Stagno
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| Generalità | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nome, Simbolo, Numero atomico | stagno, Sn, 50 | ||||||||
| Serie chimica | metalli del blocco p | ||||||||
| Gruppo, Periodo, Blocco | 14 (IVA), 5 , p | ||||||||
| Densità, Durezza | 7310 kg/m3, 1.5 | ||||||||
| Aspetto | grigio argenteo, lucido Immagine mancante Sn,50.jpg aspetto dello stagno | ||||||||
| Proprietà atomiche | |||||||||
| Peso atomico | 118,710 amu | ||||||||
| Raggio atomico (calc.) | 145 (145) pm | ||||||||
| Raggio covalente | 141 pm | ||||||||
| Raggio di van der Waals | 217 pm | ||||||||
| Configurazione elettronica | [Kr]4d10 5s2 5p2 | ||||||||
| elettroni (e-) per livello energetico | 2, 8, 18, 18, 4 | ||||||||
| Stati di ossidazione | 4,2 (anfotero) | ||||||||
| Struttura cristallina | tetragonale | ||||||||
| Proprietà fisiche | |||||||||
| Stato a temperatura ambiente | solido | ||||||||
| Punto di fusione | 505,08 K (231,93°C) | ||||||||
| Punto di ebollizione | 2875 K (2602°C) | ||||||||
| Volume molare | 16,29 × 10-6 m3/mol | ||||||||
| Calore di evaporazione | 295,8 kJ/mol | ||||||||
| Calore di fusione | 7,029 kJ/mol | ||||||||
| tensione di vapore | 5,78 × 10-21 Pa a 505 K | ||||||||
| Velocità del suono | 2500 m/s at 293.15 K | ||||||||
| Varie | |||||||||
| Elettronegatività | 1,96 (Scala di Pauling) | ||||||||
| Calore specifico | 228 J/(kg*K) | ||||||||
| Conducibilità elettrica | 9.17 × 106/m·ohm | ||||||||
| Conducibilità termica | 66,6 W/(m*K) | ||||||||
| Energia di prima ionizzazione | 708,6 kJ/mol | ||||||||
| Energia di seconda ionizzazione | 1411,8 kJ/mol | ||||||||
| Energia di terza ionizzazione | 2943,0 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quarta ionizzazione | 3930,3 kJ/mol | ||||||||
| Energia di quinta ionizzazione | 7456 kJ/mol | ||||||||
| Isotopi più stabili | |||||||||
| iso | NA | TD | DM | DE | DP | ||||
| 112Sn | 0,97% | Sn è stabile con 62 neutroni | |||||||
| 114Sn | 0,65% | Sn è stabile con 64 neutroni | |||||||
| 115Sn | 0,34% | Sn è stabile con 65 neutroni | |||||||
| 116Sn | 14,54% | Sn è stabile con 66 neutroni | |||||||
| 117Sn | 7,68% | Sn è stabile con 67 neutroni | |||||||
| 118Sn | 24,23% | Sn è stabile con 68 neutroni | |||||||
| 119Sn | 8,59% | Sn è stabile con 69 neutroni | |||||||
| 120Sn | 32,59% | Sn è stabile con 70 neutroni | |||||||
| 121Snm | 55 anni | IT β- | 0,006 0,394 | 121Sb | |||||
| 122Sn | 4,63% | Sn è stabile con 72 neutroni | |||||||
| 124Sn | 5,79% | Sn è stabile con 74 neutroni | |||||||
| 126Sn | sintetico | 1 × 105 anni | β- | 0,380 | 126Sb | ||||
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iso = isotopo | |||||||||
Lo stagno è un elemento chimico nella tavola periodica che ha simbolo Sn e numero atomico 50. Questo metallo di post-transizione argenteo e malleabile, che non si ossida facilmente all'aria e resiste alla corrosione si usa in molte leghe e per ricoprire altri mettalli più vulnerabili alla corrosione. Lo stagno si ottiene soprattutto dalla cassiterite, un minerale in cui è presente sotto forma di ossido.
| Indice |
Caratteristiche
Lo stagno è un metallo malleabile e duttile bianco argenteo, con una struttura cristallina particolare che provoca uno stridio caratteristico quando una barra di stagno viene piegata (il rumore è causato dalla rottura dei cristalli): se riscaldato, perde la sua duttilità e diventa fragile. Questo metallo resiste alla corrosione da acqua marina distillata e da acqua potabile, ma può essere attaccato da acidi forti, da alcali e da sali acidi. Lo stagno agisce da catalizzatore in presenza di ossigeno disciolto nell'acqua, che accelera l'attacco chimico.
Lo stagno forma molecole biatomiche Sn2 se riscaldato all'aria. Questa forma biatomica è leggermente acida e forma dei sali (stannati) se a contatto con degli ossidi basici. Lo stagno può essere facilmente lucidato a specchio e usato come rivestimento protettivo per altri metalli, allo scopo di proteggerli dalla corrosione e dagli agenti chimici. esso si combina inoltre con il cloro e l'ossigeno, e sposta l'idrogeno dagli acidi in soluzione.
Forme allotropiche
Lo stagno solido a temperature normali ha due forme allotropiche. Sotto i 13,2°C è stabile la forma allotropica alfa, detta stagno grigio, che ha una struttura cristallina cubica siimile a quella del silicio e del germanio. Oltre la temperatura limite invece è stabile la seconda forma allotropica, lo stagno beta, detto anche stagno bianco connn una struttura cristallina tetragonale. Se raffreddato da solido, lo stagno bianco si riconverte lentamente nella forma allotropica alfa, un fenomeno noto come la malattia dello stagno che viene favorito da impurità di alluminio e zinco presenti nel metallo: per impedire questa trasformazione vengono aggiunte allo stagno puro piccole quantità di antimonio e bismuto.
Applicazioni
Lo stagno si lega facilmente col ferro ed è stato usato in passato per rivestire piombo, zinco e acciaio per impedirne la corrosione.
I contenitori, lattine e scatolette, in banda stagnata (lamierino di acciaio stagnato) sono tutt'ora largamente usati per conservare i cibi, un uso che copre gran parte del mercato mondiale dello stagno metallico.
Altri usi:
- Alcune importanti leghe dello stagno sono: il bronzo nelle sue varie formulazioni (come la lega campanaria e il bronzo fosforoso), l'ottone, il metallo di Babbitt, leghe die casting, il peltro, la lega da saldatore e il White metal.
- Il sale di stagno più importante è il cloruro di stagno, che si usa come agente riducente e come mordente nella stampa calico. Quando dei sali di stagno vengono spruzzati sul vetro, si forma un rivestimento elettricamente conduttivo: questo fenomeno viene sfruttato nella fabbricazione di pannelli luminosi e per frangivento antighiaccio.
- Il vetro delle finestre è molto spesso fabbricato raffreddando il vetro fuso facendolo galleggiare sopra una massa di stagno fuso, per ottenere una superficie piatta (è il famoso processo Pilkington).
- Lo stagno si usa anche nelle saldature per unire tubi di piombo ed entra nella composizione delle più diffuse leghe per saldatura utilizzate per componenti e circuiti elettronici, in leghe per bronzine, nella fabbricazione del vetro e in una vasta gamma di processi chimici.
- Fogli di stagno (carta stagnola) erano un imballaggio per cibo e medicinali (ormai sono stati soppiantati da sottilissimi fogli di alluminio laminato).
- Composti dello stagno si usano nelle vernici antivegetative con cui è dipinta l'opera morta delle navi, per impedire il proliferare di alghe, crostacei e molluschi su di essa.
Lo stagno diventa superconduttore al di sotto dei 3,72 K: è stato il primo superconduttore scoperto, e l'effetto Meissner, una delle caratteristiche dello stato di superconduttività, è stato osservato per la prima volta in cristalli superconduttori di stagno. La lega niobio-stagno Nb3Sn è usata commercialmente per fabbricare cavi per magneti superconduttori grazie all'alta temperatura critica (18 K) e l'alto valore critico di campo magnetico (25 T). Un magnete superconduttore di un paio di kilogrammi di massa può generare lo stesso campo di un magnete convenzionale pesante molte tonnellate.
Storia
Lo stagno (dal latino stannum) è stato uno dei primi metalli ad essere scoperto, e fin dall'antichità venne intensivamente usato per il suo effetto come legante del rame, di cui aumenta di molto la durezza e le doti meccaniche formando la lega nota come bronzo, in uso fino dal 3500 A.C. L'attività di estrazione mineraria dello stagno iniziò presumibilmente in Cornovaglia e a Dartmoor in età classica: grazie ad esso queste regioni svilupparono un fitto commercio con le aree civilizzate del Mediterraneo. Lo stagno puro non venne usato in metallurgia fino al 600 A.C.
In epoca moderna l'alluminio ha soppiantato alcuni usi dello stagno, ma il termine stagnola è ancora, a volte, impropriamente usato per ogni metallo argenteo in forma di fogli sottili.
Abbondanza
Circa 35 paesi nel mondo hanno miniere di stagno in attività, e praticamente in ogni continente c'è un importante produttore di stagno. Lo stagno metallico si produce riducendo il minerale con carbone in una fornace a riverbero. L'elemento stagno è relativamente scarso nella crosta terrestre, con una abbondanza relativa di circa 2 ppm, a paragone con le 94 ppm per lo zinco, le 63 ppm per il rame e le 12 ppm per il piombo. La maggior parte dei giacimenti di stagno del mondo sono di natura alluvionale, e metà di essi è nel sudest asiatico L'unico minerale importante dal punto di vista estrattivo è la cassiterite (SnO2), ma piccole quantità di stagno si possono ottenere anche da solfuri complessi come stannite, cilindrite, frankeite, canfieldite e teallite.
Isotopi
Lo stagno è l'elemento con il maggior numero di isotopi stabili (dieci): sono noti altri 18 isotopi instabili.
Precauzioni
Le piccole quantità di stagno che si possono trovare nei cibi in scatola non sono dannose per gli esseri umani. Però, i composti trialchilici e triarilici dello stagno sono biocidi, e devono essere maneggiati con molta attenzione.
Citazioni letterarie
- Allo stagno è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
Collegamenti esterni
Vedi anche: Consiglio internazionale dello stagno, stagnato