Estanho: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência - 2023

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Estanho: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência
Estanho: estrutura, propriedades, obtenção, usos - Ciência

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o lata é um metal pertencente ao bloco p da tabela periódica, cujo símbolo químico é Sn, e que está localizado no grupo 14, o do carbono. Apesar de ser um metal amplamente utilizado pela humanidade desde os tempos antigos, a verdade é que é um metal raro na crosta terrestre (2,3 ppm).

É um metal prateado, macio, dúctil e maleável. Tem um número atômico de 50, e seus estados ou números de oxidação predominantes são +2 (Sn2+) e +4 (Sn4+), sendo os compostos de estanho (II), como SnCl2, bons agentes redutores.

O estanho tem o símbolo Sn, que é uma abreviatura da palavra latina "stannum". O estanho é um metal resistente ao ataque da água e do ar à temperatura ambiente; mas no ar quente forma dióxido de estanho, SnO2.


A propriedade de ser resistente à corrosão e ter um baixo ponto de fusão serviu para que o estanho tivesse inúmeras aplicações; como revestimento de superfície de metal e soldagem.

O estanho tem duas formas alotrópicas principais: a forma β branca sólida; e a forma α, de cor cinza e normalmente empoeirada (mais quebradiça). Portanto, a forma β é a mais utilizada em aplicações de estanho.

Outra propriedade importante do estanho é sua capacidade de fazer parte de ligas com vários metais, sendo o mais antigo o bronze, uma liga de cobre e estanho.

Descoberta

O estanho é um metal conhecido desde a antiguidade. Portanto, não se sabe quem foi seu descobridor; muito menos, o ano e o local da sua descoberta.

O bronze é uma liga de cobre com estanho e arsênico. É possível que a elaboração dessa liga seja fruto de um evento fortuito e não intencional, uma vez que os primeiros objetos de bronze -na Idade do Bronze- eram compostos de cobre e apenas vestígios de arsênio.


Esses objetos apareceram no Oriente Próximo, onde o arsênico está associado ao cobre. Mas desde o início ficou evidenciada a toxicidade do arsênio, conseguindo sua substituição pelo estanho no bronze, a partir da cassiterita (SnO2).

Os antigos gregos obtinham estanho por meio do comércio marítimo e se referiam à origem de seu estanho como "Las Cassiterides", que significa "ilhas de estanho". É possível que essas ilhas estivessem localizadas em Cornuelles, território britânico ou na Espanha, onde existem grandes depósitos de estanho.

Estrutura química do estanho

Como existem dois alótropos: estanho branco ou β-Sn, e estanho cinza ou α-Sn, teremos duas estruturas cristalinas. O de β-Sn é tetragonal centrado no corpo (bct), o que caracteriza a maleabilidade do estanho branco.

Enquanto isso, a estrutura de α-Sn é semelhante a diamante; ou seja, os átomos de Sn estão ligados formando redes de tetraedros, sem a existência adequada de uma ligação metálica.


O estanho também apresenta dois outros alótropos sob diferentes condições de pressão (da ordem de GPa) e temperatura (acima de 161 ºC): σ-Sn e γ-Sn.

Configuração eletronica

A configuração eletrônica abreviada do estanho é a seguinte:

[Kr] 4d10 5s2 5 p2

Somando todos os elétrons teremos um total de 14, o mesmo número que corresponde ao seu grupo. Porém, apenas os elétrons dos orbitais 5s e 5p são os que participam das reações químicas do estanho, já que os do 4d não estão energeticamente disponíveis.

Propriedades da lata

Aparência e características físicas

O estanho é um metal macio, dúctil e maleável que pode ser laminado a frio e fiado. Seu baixo ponto de fusão permite que ele adira a superfícies limpas de metais ou ligas como aço, cobre e suas ligas, protegendo-os da oxidação.

Quando um pedaço de lata se dobra, ele range, emitindo um som característico conhecido como “grito de lata”, consequência do esmagamento dos cristais.

O estanho tem duas formas alotrópicas: β e α. A forma β corresponde a um sólido branco e é responsável pelas aplicações de estanho; enquanto a forma α é um pó acinzentado.

A forma β ocorre em temperaturas acima de 13,2 ºC. Quando a temperatura cai abaixo de 13,2 ºC, o estanho passa da forma β para a forma α. Esse fenômeno é indesejável e é evitado com a adição de outros metais ao estanho, como o antimônio ou o bismuto, que bloqueiam essa alteração e prolongam sua vida útil.

O estanho é o primeiro supercondutor conhecido em temperaturas abaixo de 3,72 K.

Número atômico

50

Massa molar

118,71 g / mol

Ponto de fusão

231,93 ºC

Ponto de ebulição

2602 ºC

Densidade

Alótropo β: 7,265 g / cm3

Α Alótropo: 5,769 g / cm3

Estados de oxidação

O estanho tem vários estados de oxidação: -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4. No entanto, a maioria de seus compostos possui estanho com estados de oxidação +2 (Sn2+) e +4 (Sn4+).

Energias de ionização

Primeiro: 708,6 KJ / mol

Segundo: 1411,8 kJ / mol

Terceiro: 2943,0 kJ / mol

Eletro-negatividade

1,96 na escala de Pauling

Reatividade

O estanho é um metal resistente à ação do ar e da água em temperatura ambiente, mas quando aquecido ao ar forma óxido de estanho (IV), SnO2, que é ligeiramente ácido. É atacado por ácidos e álcalis e, na presença de oxigênio, pode atuar como catalisador em alguns casos.

Obtendo

O estanho, do ponto de vista de sua ocorrência, é um metal raro, pois tem abundância na crosta terrestre de apenas 2 ppm. O mineral cassiterita, um mineral de óxido de estanho, é a única fonte comercial de estanho.

Cassiterita é um mineral enegrecido encontrado em solos lamacentos nas margens dos rios. O estanho é extraído da cassiterita aquecendo-a até 1370ºC com carvão ou coque para produzir sua redução.

O estanho produzido é impuro, por isso é tratado com hidróxido de sódio ou ácido clorídrico para solubilizar o estanho. Em seguida, este é submetido à eletrólise, sendo o ânodo do estanho e o cátodo do ferro. O estanho é depositado no cátodo, com pureza superior a 90%.

Usos / aplicações

Proteção contra corrosão

O estanho é um metal resistente à corrosão. A chamada lata ou folha-de-flandres é um recipiente de aço revestido com uma camada de estanho para evitar a oxidação.

Latas têm sido usadas para armazenar alimentos e outras substâncias, por exemplo: tintas, vernizes, solventes, etc. Mas eles estão sendo substituídos por recipientes de alumínio ou plástico. Tubos e válvulas revestidos de estanho mantêm a pureza da água e das bebidas.

Ligas

O homem começou a usar o bronze por mais de 5000 anos. O bronze é uma liga de cobre e estanho usada na fabricação de ferramentas, armas e utensílios domésticos.

Da mesma forma, o peltre, uma liga que era inicialmente feita de estanho e chumbo, era usado para fazer potes, pratos, etc. Mas, devido à toxicidade do chumbo, o peltre é atualmente feito de liga de estanho, antimônio e cobalto.

A liga de estanho e chumbo possui baixo ponto de fusão, propriedade que tem permitido seu uso na soldagem, técnica que serve para unir peças presentes em circuitos elétricos e eletrônicos. Existem peças automotivas em que o estanho é ligado ao ferro, enquanto ligas de alumínio, estanho e titânio são utilizadas em veículos aeroespaciais.

As ligas de zircônio, também chamadas de Zircaloys, são usadas em reatores nucleares e possuem uma pequena quantidade de estanho.

A liga de prata e estanho tem sido usada em amálgamas dentais.

Uma liga cristalina com o elemento nióbio é um supercondutor que opera a uma temperatura de 18 K e mantém sua propriedade em um forte campo magnético.

Óculos

O estanho é usado no processo Pilkington para produzir vidros para janelas. O vidro fundido é colocado sobre uma superfície de estanho fundido, adquirindo uma superfície plana e lisa. Esta técnica ainda está sendo usada com sucesso.

Sais de estanho são pulverizados no vidro para obter um revestimento eletricamente condutor e podem ser usados ​​para fazer pára-brisas e painéis de iluminação anti-congelamento.

Compostos de estanho

Cloreto estanoso (SnCl2) é usado em estanhagem e como agente redutor na fabricação de polímeros e corantes. Fluoreto estanoso (SnF2) é um ingrediente ativo em pastas de dente.

Enquanto isso, seu óxido é um catalisador útil em certos processos industriais. Além disso, é usado como pó para polir aço.

Os compostos orgânicos de estanho são usados ​​como biocidas e fungicidas, sendo tóxicos para os humanos. Os estabilizadores orgânicos de estanho são usados ​​para prevenir alterações no cloreto de polivinila devido à exposição à luz e ao calor.

Cloreto estânico (SnCl4) é usado como estabilizador de perfume e como material de partida para outros sais de estanho.

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição). Mc Graw Hill.
  2. Wikipedia. (2020). Lata. Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. Centro Nacional de Informação sobre Biotecnologia (2020). Lata. PubChem Compound Summary for CID 23974. Obtido em: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  4. Dr. Doug Stewart. (2020). Fatos sobre o elemento estanho. Recuperado de: chemicool.com
  5. Os editores da Encyclopaedia Britannica. (2020). Lata. Recuperado de: britannica.com
  6. Bell, Terence. (26 de agosto de 2020). As propriedades, produção e aplicações do estanho. Recuperado de: Thoughtco.com
  7. Lenntech B.V. (2020). Lata. Recuperado de: lenntech.com
  8. Stephanie Pappas. (2015, 28 de julho). Fatos sobre o estanho. Recuperado de: livescience.com
  9. Procedimentos da Conferência AIP. (9 de fevereiro de 2018). Recuperação de estanho da escória de estanho pelo método de eletrólise. doi.org/10.1063/1.5024070