Loading...
 

Inne węglowce

Do węglowców, oprócz opisanych w innych rozdziałach (zob. Węgiel i Krzem ), zaliczamy german, cynę i ołów ( Rys. 1 ).

Pozostałe pierwiastki grupy 14.
Rysunek 1: Pozostałe pierwiastki grupy 14.

Rys. 2 pokazuje przedstawia węglowce w ich postaciach metalicznych.

German, cyna i ołów w postaci metalicznej.
Rysunek 2: German, cyna i ołów w postaci metalicznej.

Występowanie i otrzymywanie

German występuje jako domieszka w niektórych gatunkach węgla kamiennego. Podstawową rudą germanu jest germanit \( Cu_3(Ge, Fe)S_4 \).
Cyna występuje w postaci kasyterytu \( SnO_2 \).
Ołów posiada kilka znaczących minerałów: \( PbS \) (galena), \( PbCO_2 \) (cerusyt), \( PbCrO_4 \) (krokoit) oraz \( PbSO_4 \) (anglezyt).

Współcześnie ołów jest otrzymywany z dwóch źródeł:

  • pierwotnego, którym są rudy ołowiu,
  • wtórnego tj. złomu ołowianego.

Pierwszym etapem podczas pozyskiwania ołowiu z rud jest ich rozkruszenie i segregacja na zasadzie flotacji. Następnie rudy ołowiu są prażone w wysokich temperaturach do uzyskania tlenku ołowiu:

(1)
\( 2PbS + 3O_2 \rightarrow 2PbO + 2SO_2 \uparrow \)


Następnie utleniony ołów redukowany jest w piecu koksowym:

(2)
\( 2PbO + C \rightarrow 2Pb + CO_2 \uparrow \)


Ostatnim etapem jest oczyszczanie uzyskanego metalu z zanieczyszczeń przez ich utlenienie podczas wytapiania.

Właściwości fizyczne i chemiczne

German – niektóre jego związki, fluorki i arsenki, wykazują własności półprzewodnikowe i elektro-luminescencyjne.
Cyna posiada dwie odmiany alotropowe:

  • α – cynę szarą, trwałą w temperaturze poniżej 286,2 K ( \( 13,2^{\circ} C \)),
  • β – cynę białą, ciągliwy, kowalny metal, odporny na korozję, o niskiej temperaturze topnienia.

Obydwie odmiany ( Rys. 3 ) różnią się znacznie gęstością. Powoduje to, że znaczne schłodzenie tego metalu objawia się rozpadem metalicznej cyny białej w szary proszek. Zjawisko to określane jest zarazą cynową.

Cyna biała i szara.
Rysunek 3: Cyna biała i szara.

Ołów to miękki, plastyczny metal o barwie szarej. Jego związki są trujące. Na powietrzu pasywuje się i pokrywa tlenkiem.

(3)
\( 2Pb+O_2 \rightarrow 2PbO \)


Metaliczny ołów pochłania promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gamma.


Pierwiastkowy german stosowany jest jako domieszka półprzewodników krzemowych (transformatory mikrofalowe HBT).

Cyna, kiedyś szeroko stosowana do wyrobu naczyń (XIV-XVI wiek), obecnie służy do pokrywania metali warstwą antykorozyjną (np. puszek do konserw). Stopy zawierające ponad 95 \( \% \) Sn oraz dodatki Ag i Cu stosowane są jako stopy lutownicze. Cyna jest też dodatkiem do stopu na czcionki drukarskie. Stopy Sn i Cu – brązy używane są na elementy sprężyste, tuleje i panwie łożyskowe, monety, elementy pracujące w wodzie morskiej, armaturę, odlewy artystyczne.

Ołów w starożytnym Rzymie był stosowany do produkcji rur w akweduktach. Starożytni Egipcjanie wykorzystywali go w budownictwie (ołowiane cegły), medycynie (jako środek poronny) oraz jako czernidło do rzęs i brwi. Obecnie znajduje zastosowania w akumulatorach ołowiowych, do produkcji śrutu, amunicji, balastu w łodziach, obciążników dla nurków, osłon w reaktorach jądrowych i aparatach rentgenowskich, pojemników do transportu izotopów radioaktywnych.

Najważniejsze związki

\( Ge_3N_2 \) azotek germanu – półprzewodnik, obecnie rzadko stosowany.
\( Pb_3O_4 (PbO_2⋅2PbO) \) minia ołowiana, tlenek diołowiu (II) i ołowiu (IV), pigment o barwie pomarańczowo-czerwonej stosowany w zabezpieczeniach antykorozyjnych ( Rys. 4 ), do kitów uszczelniających oraz w hutnictwie szkła.

Minia ołowiana zastosowana jako zabezpieczenie antykorozyjne na konstrukcji mostu.
Rysunek 4: Minia ołowiana zastosowana jako zabezpieczenie antykorozyjne na konstrukcji mostu.

\( Pb(N_3)_2 \) azotek ołowiu – detonator.
\( Pb(C_2H_5)_4 \) tetraetyloołów – środek przeciwstukowy w benzynach silnikowych, obecnie wycofany ( Rys. 5 ).

Oznaczenie benzyny bezołowiowej.
Rysunek 5: Oznaczenie benzyny bezołowiowej.

\( PbS \)siarczek ołowiu (II) – półprzewodnik, fotoprzewodnik, niezwykle czuły wykrywacz promieniowania podczerwonego.


Ostatnio zmieniona Niedziela 12 z Czerwiec, 2022 17:39:35 UTC Autor: Urszula Lelek-Borkowska
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.