כל יסוד כימי של המערכת המחזורית והחומרים הפשוטים והמורכבים הנוצרים על ידו הם ייחודיים. יש להם תכונות ייחודיות, ורבים תורמים ללא ספק תרומה משמעותית לחיי האדם ולקיום בכלל. היסוד הכימי בדיל אינו יוצא דופן.
היכרותם של אנשים עם המתכת הזו חוזרת לימי קדם. יסוד כימי זה מילא תפקיד מכריע בהתפתחות הציוויליזציה האנושית, ועד היום נעשה שימוש נרחב בתכונותיו של הפח.
פח בהיסטוריה
האזכור הראשון למתכת הזו, שכפי שאנשים האמינו קודם לכן, אפילו היו לה כמה תכונות מאגיות, ניתן למצוא בטקסטים מקראיים. לפח היה תפקיד מכריע בשיפור החיים בתקופת הברונזה. באותה תקופה, סגסוגת המתכת העמידה ביותר שהחזיק אדם הייתה ברונזה, אותה ניתן להשיג על ידי הוספת היסוד הכימי בדיל לנחושת. במשך כמה מאות שנים, הכל נעשה מהחומר הזה, מכלי עבודה ועד תכשיטים.
לאחר גילוי תכונות הברזל, סגסוגת הפח לא הפסיקה לשמש, כמובן, לא נעשה בה שימוש באותו קנה מידה, אבל ברונזה, כמו גם רבות מסגסוגותיו האחרות, פועלות באופן פעיל מְעוּרָבכיום אדם בתעשייה, בטכנולוגיה וברפואה, יחד עם מלחים של מתכת זו, כמו בדיל כלוריד, המתקבל מאינטראקציה של בדיל עם כלור, נוזל זה רותח ב-112 מעלות צלזיוס, מתמוסס היטב במים, יוצר הידרטים גבישיים ו מעשן באוויר.
מיקום היסוד בטבלה המחזורית
היסוד הכימי פח (השם הלטיני stannum - "stannum", כתוב בסמל Sn) דמיטרי איבנוביץ' מנדלייב הוצב בצדק במספר חמישים, בתקופה החמישית. יש לה מספר איזוטופים, האיזוטופ הנפוץ ביותר 120. מתכת זו נמצאת גם בתת-הקבוצה העיקרית של הקבוצה השישית, יחד עם פחמן, סיליקון, גרמניום ופלרוביום. מיקומו מנבא תכונות אמפוטריות, לפח יש מאפיינים חומציים ובסיסיים באותה מידה, אשר יתוארו ביתר פירוט להלן.
הטבלה המחזורית מציגה גם את המסה האטומית של בדיל, שהיא 118.69. התצורה האלקטרונית היא 5s25p2, אשר חומרים מורכבים מאפשרים למתכת להפגין מצבי חמצון +2 ו-+4, מוותרים על שני אלקטרונים רק מתת-ה-p, או ארבעה מ-s- ו-p-, ומרוקנים לחלוטין את כל המפלס החיצוני.
מאפיין אלקטרוני של האלמנט
בהתאם למספר האטומי, החלל העגול-גרעיני של אטום הפח מכיל עד חמישים אלקטרונים, הם ממוקמים בחמש רמות, אשר, בתורן, מפוצלות למספר תת-רמות. לשניים הראשונים יש רק רמות משנה s ו-p, והחל מהשלישית, יש פיצול משולשל-s-, p-, d-.
בואו נשקול את הרמה האלקטרונית החיצונית, שכן המבנה והמילוי שלה באלקטרונים הם שקובעים את הפעילות הכימית של האטום. במצב הבלתי מעורר, היסוד מפגין ערכיות השווה לשניים; עם עירור, אלקטרון אחד עובר מתת-ה-s-למקום פנוי בתת-ה-p (הוא יכול להכיל לכל היותר שלושה אלקטרונים לא מזווגים). במקרה זה, פח מציג ערכיות ומצב חמצון - 4, מכיוון שאין אלקטרונים מזווגים, מה שאומר ששום דבר לא מחזיק אותם ברמות המשנה בתהליך של אינטראקציה כימית.
מתכת חומר פשוט ותכונותיה
פח של חומר פשוט הוא מתכת בצבע כסף, שייך לקבוצת המתיכים. המתכת רכה וקל יחסית לעיוות. מספר תכונות טבועות במתכת כמו פח. טמפרטורה מתחת ל-13.2 מעלות צלזיוס היא גבול המעבר של שינוי המתכת של פח לאבקה, המלווה בשינוי צבע מכסף-לבן לאפור וירידה בצפיפות החומר. הפח נמס ב-231.9 מעלות ורותח ב-2270 מעלות צלזיוס. המבנה הטטרגונלי הגבישי של הפח הלבן מסביר את ההתכווצות האופיינית של המתכת כשהיא מכופפת ומחוממת בנקודת ההטיה על ידי שפשוף גבישי החומר זה בזה. לפח אפור יש שילוב קובי.
לתכונות הכימיות של בדיל יש מהות כפולה, הוא נכנס לתגובות חומציות ובסיסיות כאחד, מראה אמפוטריות. המתכת מקיימת אינטראקציה עם אלקליות, כמו גם חומצות, כגון גופרית וחנקתי, פעיל בעת תגובה עם הלוגנים.
סגסוגות פח
מדוע משתמשים בסגסוגות שלהם עם אחוז מסוים של רכיבים מרכיבים לעתים קרובות יותר במקום מתכות טהורות? העובדה היא שלסגסוגת יש תכונות שאין למתכת בודדת, או שתכונות אלו חזקות הרבה יותר (לדוגמה, מוליכות חשמלית, עמידות בפני קורוזיה, פסיבציה או הפעלה של המאפיינים הפיזיקליים והכימיים של מתכות, במידת הצורך וכו').. פח (התמונה מציגה מדגם של מתכת טהורה) הוא חלק מסגסוגות רבות. ניתן להשתמש בו כתוסף או כחומר בסיס.
היום, ידוע על מספר רב של סגסוגות של מתכת כמו פח (המחיר עבורן משתנה מאוד), הבה ניקח בחשבון את הפופולריות והמשומשות ביותר (השימוש בסגסוגות מסוימות יידון בחלק המתאים). באופן כללי, לסגסוגות סטנום יש את המאפיינים הבאים: גמישות גבוהה, נקודת התכה נמוכה, קשיות וחוזק נמוכים.
כמה דוגמאות לסגסוגות
- סגסוגת של פח ועופרת עם כמה תוספים מסגסוגים (אנטימון, נחושת, קדמיום, אבץ, כסף, אינדיום) היא מה שנקרא פח להלחמה, אחוז הסטנום בו צריך להיות 49-51 או 59 -61 אחוז. חוזק הקשר מבטיח שהפח יוצר תמיסה מוצקה עם משטחי המתכת המחוברים.
- Garth היא סגסוגת של פח, עופרת ואנטימון הוא הבסיס לדיו להדפסה (ולכן לא מומלץ לעטוף מזון בעיתונים כדי למנוע ריכוזים לא רצויים של מתכות אלו).
- Babbit - סגסוגת של פח, עופרת, נחושת ואנטימון - מאופיינת בחיכוך נמוך, עמידות בפני שחיקה גבוהה.
- סגסוגת אינדיום-פח היא חומר בעל התכה נמוכה, המתאפיין בעמידות עמידות, עמידות בפני קורוזיה וחוזק משמעותי.
התרכובות הטבעיות החשובות ביותר
פח יוצר מספר תרכובות טבעיות - עפרות. המתכת יוצרת 24 תרכובות מינרליות, החשובה ביותר לתעשייה היא תחמוצת פח - קסטיריט, וכן מסגרת - Cu2FeSnS4. בדיל מפוזר בקרום כדור הארץ, והתרכובות הנוצרות על ידו הן ממקור מגנטי. התעשייה משתמשת גם במלחי פוליאול ובסיליקטים בדיל.
פח וגוף האדם
היסוד הכימי בדיל הוא מיקרו-אלמנט מבחינת תכולתו הכמותית בגוף האדם. הצטברותו העיקרית היא ברקמת העצם, שם התכולה התקינה של המתכת תורמת להתפתחותה בזמן ולתפקוד הכללי של מערכת השרירים והשלד. בנוסף לעצמות, הפח מרוכז במערכת העיכול, הריאות, הכליות והלב.
חשוב לציין שהצטברות מוגזמת של מתכת זו עלולה להוביל להרעלה כללית של הגוף, וחשיפה ארוכה יותר עלולה אף להוביל למוטציות גנים שליליות. לאחרונה, בעיה זו רלוונטית למדי, שכן המצב האקולוגי של הסביבההסביבה משאירה הרבה מה לרצות. קיימת סבירות גבוהה לשיכרון פח בקרב תושבי ערים מגה ואזורים סמוכים ליד אזורי תעשייה. לרוב, הרעלה מתרחשת באמצעות הצטברות של מלחי בדיל בריאות, למשל, כמו בדיל כלוריד ואחרים. יחד עם זאת, מחסור במיקרו-נוטריינט עלול לגרום לעיכוב בגדילה, אובדן שמיעה ונשירת שיער.
Application
מתכת זמינה מסחרית ממפעלי היתוך וחברות רבות. הוא מיוצר בצורה של מטיל, מוטות, חוטים, גלילים, אנודות העשויים מחומר פשוט טהור כמו פח. המחיר נע בין 900 ל-3000 רובל לק ג.
פח טהור נמצא בשימוש נדיר. סגסוגותיו ותרכובותיו משמשות בעיקר - מלחים. פח הלחמה משמש במקרה של הידוק חלקים שאינם חשופים לטמפרטורות גבוהות ועומסים מכניים חזקים, עשוי מסגסוגות נחושת, פלדה, נחושת, אך אינו מומלץ לאלו העשויים מאלומיניום או סגסוגותיו. המאפיינים והמאפיינים של סגסוגות פח מתוארים בסעיף המתאים.
הלחמות משמשות להלחמת מיקרו-מעגלים, במצב זה גם סגסוגות המבוססות על מתכת כגון פח הן אידיאליות. התמונה מתארת את תהליך יישום סגסוגת עופרת פח. בעזרתו תוכלו לבצע עבודה עדינה למדי.
בשל העמידות הגבוהה של הפח בפני קורוזיה, הוא משמש לייצור ברזל משומר (פח) - קופסאות שימורים למוצרי מזון. ברפואה, בפרט ברפואת שיניים, משתמשים בפחביצוע סתימות שיניים. צינורות הבית מכוסים בפח, מיסבים עשויים מסגסוגות שלו. התרומה של החומר הזה להנדסת חשמל היא גם לא יסולא בפז.
תמיסות מימיות של מלחי בדיל כגון פלואורבוראטים, סולפטים וכלורידים משמשות כאלקטרוליטים. תחמוצת פח היא זיגוג לקרמיקה. על ידי הכנסת נגזרות פח שונות לחומרים פלסטיים וסינטטיים, נראה שניתן להפחית את דליקותם ואת פליטת האדים המזיקים.
