом касситерите, сконцентрированном в речном галечнике
  • Жильных системах: Касситерите в кварцевых жилах, пересекающих гранит

Россыпная добыча

Значительная часть мирового олова поступает из россыпных месторождений, где выветривание сконцентрировало касситерит в речном галечнике и прибрежных отложениях. Историческая оловодобывающая промышленность Малайзии была основана на таких месторождениях.

Распространённость и редкость

Олово занимает 47-е место по распространённости среди элементов в земной коре — около 2.3 ppm, поэтому оно встречается реже свинца, но чаще серебра. Концентрация в экономически выгодных месторождениях требует особых геологических условий, поэтому оловянные рудники относительно редки в мире.

Космическая перспектива: Олово образуется в результате нуклеосинтеза в массивных звёздах и рассеивается в космосе при взрывах сверхновых, со временем входя в состав новых планетных систем.

Обращение

Безопасность

Профиль безопасности олова

В целом безопасный металл

Металлическое олово считается нетоксичным и безопасным для контакта с пищевыми продуктами. FDA одобряет лужёные контейнеры для хранения продуктов, а олово безопасно используется в кухонной посуде на протяжении веков.

Безопасность пищевых продуктов

  • Безопасное воздействие: Ежедневное поступление олова из консервов (0.1-1.0 mg) значительно ниже токсичных уровней
  • Естественное присутствие: Олово естественным образом содержится во многих продуктах в следовых количествах
  • Отсутствие биоаккумуляции: Организм эффективно выводит избыток олова в ходе нормального обмена веществ

Оловоорганические соединения — ОСТОРОЖНО

Органические соединения олова значительно токсичнее металлического олова и требуют осторожного обращения:

  • Трибутилолово (TBT): Ранее использовалось в красках для судов, теперь запрещено из-за токсичности для окружающей среды
  • Промышленное применение: Стабилизаторы ПВХ и катализаторы требуют использования средств защиты
  • Воздействие на окружающую среду: Некоторые оловоорганические соединения сохраняются в отложениях и биоаккумулируются

Безопасность на рабочем месте

  • Оловянная пыль: Длительное вдыхание может вызвать «станноз» — доброкачественные отложения в лёгких
  • Средства защиты: Используйте пылезащитные маски при шлифовании или механической обработке оловянных сплавов
  • Безопасность при пайке: Обеспечьте достаточную вентиляцию, чтобы избежать вдыхания паров флюса
  • Контакт с кожей: Металлическое олово не вызывает раздражения или сенсибилизации кожи

Физические опасности

  • Оловянный крик: Чистое олово издаёт характерный «крик» при сгибании — это безвредно, но свидетельствует о напряжении
  • Температура плавления: Низкая температура плавления (232°C) облегчает обработку олова, но требует осторожности при работе с горячими поверхностями

Экологические аспекты

  • Пригодность к переработке: Олово можно перерабатывать на 100% без потери качества
  • Низкое воздействие на окружающую среду: Металлическое олово представляет минимальную угрозу для окружающей среды
  • Рациональное использование: Оловянные покрытия банок чрезвычайно тонкие, что сводит к минимуму расход ресурсов
Совет по безопасности: Хотя металлическое олово очень безопасно, всегда обеспечивайте надлежащую вентиляцию при пайке и избегайте воздействия оловоорганических промышленных химикатов.

Краткие ответы

Олово: часто задаваемые вопросы

What is Олово?

Олово (symbol Sn) is element 50 on the periodic table, a постпереходный металл in period 5, group 14. Bronze's other half: tin turned the Stone Age into the Bronze Age. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of Олово?

Олово's ground-state electron configuration is [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p², giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 4 electrons respectively. Its outer shell holds 4 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of Олово?

Олово melts at 505.1 K (231.9 °C) and boils at 2875 K (2601.9 °C).

What is the atomic mass of Олово?

The standard atomic weight of Олово is 118.71 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Олово?

Олово has a density of 7.265 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of олово is about 7.3× heavier.

What is the electronegativity of Олово?

Олово has a Pauling electronegativity of 1.96. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Олово, and when?

Олово has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from anglo-Saxon tin; symbol from Latin stannum.

How common is Олово on Earth?

Олово makes up about 2.3 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.

← Предыдущий In Indium Element 49 · Post-transition metal Далее → Sb Antimony Element 51 · Metalloid