Валентність олова

Олово одержують із руди або піску, який збагачується металом. Олово - це метал, який займає 50-е місце у 4-й групі таблиці Менделєєва. Маса олова складає 118710. У олова невисока температура плавлення, яка становить значення 231,9 градуса за Цельсієм.

Валентність хімічних елементів обчислюється по колонці у спеціальній таблиці. Це дуже поширена система визначення для хімічних елементів, але їхня поведінка насправді набагато складніша. Основна причина різних значень при визначенні валентності полягає в наявних варіаціях наповнення, при яких хімічні елементи набувають стабільного стану.

Валентність дорівнює кількості втрачених атомом елемента, а негативна – кількості електронів, необхідні повного завершення свого енергетичного рівня.

Валентність олова становить значення: +2, +4.

Олово, буває білого та сірого кольору. Більш темний колір метал отримує при переході з твердого стану в порошкоподібний. Щільність порошку нижче.

Застосування олова

Люди використовують олово вже дуже давно. Різноманітні сплави олова використовують у друкованій промисловості та виготовленні посуду, харчової жерсті та ін. На сьогоднішній день, понад 2/3 всього олова, що здобувається, використовують для виготовлення харчового олова, яке є дуже популярним і затребуваним у харчовій промисловості матеріалом.

Консервні банки та інша тара для зберігання продуктів із харчової жерсті не псують смакові характеристики продуктів харчування. У харчовому олові не повинно бути домішок свинцю і тому таке олово вважається абсолютно безпечним і екологічно чистим матеріалом для виготовлення посуду.

Валентні можливості атомів

Атоми хімічних елементів та їх валентні можливості

На початку минулого століття наукова громадськість була вражена відкриттям британського фізика Е. Резерфорда, який у своїй доповіді «Розсіяння α- та β-променів та будова атома» говорив про відкриття атомного ядра.

Дане відкриття в тандемі зі знанням про електрони змістило головну тоді теорію про валентність, замінивши її на теорію про хімічні зв'язки.

Однак поняття про валентності не пропало з наукового світу.

Відповідно до зроблених відкриттів, атоми хімічних елементів складаються з:

• атомного ядра, що включає протони p і нейтрони n;
• електронів e, що знаходяться на електронних рівнях.

Властивості атомів хімічних елементів визначає кількість електронів на їхньому останньому (зовнішньому) електронному шарі. Саме вони беруть участь в утворенні хімічних зв'язків різних типів.

Валентність кількість зв'язків утворених атомом за участю його валентних електронів.

Для визначення валентних можливостей атома необхідно розглянути розподіл електронів з його енергетичних рівнях.

Тільки атоми, що утворили хімічні зв'язки, можуть характеризуватись поняттям валентності.

Валентність позначають римськими цифрами від І до VIII.

Число валентних електронів чи кількість загальних електронних пар визначає валентність.

Поняття валентності пов'язане з ступенем окиснення і часто збігаються з його значенням.

Чим визначаються, які фактори впливають

Валентність атома визначається кількістю валентних електронів:

• атоми головних підгруп містять валентні електрони, розташовані на орбіталях s- та p-типів;
• атоми побічних підгруп (крім атомів лантаноїдів та актиноїдів), мають валентні електрони на s-орбіталях зовнішнього та d-орбіталях передостаннього шарів.

Атоми можуть мати основний та збуджений стан, через що більшість хімічних елементів мають змінну валентність.

В основному стан валентності залежить від неспарених електронів останнього (іноді і передостаннього) енергетичних рівнів.

Наприклад, валентність вуглецю в основному стані дорівнює II через два неспарені електрони на 2p-орбіталі.

Додаткова енергія, яку може отримувати атом, призводить його до збудженого стану.

Валентність вуглецю в збудженому стані може підвищуватися до чотирьох, тому що в такому стані у нього розриваються 2s-електрони.

У формулі збуджений стан атома позначається зірочкою.

Визначення валентності елемента за електронно-графічними формулами

Для визначення кількості електронів на енергетичних рівнях необхідно покладатися на номер та місце хімічного елемента у Періодичній системі Д. І. Менделєєва.

Визначивши кількість електронів, необхідно розподілити їх за вільними орбіталями в порядку заповнення за шкалою енергії:

В одному осередку або на одній орбіталі можуть розташовуватися або 1 електрон, або 2 електрони з протилежними спинами - Різними напрямками обертання.

Орбіталі різних рівнів можу розміщувати у своїх вільних осередках різну кількість електронів:

• s-орбіталь - 2 електрони;
• p-орбіталь - 6 електронів;
• d-орбіталь - 10 електронів;
• f-орбіталь - 14 електронів.

За кількістю електронів, що залишилися неспареними в осередках, можна дізнатися про валентність атомів хімічних елементів. Електронні формули зазвичай записуються в повному обсязі, а короткому варіанті, вказуючи лише крайні електронні рівні кожного шару.

Можна сформулювати такі закономірності електронної будови атома:

• найвища валентність атома елемента відповідає номеру його групи;
• номер періоду вказує на кількість енергетичних рівнів;
• порядковий номер хімічного елемента - кількість його електронів.

Селен, вуглець, фосфор, сірка, азот, хлор та інші приклади

Розглянемо наповнення електронних рівнів на прикладах.

Вуглець С має номер 6 в Періодичній системі хімічних елементів Д. І. Менделєєва, відповідно, він має 6 електронів.

Вони повністю заповнюють рівні 1s/2s та частково рівень 2р. У звичайному стані вуглець має валентність II. Вільна орбіталь 2р підрівня дозволяє орбіталі 2s розпарюватися. Тоді валентність вуглецю може змінюватися IV.

Азот N володіє номером 7 в ПСХЕ Менделєєва та 7 електронами.

Вони повністю займають рівні 1s/2s та частково 2р. У звичайному стані азот має валентність III. Перейти в збуджений стан шляхом розпарювання 2s-електронів атом не здатний, так як відноситься до другого періоду, а на другому енергетичному рівні більше немає вільних підрівнів і орбіталей, здатних прийняти електрони, що розпарилися. Максимальна валентність азоту дорівнює IV (за рахунок утворення зв'язку, не тільки за обмінним, але й за донорно-акцепторним механізмом), валентність V - не досягається.

Особливістю азоту є невідповідність його валентності до номера групи ПС. Азот не має валентності рівної V, проте має відповідний ступінь окислення +5. Невідповідність значень валентностей та ступенів окислення атомів азоту в деяких його сполуках є ще однією особливістю цього елемента.

Кисень О володіє номером 8 в ПСХЕ Менделєєва та 8 електронами. Порушеного стану у кисню так само немає.

Електрони повністю займають рівні 1s/2s та частково 2р. Валентність кисню дорівнює II - Постійна валентність.

Фтор F володіє номером 9 в ПСХЕ Менделєєва та 9 електронами. Вони повністю займають рівні 1s/2s та частково 2р. Фтор має лише валентність I, яка не змінюється.

Алюміній Al володіє номером 13 в ПСХЕ Менделєєва та 13 електронами. Вони повністю займають рівні 1s/2s, 2p/3s та частково рівень 3р. Попри електронну конфігурацію основного (стаціонарного) стану атома, валентність I мало зустрічається. У алюмінію постійна валентність III (з цього випливає, що енергія переходу в збуджений стан для цього елемента не висока і атоми алюмінію завжди перебувають саме в збудженому стані).

Фосфор P володіє номером 15 в ПСХЕ Менделєєва та 15 електронами.

Вони повністю заповнюють рівні 1s/2s, 2p/3s та частково рівень 3р. У звичайному стані фосфор має валентність III. Розпарювання 3s електронів створює збуджений стан, у якому п'ять валентних електронів займають 5 осередків, і валентність у разі піднімається до V.

Сірка S займає 16 місце в ПСХЕ Менделєєва і має 16 електронів.

Вони повністю займають 1s/2s, 2p/3s та частково 3р. У звичайному стані сірка має валентність II.Розпарені електрони можуть займати комірки рівня 3d, валентність піднімається до IV і VI.

Хлор Cl володіє номером 17 в ПСХЕ Менделєєва та 17 електронами.

Вони повністю займають рівні 1s/2s, 2p/3s та частково 3р. У звичайному стані валентність хлору дорівнює I. У збудженому стані хлор може підвищувати свою валентність III, V або VII. Формально даний ХЕ може мати валентність IV і VI.

Селен Se має номер 34 в ПСХЕ Менделєєва, відповідно, він володіє 34 електронами.

Вони повністю заповнюють рівні 1s/2s, 2p/3s, 3p/4s, 3d, віддавши 30 електронів. Ще 4 заповнюють орбіталь 4р - (1 осередок зайнята повністю, ще 2 містять по одному електрону). Валентність селену у звичайному стані дорівнює II.

Однак селен відноситься до елементів зі змінною валентністю, тому також може мати значення валентності IV і VI.

Елементи, що мають кілька значень валентності

Значення валентності залежить від стану атома - Звичайного або збудженого.

Не всі атоми хімічних елементів можуть переходити до збудженого стану. За цією ознакою вони поділяються на хімічні елементи зі змінною та постійною валентністю.

Постійна валентність спостерігається у лужних, лужноземельних металів, водню, кисню, фтору та алюмінію.

Всі інші хімічні елементи мають змінну валентність, зумовлені існуванням як збуджених, так і звичайних (стаціонарних) станів.

Що таке ступінь окислення

Ступінь окислення - Умовна величина електричного заряду атома, що входить до складу хімічної сполуки.Розрахунок значень цієї величини ґрунтується на припущенні, що при утворенні хімічного зв'язку відбувається повна передача електрона від атома з меншою електронегативністю до атома з більшою електронегативністю. Внаслідок таких уявлень кожному атому можна приписати цілий електричний заряд. У неорганічній хімії ступінь окислення часто-густо збігається з валентністю.

Ступінь окислення часто не збігається з реальним значенням електричного заряду атома (збіг спостерігається тільки у випадку іонних сполук). Вона використовується лише для систематизації та класифікації хімічних елементів. Ступінь окиснення широко використовується при складанні формул, міжнародних назв елементів, пояснення їх окиснювально-відновних властивостей.

Ступінь окислення вказується як заряд поряд із символом хімічного елемента, як правий верхній індекс. Спочатку вказується знак заряду, потім число (на позначення реального електричного заряду іонів навпаки). Вона дорівнює кількості електронів, які атом віддає (тоді поруч із значенням ставиться +), або приєднує (тоді ставиться знак -).

З позначається арабськими цифрами (валентність римськими).

У чому відмінність валентності та ступеня окислення

Валентність і ступінь окислення є рівнозначними поняттями, хоча їх числове значення може збігатися.

Валентність використовується визначення кількості хімічних зв'язків атома, причому як полярних, і неполярних.

Ступінь окислення використовується вираження значення електричного заряду, зосередженого на атомі.

Валентність олова (sn), формули та приклади

Олово – елемент періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва з атомним номером 50.Розташований у 14-й групі (за старою класифікацією — головною підгрупою четвертої групи), п'ятим періодом періодичної системи.

Атом та молекула олова. Формула олова. Будова атома олова

• Ізотопи та модифікації олова
• Властивості олова (таблиця): температура, щільність, тиск та ін.
• Фізичні властивості олова

Хімічні властивості олова. Взаємодія олова. Хімічні реакції з оловом

Таблиця хімічних елементів Д.І. Менделєєва

Атом та молекула олова. Формула олова. Будова атома олова:

Олово (Лат. Stannum) - хімічний елемент періодичної системи хімічних елементів. І. Менделєєва з позначенням Sn та атомним номером 50. Розташований у 14-й групі (за старою класифікацією – головною підгрупою четвертої групи), п'ятим періодом періодичної системи.

Олово - Метал. Належить до групи легких металів.

1. Як проста речовина олово за нормальних умов є пластичний, ковкий і легкоплавкий блискучий метал сріблясто-білого кольору.
2. Молекула олова одноатомна.
3. Хімічна формула олова Sn.

Електронна конфігурація атома олова 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2. Потенціал іонізації атома олова дорівнює 7,34 еВ (708,2 кДж/моль).

Будова атома олова. Атом олова складається з позитивно зарядженого ядра (50), навколо якого по п'яти оболонках рухаються 50 електронів. При цьому 46 електронів знаходяться на внутрішньому рівні, а 4 електрони – на зовнішньому.

Оскільки олово розташоване у п'ятому періоді, оболонок всього п'ять. Перша – внутрішня оболонка представлена ​​s-орбіталлю. Друга – внутрішня оболонка представлені s- та р-орбіталями. Третя та четверта – внутрішні оболонки представлені s-, р- та d-орбіталями.

П'ята - зовнішня оболонка представлена ​​s-орбіталлю.На зовнішньому енергетичному рівні атома олова на 5s-орбіталі знаходяться два спарені електрони, на 5p-орбіталі – два неспарені електрони У свою чергу ядро ​​атома олова складається з 50 протонів і 69 нейтронів.

Олово відноситься до елементів p-родини.

Радіус атома олова складає 162 пм.

Атомна маса атома олова складає 118,710(7) а.

Ізотопи та модифікації олова:

Властивості олова (таблиця): температура, щільність, тиск та ін.

* для білого олова (β-олово), якщо не вказано інше.

Фізичні властивості олова:

Хімічні властивості олова. Взаємодія олова. Хімічні реакції з оловом:

Отримання олова:

Застосування олова:

Таблиця хімічних елементів Д.І. Менделєєва

Таблиця хімічних елементів Д.І. Менделєєва

• карта сайту
• олово атомна маса ступінь окислення валентність щільність температура кипіння плавлення фізичні хімічні властивості структура теплопровідність електропровідність кристалічна решітка
  атом намалювати будову число протонів в ядрі будова електронних оболонок електронна формула конфігурація схема будови електронної оболонки заряд ядра склад маса орбіта рівні модель радіус енергія електрона перехід швидкість спектр довжина хвилі молекулярна маса об'єм атома
  електронні формули скільки атомів у молекуліолова олово
  скільки електронів в атомівластивості металеві неметалеві термодинамічні

Приклади визначення валентності

Визначення валентності за хімічними формулами сполук

Для бінарних сполук, е. утворених двома елементами типу (де а, b - Індекси; х, у - Валентності), добуток індексу на валентність одного елемента дорівнює добутку індексу на валентність іншого елемента. Тут дотримується рівність ах = by. Тому, якщо три величини (скажімо, а, b, х) відомі, то можна знайти четверту: у = ах/b.

Визначення можливої ​​валентності елемента за його становищем у таблиці Менделєєва

1. Максимальна або вища валентність елемента часто дорівнює номеру групи таблиці Менделєєва, де розташований елемент. (Групи елементів — це вертикальні стовпці в таблице.) Наприклад, вищі валентності деяких елементів такі: Si(IV), P(V), S(VI), Cl(VII).

2. У елементів V-VII груп на додаток до вищої валентності, що дорівнює номеру групи, буває інша валентність, що представляє різницю: 8 - № групи, т.е. е. у фосфору Р(III), сірки S(II), хлору Сl(I). Як правило, це найнижча валентність.

• Щоб скласти хімічну формулу бінарної сполуки треба знати послідовність елементів у формулі (який елемент перший) та їх валентність.
• Правила черговості елементів у формулі і валентність, що виявляється, наступні.
• · 1) Першим записують метал, за ним - неметал: FeO, AI2O3, Cu2S.
• · 2) Якщо у формулі одні неметали, то спочатку пишуть символ елемента, розташованого в таблиці Менделєєва ліворуч і нижче: NO2, РСl5, CS2, НСl, SiF4, PBr3.
• · 3) Зазвичай 1-й елемент у формулі бінарної сполуки виявляє свою вищу (або велику) валентність, а 2-й елемент виявляє нижчу валентність

Приклади визначення валентності

Приклад 1. Складіть формулу сполуки (тобто речовини) алюмінію з киснем (оксиду алюмінію).

Рішення. Алюміній - метал, тому він перший у формулі: АlаПроb. Валентності кисню (II) та алюмінію (III) — постійні, отже, вид формули:

Мінімальні цілі числа, які задовольняють рівності а • III = b • II, це а = 2, b = 3. Тут валентність одного елемента дорівнює індексу за іншого елемента, х = b, у = а. Отже, шукана формула: Аl2O3.

приклад 2.Складіть формулу сполуки сірки з киснем за умови, що сірка виявляє свою високу валентність.

Рішення. Сірка та кисень - неметали. У таблиці Менделєєва сірка знаходиться нижче кисню, вона перша у формулі SaOb. Вища валентність сірки дорівнює номеру її групи (VI) у таблиці Менделєєва:

Мінімальні цілі числа, які задовольняють рівності а • VI = b • II, це а = 1, b = 3. Тут валентність одного елемента не дорівнює індексу при іншому елементі, х ≠ b, у ≠ а. Шукана формула: SO3.

Приклад 3. Складіть формулу сполуки сірки з фосфором, де валентність фосфору — V.

Рішення. Обидва елементи S та Р — неметали. Першим у формулі записуємо фосфор, оскільки він знаходиться ліворуч, ніж сірка, у таблиці Менделєєва: PaSb.

Валентність фосфору P(V) зазначена у завданні. Сірка (2-й елемент у формулі) виявляє свою нижчу валентність S(II). Щоб задовольнялася рівність ах = by для з'єднання індекси повинні бути а = 2, b = 5. Шукана формула: P2S5.

Приклад 4. Складіть хімічні формули бінарних сполук з киснем (оксидів) наступних елементів: a) Li; б) Са; в) Sn(IV); г) С(II); д) Р(ІІІ); е) P(V).

Рішення. У всіх цих формулах кисень - 2-й у формулі. Там, де валентності елементів непарні, індекс при кисні дорівнює валентності відповідного елемента, а індекс при елементі дорівнює двом - валентності кисню.

У формулах оксидів речовин б) та г) індексів немає, т.к. валентності елементів однакові та рівні II. У формулі оксиду олова, щоб сумарна валентність кисню дорівнювала валентності олова, пишемо при кисні індекс «2». Формули оксидів:

Конспект уроку "Визначення валентності на прикладах".

Олово Sn

Олово в менделєєвій таблиці займає 50 місце, в 5 періоді.

Як самостійно збудувати електронну конфігурацію? Відповідь тут Sn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2 Короткий запис:

Sn: [Kr] 5s2 4d10 5p2

• Однакову електронну конфігурацію мають атом олова та Te+2, I+3, Xe+4
• Порядок заповнення оболонок атома олова (Sn) електронами: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s → 5f → 6d → 7p.
• На підрівні 's' може бути до 2 електронів, на 's' — до 6, на 'd' — до 10 і на 'f' до 14
• Олово має 50 електронів, заповнимо електронні оболонки в описаному вище порядку:
• 2 електрони на 1s-підрівні
• 2 електрони на 2s-підрівні
• 6 електронів на 2p-підрівні
• 2 електрони на 3s-підрівні
• 6 електронів на 3p-підрівні
• 2 електрони на 4s-підрівні
• 10 електронів на 3d-підрівні
• 6 електронів на 4p-підрівні
• 2 електрони на 5s-підрівні
• 10 електронів на 4d-підрівні
• 2 електрони на 5p-підрівні

Ступінь окислення олова

Атоми олова в сполуках мають ступеня окиснення 4, 2, -4.

Ступінь окислення - це умовний заряд атома в поєднанні: зв'язок в молекулі між атомами заснована на поділі електронів, таким чином, якщо у атома віртуально збільшується заряд, то ступінь окислення негативна (електрони несуть негативний заряд), якщо заряд зменшується, то ступінь окислення позитивна.

Іони олова

Валентність Sn

Атоми олова у сполуках виявляють валентність IV, II.

Валентність олова характеризує здатність атома Sn до утворення хімічних зв'язків. Валентність випливає з будови електронної оболонки атома, електрони, що беруть участь у освіті хімічних сполук, називаються валентними електронами. Найбільш широке визначення валентності це:

Число хімічних зв'язків, якими цей атом з'єднаний з іншими атомами

Валентність немає знака.

Квантові числа Sn

Квантові числа визначаються останнім електроном конфігурації, для атома Sn ці числа мають значення N = 5, L = 1, Ml = 0, Ms = ½

Відео заповнення електронної конфігурації (gif):

Sn - Олово

ОЛОВО (Лат. Stannum), Sn, хімічний елемент з атомним номером 50, атомна маса 118,710. Про походження слів «stannum» та «олово» існують різні припущення. Латинське "stannum", яке іноді виробляють від саксонського "ста" - міцний, твердий, спочатку означало сплав срібла та свинцю. «Оловом» у низці слов'янських мов називали свинець. Можливо, російська назва пов'язана зі словами "ол", "оловина" - пиво, брага, мед: судини з олова використовувалися для їх зберігання. В англомовній літературі для назви олова використовується слово tin. Хімічний символ олова Sn читається "станнум".

Природне олово складається з дев'яти стабільних нуклідів з масовими числами 112 (у суміші 0,96% за масою), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7, 61%), 118 (24,03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%), та одного слабо радіоактивного олова-124 (5,94%).

124Sn - b-випромінювач, його період напіврозпаду дуже великий і становить T1/2 = 1016-1017 років. Олово розташоване у п'ятому періоді у IVА групі періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Конфігурація зовнішнього електронного шару 5S25P2.

У своїх сполуках олово виявляє ступеня окиснення +2 та +4 (відповідно валентності II та IV).

Металевий радіус нейтрального атома олова 0,158 нм, радіуси іона Sn2+ 0,118 нм та іона Sn4+ 0,069 нм (координаційне число 6).Енергії послідовної іонізації нейтрального атома олова дорівнюють 7,344 еВ, 14,632, 30,502, 40,73 і 721,3 еВ.

Фізичні та хімічні властивості: проста олово поліморфна У звичайних умовах воно існує у вигляді b-модифікації (біле олово), стійкої вище 13,2°C.

Біле олово - це сріблясто-білий, м'який, пластичний метал, що має тетрагональну елементарну комірку, параметри a = 0.5831, c = 0.3181 нм. Координаційне оточення кожного атома олова в ньому - октаедр.

Щільність b-Sn 7228 г/см3. Температура плавлення 231,9°C, температура кипіння 2270°C.

При охолодженні, наприклад, при морозі на вулиці, біле олово переходить в a-модифікацію (сіре олово). , Координаційне число 4.

Фазовий перехід b-Sn a-Sn супроводжується збільшенням питомого об'єму на 25,6% (щільність a-Sn становить 5,75 г/см3), що призводить до розсипу олова в порошок. називали «олов'яною чумою».

В результаті цього «чуми» гудзики на обмундируванні солдатів, їх пряжки, кухлі, ложки розсипалися, і армія могла втратити боєздатність (Докладніше про «олов'яну чуму» див. цікаві факти про олову, посилання внизу цієї сторінки).

Через сильну відмінність структур двох модифікацій олова різняться і їх електрофізичні властивості.Стандартний електродний потенціал E °Sn2+/Sn дорівнює -0.136, а E пари °Sn4+/Sn2+ 0.151 В.

При кімнатній температурі олово, подібно до сусіда по групі германію, стійке до впливу повітря або води. Така інертність пояснюється утворенням поверхневої плівки оксидів. Помітне окислення олова на повітрі починається за температури вище 150°C:

При нагріванні олово реагує з більшістю неметалів. При цьому утворюються сполуки ступеня окислення +4, яка більш характерна для олова, ніж +2. Наприклад:

• Sn + 2Cl2 = SnCl4
• З концентрованою соляною кислотою олово повільно реагує:
• Sn + 4HCl = SnCl4 + H2
• Можливе також утворення хлоролов'яних кислот складів HSnCl3, H2SnCl4 та інших, наприклад:
• Sn + 3HCl = HSnCl3 + 2H2
• У розведеній сірчаній кислоті олово не розчиняється, а з концентрованою реагує дуже повільно.

Склад продукту реакції олова з азотною кислотою залежить від концентрації кислоти. У концентрованій азотній кислоті утворюється олов'яна кислота b-SnO2·nH2O (іноді її формулу записують як H2SnO3). При цьому олово поводиться як неметал:

Sn+4HNO3 конц. = b-SnO2·H2O + 4NO2 + H2O

При взаємодії з розведеною азотною кислотою олово виявляє властивості металу. В результаті реакції утворюється сіль нітрат олова (II):

3Sn + 8HNO3 розб. = 3Sn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.

1. При нагріванні олово, подібно до свинцю, може реагувати з водними розчинами лугів. При цьому виділяється водень і утворюється гідроксокомплекс Sn (II), наприклад:
2. Sn + 2KOH +2H2O = K2[Sn(OH)4] + H2
3. Гідрид олова - станнан SnH4 - можна отримати за реакцією:
4. SnCl4 + Li[AlH4] = SnH4 + LiCl + AlCl3.
5. Цей гідрид дуже нестійкий і повільно розкладається вже за температури 0°C.
6. Олову відповідають два оксиди SnO2 (що утворюється при зневодненні олов'яних кислот) та SnO. Останній можна отримати при слабкому нагріванні гідроксиду олова (II) Sn(OH)2 у вакуумі:
7. Sn(OH)2 = SnO + H2O
8. При сильному нагріванні оксид олова (II) диспропорціонує:
9. 2SnO = Sn + SnO2
10. При зберіганні на повітрі монооксид SnO поступово окислюється:
11. 2SnO + O2 = 2SnO2.
12. При гідроліз розчинів солей олова (IV) утворюється білий осад - так звана a-олов'яна кислота:
13. SnCl4 + 4NH3 + 6H2O = H2[Sn(OH)6] + 4NH4Cl.
14. H2[Sn(OH)6] = a-SnO2·nH2O + 3H2O.
15. Свіжоотримана a-олов'яна кислота розчиняється в кислотах і лугах:
16. a-SnO2·nH2O + KOH = K2[Sn(OH)6],
17. a-SnO2·nH2O + HNO3 = Sn(NO3)4 + H2O.

При зберіганні a-олов'яна кислота старіє, втрачає воду і переходить у b-олов'яну кислоту, яка відрізняється більшою хімічною інертністю. Дану зміну властивостей пов'язують із зменшенням числа активних HO–Sn угруповань при стоянні та заміні їх на більш інертні місткові – Sn–O–Sn– зв'язки.

• При дії на розчин солі Sn (II) розчинами сульфідів випадає осад сульфіду олова (II):
• Sn2+ + S2– = SnS
• Цей сульфід може бути легко окислений до SnS2 розчином полісульфіду амонію:
• SnS + (NH4)2S2 = SnS2 + (NH4)2S
• Дисульфід SnS2, що утворюється, розчиняється в розчині сульфіду амонію (NH4)2S:
• SnS2 + (NH4)2S = (NH4)2SnS3.
• Чотиривалентне олово утворює великий клас оловоорганічних сполук, що використовуються в органічному синтезі, як пестициди та інші.

Історія відкриття: коли людина вперше познайомилася з оловом точно сказати не можна. Олово та його сплави відомі людству з найдавніших часів. Згадка про олову є в ранніх книгах Старого Завіту.

Сплави олова з міддю, звані олов'яні бронзи, мабуть, стали використовуватися більш ніж за 4000 років до нашої ери.

А з самим металевим оловом людина познайомилася значно пізніше приблизно близько 800 року до нашої ери.

З чистого олова в давнину виготовляли посуд та прикраси, дуже широко застосовували вироби із бронзи.

Знаходження у природі: олово - рідкісний розсіяний елемент, за поширеністю в земній корі олово посідає 47 місце.

Вміст олова в земній корі становить, за різними даними, від 2.10-4 до 8.10-3% за масою. Основний мінерал олова - каситерит (олов'яний камінь) SnO2, що містить до 78,8% олова.

Набагато рідше у природі зустрічається станнин (олов'яний колчедан) - Cu2FeSnS4 (27,5% Sn).

для видобутку олова в даний час використовують руди, в яких його вміст дорівнює або трохи вищий за 0,1%. У першому етапі руду збагачують (методом гравітаційної флотації чи магнітної сепарації).

Таким чином, вдається підвищити вміст олова в руді до 40-70%. Далі проводять випал концентрату в кисні для видалення домішок сірки та миш'яку.

Потім одержаний таким чином оксид SnO2 відновлюють вугіллям або алюмінієм (цинком) в електропечах:

Особливо чисте олова напівпровідникової чистоти готують електрохімічним рафінуванням або методом зонної плавки.

Застосування: важливе застосування олова - лудіння заліза та отримання білої жерсті, яка використовується в консервній промисловості. Для цих цілей витрачається близько 33% всього олова, що видобувається.

До 60% олова використовується у вигляді сплавів з міддю, міддю і цинком, міддю і сурмою (підшипниковий сплав, або бабіт), з цинком (пакувальна фольга) і у вигляді олов'яно-свинцевих і олов'яно-цинкових припоїв.

Олово здатне прокочуватися в тонку фольгу — станіоль, така фольга знаходить застосування у виробництві конденсаторів, органних труб, посуду, художніх виробів.

Олово застосовують для нанесення захисних покриттів на залізо та інші метали, а також на металеві вироби (лудіння). Дисульфід олова SnS2 застосовують у складі фарб, що імітують позолоту («сусальне золото»).

Штучний радіонуклід олова 119Sn - джерело v-випромінювання в Мессбауерів спектроскопії.

Фізіологічна дія: про роль олова в живих організмах практично нічого не відомо. У тілі людини міститься приблизно (1-2) 10-4% олова, а його щоденне надходження з їжею становить 0,2-3,5 мг. Олово становить небезпеку для людини у вигляді пари та різних аерозольних частинок, пилу.

При дії пари або пилу олова може розвинутися станноз - ураження легень. Дуже токсичні деякі оловоорганічні сполуки. Тимчасово допустима концентрація сполук олова в атмосферному повітрі 0,05 мг/м3, ГДК олова у харчових продуктах 200 мг/кг, у молочних продуктах та соках – 100 мг/кг.

Токсична доза олова для людини – 2 г.

Олово: ступеня окислення та реакції з ним

Олово – це легкий метал з атомним номером 50, що у 14-й групі періодичної системи елементів. Цей елемент був відомий ще в давнину і вважався одним з найрідкісніших і найдорожчих металів, тому вироби з олова могли дозволити собі найбагатші жителі Римської Імперії та Стародавньої Греції.З олова виготовляли спеціальну бронзу, якою користувалися ще третьому тисячолітті до нашої ери. Тоді бронза була найміцнішим і найпопулярнішим сплавом, а олово служило однією з домішок і використовувалося понад дві тисячі років.

Латиною цей метал називали словом «stannum», що означає стійкість і міцність, проте такою назвою раніше позначався сплав свинцю та срібла. Лише у IV столітті цим словом почали називати саме олово.

Сама назва «олово» має безліч версій походження. У Стародавньому Римі судини для вина робилися із свинцю.

Можна припустити, що оловом називали матеріал свинець, з якого виготовляли судини для зберігання напою оловина, що використовується давніми слов'янами.

У природі цей метал зустрічається рідко, за поширеністю в земній корі олово займає лише 47-е місце і видобувається з каситериту, так званого олов'яного каменю, що містить близько 80 відсотків цього металу.

Каситерит [Deposit Photos]

Так як олово є нетоксичним і міцним металом, він застосовується в сплавах з іншими металами. Здебільшого його використовують для виготовлення білої жерсті, яка застосовується у виробництві банок для консервів, припоїв в електроніці, а також виготовлення бронзи.

Фізичні властивості олова

Цей елемент є металом білого кольору з сріблястим відблиском.

Сіре та біле олово [Wikimedia]

Якщо нагріти олово, можна почути потріскування. Цей звук зумовлений тертям кристаликів один про одного. Також характерний хрускіт з'явиться, якщо шматок олова просто зігнути.

Олово дуже пластично і ковко.У класичних умовах цей елемент існує у вигляді білого олова, яке може модифікуватися в залежності від температури.

Наприклад, на морозі біле олово перетвориться на сіре і матиме структуру, схожу на структуру алмазу. До речі, сіре олово дуже тендітне і буквально на очах розсипається на порошок.

У зв'язку з цим історія є термінологія «олов'яна чума».

Раніше люди не знали про таку властивість олова, тому з нього виготовлялися гудзики та гуртки для солдатів, а також інші корисні речі, які після недовгого часу на морозі перетворювалися на порошок. Деякі історики вважають, що саме через цю властивість олова знизилася боєздатність армії Наполеона.

Отримання олова

• Основним способом одержання олова є відновлення металу з руди, що містить оксид олова(IV) за допомогою вугілля, алюмінію або цинку.
• SnO₂ + C = Sn + CO₂
• Особливо чисте олово одержують електрохімічним рафінуванням чи методом зонної плавки.

Хімічні властивості олова

При кімнатній температурі олово досить стійке до дії повітря чи води. Це тим, що у поверхні металу виникає тонка оксидна плівка.

На повітрі олово починає окислюватися лише за температури понад 150 °С:

Волокна SnO₂ в оптичному мікроскопі [Wikimedia]

1. Якщо олово нагріти, цей елемент буде реагувати з більшістю неметалів, утворюючи сполуки зі ступенем окиснення +4 (вона більш характерна для цього елемента):
2. Sn + 2Cl₂ → SnCl₄
3. Взаємодія олова та концентрованої соляної кислоти протікає досить повільно:
4. Sn + 4HCl → H₂[SnCl₄] + H₂
5. З концентрованою сірчаною кислотою олово реагує дуже повільно, тоді як з розведеною в реакцію взагалі не вступає.
6. Дуже цікавою є реакція олова з азотною кислотою, яка залежить від концентрації розчину. Реакція протікає з утворенням олов'яної кислоти, H₂SnO₃, яка є білим аморфним порошком:
7. 3Sn + 4HNO₃ + nH₂O = 3H₂SnO₃·nH₂O + 4NO
8. Якщо ж олово змішати з розведеною азотною кислотою, цей елемент виявлятиме металеві властивості з утворенням нітрату олова:
9. 4Sn + 10HNO₃ = 4Sn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O
10. Нагріте олово нагріти може реагувати з лугами з воднем:
11. Sn + 2KOH + 4H₂O = K₂[Sn(OH)₆] + 2H₂
12. Тут ви знайдете безпечні та дуже гарні експерименти з оловом.
13. Ступені окислення олова

У простому стані ступінь окислення олова дорівнює нулю.
Також Sn може мати ступінь окислення +2: оксид олова(II) SnO, хлорид олова(II) SnCl₂, гідроксид олова(II) Sn(OH)₂.
Ступінь окислення +4 найбільш характерна для оксиду олова(IV) SnO₂, галогенідів(IV), наприклад хлорид SnCl₄, сульфід олова(IV) SnS₂, нітрид олова(IV) Sn₃N₄.

1.Хімічний елемент олово(Sn)

1.1. Електронна
формула даного хімічного елемента:

Скорочена
електронна формула:4D105S25P2

У 5-му періоді
електрони заповнюють спочатку 5S-підрівень,
потім 4D-підрівень,
потім 5P-підрівень.
Починаючи з 3-го періоду, відбувається
невідповідність між кількістю
електронів на енергетичному рівні та
кількістю електронів у даному періоді,
що можна пояснити принципом найменшої
енергії.

Відповідно до даних
принципом, при заповненні енергетичних
рівнів спостерігається ефект запізнення.
Електрони у такому стані заповнюють
орбіталі у порядку підвищення рівня
енергії орбіталей.

Відповідно до
правилом Клечковського збільшення
енергії та відповідно заповнення
орбіталей відбувається у порядку зростання
суми квантових чисел (n+l),
а за рівної суми (n+l)
у порядку зростання числа n.

4D-
та 5P-підрівні
мають однакові значення (n+l),
але енергетично вигідніший
4D-підрівень,
тому що у нього менше значення n.
Тому дані підрівні заповнюються
у наступному порядку: 5S,
4D,
5P.
5-й період заповнюється аналогічно 4-му.

1.2. I.
Sn
– олово.
IV
група, головна (А) підгрупа.

1. Порядковий номер олова - 50, а відносна атомна маса А = 119 (округлене значення). , Число електронів, що містяться в атомі олова, теж дорівнює 50.
2. Елемент олово перебуває у 5 періоді періодичної таблиці Д. І. Менделєєва, отже, все електрони атома розташовуються п'яти енергетичних рівнях Так само за номером періоду встановлюється кількість електронів, які у даному періоді: 52 = 50.
3. Номер групи (IV) вказує на те, що максимальний ступінь окиснення металу дорівнює +4.
4. Олово відноситься до IV групи головної (А) підгрупи, отже, олово - P-елемент.

I. Можливість
"ефекту провалу електронів":

• 50Sn
• Оскільки 4D-підрівень
  заповнений електронами повністю, то
  "ефект провалу електронів" не
  спостерігається.

1.3. Валентні
підрівні в електронній формулі даного
хімічного елемента – 5S
та 5P:
5S25P2.
Олово відноситься до P-елементів,
т. до. у цього елемента в останню чергу
заповнюється п'ятий електронний шар,
5P-підрівень.

1.4. Набори
квантових чисел для всіх валентних
електронів:

P1: n=5, l=1, ml=-1, ms=+1/2;

1.5. Олово – метал, т.к. його атоми віддають електрони, перетворюючись на позитивні іони Т. до. оксиди та гідроксиди).

Так як атоми олово містять на зовнішньому шарі електрона, вони можуть віддавати їх, набуваючи при цьому ступінь окислення +4 (виявляти відновлювальні властивості). Також олово може приймати ступінь окислення +2.

1.6.Відповідно до правила Гунда сумарне спінове число s повинно бути максимальним.

Так як у другому варіанті s = max, два електрони розташовуються на P-атомної орбіталі в такому положенні, як у другому варіанті.

Згідно з принципом найменшої енергії електрони в основному стані заповнюють орбіталі в порядку підвищення рівня енергії орбіталей.