Katrs periodiskās sistēmas ķīmiskais elements un tā veidotās vienkāršās un sarežģītās vielas ir unikālas. Tiem piemīt unikālas īpašības, un daudzi nenoliedzami sniedz nozīmīgu ieguldījumu cilvēka dzīvē un eksistencē kopumā. Ķīmiskais elements alva nav izņēmums.
Cilvēku iepazīšanās ar šo metālu aizsākās senatnē. Šim ķīmiskajam elementam bija izšķiroša nozīme cilvēka civilizācijas attīstībā, un līdz pat mūsdienām alvas īpašības tiek plaši izmantotas.
Alva vēsturē
Pirmā pieminēšana par šo metālu, kuram, kā cilvēki iepriekš ticēja, pat piemīt dažas maģiskas īpašības, ir atrodams Bībeles tekstos. Alvai bija izšķiroša loma dzīves uzlabošanā bronzas laikmetā. Tolaik izturīgākais metāla sakausējums, kas cilvēkam piederēja, bija bronza, ko var iegūt, varam pievienojot ķīmisko elementu alvu. Vairākus gadsimtus no šī materiāla ir izgatavots viss, sākot no instrumentiem un beidzot ar rotaslietām.
Pēc dzelzs īpašību atklāšanas alvas sakausējumu nebeidza lietot, protams, to neizmanto tādā pašā mērogā, bet bronza, tāpat kā daudzi citi tās sakausējumi, tiek aktīvi izmantota iesaistītimūsdienās cilvēks rūpniecībā, tehnikā un medicīnā kopā ar šī metāla sāļiem, piemēram, alvas hlorīdu, ko iegūst alvai mijiedarbojoties ar hloru, šis šķidrums vārās 112 grādos pēc Celsija, labi šķīst ūdenī, veido kristāliskus hidrātus un smēķē gaisā.
Elementa pozīcija periodiskajā tabulā
Ķīmiskais elements alva (latīņu nosaukums stannum - "stannum", rakstīts ar simbolu Sn) Dmitrijs Ivanovičs Mendeļejevs pamatoti ierindots piecdesmitajā piektajā periodā. Tam ir vairāki izotopi, visizplatītākais izotops 120. Šis metāls ir arī sestās grupas galvenajā apakšgrupā kopā ar oglekli, silīciju, germāniju un fleroviju. Tās atrašanās vieta paredz amfoteriskas īpašības, alvai ir vienlīdz skābas un bāziskas īpašības, kas tiks aprakstītas sīkāk tālāk.
Periodiskā tabula parāda arī alvas atommasu, kas ir 118,69. Elektroniskā konfigurācija ir 5s25p2, kas kompleksās vielas ļauj metālam uzrādīt oksidācijas pakāpi +2 un +4, atdodot divus elektronus tikai no p-apakšlīmeņa vai četrus no s- un p-, pilnībā iztukšojot visu ārējo līmeni.
Elementa elektroniskais raksturojums
Saskaņā ar atomskaitli, alvas atoma apļveida telpā ir pat piecdesmit elektroni, tie atrodas piecos līmeņos, kuri savukārt ir sadalīti vairākos apakšlīmeņos. Pirmajiem diviem ir tikai s- un p-apakšlīmeņi, un, sākot no trešā, notiek trīskārša sadalīšanauz s-, p-, d-.
Apskatīsim ārējo elektronisko līmeni, jo tā struktūra un pildījums ar elektroniem nosaka atoma ķīmisko aktivitāti. Neierosinātā stāvoklī elementa valence ir vienāda ar diviem; ierosināšanas laikā viens elektrons pāriet no s-apakšlīmeņa uz vakanci p-apakšlīmenī (tajā var būt ne vairāk kā trīs nepāra elektroni). Šajā gadījumā alva uzrāda valences un oksidācijas pakāpi - 4, jo nav pārī savienotu elektronu, kas nozīmē, ka ķīmiskās mijiedarbības procesā nekas tos nenotur apakšlīmeņos.
Vienkārša viela metāls un tā īpašības
Vienkārša viela alva ir sudraba krāsas metāls, pieder kausējamo grupai. Metāls ir mīksts un salīdzinoši viegli deformējams. Šādam metālam kā alva ir raksturīgas vairākas iezīmes. Temperatūra, kas zemāka par 13,2 grādiem pēc Celsija, ir alvas metāla modifikācijas pārejas uz pulveri robeža, ko pavada krāsas maiņa no sudrabb altas uz pelēku un vielas blīvuma samazināšanās. Alva kūst 231,9 grādos un vārās 2270 grādos pēc Celsija. B altās alvas kristāliskā tetragonālā struktūra izskaidro metāla raksturīgo kraukšķēšanu, kad tas ir saliekts un karsēts lieces punktā, berzējot vielas kristālus vienu pret otru. Pelēkajai alvai ir kubiskā singonija.
Alvas ķīmiskajām īpašībām ir divējāda būtība, tā iesaistās gan skābās, gan bāziskās reakcijās, parādot amfotērismu. Metāls mijiedarbojas ar sārmiem, kā arī skābēm, piemēram, sērskābi unslāpekļa, ir aktīvs, reaģējot ar halogēniem.
Alvas sakausējumi
Kāpēc tīru metālu vietā biežāk tiek izmantoti to sakausējumi ar noteiktu sastāvdaļu procentuālo daļu? Fakts ir tāds, ka sakausējumam ir īpašības, kuru atsevišķam metālam nav, vai arī šīs īpašības ir daudz spēcīgākas (piemēram, elektrovadītspēja, izturība pret koroziju, pasivācija vai metālu fizikālo un ķīmisko īpašību aktivizēšana, ja nepieciešams utt.). Alva (fotoattēlā redzams tīra metāla paraugs) ir daļa no daudziem sakausējumiem. To var izmantot kā piedevu vai bāzes vielu.
Šodien ir zināms liels skaits tāda metāla sakausējumu kā alva (cena tiem ir ļoti atšķirīga), apskatīsim populārākos un lietotos (par atsevišķu sakausējumu izmantošanu tiks runāts attiecīgajā sadaļā). Parasti alvas sakausējumiem ir šādas īpašības: augsta elastība, zema kušanas temperatūra, zema cietība un izturība.
Daži sakausējumu piemēri
- Alvas un svina sakausējums ar dažām leģējošām piedevām (antimons, varš, kadmijs, cinks, sudrabs, indijs) ir tā sauktā alva lodēšanai, tanna procentam tajā jābūt 49-51 vai 59 -61 procents. Saites stiprība nodrošina to, ka alva veido cietu šķīdumu ar savienotajām metāla virsmām.
- Garth ir alvas, svina unantimons ir tipogrāfijas tintes pamatā (tāpēc nav ieteicams pārtiku ietīt avīzēs, lai izvairītos no nevēlamas šo metālu koncentrācijas).
- Babbit - alvas, svina, vara un antimona sakausējumu - raksturo zema berze, augsta nodilumizturība.
- Indija-alvas sakausējums ir zemas kušanas temperatūras materiāls, kam raksturīga ugunsizturība, izturība pret koroziju un ievērojama izturība.
Svarīgākie dabiskie savienojumi
Alva veido vairākus dabiskus savienojumus – rūdas. Metāls veido 24 minerālu savienojumus, rūpniecībai svarīgākais ir alvas oksīds - kasiterīts, kā arī karkass - Cu2FeSnS4. Alva ir izkaisīta zemes garozā, un tās veidotajiem savienojumiem ir magnētiska izcelsme. Nozare izmanto arī poliola sāļus un alvas silikātus.
Alva un cilvēka ķermenis
Ķīmiskais elements alva ir mikroelements kvantitatīvā satura ziņā cilvēka organismā. Tās galvenā uzkrāšanās notiek kaulaudos, kur normālais metāla saturs veicina tā savlaicīgu attīstību un vispārējo muskuļu un skeleta sistēmas darbību. Papildus kauliem alva koncentrējas kuņģa-zarnu traktā, plaušās, nierēs un sirdī.
Ir svarīgi atzīmēt, ka pārmērīga šī metāla uzkrāšanās var izraisīt vispārēju ķermeņa saindēšanos, un ilgāka iedarbība var izraisīt pat nelabvēlīgas gēnu mutācijas. Pēdējā laikā šī problēma ir diezgan aktuāla, jo vides ekoloģiskais stāvoklisVide atstāj daudz ko vēlēties. Pastāv liela alvas intoksikācijas iespējamība starp megapilsētu un tuvējo apgabalu iedzīvotājiem, kas atrodas netālu no rūpnieciskajām zonām. Visbiežāk saindēšanās notiek, plaušās uzkrājoties, piemēram, alvas sāļiem, piemēram, alvas hlorīdam un citiem. Tajā pašā laikā mikroelementu deficīts var izraisīt augšanas aizkavēšanos, dzirdes zudumu un matu izkrišanu.
Pieteikums
Metāls ir komerciāli pieejams no daudziem kausēšanas uzņēmumiem un uzņēmumiem. To ražo lietņu, stieņu, stiepļu, cilindru, anodu veidā, kas izgatavoti no tīras vienkāršas vielas, piemēram, alvas. Cena svārstās no 900 līdz 3000 rubļiem par kg.
Tīra alva tiek izmantota reti. Galvenokārt tiek izmantoti tā sakausējumi un savienojumi – sāļi. Lodēšanas skārdu izmanto stiprinājuma detaļām, kas nav pakļautas augstām temperatūrām un spēcīgai mehāniskai slodzei, izgatavotas no vara sakausējumiem, tērauda, vara, bet nav ieteicamas tām, kas izgatavotas no alumīnija vai tā sakausējumiem. Alvas sakausējumu īpašības un raksturlielumi ir aprakstīti attiecīgajā sadaļā.
Lodmetālus izmanto mikroshēmu lodēšanai, šajā situācijā ideāli ir arī sakausējumi, kuru pamatā ir metāls, piemēram, alva. Fotoattēlā attēlots alvas-svina sakausējuma uzklāšanas process. Ar to jūs varat veikt diezgan smalku darbu.
Pateicoties alvas augstajai izturībai pret koroziju, no tā tiek izgatavots konservēts dzelzs (skārds) - konservu kārbas pārtikas produktiem. Medicīnā, jo īpaši zobārstniecībā, alvu izmantoveicot zobu plombēšanu. Mājas cauruļvadi ir pārklāti ar skārdu, gultņi ir izgatavoti no tās sakausējumiem. Šīs vielas ieguldījums elektrotehnikā ir arī nenovērtējams.
Alvas sāļu, piemēram, fluorborātu, sulfātu un hlorīdu, ūdens šķīdumi tiek izmantoti kā elektrolīti. Alvas oksīds ir glazūra keramikai. Ieviešot dažādus alvas atvasinājumus plastmasas un sintētiskos materiālos, šķiet iespējams samazināt to uzliesmojamību un kaitīgu izgarojumu izdalīšanos.
