Početna za: KOSITAR, Sn  

SPOJEVI, DOBIVANJE I UPORABA

Dobivanje kositra:

Kositar se može dobiti preradom ruda kao primarnih sirovina ili iz upotrijebljenih kositrenih proizvoda kao sekundarnih sirovina (iz kojih se dobiva oko četvrtina sveukupne proizvodnje kositra).

Iz kasiterita elementarni kositar dobiva se prethodnim usitnjavanjem rude i ispiranjem vodom kako bi se teški kasiterit odvojio od laganije jalovine. Katkad se ruda može koncentrirati flotacijom i magnetskom separacijom (jer je kasiterit nemagnetičan) do sadržaja 30-60% Sn. Dobiveni koncentrat žari se da bi se prisutni elementi preveli u okside pri čemu se najveći dio primjesa sumpora, arsena i antimona izdvoji u obliku plinovitih oksida. Nastala žarena masa otapa se 20-28%-tnom klorovodičnom kiselinom da bi se uklonile druge metalne nečistoće (Fe, Cu, Bi, Ca, Al). Iz otopine obrađen i koncentrat (koji sadrži 50-72% kositra) reducira se ugljikom pri visokoj temperaturi (900-1300°C):

SnO2(s) + 2C(s) -> Sn(l) + 2CO(g)

a reduciraju se i drugi prisutni metalni oksidi. Za daljnje čišćenje dobiveni sirovi kositar se zagrije malo iznad točke taljenja na kosoj podlozi. Rastaljeni kositar otječe po nagnutom dnu podloge, a teže taljive legure kositra sa zaostalim metalima zaostanu na podlozi. Dobiveni sirovi kositar sadrži do 3% Fe, 2% Pb, 0.1% Bi, 0.4% As, 0.1% S, 0.5% Cu i 0.3% Sb pa se dalje pročišćava elektrolizom nakon koje se dobije 99,90-99,98%-tni kositar. 


Svojstva i upotreba kositra:

Elementarni kositar je srebrno-bijel, veoma sjajan metal. Mekan je i plastičan te izvanredno kovak tako da se može valjati u vrlo tanke folije koji se na tržištu nalaze pod nazivom "staniol". Dobro se polira do visokog sjaja, a ima visoku refleksivnost. Postojan je u dvije stabilne alotropske modifikacije; alfa-kositar (sivi kositar) dijamantne strukture koji pri temperaturi 13,2°C prelazi u beta-kositar (bijeli kositar) tetragonske strukture. Iznad 161°C beta-kositar prelazi u nestabilnu gama-modifikacija romboedarske strukture. Prijelaz uobičajene, bijele modifikacije kositra u sivu teče vrlo sporo pri temperaturi 10°C, ali se hlađenjem jako ubrza. Prijelaz se odvija uz znatno smanjenje gustoće (sa 7,28 na 5,75 g/cm3), a dovoljan je i dodir da se sivi kositar raspadne u sitan prah. Ta se pojava naziva kositrena kuga. Pri savijanju kositra čuje se karakterističan škripav zvuk koji potječe od međusobnog trljanja kristalića. Pri sobnoj temperaturi postojan je na zraku jer na površini stvara čvrst, tanak sloj oksida, a zagrijavanjem izgara u oksid (SnO2) dajući intenzivno bijelo svjetlo. Postojan je i u vodi. U razrijeđenim kiselinama otapa se vrlo sporo, a u koncentriranim kiselinama (HNO3, HCl) i vrućim lužinama brže. Rastaljen lako otapa brojne metale dajući legure.

Kositar se upotrebljava kao zaštitna prevlaka na brojnim metalima, osobito željezu, odnosno čeliku koji se koristi kao ambalažni materijal za namirnice (bijeli lim za konzerve u prehrambenoj industriji). Nanošenje kositrene prevlake vrši se elektroplatiniranjem ili jednostavnim uronjavanjem (umakanjem) lima u rastaljeni kositar. Kod elektrolitičkog procesa površina lima treba biti kemijski obrađena. Debljina kositrenog sloja je oko 0,8-1,2 mm. Elektrolitički proces je kontinuiran i provodi se u industrijskim automatiziranim postrojenjima. Drugi način prevlačenja provodi se u kadama s rastaljenim kositrom uranjanjem predmeta u talinu kositra. Na površini taline nalazi se ulje koje sprečava oksidaciju i prenaglo hlađenje kod vađenja predmeta. 

Određene se količine kositra troše za izradu ambalažnih folija (staniola) i npr. za izradu ukrasa božićnih drvca. No, najveća je primjena kositra u proizvodnji bronca - legura bakra i kositra, te drugih specifičnih legura poput Britania-metala, Woodove legure i legura za lemljenje. Bronce su opisane kod bakra pa ih ovdje ne navodimo ponovno.

Legure za meko lemljenje (Sn - Pb) poznate su još od rimskog doba. Odlikuju se niskim talištem, malom tvrdoćom, relativno malom čvrstoćom na kidanje, a dobro kvase površinu drugih metala (Fe, Cu, Ni, Pb i Zn). Uz kositar sadrže 20 do 97,5% olova, ponekad s dodacima antimona ili srebra, tako da talište legure raste s porastom sadržaja olova. Upotrebljavaju se kao lemni materijal u elektronici, elektrotehnici i strojogradnji.

Legure kositra, bakra i nikla (Sn-Cu-Ni) poznate su kao spinodalni materijali koji imaju posebno svojstvo ojačavanja s vremenom starenja. Starenje se može provesti na umjetan način čime legure dobiju visoku čvrstoću na vlak i žilavost, antikorozivne su i pokazuju relaksaciju nakon naprezanja. Zamjenjuju neke bronce, a koriste se kao elektrotehnički materijali.

Britannia metal (bijeli metal) legura je kositra, bakra i antimona. Upotrebljava se u automobilskoj industriji i brodogradnji te kao metal za tiskarski slog i pisaće strojeve.


Spojevi kositra:

Kositar stvara velik broj anorganskih i organskih spojeva u kojima ima oksidacijski broj +2 i +4, a stabilniji su spojevi oksidacijskog broja +4 koji su pretežno kovalentni. Kositrovi(II)-spojevi su reducensi. U oba oksidacijska stanja kositar stvara brojne komplekse, a hidrolizom otopina (II)-spojeva dolazi do polimerizacije.

Važniji spojevi:

-Kositrovi(II)-halogenidi (SnF2, SnCl2, SnBr2 i SnI2) reducensi su, a najznačajniji je klorid koji iz vodene otopine kristalizira kao dihidrat. Koristi se u bojadisarstvu kao sredstvo za nagrizanje (pripremu površine).

-Kositrov(II)-hidroksid (Sn(OH)2) nastaje kao bijel, koloidan, u vodi teško topljiv talog reakcijom kositarovih(II)-soli i lužina. Amfoteran je pa s kiselinama daje odgovarajuće soli (npr. Sn(NO3)2, SnSO4), a s lužinama stanat-ion (HSnO2-) koji je u lužnatom mediju snažno redukcijsko sredstvo.

-Kositrov(II)-oksid (SnO) visoko je polimeriziran spoj slojevite strukture. Bezvodan je, tamnomodar, gotovo crn kristal. Relativno je lako hlapljiv spoj i ima amfotermna svojstva.

-Kositrov(II)-sulfid (SnS) taloži se kao smeđi talog uvođenjem H2S u otopine s Sn2+ ionima. Lako se otapa u koncentriranoj klorovodičnoj kiselini i disulfidima. U prirodi se javlja kao rijetki mineral gercenbergita.

-Kositrov(IV)-klorid (SnCl4) bezbojna je tekućina koja se na zraku dimi, a u vodi dobro otapa. Na vlažnom zraku prelazi u polučvrstu kristalnu masu hidrata (SnCl4 x 5H2O tzv. kositreni maslac). Uvođenjem plinovitog klorovodika u otopinu SnCl4 nastaje heksaklorostanatna(IV)-kiselina (H2SnCl6) koja daje niz soli, npr. amonijev heksaklorostanat(IV) ((NH4)2(SnCl6), pink-sol) koja se koristi kao močilo za boje.

-Kositrov(IV)-oksid (SnO2, kasiterit) bijel je kristalan prah netopljiiv u vodi, kiselinama i lužinama. Slabo se otapa u vrućim i koncentriranim kiselinama i lužinama. S ugljikom se teže reducira, ali se može reducirati i s vodikom. Upotrebljava se za tamnjenje emajla i za proizvodnju mliječnog i mutnog stakla.

-Kositrov(IV)-hidroksid (Sn(OH)4) nastaje kao talog dodatkom lužine otopinama Sn4+ spojeva. Svježi talog je amfoteran (naziva se alfa-stanatna kiselina), a duljim stajanjem ili kraćim zagrijavanjem nastaje oblik netopljiv u kiselinama i lužinama (beta-stanatna kiselina).

-Kositrov(IV)-sulfid (SnS2) javlja se u obliku zlatnosjajnih prozirnih listića. Upotrebljava se kao brončana boja za bojanje drva (okvira za slike), za brončanje gipsa i slično.

 Početna za: KOSITAR, Sn