Alva (Sn)

Atrašanās dabā. Alvas sakausējumus (bronzu) pazina Šumerā 4000. gadu p.m.ē. Ķīnā un Japānā. Alvas nosaukums latīņu valodā stannum ir atvasināts no sanskrita valodas vārda sta – ciets. Šī elementa un metālā latviskais nosaukums, šķiet cēlies no vārda, ko lietp krievu valodā- oлoBo. Svarīgākie alvu saturošie minerāli ir kasiterīts jeb alvas akmens SnO₂ un stannīti jeb alvas kolčedāns Cu₂FeSnS₄ . Alvas rūdas koncentrētas Klusā okeāna rietumu daļai pieguļošā teritorijā, kā arī Kazahijā, Bolīvijā, Zairā, Nigērijā.

            Iegūšana. Alvu iegūst no rūdām, kas pēc bagātināšanas un ķīmiskās apstrādes satur ~ 30%….70% SnO₂ (masas daļās). Alvas dioksīdu reducē ar CO.

            Īpašības. Vienkāršas vielas veidā alvai ir trīs modifikācijas a-Sn- pelēkā alva, b-Sn- baltā alva, g-Sn- trauslā alva.  Alva parastajos apstākļos ir sudrabbalts, mīksts metāls. To liecot, dzirdams raksturīgs troksnis- krakšķis jeb t.s. “alvas kliedziens”, kas rodas, alvas kristāliem beržoties citam gar citu. Alva ir viegli velmējama un stiepjama, tāpēc no tās var izveidot foliju- staniolu. Temperatūrā, kas zemāka par 13,2 ^oC, baltā alva sāk pārvērsties par pelēkajā alvā. Ar to ir izskaidrojama pelēku, irdenu plankumu rašanās uz alvas izstrādājumiem. Šo parādību sauc par alvas mēri, kas pēc a-Sn kristalizācijas centru izveidošanās var progresēt arī parastajos apstākļos. To veicina Zn un Al piemaisījumi, bet kavē Bi, Sb un Pb piemaisījumi. Alvas mēris visstraujāk noris –33^oC temperatūrā, kad baltā alva momentāni sairst par pelēku pulveri. Tāpēc alva ir jāsargā no zemām temperatūrām. Process a-Sn         b-Sn parastajos apstākļos praktiski nenoris, to panāk, pelēko alvu karsējot līdz 200^oC.

            Alvu pārklāj blīva alvas dioksīda aizsargkārtiņa, tāpēc ar skābekli, halogēniem un sēru tā reaģē tikai paaugstinātā temperatūrā:      

Sn + O₂    t^o     SnO₂ 

Sn + 2Cl₂   t^o     SnCl₄

Sn +2S   t^o     SnS₂ 

Alva nereaģē ar H₂ , N₂, Si₂ , C.

Alva oksidējas sālsskābes šķīdumā, šo procesu veicina O_­2 klātbūtne:

Sn +2HCl   t^o    SnCl₂ +H₂    

Sn + 4HCl + O₂  t^o         SnCl₄ + 2H₂O

           

Ar koncentrētu HNO₃ un H₂SO₄ alva reaģē šādi:

                                                Sn + 4HNO₃                H₂SnO₃ + 4NO₂    + 4H₂O

                                                Sn + 4H₂SO₄           Sn(SO_4­)₂ + 2SO₂    +4H₂­O

            Alva reaģē ar sārmu ūdens šķīdumiem un kausējumiem:

                                    Sn +2KOH   t^o      K₂SnO₂ +H₂ ­      

            Skābekļa O₂ klātbūtnē šī reakcija noris šādi:

                                    Sn +2KOH + O₂  t^o     K₂SnO₃  +H₂O

Izmantoðana. Alvu lieto alvīta jeb baltā skārda ražošanai un viegli kūstošu metālu sakausējumu iegūšanai. Alvas foliju (staniolu) lieto kondensatoru izgatavošanā. No alvas senāk izgatavoja servīzes un rotaļlietas, piemēram, alvas zaldātiņus.

Alvas savienojumi.

ü    Alvas (II) oksīds SnO ir tumšbrūna pulverveida viela. To iegūst, sadalot alvas (II) hidroksīdu Sn(OH)₂ oglekļa dioksīda atmosfērā.

ü   Alvas (II) hidroksīdu Sn(OH)_2­ baltu nogulšņu veidā iegūst alvas (II) sāļu un sārmu apmaiņas reakcijās. Tas ir amfotērs savienojums, jo reaģē arī ar sārmiem, veidojot tetrahidroksostannītu:

                           Sn(OH)₂­ + 2KOH          K₂[Sn(OH)₄]  

No alvas (II) sāļiem vislielākā praktiskā nozīme ir SnCl₂   2H₂O.                      Tā ir bezkrāsaina viela, kristāliska viela, kas paaugstinātā temperatūrā vai ūdens šķīdumā hidrolizējas:

           SnCl₂ + H₂O           Sn(OH)Cl +HCl

Alvas (II) hlorīds ir spēcīgs reducētājs:         

                  2FeCl₃ + SnCl₂         2FeCl₂  + SnCl₄

                  2HgCl₂ + SnCl₂         SnCl₄ + Hg₂Cl₂     

                  Hg₂Cl₂ + SnCl₂          SnCl₄ + 2Hg

Alvas (II) hlorīdu izmanto par reducētāju organiskajā sintēzē un par kodinātāju tekstilrūpniecībā.

Alvas (IV) savienojumi ir stabilāki par alvas(II) savienojumiem. Alvas (IV) oksīds kūst 2000^oC temperatūrā, tas ir inerts pret skābju un bāzu ūdens šķīdumu iedarbību, taču kausējumā ar sārmiem tam izpaužas skābes īpašības.

SnO₂ lieto termiski stabilu glazūru un emalju izgatavošanai. 

ü   Alvas (IV) oksīda hidrāts ir amfotērs savienojums, bet skābās īpašības tam izteiktas vairāk, tāpēc to sauc par alvskābi. Alvskābei ir divas modifikācijas: a- alvskābe un b- alvskābe. a- alvskābi iegūst no alvas (IV) hlorīda:

SnCl₄­ + 4NH_4­OH         H₂SnO₃     +4NH₄Cl + H₂O

Veidojas baltas a- alvskābes nogūlsnes.

H­₂Sn­O₃ var uzskatīt par alvas ­(IV) hidroksīdu Sn(OH)₄, kas zaudējis vienu molekulu ūdens. Izžūstot alvskābe zaudē visu ūdeni un veido alvas (IV) oksīdu.

Alvskābes sastāvs ir mainīgs, tāpēc pareizāk to attēlot ar formulu mSn

  nH₂O.

a - alvskābe ir amfotērs savienojums:

H₂SnO₃ + 4HCl à SnCl₄ + 3H_2­O₃

H_­2SnO₃ + 2NaOH + H₂O à Na₂[Sn(OH)₆]   

H₂SnO­₃ + 2NaOH  t^o   Na₂SnO₃ + 2H₂O

Alvskābes sāļus sauc par stannātiem.   

b - alvskābi iegūst, iedarbojoties uz alvu ar koncentrētu slāpekļskābi :

Sn + 4HNO₃­ à H₂SnO₃ + 4NO₂ á + H₂O

b - alvskābe nereaģē ne ar skābēm, ne ar sārmu šķīdumiem, taču kausējumā ar sārmiem tā veido stannātus.

ü       Alvas (IV) hlorīds SnCl₄ ir šķidrums, kura viršanas temperatūra ir

113,7^oC. Rūpniecībā to iegūst, alvotās skārda atkritumus apstrādājot ar hloru. SnCl₄ gaisā kūp, jo mitruma iedarbībā tas hidrolizējas:

SnCl₄ + 3H₂O à H₂SnO₃ + 4HClá

SnCl₄ lieto par dūmus veidojošu vielu.

ü    Alvas (IV) sulfīds SnS₂ ir zeltaini dzeltena, kristāliska viela. To lieto par zelta krāsas pigmentu koka un ģipša izstrādājumu pārklāšanai, tāpēc alvas (IV) sulfīdu sauc arī par vizuļzeltu.    

Alvas (IV) hidrīts SnH₄ jeb stannometāns ir bezkrāsaina, ļoti indīga un nestabila gāze, kas pakāpeniski sadalās:

SnH₄ à Sn + 2H₂ 

SnH₄ iegūst no stannīdiem.

Mg₂Sn + 4HCl à SnH₄ á + 2MgCl₂

Darba autori: Ģirts Milgrāvis (2.c)

Nauris Ruska (2.c)