תכונות פיזיקליות וכימיות של פח. תכונות פיזיקליות בסיסיות של פח

16.12.2023

פח הוא יסוד כימי בעל הסמל Sn (מלטינית: stannum) ומספר אטומי 50. זוהי מתכת שלאחר המעבר בקבוצה 14 של הטבלה המחזורית של היסודות. בדיל מתקבל בעיקר מהמינרל עפרת בדיל המכילה בדיל דו חמצני SnO2. לפח יש קווי דמיון כימיים לשני שכניו בקבוצה 14, גרמניום ועופרת, ויש לו שני מצבי חמצון עיקריים, +2 והמעט יותר יציב +4. הפח הוא היסוד ה-49 בשכיחותו ובעל המספר הגבוה ביותר של איזוטופים יציבים בטבלה המחזורית (עם 10 איזוטופים יציבים), הודות למספר הפרוטונים ה"קסום" שלו. לפח שני אלוטרופים עיקריים: בטמפרטורת החדר, האלוטרופ היציב הוא β-tin, מתכת כסופה-לבנה, ניתנת לגימור, אך בטמפרטורות נמוכות משתנה הפח ל-α-פח האפור פחות צפוף, בעל מבנה קובי דמוי יהלום. . מתכת פח אינה מתחמצנת בקלות באוויר. הסגסוגת הראשונה ששימשה בקנה מידה גדול הייתה ברונזה, עשויה מפח ונחושת, החל בשנת 3000 לפני הספירה. ה. לאחר 600 לפני הספירה ה. פח מתכתי טהור הופק. סגסוגת פח-עופרת של 85-90% פח, המורכבת לרוב מנחושת, אנטימון ועופרת, שימשה לייצור כלי אוכל מתקופת הברונזה ועד המאה ה-20. כיום, נעשה שימוש בדיל בסגסוגות רבות, לרוב בסגסוגות בדיל רכות/עופרת, המכילות בדרך כלל 60% או יותר בדיל. שימוש נפוץ נוסף לפח הוא כציפוי עמיד בפני קורוזיה על פלדה. תרכובות בדיל אנאורגניות אינן רעילות למדי. בגלל הרעילות הנמוכה שלה, נעשה שימוש במתכת משומר לאריזת מזון באמצעות קופסאות פח, שעשויות למעשה בעיקר מפלדה או אלומיניום. עם זאת, חשיפת יתר לפח עלולה לגרום לבעיות בחילוף החומרים של יסודות קורט חיוניים כמו נחושת ואבץ, וכמה תרכובות אורגנוטין יכולות להיות רעילות כמעט כמו ציאניד.

מאפיינים

גוּפָנִי

פח הוא מתכת כסופה-לבנה רכה, ניתנת לגימור, רקיעה וקריסטלית גבוהה. כאשר לוחית פח מכופפת, נשמע קול פיצוח המכונה "סדק פח" מהתאומות של הגבישים. בדיל נמס בטמפרטורה נמוכה, בסביבות 232 מעלות צלזיוס, הנמוך ביותר בקבוצה 14. נקודת ההיתוך יורדת עוד יותר ל-177.3 מעלות צלזיוס עבור חלקיקים של 11 ננומטר. פח β (צורה מתכתית, או פח לבן, מבנה BCT), אשר מיוצב בטמפרטורת החדר ומעלה, ניתן לעיבוד. לעומת זאת, פח α (הצורה הלא מתכתית, או פח אפור), אשר מיוצב בטמפרטורות של עד 13.2 מעלות צלזיוס, הוא שביר. ל-α-tin יש מבנה גבישי מעוקב הדומה ליהלום, סיליקון או גרמניום. ל-α-tin אין תכונות מתכתיות כלל מכיוון שהאטומים שלו יוצרים מבנה קוולנטי שבו אלקטרונים אינם יכולים לנוע בחופשיות. זהו חומר אבקתי אפור עמום שאין לו שימוש נרחב מעבר לכמה יישומים מיוחדים של מוליכים למחצה. שני אלוטרופים אלו, α-tin ו-β-tin, ידועים יותר בתור פח אפור ופח לבן, בהתאמה. שני אלוטרופים נוספים, γ ו-σ, קיימים בטמפרטורות מעל 161 מעלות צלזיוס ובלחצים מעל כמה ג'יגה-פסקל. בתנאים קרים, פח-β הופך באופן ספונטני ל-α-פח. תופעה זו מכונה "מכת הפח". למרות שטמפרטורת הטרנספורמציה של α-β היא נומינלית 13.2 מעלות צלזיוס וזיהומים (למשל Al, Zn וכו') מתחת לטמפרטורת המעבר הם מתחת ל-0 מעלות צלזיוס, ובתוספת של Sb או Bi, ייתכן שהטרנספורמציה לא תתרחש כלל, הגדלת העמידות של הפח. דרגות מסחריות של בדיל (99.8%) מתנגדות לשינוי עקב ההשפעה המעכבת של כמויות קטנות של ביסמוט, אנטימון, עופרת וכסף הנוכחים כזיהומים. יסודות סגסוגת כגון נחושת, אנטימון, ביסמוט, קדמיום, כסף מגבירים את קשיות החומר. פח יוצר די בקלות שלבים בין-מתכתיים קשים ושבירים, שלעתים קרובות אינם רצויים. בדיל אינו יוצר תמיסות מוצקות רבות במתכות אחרות באופן כללי, ולמספר יסודות יש מסיסות מוצקה ניכרת בפח. עם זאת, מערכות איוטקטיות פשוטות נצפו עם ביסמוט, גליום, עופרת, תליום ואבץ. פח הופך למוליך מתחת ל-3.72 K והוא אחד המוליכים הראשונים שנחקרו; אפקט מייסנר, אחד המאפיינים האופייניים של מוליכי-על, התגלה לראשונה בגבישי פח מוליכי-על.

תכונות כימיות

בדיל עמיד בפני קורוזיה ממים, אך עלול להיות מותקף על ידי חומצות ואלקליות. פח ניתן לליטוש גבוה ומשמש כציפוי הגנה למתכות אחרות. שכבת תחמוצת מגן (פאסיבית) מונעת חמצון נוסף, זהה לזה שנוצר על עופרת בדיל וסגסוגות בדיל אחרות. פח פועל כזרז כאשר חמצן נמצא בתמיסה ומסייע בהאצת קורוזיה כימית.

איזוטופים

לפח יש עשרה איזוטופים יציבים עם המסות האטומיות 112, 114, 120, 122 ו-124, המספר הגדול ביותר מכל יסוד. הנפוצים שבהם הם 120Sn (כמעט שליש מכלל הפח), 118Sn ו-116Sn, בעוד שהפחות נפוצים הם 115Sn. לאיזוטופים בעלי מסה זוגית אין ספין גרעיני, ואילו לאיזוטופים עם מספרים אי-זוגיים יש ספין של +1/2. פח, עם שלושה איזוטופים נפוצים 116Sn, 118Sn ו-120Sn, הוא אחד האלמנטים הקלים ביותר לזיהוי וניתוח באמצעות ספקטרוסקופיה של NMR. מאמינים שמספר גדול זה של איזוטופים יציבים הוא תוצאה ישירה של המספר האטומי 50, "המספר הקסום" בפיזיקה הגרעינית. בדיל מופיע גם ב-29 איזוטופים לא יציבים, המכסים את כל המסות האטומיות האחרות מ-99 עד 137. מלבד 126Sn, עם זמן מחצית חיים של 230,000 שנים, לכל הרדיואיזוטופים יש זמן מחצית חיים של פחות משנה. 100Sn רדיואקטיבי, שהתגלה ב-1994, ו-132Sn הם בין הגרעינים הבודדים עם גרעין "קסם כפול": למרות שהם לא יציבים, בעלי יחס פרוטון-נייטרון מאוד לא אחיד, הם מייצגים נקודות קצה שמעבר להן היציבות יורדת במהירות. עוד 30 איזומרים מט-יציבים היו אופייניים לאיזוטופים בין 111 ל-131, היציב ביותר הוא 121mCH עם זמן מחצית חיים של 43.9 שנים. הבדלים יחסיים בשפע של איזוטופי בדיל יציבים יכולים להיות מוסברים על ידי אופני היווצרותם השונים בנוקלאוסינתזה של כוכבים. 116Sn עד 120Sn כולל נוצרים על ידי תהליך s (נייטרונים איטיים) ברוב הכוכבים ולכן הם האיזוטופים הנפוצים ביותר, בעוד ש-122Sn ו-124Sn לא נוצרים רק על ידי תהליך ה-R (נייטרונים מהירים) בסופרנובות ושכיחות פחות. (גם האיזוטופים 117Sn עד 120Sn נהנים מתהליך r.) לבסוף, האיזוטופים הנדירים ביותר עשירי פרוטונים, 112Sn, 114Sn ו-115Sn, אינם ניתנים להפקה בכמויות משמעותיות בתהליכי s- ו-r ונחשבים ככאלה. בין תהליכי p. גרעינים שמקורם אינו מובן במלואו. חלק מהמנגנונים המוצעים להיווצרותם כוללים לכידת פרוטונים כמו גם פירוק פוטו, אם כי ניתן לייצר 115Sn באופן חלקי בתהליך ה-s-process, הן בבת אחת והן כ"בת" של 115In מאריך ימים.

אֶטִימוֹלוֹגִיָה

המילה האנגלית tin (פח) משותפת לשפות הגרמניות וניתן לייחס אותה ל-Proto-Germanic *tin-om; הקוגנטים כוללים צין גרמני, טן שוודי ופח הולנדי. המילה אינה מצויה בענפים אחרים של שפות הודו-אירופיות, אלא כהשאלה מגרמנית (לדוגמה, המילה האירית tinne הגיעה מ- tin באנגלית). השם הלטיני stannum פירושו במקור סגסוגת של כסף ועופרת, ובמאה ה-4 לפני הספירה. ה. פירושו הגיע ל"פח" - המילה הלטינית המוקדמת יותר עבורו הייתה plumbum quandum, או "עופרת לבנה". נראה שהמילה סטנום נגזרה מהסטגנום הקדום (אותו חומר), מקור הכינוי הרומנסקי והקלטי לפח. מקורו של stannum/stāgnum אינו ידוע; זה עשוי להיות פרה-הודו-אירופי. לפי המילון האנציקלופדי של מאייר, להיפך, סטאנום נחשב לנגזרת של סטיין קורניש ומהווה עדות לכך שקורנוול הייתה המקור העיקרי של בדיל במאות הראשונות לספירה.

כַּתָבָה

החילוץ והשימוש בפח החלו בתקופת הברונזה, בסביבות 3000 לפני הספירה. לפני הספירה, כאשר צוין כי לחפצי נחושת שנוצרו מעפרות פולי מתכתיות עם תכולת מתכת שונה יש תכונות פיזיקליות שונות. חפצי הברונזה המוקדמים ביותר הכילו פחות מ-2% בדיל או ארסן ולכן מאמינים שהם תוצאה של סגסוג לא מכוון על ידי מעקב אחר תכולת המתכת של עפרות הנחושת. הוספת מתכת שנייה לנחושת מגבירה את חוזקה, מורידה את נקודת ההיתוך שלה ומשפרת את תהליך היציקה על ידי יצירת נמס דק יותר צפוף יותר ופחות ספוג בקירור. זה איפשר ליצור צורות מורכבות הרבה יותר של חפצי ברונזה סגורים. חפצי ברונזה עם ארסן הופיעו בעיקר במזרח התיכון, שם נמצא לעתים קרובות ארסן בשילוב עם עפרות נחושת, אולם, עד מהרה התבררו הסיכונים הבריאותיים הקשורים בשימוש בחפצים כאלה, והחל החיפוש אחר מקורות לעפרות בדיל הרבה פחות מסוכנים. תקופת הברונזה המוקדמת. זה יצר ביקוש לפח המתכת הנדיר ויצר רשת סחר שקישרה בין מקורות רחוקים של פח לשווקים של תרבויות מתקופת הברונזה. קאזיריט, או עפרת בדיל (SnO2), תחמוצת בדיל, הייתה ככל הנראה המקור המקורי של בדיל בימי קדם. צורות אחרות של עפרות בדיל הן סולפידים פחות נפוצים כמו סטאניט, הדורשים תהליך התכה פעיל יותר. קזיטריט מצטבר לעתים קרובות בתעלות סחף כמשקעים מכיוון שהוא כבד יותר, קשיח יותר ועמיד יותר מבחינה כימית מגרניט. קזיריט הוא בדרך כלל שחור או בדרך כלל צבעו כהה, ומרבדיו נראים בקלות בגדות הנהר. ניתן לאסוף ולהפריד בקלות מרבצי סחף (placer) בשיטות דומות לניקוי זהב.

תרכובות וכימיה

ברוב המוחלט, לדיל יש מצב חמצון של II או IV.

תרכובות אנאורגניות

תרכובות הליד ידועות בשני מצבי החמצון. עבור SN(IV), כל ארבעת ההלידים ידועים היטב: SnF4, SnCl4, SnBr4 ו-SnI4. שלושת היסודות הכבדים ביותר הם תרכובות מולקולריות נדיפות, בעוד שטטראפלואוריד הוא פולימרי. כל ארבעת ההלידים עבור Sn(II) ידועים גם: SnF2, SnCl2, SnBr2 ו-SnI2. כל אלה הם מוצקים פולימריים. מבין שמונה התרכובות הללו, רק יודים צבעוניים. פח(II) כלוריד (הידוע גם כסטאנו כלוריד) הוא הליד הפח החשוב ביותר מבחינה מסחרית. כלור מגיב עם מתכת בדיל כדי ליצור SnCl4 בעוד התגובה של חומצה הידרוכלורית ופח מייצרת SnCl2 וגז מימן. בנוסף, SnCl4 ו-Sn מתחברים עם כלוריד בדיל בתהליך הנקרא פרופורציה משותפת: SnCl4 + CH → 2 Sncl2 טין יכול ליצור תחמוצות רבות, סולפידים ונגזרות אחרות של כלקוגניד. דו חמצני SnO2 (קסטריט) נוצר כאשר מחממים את הפח בנוכחות אוויר. SnO2 הוא אמפוטרי באופיו, מה שאומר שהוא מתמוסס בתמיסות חומציות ובסיסיות. ידועים גם סטאנטים בעלי המבנה Sn(OH)6]2, כמו K2, אם כי חומצת סטאן חופשית H2[CH(on)6] אינה ידועה. גופרי בדיל קיימים הן במצבי חמצון +2 ו+4: בדיל(II) גופרית ופח(IV) גופרתי (זהב פסיפס).

הידידים

Stannan (SnH4), עם פח במצב חמצון +4, אינו יציב. עם זאת, הידידים אורגנוטין ידועים היטב, למשל טריבולין הידריד (Sn(C4H9)3H). תרכובות אלו משחררות רדיקלי בדיל טריביטילטין חולפים, שהם דוגמאות נדירות לתרכובות בדיל(III).

תרכובות אורגנוטין

תרכובות אורגנוטין, הנקראות לפעמים סטאננים, הן תרכובות כימיות עם קשרי פחמן בדיל. מבין תרכובות הפח, הנגזרות האורגניות הן השימושיות ביותר מבחינה מסחרית. כמה תרכובות אורגנוטין רעילות מאוד ומשמשות כביוצידים. התרכובת האורגנוטין הידועה הראשונה הייתה דיאתילטין דיויד (C2H5)2SnI2), אשר התגלתה על ידי אדוארד פרנקלנד ב-1849. רוב תרכובות הפח האורגניות הן נוזלים או מוצקים חסרי צבע ועמידים בפני אוויר ומים. הם מאמצים גיאומטריה טטרהדרלית. ניתן להכין תרכובות טטראאלקיל וטטרארילטין באמצעות ריאגנטים של Grignard:

4 + 4 RMgBr → R

אלקיל הלידים מעורבים, הנפוצים יותר ובעלי ערך מסחרי גדול יותר מנגזרות טטרא-אורגניות, מוכנים על ידי תגובות סידור מחדש:

4Sn → 2 SnCl2R2

תרכובות אורגנוטין דו ערכיות הן נדירות, אם כי נפוצות יותר מאשר תרכובות אורגנוגרמניום דו ערכיות ותרכובות אורגנוסיליקון. הייצוב הגדול יותר שיש ל-Sn(II) מיוחס ל"אפקט הצמד האינרטי". תרכובות אורגנוטין (II) כוללות הן סטנילנים (נוסחה: R2Sn, כפי שניתן לראות עבור קרבנים בודדים) והן דיסטנילנים (R4Sn2), ששווי ערך לאלקנים. שני השיעורים מפגינים תגובות חריגות.

הִתהַוּוּת

בדיל נוצר בתהליך ה-s לטווח ארוך בכוכבים בעלי מסה נמוכה ובינונית (עם מסות של פי 0.6 עד פי 10 מהמסה של השמש) ולבסוף, במהלך התפרקות בטא של איזוטופים אינדיום כבדים. בדיל הוא היסוד ה-49 הנפוץ ביותר בקרום כדור הארץ, ב-2 עמודים לדקה לעומת 75 מ"ג/ליטר עבור אבץ, 50 עמודים לדקה עבור נחושת ו-14 עמודים לדקה עבור עופרת. פח אינו מופיע כיסוד מקורי, אלא יש להפיקו מעפרות שונות. קאסיטריט (SnO2) הוא המקור היחיד של בדיל בעל חשיבות מסחרית, אם כי כמויות קטנות של בדיל מוחזרות מסולפידים מורכבים כמו סטאניט, ציפינדריט, פרנקייט, קנפילדיט וטיליט. מינרלים מפח כמעט תמיד קשורים לסלע גרניט, בדרך כלל ברמת תחמוצת הפח של 1%. בשל המשקל הסגולי הגבוה של בדיל דו-חמצני, כ-80% מהפח שנכרה מגיע ממרבצים משניים המוחזרים ממרבצים ראשוניים. בדיל מוחזר לעתים קרובות מגרגירים שנשטפו במורד הזרם בעבר והופקדו בעמקים או בים. השיטות החסכוניות ביותר לכריית פח הן גריפה, הידראוליקה או בורות פתוחים. רוב הבדיל בעולם מיוצר ממרבצי מקום, אשר עשויים להכיל עד 0.015% בדיל. עתודות מכרות פח בעולם (טון, 2011)

סין 1500000

מלזיה 250000

אינדונזיה 800000

ברזיל 590000

בוליביה 400,000

רוסיה 350000

אוסטרליה 180000

תאילנד 170000

אחרים 180000

סך הכל 4800000

כ-253,000 טונות של פח נכרו ב-2011, בעיקר מסין (110,000 טון), אינדונזיה (51,000 טון), פרו (34,600 טון), בוליביה (20,700 טון) וברזיל (12,000 טון). ההערכות לייצור בדיל השתנו היסטורית בהתאם לדינמיקת הכדאיות הכלכלית ולהתפתחויות בטכנולוגיית הכרייה, אך בשיעורי הצריכה והטכנולוגיה הנוכחיים, ההערכה היא שכריית בדיל תיגמר בכדור הארץ תוך 40 שנה. לסטר בראון הציע שהפח עלול להיגמר תוך 20 שנה בהתבסס על אקסטרפולציה שמרנית ביותר של צמיחה של 2% בשנה. עתודות פח הניתנות להשבתה כלכלית: מיליון. טונות בשנה

פח ממוחזר או גרוטאות הוא גם מקור חשוב למתכת זו. שחזור פח באמצעות ייצור משני או מיחזור של גרוטאות פח צומח בקצב מהיר. בעוד שארצות הברית לא כורה בדיל מאז 1993 וגם לא התיכה בדיל מאז 1989, היא הייתה היצרנית המשנית הגדולה ביותר של בדיל, ועבדה כמעט 14,000 טון ב-2006. מרבצים חדשים נמצאים בדרום מונגוליה, ובשנת 2009 התגלו מרבצי בדיל חדשים בקולומביה על ידי Seminole Group Colombia CI, SAS.

הפקה

בדיל מיוצר על ידי הפחתת פחמימות פחמימות של עפרות תחמוצת באמצעות פחמן או קולה. ניתן להשתמש בתנורי הדהוד ובתנורים חשמליים.

מחיר והחלפה

הפח הוא ייחודי בין סחורות מינרלים אחרות בשל הסכמים מורכבים בין מדינות מייצרות וצרכנות החל משנת 1921. הסכמים מוקדמים יותר נטו להיות מעט לא פורמליים וספוראדיים והובילו ל"הסכם הפח הבינלאומי הראשון" ב-1956, הראשון מתוך סדרה קבועה של הסכמים שלמעשה חדלו להתקיים ב-1985. באמצעות סדרת הסכמים זו, למועצת הפח הבינלאומית (ITC) הייתה השפעה משמעותית על מחירי הפח. MCO תמכה במחיר הפח בתקופות של מחירים נמוכים על ידי רכישת פח למלאי החיץ שלה והצליחה להכיל את המחיר בתקופות של מחירים גבוהים על ידי מכירת פח ממלאי זה. זו הייתה גישה נגד שוק שנועדה להבטיח זרימה מספקת של פח למדינות צורכות ורווחים למדינות מייצרות. עם זאת, מלאי החיץ לא היה גדול מספיק, ובמשך רוב 29 השנים הללו, מחירי הפח עלו, לעתים בחדות, במיוחד מ-1973 עד 1980, כאשר האינפלציה המשתוללת פקדה רבות מכלכלות העולם. בסוף שנות ה-70 ותחילת שנות ה-80, מלאי הפח של ממשלת ארה"ב היו במצב מכירה אגרסיבי, בין השאר כדי לנצל את מחירי הפח הגבוהים מבחינה היסטורית. השפל של 1981-82 היה קשה למדי עבור תעשיית הפח. צריכת הפח ירדה בחדות. MCO הצליחה להימנע מהפחתה דרסטית באמת על ידי האצת רכישות עבור מלאי החיץ שלה; פעילויות אלה דרשו מחברי MCO ללוות בהיקפים גדולים מבנקים ומחברות מסחר במתכות כדי להגדיל את משאביהם. MCO המשיכה ללוות כספים עד סוף 1985, אז הגיעה למסגרת האשראי שלה. מיד לאחר מכן הגיע "משבר הפח" הגדול, ואז הפח הודר מהמסחר בבורסת המתכות של לונדון לתקופה של שלוש שנים, ה-MCO קרס במהרה, ומחירי הפח, כבר בשוק חופשי, ירדו בחדות ל-4 דולר לכל פאונד (453 גרם), ונשאר ברמה זו עד שנות ה-90. המחיר עלה שוב עד 2010 עם התאוששות בצריכה בעקבות המשבר הכלכלי העולמי של 2008-2009, המלווה בצמיחה מחודשת ומתמשכת בצריכה בעולם המתפתח. בורסת המתכות של לונדון (LME) היא פלטפורמת המסחר העיקרית של פח. שווקי פח נוספים הם שוק הפח של קואלה לומפור (KLTM) ובורסת הפח של אינדונזיה (INATIN).

יישומים

בשנת 2006, כמחצית מכלל הפח שיוצר שימש בהלחמות. שאר השימושים התחלקו בין ציפוי פח, כימיקלים מפח, פליז וסגסוגות ברונזה ושימושי נישה.

לְרַתֵך

פח שימש כבר זמן רב בסגסוגות עם עופרת כהלחמה, בכמויות שנעות בין 5 ל-70%. הפח יוצר תערובת אוטקטית עם עופרת בשיעור של 63% פח ו-37% עופרת. הלחמות כאלה משמשות לחיבור צינורות או מעגלים חשמליים. ב-1 ביולי 2006 נכנסו לתוקף ההנחיה לפסולת ציוד חשמלי ואלקטרוני של האיחוד האירופי (הנחיית WEEE) והוראת RoHS. תכולת העופרת בסגסוגות כאלה ירדה. החלפת עופרת מגיעה עם בעיות רבות, כולל נקודות התכה גבוהות יותר והיווצרות שפם פח. מכת פח עלולה להתרחש בהלחמות ללא עופרת.

פחחות

קשרי פח מתאימים היטב לגיהוץ ומשמשים לציפוי עופרת, אבץ ופלדה כדי למנוע קורוזיה. מיכלי פלדה משימורים נמצאים בשימוש נרחב לשימור מזון, וזה מהווה חלק גדול משוק מתכת הפח. בלונדון בשנת 1812 נוצר מיכל הפח הראשון לשימור מזון. באנגלית בריטית אלה נקראים "פחים", אבל באמריקה הם נקראים "קופסאות שימורים" או "פחיות פח". שם הסלנג לפחית בירה הוא "טיני" או "פחזנית". כלי בישול מנחושת כגון סירים ומחבתות מצופים לרוב בשכבה דקה של פח, שכן השילוב של מזונות חומציים עם נחושת עלול להיות רעיל.

סגסוגות מיוחדות

פח משתלב עם אלמנטים אחרים ויוצר סגסוגות שימושיות רבות. בדיל הוא לרוב סגסוגת עם נחושת. בסגסוגת פח-עופרת יש 85-99% פח; מתכת נושאת מכילה גם אחוז גבוה של פח. ברונזה היא בעיקר נחושת (12% בדיל), בעוד שתוספת של זרחן מייצרת ברונזה זרחתית. ברונזה פעמון היא גם סגסוגת נחושת-פח המכילה 22% בדיל. פח שימש לעתים במטבעות ליצירת פרוטות אמריקאיות וקנדיות. מכיוון שנחושת הייתה לעתים קרובות המתכת הבסיסית במטבעות אלה, לפעמים כולל אבץ, הם עשויים להיקרא ברונזה ו/או סגסוגות פליז. תרכובת ניוביום-פח Nb3Sn שימשה מסחרית בסלילי מגנט מוליכי-על בשל הטמפרטורה הקריטית הגבוהה שלה (18 K) והשדה המגנטי הקריטי (25 T). מגנט מוליך-על השוקל רק שני קילוגרמים יכול ליצור את אותו שדה מגנטי כמו אלקטרומגנטים בעלי משקל תקין. חלק קטן של פח מתווסף לסגסוגות זירקוניום לחיפוי דלק גרעיני. ברוב צינורות המתכת על עוגב יש כמויות שונות של פח/עופרת, כאשר סגסוגות 50/50 הן הנפוצות ביותר. כמות הפח בצינור קובעת את הטון של הצינור, שכן הפח נותן למכשיר את התהודה הרצויה. כאשר פח/סגסוגת עופרת מתקררת, העופרת מתקררת מעט מהר יותר ומייצרת אפקט מנומר או מנומר. סגסוגת מתכת זו נקראת מתכת נקודתית. היתרונות העיקריים של שימוש בפח לצינורות הם המראה, הביצועים ועמידותו בפני קורוזיה.

יישומים אחרים

פלדת שימורים מחוררת היא טכניקת מלאכה שמקורה במרכז אירופה ליצירת חפצי בית שהיו פונקציונליים ודקורטיביים כאחד. פנסי פח מחוררים הם היישום הנפוץ ביותר של טכניקה זו. אור נרות העובר דרך הנקבים יוצר תבנית אור דקורטיבית. פנסים ופריטי פח מחוררים אחרים נוצרו בעולם החדש מאז ההתנחלויות האירופיות הקדומות ביותר. דוגמה מפורסמת היא פנס Revere, הנקרא על שמו של פול Revere. לפני העידן המודרני, באזורים מסוימים בהרי האלפים, חודדו קרני עיזים או איל ונוקב דרכה מתכת בצורת האלפבית ומספרים מאחד עד תשע. כלי הוראה זה היה ידוע בפשטות כ"קרן". רפרודוקציות מודרניות כוללות מוטיבים כמו לבבות וצבעונים. באמריקה השתמשו בארונות עץ בסגנונות ובגדלים שונים לעוגות ולמזון לפני קירור, שנועדו להדוף מזיקים וחרקים ולשמור על מזון מתכלה מאבק. אלה היו ארונות רצפה או תלויים. לארונות אלו היו תוספות פח בדלתות ולעיתים בצדדים. זכוכית חלון מיוצרת לרוב על ידי הנחת זכוכית מותכת על פח מותך (זכוכית צפה - זכוכית זכוכית המיוצרת ממתכת מותכת), וכתוצאה מכך משטח חלק לחלוטין. זה נקרא גם תהליך פילקינגטון. הפח משמש גם כאלקטרודה השלילית בסוללות ליתיום-יון מודרניות. השימוש בו מוגבל במידה מסוימת על ידי העובדה שחלק משטחי הפח מזרזים את הפירוק של אלקטרוליטים קרבונטיים המשמשים בסוללות ליתיום-יון. Stann(II) פלואוריד מתווסף לחלק ממוצרי טיפוח השיניים (SnF2). ניתן לערבב טין(II) פלואוריד עם חומרים שוחקים סידן, בעוד שהנתרן הפלואוריד הנפוץ יותר הופך בהדרגה לבלתי פעיל ביולוגית בנוכחות תרכובות סידן. זה גם הוכח כיעיל יותר מנתרן פלואוריד בשליטה בדלקת חניכיים.

תרכובות אורגנוטין

בין כל התרכובות הכימיות של בדיל, תרכובות בדיל אורגניות הן הנפוצות ביותר בשימוש. הייצור התעשייתי העולמי שלהם עולה כנראה על 50,000 טון.

מייצבי PVC

השימוש המסחרי העיקרי של תרכובות אורגנוטין הוא בייצוב של פלסטיק PVC. בהיעדר מייצבים כאלה, ה-PVC יתפרק במהירות כאשר הוא נחשף לחום, אור וחמצן אטמוספרי, וכתוצאה מכך מוצר שבור ושביר. הפח סולק יוני כלוריד לאביליים (Cl-), שאחרת היו גורמים לאיבוד של HCl מפלסטיק. תרכובות בדיל אופייניות הן נגזרות של חומצה קרבוקסילית של דיבוטילטין דיכלוריד, כגון דיבוטילטין דילאורט.

ביוצידים

כמה תרכובות אורגנוטין רעילות יחסית, שיש לה יתרונות וחסרונות. הם משמשים בשל התכונות הביוצידיות שלהם כקוטלי פטריות, חומרי הדברה, קוטלי אצות, חומרים משמרים לעץ וחומרים נגד ריקבון. תחמוצת טריבוטילטין משמשת כחומר משמר לעץ. טריבוטילטין שימש כתוסף צבע ימי כדי למנוע צמיחה של אורגניזמים ימיים על ספינות, אם כי השימוש ירד לאחר שתרכובות אורגנוטין הוכרו כמזהמים אורגניים מתמשכים עם רעילות גבוהה ביותר לחלק מהאורגניזמים הימיים (למשל, עשב ארגמן). האיחוד האירופי אסר את השימוש בתרכובות אורגנוטין ב-2003, תוך חששות לגבי הרעילות של תרכובות אלו לחיים ימיים ולפגיעה ברבייה ובצמיחה של כמה מינים ימיים (כמה דוחות מתארים השפעות ביולוגיות על החיים הימיים בריכוזים של 1 ננומטר לליטר) הוביל לאסור כלל עולמי על ידי הארגון הימי הבינלאומי. נכון לעכשיו, מדינות רבות מגבילות את השימוש בתרכובות אורגנוטין לכלי שיט שאורכם יותר מ-25 מ'.

כימיה אורגנית

כמה מגיבים מפח שימושיים בכימיה אורגנית. ביישום הנפוץ ביותר שלו, סטאנו כלוריד הוא חומר מפחית נפוץ להמרה של קבוצות ניטרו ואוקסימים לאמינים. תגובת הסגנון מקשרת בין תרכובות אורגנוטין להלידים או פסאודוהאלידים אורגניים.

בטריות ליתיום

פח יוצר מספר שלבים בין-מתכתיים עם מתכת ליתיום, מה שהופך אותו לחומר אטרקטיבי עבור יישומי סוללה. ההתרחבות הנפחית הגדולה של בדיל עם סימום ליתיום וחוסר היציבות של ממשק האלקטרוליט האורגנוטי בפוטנציאלים אלקטרוכימיים נמוכים הם האתגרים הגדולים ביותר לשימוש בתאים מסחריים. הבעיה נפתרה חלקית על ידי סוני. תרכובות בין-מתכתיות מפח עם קובלט ופחמן משווקות על ידי סוני בתאי ה-Nexelion שלה שפורסמו בסוף שנות ה-2000. הרכב החומר הפעיל הוא בערך Sn0.3Co0.4C0.3. מחקרים אחרונים הראו שרק היבטים גבישיים מסוימים של טטראגונל (ביתא)Sn אחראים לפעילות אלקטרוכימית לא רצויה.

מתכת לבנה רכה - פח - הייתה אחת המתכות הראשונות שהאדם למד לעבד. מדענים מאמינים כי פח החל להיות מוקש הרבה לפני שהתגלה ברזל לראשונה.

כמה ממצאים ארכיאולוגיים מאשרים שמכרות פח במה שהיא כיום עיראק פעלו לפני ארבעת אלפים שנה. פח נסחר: סוחרים החליפו אותו באבנים יקרות. בטבע, בדיל נמצא בתחמוצת עפרות הפח קסטריט, מינרל שמרבציו נמצאים בדרום מזרח אסיה, דרום אמריקה, אוסטרליה וסין.

מההיסטוריה

על פי היסטוריונים וארכיאולוגים, בדיל התגלה לראשונה, ככל הנראה במקרה, במרבצי סחף של קסטיריט. תנורים עתיקים המכילים סיגים פסולת נמצאו בדרום מערב בריטניה הגדולה. בין החפצים שהתגלו מתקופת רומא העתיקה ויוון, פריטי פח נדירים מאוד, מה שמאשר את ההנחה שמתכת זו הייתה יקרה.

פח מוזכר ביצירות של ספרות ערבית של המאות ה-8-9, וכן ביצירות מימי הביניים המתארות מסעות ותגליות גדולות. בבוהמיה ובסקסוניה החלו לכרות פח במאה ה-12.

מעניין שהרבה לפני שאנשים התחילו לכרות פח טהור, המציאו ברונזה - סגסוגת של פח ונחושת. על פי כמה מקורות, הברונזה הייתה ידועה לאדם כבר בשנת 2500 לפני הספירה.

העובדה היא שבדיל קיים בעפרות יחד עם נחושת, ולכן בעת ההתכה הם השיגו לא נחושת טהורה, אלא הסגסוגת שלו עם בדיל, כלומר ברונזה. ניתן למצוא פח כטומאה אגבית בכלי נחושת של הפרעונים המצריים שנעשו בשנת 2000 לפני הספירה.

תכונות כימיות של פח

פח אינרטי למים וחמצן בטמפרטורת החדר. המתכת גם נוטה להיות מצופה בסרט תחמוצת דק כאשר היא נחשפת לאוויר. האינרטיות הכימית של הפח בתנאים רגילים היא שהפכה את המתכת לפופולרית בקרב יצרני מיכלי פח.

חומצה גופריתית וחומצה הידרוכלורית במצב מדולל פועלות על בדיל באיטיות רבה, ובצורה מרוכזת הם ממיסים אותו בחימום. בשילוב עם חומצה הידרוכלורית מתקבל בדיל כלוריד, ובשילוב עם חומצה גופרתית מתקבל בדיל גופרתי.

כאשר מגיבים עם חומצה חנקתית מדוללת מתקבלת חנקתית בדיל ובחומצה חנקתית מרוכזת מתקבלת חומצת בדיל בלתי מסיסה. תרכובות פח הן בעלות חשיבות תעשייתית רבה: הן משמשות לייצור ציפויי אלקטרוניקה.

יישומים של פח

את המתכת הרכה הכסופה-לבנה הזו ניתן לגלגל לתוך נייר כסף דק. הפח אינו מחליד, ולכן נעשה בו שימוש נרחב בתחומים שונים. לרוב, מיכלים עשויים ממתכת זו. אם ימרח פח בשכבה דקה על מתכת אחרת, זה יעניק למשטח ברק וחלקות מיוחדים.

תכונה זו של פח משמשת לייצור קופסאות פח. פח משמש לעתים קרובות כציפוי נגד קורוזיה. יותר משליש מכלל הפח שנכרה כיום בעולם משמש לייצור מיכלי מזון ומשקאות. קופסאות פח, המוכרות לכולם, עשויות מפלדה המצופה בשכבת פח בעובי של לא יותר מ-0.4 מיקרון.

שליש נוסף מהפח הכרות משמש לייצור הלחמות - סגסוגות עם עופרת בפרופורציות שונות. הלחמות משמשות בהנדסת חשמל להלחמת צינורות. סגסוגות כאלה יכולות להכיל עד 97% פח, נחושת ואנטימון, אשר מגבירים את הקשיות והחוזק של הסגסוגת.

כלים (בעיקר פרג') עשויים מפח מעורבב עם אנטימון. בתעשייה נעשה שימוש בדיל בתרכובות כימיות שונות.

היסוד הכימי בדיל הוא אחת משבע המתכות העתיקות המוכרות לאנושות. מתכת זו היא חלק מברונזה, שיש לה חשיבות רבה. נכון לעכשיו, היסוד הכימי בדיל איבד את הפופולריות שלו, אך תכונותיו ראויות לשיקול ומחקר מפורט.

מהו אלמנט

הוא ממוקם בתקופה החמישית, בקבוצה הרביעית (תת הקבוצה הראשית). סידור זה מצביע על כך שהיסוד הכימי בדיל הוא תרכובת אמפוטרית המסוגלת להפגין תכונות בסיסיות וחומציות כאחד. המסה האטומית היחסית היא 50, ולכן היא נחשבת ליסוד קל.

מוזרויות

היסוד הכימי פח הוא חומר פלסטי, קל גמיש, בצבע לבן כסוף. תוך כדי שימוש הוא מאבד את הברק שלו, מה שנחשב לחסרון של מאפייניו. פח הוא מתכת מפוזרת ולכן יש קשיים בחילוץ שלו. ליסוד נקודת רתיחה גבוהה (2600 מעלות), נקודת התכה נמוכה (231.9 C), מוליכות חשמלית גבוהה וגמישות מעולה. יש לו עמידות גבוהה בפני קריעה.

פח הוא יסוד שאינו בעל תכונות רעילות ואינו משפיע לרעה על גוף האדם, לכן הוא מבוקש בייצור מזון.

אילו עוד תכונות יש לפח? בעת בחירת אלמנט זה להכנת כלים וצינורות מים, לא תצטרך לחשוש לבטיחותך.

מציאת בגוף

במה עוד מתאפיין בדיל (יסוד כימי)? איך קוראים את הנוסחה שלו? נושאים אלו נדונים בתכנית הלימודים בבית הספר. בגופנו, אלמנט זה ממוקם בעצמות, ומקדם את תהליך התחדשות רקמת העצם. זה מסווג כמקרונוטריינט, ולכן, לחיים מלאים, אדם צריך שניים עד עשרה מ"ג של פח ליום.

יסוד זה נכנס לגוף בכמויות גדולות יותר עם מזון, אך המעיים סופגים לא יותר מחמישה אחוזים מהצריכה, כך שהסבירות להרעלה היא מינימלית.

עם חוסר במתכת זו, הצמיחה מואטת, אובדן שמיעה מתרחש, הרכב רקמת העצם משתנה ומתרחשת התקרחות. הרעלה נגרמת מספיגת אבק או אדים של מתכת זו, כמו גם תרכובותיה.

מאפיינים בסיסיים

צפיפות הפח ממוצעת. המתכת עמידה מאוד בפני קורוזיה, וזו הסיבה שהיא משמשת בכלכלה הלאומית. לדוגמה, פח מבוקש בייצור קופסאות פח.

במה עוד מתאפיין פח? השימוש במתכת זו מבוסס גם על יכולתה לשלב בין מתכות שונות, וליצור סביבה חיצונית עמידה בפני סביבות אגרסיביות. לדוגמה, המתכת עצמה נחוצה לפח של חפצי בית וכלים, והלחמות שלה נחוצות להנדסת רדיו וחשמל.

מאפיינים

מבחינת המאפיינים החיצוניים שלה, מתכת זו דומה לאלומיניום. במציאות, הדמיון ביניהם אינו משמעותי, מוגבל רק על ידי קלילות וברק מתכתי, עמידות בפני קורוזיה כימית. אלומיניום מפגין תכונות אמפוטריות, כך שהוא מגיב בקלות עם אלקליות וחומצות.

לדוגמה, אם אלומיניום נחשף לחומצה אצטית, נצפית תגובה כימית. בדיל, לעומת זאת, יכול להגיב רק עם חומצות חזקות מרוכזות.

יתרונות וחסרונות של פח

מתכת זו כמעט ואינה בשימוש בבנייה מכיוון שאין לה חוזק מכני גבוה. בעצם, כיום לא משתמשים במתכת טהורה אלא בסגסוגות שלה.

הבה נדגיש את היתרונות העיקריים של מתכת זו. יש חשיבות מיוחדת לגמישות; הוא משמש בתהליך הכנת חפצי בית. לדוגמה, מעמדים ומנורות העשויים ממתכת זו נראים אסתטיים.

ציפוי הפח מפחית משמעותית את החיכוך, ובכך מגן על המוצר מפני בלאי מוקדם.

בין החסרונות העיקריים של מתכת זו, ניתן לציין את החוזק הנמוך שלה. פח אינו מתאים לייצור חלקים ורכיבים הכרוכים בעומסים משמעותיים.

כריית מתכות

התכת הפח מתבצעת בטמפרטורה נמוכה, אך בשל קושי החילוץ שלו, המתכת נחשבת לחומר יקר. בשל נקודת ההיתוך הנמוכה, בעת מריחת פח על פני מתכת, ניתן להשיג חיסכון משמעותי באנרגיה החשמלית.

מִבְנֶה

למתכת מבנה הומוגני, אך בהתאם לטמפרטורה, שלביה השונים אפשריים, שונים במאפיינים. בין השינויים הנפוצים ביותר של מתכת זו, נציין את וריאנט β, הקיים בטמפרטורה של 20 מעלות. מוליכות תרמית ונקודת הרתיחה שלה הם המאפיינים העיקריים שניתנו לפח. כאשר הטמפרטורה יורדת מ-13.2 C, נוצר שינוי α הנקרא פח אפור. לצורה זו אין פלסטיות וגמישות, ויש לה צפיפות נמוכה יותר מכיוון שיש לה סריג גביש שונה.

כאשר עוברים מצורה אחת לאחרת, נצפה שינוי בנפח, שכן יש הבדל בצפיפות, וכתוצאה מכך הרס של תוצר הפח. תופעה זו מכונה "מכת הפח". תכונה זו מובילה לכך ששטח השימוש של המתכת מופחת באופן משמעותי.

בתנאים טבעיים ניתן למצוא בסלעים פח בצורת יסוד קורט, וגם צורותיו המינרליות ידועות. לדוגמה, קאסטיריט מכיל את התחמוצת שלו, ופיריט בדיל מכיל את הגופרית שלו.

הפקה

עפרות פח עם תכולת מתכות של לפחות 0.1 אחוז נחשבות למבטיחות לעיבוד תעשייתי. אך כיום מנוצלים גם מרבצים שתכולת המתכת בהם היא 0.01 אחוז בלבד. שיטות שונות משמשות למיצוי המינרל, תוך התחשבות בפרטי המרבץ, כמו גם במגוון שלו.

עפרות פח מוצגות בעיקר בצורת חולות. המיצוי מסתכם בשטיפה המתמדת שלו, כמו גם בריכוז מינרל העפר. הרבה יותר קשה לפתח פיקדון ראשוני, שכן נדרשים מבנים נוספים, בנייה ותפעול של מכרות.

תרכיז המינרלים מועבר למפעל המתמחה בהתכת מתכות לא ברזליות. לאחר מכן, העפר מועשר שוב ושוב, נמעך ואז נשטף. תרכיז עפרות משוחזר באמצעות תנורים מיוחדים. כדי לשחזר לחלוטין את הפח, תהליך זה מתבצע מספר פעמים. בשלב הסופי, תהליך ניקוי הפח הגס מזיהומים מתבצע בשיטה תרמית או אלקטרוליטית.

נוֹהָג

המאפיין העיקרי המאפשר שימוש בפח הוא העמידות הגבוהה שלו בפני קורוזיה. מתכת זו, כמו גם הסגסוגות שלה, הן בין התרכובות העמידות ביותר בפני כימיקלים אגרסיביים. יותר ממחצית מכל הפח המיוצר בעולם משמש לייצור פח. טכנולוגיה זו, הקשורה להנחת שכבה דקה של פח על פלדה, החלה לשמש כדי להגן על קופסאות שימורים מפני קורוזיה כימית.

יכולת הגלגול של הפח משמשת לייצור ממנו צינורות דקים. בשל חוסר היציבות של מתכת זו לטמפרטורות נמוכות, השימוש הביתי שלה מוגבל למדי.

לסגסוגות פח יש ערך מוליכות תרמית נמוך משמעותית מפלדה, ולכן ניתן להשתמש בהן לייצור כיורים ואמבטיות וכן לייצור אביזרים סניטריים שונים.

הפח מתאים לייצור פריטי נוי ובית קלים, הכנת כלי שולחן ויצירת תכשיטים מקוריים. מתכת משעממת וגמישה זו, בשילוב עם נחושת, הפכה מזמן לאחד החומרים האהובים ביותר על פסלים. ברונזה משלבת חוזק גבוה ועמידות בפני קורוזיה כימית וטבעית. סגסוגת זו מבוקשת כחומר דקורטיבי ובנייה.

פח הוא מתכת בעלת תהודה טונלית. למשל, כאשר משלבים אותו עם עופרת, מתקבלת סגסוגת המשמשת לייצור כלי נגינה מודרניים. פעמוני ברונזה ידועים עוד מימי קדם. סגסוגת של פח ועופרת משמשת ליצירת צינורות איברים.

סיכום

תשומת הלב הגוברת של הייצור המודרני לנושאים הקשורים להגנת הסביבה, כמו גם לבעיות הקשורות לשמירה על בריאות הציבור, השפיעה על הרכב החומרים המשמשים בייצור אלקטרוניקה. לדוגמה, יש עניין מוגבר בטכנולוגיית תהליך הלחמה ללא עופרת. עופרת היא חומר הגורם לפגיעה משמעותית בבריאות האדם, ולכן לא משתמשים בה יותר בהנדסת חשמל. דרישות ההלחמה הפכו מחמירות יותר, וסגסוגות פח החלו לשמש במקום עופרת מסוכנת.

פח טהור כמעט ואינו בשימוש בתעשייה, מכיוון שמתעוררות בעיות עם התפתחות "מגפת הפח". בין תחומי היישום העיקריים של אלמנט מפוזר נדיר זה, אנו מדגישים את הייצור של חוטי-על מוליכים.

ציפוי משטחי מגע בפח טהור מאפשר להגביר את תהליך ההלחמה ולהגן על המתכת מפני קורוזיה.

כתוצאה מהמעבר לטכנולוגיה נטולת עופרת על ידי יצרני פלדה רבים, הם החלו להשתמש בפח טבעי לכיסוי משטחי מגע ומובילים. אפשרות זו מאפשרת לך להשיג ציפוי מגן באיכות גבוהה בעלות משתלמת. בשל היעדר זיהומים, הטכנולוגיה החדשה לא רק נחשבת ידידותית לסביבה, אלא גם מאפשרת להשיג תוצאות מצוינות בעלות משתלמת. היצרנים רואים בדיל מתכת מבטיחה ומודרנית בהנדסת חשמל ואלקטרוניקה רדיו.

פח היא אחת המתכות הבודדות המוכרות לאדם מאז התקופה הפרהיסטורית. בדיל ונחושת התגלו לפני הברזל, וסגסוגתם, הברונזה, היא, ככל הנראה, החומר ה"מלאכותי" הראשון, החומר הראשון שהוכן על ידי האדם.

תוצאות החפירות הארכיאולוגיות מצביעות על כך שאפילו חמישה אלפי שנים לפני הספירה ידעו איך להריח את הפח עצמו. ידוע שהמצרים הקדמונים הביאו פח לייצור ברונזה מפרס.

מתכת זו מתוארת תחת השם "טראפו" בספרות ההודית העתיקה. השם הלטיני לפח, סטנום, מגיע מהסנסקריט "סטה", שפירושו "מוצק".

אזכור של פח נמצא גם אצל הומרוס. כמעט עשר מאות לפני הספירה, הפיניקים סיפקו עפרות פח מהאיים הבריטיים, שנקראו אז הקזיטרידים. מכאן השם קסיטיריט, החשוב מבין מינרלי הפח; ההרכב שלו הוא SnO 2. מינרל חשוב נוסף הוא סטאנין, או פיריט פח, Cu 2 FeSnS 4 . 14 המינרלים הנותרים של יסוד מס' 50 נפוצים הרבה פחות ואין להם משמעות תעשייתית. אגב, לאבותינו היו עפרות פח עשירות יותר משלנו. ניתן היה להתיך מתכת ישירות מעפרות שנמצאות על פני כדור הארץ והועשרה במהלך התהליכים הטבעיים של בליה ושטיפה. בימינו, עפרות כאלה כבר לא קיימות. בתנאים מודרניים, תהליך קבלת הפח הוא רב-שלבי ועתיר עבודה. העפרות שמהן מותך כעת בדיל מורכבות בהרכבן: בנוסף ליסוד מס' 50 (בצורת תחמוצת או גופרית), הן מכילות בדרך כלל סיליקון, ברזל, עופרת, נחושת, אבץ, ארסן, אלומיניום, סידן, טונגסטן. ואלמנטים נוספים. עפרות הפח של היום מכילות רק לעתים רחוקות יותר מ-1% Sn, וה-placers מכילים אפילו פחות: 0.01...0.02% Sn. המשמעות היא שכדי להשיג קילוגרם של פח, יש לכרות ולעבד לפחות מאה משקל של עפרות.

כיצד מתקבל בדיל מעפרות?

ייצור אלמנט מס' 50 מעפרות ומניחים מתחיל תמיד בהעשרה. שיטות להעשרת עפרות פח מגוונות למדי. בפרט, נעשה שימוש בשיטת הכבידה, המבוססת על ההבדל בצפיפות של המינרלים העיקריים והנלווים. יחד עם זאת, אסור לשכוח שמי שמתלווה אליהם הם לא תמיד גזעים ריקים. לעתים קרובות הם מכילים מתכות יקרות ערך, כגון טונגסטן, טיטניום ולנטאנידים. במקרים כאלה מנסים לחלץ את כל הרכיבים היקרים מעפרת הפח.

הרכב רכז הפח שנוצר תלוי בחומרי הגלם, וגם בשיטה שבה הושג תרכיז זה. תכולת הפח בו נעה בין 40 ל-70%. התרכיז נשלח לכבשנים (ב-600...700 מעלות צלזיוס), שם מסירים ממנו זיהומים נדיפים יחסית של ארסן וגופרית. ורוב הברזל, האנטימון, הביסמוט וכמה מתכות אחרות נשטפים עם חומצה הידרוכלורית לאחר השריפה. לאחר שהדבר נעשה, כל שנותר הוא להפריד את הפח מהחמצן והסיליקון. לכן, השלב האחרון של ייצור פח גס הוא התכה עם פחם ושטפים בתנורים מהדהודים או חשמליים. מנקודת מבט פיזיקוכימית, תהליך זה דומה לתהליך כבשני הפיצוץ: פחמן "לוקח" חמצן מהפח, והשטפים הופכים את הסיליקון הדו-חמצני לסיג, שהוא קל בהשוואה למתכת.

עדיין יש די הרבה זיהומים בפח מחוספס: 5...8%. כדי להשיג מתכת כיתה (96.5...99.9% Sn), אש או, פחות נפוץ, זיקוק אלקטרוליטי משמש. והפח הנחוץ לתעשיית המוליכים למחצה בטוהר של כמעט שש תשיעות - 99.99985% Sn - מתקבל בעיקר בשיטת המסת אזור.

מקור נוסף

על מנת לקבל קילוגרם של פח, אין צורך לעבד מאה משקל של עפרה. אתה יכול לעשות את זה אחרת: "לקרוע" 2000 קופסאות פח ישנות.

יש רק חצי גרם פח לכל צנצנת. אך בהכפלת היקף הייצור, חצאי הגרם הללו הופכים לעשרות טונות... חלקו של הפח ה"משני" בתעשיית המדינות הקפיטליסטיות הוא כשליש מסך הייצור. בארצנו פועלים כמאה מפעלים תעשייתיים להשבת פח.

איך מסירים פח מפח? זה כמעט בלתי אפשרי לעשות זאת באמצעים מכניים, ולכן הם משתמשים בהבדל בתכונות הכימיות של ברזל ופח. לרוב, פח מטופל בגז כלור. ברזל אינו מגיב איתו בהיעדר לחות. פח משתלב עם כלור בקלות רבה. נוצר נוזל מבעבע - פח כלוריד SnCl 4, המשמש בתעשיות הכימיה והטקסטיל או נשלח לאלקטרוליזר כדי לקבל ממנו פח מתכת. ו"המערבולת" תתחיל שוב: הם יכסו יריעות פלדה בפח הזה ויקבלו פח. יעשו ממנו צנצנות, הצנצנות יתמלאו באוכל וייסגרו. אחר כך יפתחו אותם, יאכלו את הפחיות ויזרקו את הפחיות. ואז הם (לא כולם, למרבה הצער) שוב יגיעו למפעלי פח "משניים".

אלמנטים אחרים מסתובבים בטבע בהשתתפות צמחים, מיקרואורגניזמים וכו'. מחזור הפח הוא מעשה ידי אדם.

פח בסגסוגות

כמחצית מתוצרת הפח בעולם עוברת לקופסאות שימורים. החצי השני הולך למטלורגיה, לייצור סגסוגות שונות. לא נדבר בפירוט על המפורסם ביותר מבין סגסוגות הפח - ברונזה, מפנה את הקוראים למאמר על נחושת - עוד מרכיב חשוב של ברונזה. זה מוצדק על אחת כמה וכמה שכן יש ברונזה נטולת פח, אך אין ברונזה "נטולת נחושת". אחת הסיבות העיקריות ליצירת ברונזה נטולת פח היא המחסור באלמנט מס' 50. עם זאת, פח המכיל ברונזה ממשיך להיות חומר חשוב הן להנדסה והן לאמנות.

ציוד דורש גם סגסוגות פח אחרות. עם זאת, הם כמעט ולא משמשים כחומרי מבנה: הם אינם חזקים מספיק והם יקרים מדי. אבל יש להם תכונות אחרות שמאפשרות לפתור בעיות טכניות חשובות בעלויות חומר נמוכות יחסית.

לרוב, סגסוגות פח משמשות כחומרים נגד חיכוך או הלחמות. הראשונים מאפשרים לך לשמר מכונות ומנגנונים, להפחית את הפסדי החיכוך; האחרונים מחברים חלקי מתכת.

מכל סגסוגות נוגדות חיכוך, לבבי פח, המכילים עד 90% פח, יש את התכונות הטובות ביותר. הלחמות פח עופרת רכות ונמסות נמוכות מרטיבות היטב את פני השטח של רוב המתכות ויש להן גמישות גבוהה ועמידות בפני עייפות. עם זאת, היקף היישום שלהם מוגבל בגלל החוזק המכני הלא מספיק של ההלחמות עצמן.

פח כלול גם בסגסוגת הטיפוגרפית גארטה. לבסוף, סגסוגות על בסיס פח נחוצות מאוד בהנדסת חשמל. החומר החשוב ביותר עבור קבלים חשמליים הוא סטניול; זהו פח כמעט טהור, שהפך ליריעות דקות (חלקן של מתכות אחרות בסטניול אינו עולה על 5%).

אגב, סגסוגות פח רבות הן תרכובות כימיות אמיתיות של יסוד #50 עם מתכות אחרות. כאשר הוא מתמזג, בדיל אינטראקציה עם סידן, מגנזיום, זירקוניום, טיטניום ואלמנטים נדירים רבים. התרכובות הנוצרות במקרה זה הן עקשנות למדי. לפיכך, זירקוניום סטאניד Zr 3 Sn 2 נמס רק ב-1985 מעלות צלזיוס. ולא רק עמידותו של הזירקוניום אשמה כאן, אלא גם אופי הסגסוגת, הקשר הכימי בין החומרים היוצרים אותה. או דוגמה אחרת. מגנזיום לא יכול להיחשב למתכת עקשנית; 651 מעלות צלזיוס רחוקה מנקודת התכה שיא. הפח נמס בטמפרטורה נמוכה עוד יותר - 232 מעלות צלזיוס. ולסגסוגת שלהם - תרכובת Mg 2 Sn - יש נקודת התכה של 778 מעלות צלזיוס.

העובדה שהיסוד מס' 50 יוצר סגסוגות רבות למדי מהסוג הזה גורמת לנו לביקורת על האמירה שרק 7% מהפח המיוצר בעולם נצרך בצורה של תרכובות כימיות (Concise Chemical Encyclopedia, כרך 3, עמ'. 739). ככל הנראה, אנחנו מדברים כאן רק על תרכובות עם לא מתכות.

תרכובות עם לא מתכות

מבין החומרים הללו, הכלורידים הם החשובים ביותר. יוד, זרחן, גופרית וחומרים אורגניים רבים מתמוססים בדיל טטרכלוריד SnCl 4. לכן, הוא משמש בעיקר כממס מאוד ספציפי. פח דיכלוריד SnCl 2 משמש כחומר חומר מורשה לצביעה וכחומר מפחית בסינתזה של צבעים אורגניים. תרכובת נוספת של יסוד מס' 50, נתרן סטאנאט Na 2 SnO 3, בעלת אותן פונקציות בייצור טקסטיל. בנוסף, זה הופך את המשי לכבד יותר.

התעשייה משתמשת בתחמוצות בדיל במידה מוגבלת. SnO משמש לייצור זכוכית רובי, ו-SnO 2 משמש לייצור זיגוג לבן. גבישים צהובים-זהובים של פח דיסולפיד SnS 2 נקראים לעתים קרובות עלה זהב, המשמש ל"הזהבה" של עץ וגבס. זה, כביכול, השימוש הכי "אנטי מודרני" בתרכובות פח. מה עם הכי מודרני?

אם נזכור רק תרכובות בדיל, אז זהו השימוש בבריום סטנאט BaSnO 3 בהנדסת רדיו כדיאלקטרי מצוין. ואחד האיזוטופים של הפח, 119 Sn, מילא תפקיד משמעותי בחקר אפקט מוסבאואר, תופעה שהובילה ליצירת שיטת מחקר חדשה - ספקטרוסקופיה של תהודה גמא. וזה לא המקרה היחיד שבו מתכת עתיקה שירתה את המדע המודרני.

באמצעות דוגמה של פח אפור, אחד השינויים של יסוד מס' 50, התגלה קשר בין התכונות והטבע הכימי של החומר המוליך למחצה. וזה, כנראה, הדבר היחיד שבגללו אפשר לזכור את הפח האפור במילה טובה: הוא הביא יותר נזק מתועלת. למגוון זה של יסוד מס' 50 נחזור לאחר שנדבר על עוד קבוצה גדולה וחשובה של תרכובות פח.

לגבי אורגנוטין

יש מגוון גדול של תרכובות אורגנו-אלמנטים הכוללות בדיל. הראשון שבהם התקבל בשנת 1852.

בתחילה, חומרים ממעמד זה התקבלו רק בדרך אחת - בתגובת חילופין בין תרכובות בדיל אנאורגניות וריאגנטים של גריגנרד. הנה דוגמה לתגובה כזו:

SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl

(R כאן הוא רדיקל פחמימני, X הוא הלוגן).

תרכובות עם הרכב SnR 4 לא מצאו שימוש מעשי רחב. אבל מהם מתקבלים חומרים אורגנוטין אחרים, שיתרונותיהם אינם מוטלים בספק.

העניין באורגנוטין התעורר לראשונה במהלך מלחמת העולם הראשונה. כמעט כל תרכובות הפח האורגניות שהתקבלו באותה תקופה היו רעילות. תרכובות אלו לא שימשו כחומרים רעילים; הרעילות שלהן לחרקים, עובשים וחיידקים מזיקים שימשה מאוחר יותר. על בסיס טריפנילטין אצטט (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3, נוצרה תרופה יעילה למאבק במחלות פטרייתיות של תפוחי אדמה וסלק סוכר. התברר כי לתרופה זו יש תכונה שימושית נוספת: היא עוררה את הצמיחה וההתפתחות של צמחים.

כדי להילחם בפטריות המתפתחות במנגנון של תעשיית העיסה והנייר, נעשה שימוש בחומר נוסף - טריבוטילטין הידרוקסיד (C 4 H 9) 3 SnOH. זה משפר מאוד את ביצועי הציוד.

ל-Dibutyltin dilaurate (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2 יש "מקצועות" רבים. זה משמש בפרקטיקה וטרינרית כתרופה נגד helminths (תולעים). אותו חומר נמצא בשימוש נרחב בתעשייה הכימית כמייצב לפוליוויניל כלוריד וחומרים פולימרים אחרים וכזרז. קצב התגובה של היווצרות urethans (מונומרים גומי פוליאוריטן) בנוכחות זרז כזה עולה פי 37 אלף.

קוטלי חרקים יעילים נוצרו על בסיס תרכובות אורגנוטין; כוסות אורגנוטין מגנים בצורה מהימנה מפני קרני רנטגן, צבעי עופרת פולימריים וצבעי אורגנוטין משמשים לכיסוי החלקים התת-מימיים של ספינות כדי למנוע מרכיכות לצמוח עליהם.

כל אלה הם תרכובות של פח ארבע-ערכי. ההיקף המצומצם של המאמר אינו מאפשר לנו לדבר על חומרים שימושיים רבים אחרים מהמעמד הזה.

תרכובות אורגניות של בדיל דו ערכי, להיפך, הן מועטות במספרן ועד כה כמעט ולא מצאו בהן שימוש מעשי.

לגבי פח אפור

בחורף הכפור של 1916, משלוח של פח נשלח ברכבת מהמזרח הרחוק לחלק האירופי של רוסיה. אבל מה שהגיע למקום לא היה מטילי כסף-לבן, אלא בעיקר אבקה אפורה עדינה.

ארבע שנים קודם לכן אירע אסון עם המשלחת של חוקר הקוטב רוברט סקוט. המשלחת לכיוון הקוטב הדרומי נותרה ללא דלק: היא דלף מכלי ברזל דרך תפרים מולחמים בפח.

בערך באותן שנים, הכימאי הרוסי המפורסם V.V. למרקובניקוב פנה הקומיסריון בבקשה להסביר מה קורה עם קנקני התה המשומרים שסופקו לצבא הרוסי. הקומקום, שהוכנס למעבדה כדוגמה להמחשה, היה מכוסה בכתמים אפורים וגידולים שהתפוררו גם כשנקים קלות ביד. הניתוח הראה שגם האבק וגם הגידולים מורכבים מפח בלבד, ללא כל זיהומים.

מה קרה למתכת בכל המקרים האלה?

כמו אלמנטים רבים אחרים, לפח יש כמה שינויים אלוטרופיים, כמה מצבים. (המילה "אלוטרופיה" מתורגמת מיוונית כ"תכונה אחרת", "פנייה נוספת".) בטמפרטורות רגילות מעל האפס, הפח נראה כך שאיש לא יכול לפקפק בכך שהוא שייך למחלקת המתכות.

מתכת לבנה, רקיעה, ניתנת לגימור. גבישי פח לבנים (נקראים גם פח בטא) הם טטראגונליים. אורך הקצוות של סריג הגביש היסודי הוא 5.82 ו-3.18 Å. אבל מתחת ל-13.2 מעלות צלזיוס המצב ה"רגיל" של הפח שונה. ברגע שמגיעים לסף טמפרטורה זה, מתחיל מבנה מחדש במבנה הגבישי של מטיל הפח. פח לבן הופך לאבקת פח אפור או אלפא, וככל שהטמפרטורה נמוכה יותר, קצב ההמרה הזה גדול יותר. הוא מגיע למקסימום במינוס 39 מעלות צלזיוס.

גבישי פח אפורים בעלי תצורה מעוקבת; הממדים של תאי היחידה שלהם גדולים יותר - אורך הקצה הוא 6.49 Å. לכן, הצפיפות של פח אפור נמוכה באופן ניכר מהלבן: 5.76 ו-7.3 גרם/ס"מ 3, בהתאמה.

התוצאה של הפיכת פח לבן לאפור נקראת לפעמים "מכת פח". כתמים וגידולים על קומקומים של הצבא, כרכרות עם אבק פח, תפרים שהפכו לחדירים לנוזל הם ההשלכות של ה"מחלה" הזו.

למה סיפורים דומים לא קורים עכשיו? רק מסיבה אחת: הם למדו "לטפל" במכת הפח. אופיו הפיזיקלי-כימי הובהר, ונקבע כיצד תוספים מסוימים משפיעים על רגישות המתכת ל"מגיפה". התברר שאלומיניום ואבץ מקדמים תהליך זה, בעוד ביסמוט, עופרת ואנטימון, להיפך, מנוגדים לו.

בנוסף לפח לבן ואפור, התגלה שינוי אלוטרופי נוסף של יסוד מס' 50 - פח גמא, יציב בטמפרטורות מעל 161 מעלות צלזיוס. מאפיין ייחודי של פח זה הוא השבריריות שלו. כמו כל המתכות, הפח הופך לגמיש יותר ככל שהטמפרטורה עולה, אך רק בטמפרטורות מתחת ל-161 מעלות צלזיוס. ואז הוא מאבד לחלוטין את משיכותו, הופך לפח גמא, ונעשה כל כך שביר שניתן לכתוש אותו לאבקה.

שוב על הגירעון

לעתים קרובות מאמרים על אלמנטים מסתיימים בספקולציות של המחבר לגבי עתידו של "הגיבור" שלו. ככלל, הוא מצויר באור ורוד. מחבר המאמר על פח נמנע מההזדמנות הזו: עתידו של הפח - מתכת ללא ספק השימושית ביותר - אינו ברור. זה לא ברור מסיבה אחת בלבד.

לפני מספר שנים פרסמה לשכת המכרות האמריקנית חישובים שמהם נגזר שמאגרים מוכחים של אלמנט מס' 50 יחזיקו מעמד לכל היותר 35 שנים בעולם. נכון, לאחר מכן, נמצאו כמה מרבצים חדשים, כולל הגדול ביותר באירופה, הממוקם בשטח הרפובליקה העממית הפולנית. ועדיין, המחסור בפח ממשיך להדאיג את המומחים.

לכן, בסיום הסיפור על אלמנט מס' 50, אנו רוצים שוב להזכיר לכם את הצורך לשמור ולהגן על הפח.

המחסור במתכת זו הדאיג אפילו את הקלאסיקה של הספרות. זוכרים את אנדרסן? "עשרים וארבעה חיילים היו בדיוק אותו הדבר, והחייל העשרים וחמישה היה בעל רגל אחת. זה היה האחרון שלוהק, ולא היה מספיק פח". עכשיו הפח חסר לא מעט. לא בכדי אפילו חיילי פח דו-רגליים הפכו נדירים - אלה מפלסטיק נפוצים יותר. אבל עם כל הכבוד לפולימרים, הם לא תמיד יכולים להחליף את הפח.

איזוטופים

בדיל הוא אחד היסודות ה"רב-איזוטופיים" ביותר: בדיל טבעי מורכב מעשרה איזוטופים עם מספרי המסה 112, 114...120, 122 ו- 124. הנפוץ שבהם הוא 120 Sn, המהווה כ-33% מכולם. פח ארצי. כמעט פי 100 פחות מדיל-115, האיזוטופ הנדיר ביותר של יסוד מס' 50. עוד 15 איזוטופים של בדיל עם מספרי מסה 108...111, 113, 121, 123, 125...132 הושגו באופן מלאכותי. משך החיים של איזוטופים אלה רחוק מלהיות זהה. לפיכך, לדיל-123 יש זמן מחצית חיים של 136 ימים, ולפח-132 רק 2.2 דקות.

למה ברונזה נקראת ברונזה?

המילה "ברונזה" נשמעת כמעט זהה בשפות אירופיות רבות. מקורו קשור בשמו של נמל איטלקי קטן בים האדריאטי - ברינדיזי. דרך הנמל הזה נמסרה ברונזה לאירופה בימי קדם, וברומא העתיקה נקראה הסגסוגת הזו "es Brindisi" - נחושת מברינדיזי.

לכבוד הממציא

משמעות המילה הלטינית frictio היא חיכוך. מכאן השם חומרים נגד חיכוך, כלומר חומרים "נגד חיכוך". הם נשחקים מעט והם רכים וגמישים. היישום העיקרי שלהם הוא ייצור של קונכיות נושאות. הסגסוגת הראשונה נגד חיכוך המבוססת על פח ועופרת הוצעה בשנת 1839 על ידי המהנדס באביט. מכאן שמה של קבוצה גדולה וחשובה מאוד של סגסוגות נגד חיכוך - בביטים.

פח לשימורים

השיטה לשימור ארוך טווח של מוצרי מזון על ידי שימורים בצנצנות בציפוי פח הוצעה לראשונה על ידי השף הצרפתי פ. אפרט ב-1809.

מקרקעית האוקיינוס

בשנת 1976 החל לפעול מפעל יוצא דופן, אשר מקוצר REP. זה מייצג: מפעל חיפושים וניצול. הוא ממוקם בעיקר על ספינות. מעבר לחוג הארקטי, בים לפטוב, באזור מפרץ ואנקינה, REP מחלץ חול נושא פח מקרקעית הים. כאן, על סיפון אחת הספינות, יש מפעל העשרה.

ייצור עולמי

לפי נתונים אמריקאים, ייצור הפח העולמי בשנת 1975 היה 174...180 אלף טון.

פח מתכת, כרייה ומרבצי פח, ייצור ושימוש במתכת

מידע על פח המתכת, תכונות הפח, מרבצים וכריית פח, ייצור ושימוש במתכת

הרחב את התוכן

כווץ תוכן

פח - הגדרה

פח הואיסוד מתת-הקבוצה הראשית של הקבוצה הרביעית, החמישי בטבלה המחזורית של היסודות הכימיים D.I., עם מספר אטומי 50. מסומן בסמל Sn (Latin Stano). בתנאים רגילים, החומר הפשוט פח הוא רקיע, גמיש ומתיך, בצבע לבן כסוף מבריק. פח יוצר מספר שינויים אלוטרופיים: מתחת ל-13.2 מעלות צלזיוס, α-פח (פח אפור) עם סריג מסוג יהלום מעוקב יציב; מעל 13.2 מעלות צלזיוס, β-פח (פח לבן) עם סריג גבישי טטראגונל יציב.

1.1 Tin Stano Sn

פח הואאחת המתכות שהייתה לה השפעה מכרעת על: (מ-4 עד 1,000 שנה לפני הספירה) נקראת על שם סגסוגת הפח והנחושת.

פח הואמתכת לבנה רכה הניתנת לסגיגה עם נחושת ליצירת ברונזה, אחת המתכות הראשונות שאדם אמן.

פח הואאחת משבע המתכות של העת העתיקה, המסוגלת לשמר את הטעם והריח של משקאות.

פח הואמתכת של צדק, אשר שימשה לעתים קרובות כדי לחזות את העתיד. מתכת זו קשורה מאוד לשגשוג ושפע, עם השגת כמה הטבות הנחוצות לאדם, שניתנות לאדם להגשמה; לדוגמה, אדם עשוי לשרת את החברה או הדת. זוהי המתכת של היררכיים, כמרים ומנהיגים חברתיים.

פח הואחומר השייך לקבוצת המתכות הקלות. בטמפרטורה רגילה (חדר) הוא אינו מגיב עם חמצן או מים. עם הזמן, ניתן לכסות אותו בסרט מיוחד המגן על המתכת מפני קורוזיה.

סיפור הפח

האזכורים הראשונים של פח, שכפי שאנשים האמינו בעבר, אפילו היו לו כמה תכונות מאגיות, ניתן למצוא בטקסטים המקראיים. לפח היה תפקיד מכריע בשיפור החיים בתקופת הברונזה. באותה תקופה, סגסוגת המתכת העמידה ביותר שהחזיק האדם הייתה ברונזה, אותה ניתן להשיג על ידי הוספת היסוד הכימי בדיל לנחושת. במשך כמה מאות שנים, הכל, מכלים ועד תכשיטים נעשה מחומר זה.

השם הלטיני stano, הקשור למילה בסנסקריט שמשמעותה "יציב, עמיד", התייחס במקור לסגסוגת של כסף, ובהמשך לסגסוגת אחרת המחקה אותה, המכילה כ-67% בדיל. עד המאה הרביעית שימשה מילה זו כדי להתייחס לפח עצמו.

המילה פח היא סלאבית נפוצה, בעלת התכתבויות בשפות הבלטיות (השוו ליט. alavas, alvas - "פח", פרוסית alwis - "עופרת"). זוהי סיומת מהשורש ol- (השוו. גרמנית גבוהה עתיקה elo - "צהוב", לטינית אלבוס - "לבן" וכו'), אז המתכת נקראת לפי צבע.

פח היה מוכר לאדם כבר באלף הרביעי לפני הספירה. מתכת זו הייתה בלתי נגישה ויקרה, שכן מוצרים עשויים ממנה נמצאים רק לעתים רחוקות בקרב העתיקות הרומיות והיווניות. יש אזכורים של פח בתנ"ך, ספר משה הרביעי. פח הוא (יחד עם נחושת) אחד ממרכיבי הברונזה, שהומצא בסוף או באמצע האלף ה-3 לפני הספירה. לפנה"ס מאחר שהברונזה הייתה המתכת והסגסוגת העמידה ביותר שידעו באותה תקופה, הפח היה "מתכת אסטרטגית" במהלך כל "תקופת הברונזה", יותר מ-2000 שנה (בקירוב מאוד: 35-11 מאות לפני הספירה).

מציאת פח בטבע

פח הוא יסוד קורט נדיר; הפח נמצא במקום ה-47 מבחינת השפע בקרום כדור הארץ. תכולת קלארק של בדיל בקרום כדור הארץ נעה, לפי מקורות שונים, בין 2·10−4 ל-8·10−3% במסה. הפח העיקרי הוא קסטיריט (אבן פח) SnO2, המכיל עד 78.8% פח. הרבה פחות נפוץ בטבע הוא סטאנין (פיריט פח) - Cu2FeSnS4 (27.5% Sn).

השכיחות בטבע מוצגת בטבלה הבאה

במים עיליים לא מזוהמים, בדיל נמצא בריכוזים תת-מיקרוגרם. במי תהום ריכוזו מגיע למספר מיקרוגרם ל-dm³, גדל באזור מרבצי עפרות בדיל, הוא נכנס למים עקב הרס בעיקר של מינרלים גופרתיים שאינם יציבים באזור החמצון. PDKSn = 2 mg/dm³.

פח הוא יסוד אמפוטרי, כלומר יסוד המסוגל להפגין תכונות חומציות ובסיסיות. תכונה זו של הפח קובעת גם את מאפייני תפוצתו בטבע. בשל הדואליות הזו, הפח מפגין תכונות ליטופיליות, כלקופיליות וסידרופיליות. הפח בתכונותיו קרוב לקוורץ, וכתוצאה מכך ידוע הקשר ההדוק של בדיל בצורת תחמוצת (קאסטיריט) עם גרניטואידים חומציים (ליתופיליות), המועשרים לרוב בפח, עד להיווצרות קוורץ עצמאי- ורידי קסטיריט. ההתנהגות הבסיסית של בדיל נקבעת על ידי היווצרות של מגוון די של תרכובות סולפידיות (כלקופיליות), עד להיווצרות של בדיל מקומי ותרכובות בין-מתכתיות שונות המוכרות בסלעים אולטרה-בסיסיים (סידרופיליות).

צורות מיקום

צורת ההתרחשות העיקרית של בדיל בסלעים ובמינרלים היא מפוזרת (או אנדוקרפטית). עם זאת, בדיל יוצר גם צורות מינרליות, ובצורה זו הוא נמצא לרוב לא רק כעזר בסלעים חומציים, אלא גם יוצר ריכוזים תעשייתיים בעיקר בצורות תחמוצת (קאסטיריט SnO2) וסולפיד (סטאנין).

שלב מוצק. מינרלים

באופן כללי, ניתן להבחין בין הצורות הבאות של התרחשות בדיל בטבע:

צורה מפוזרת; הצורה הספציפית של פח בצורה זו אינה ידועה. כאן אנו יכולים לדבר על צורה מפוזרת איזומורפית של התרחשות בדיל עקב נוכחות איזומורפיזם עם מספר יסודות (Ta, Nb, W - עם היווצרות של תרכובות חמצן בדרך כלל; V, Cr, Ti, Mn, Sc - עם היווצרות תרכובות חמצן וגופרית). אם ריכוזי הפח אינם עולים על ערכים קריטיים מסוימים, אז זה יכול להחליף באופן איזומורפי את היסודות הנקובים. מנגנוני האיזומורפיזם שונים.

צורת מינרלים: פח נמצא במרכז המינרלים. ככלל, מדובר במינרלים בהם קיים Fe+2: ביוטיטים, גרנטים, פירוקסנים, מגנטיטים, טורמלינים וכו'. קשר זה נובע מאיזומורפיזם, למשל, לפי הסכמה Sn+4 + Fe+2 → 2Fe +3. ב-skarns נושאי פח, ריכוזים גבוהים של פח נמצאים בנופים (עד 5.8 משקל%) (במיוחד באנדרדיטים), אפידוטים (עד 2.84 משקלים%) וכו'.

במרבצי גופרית, בדיל כלול כיסוד איזומורפי בספלריטים (פיקדון Silinskoye, Primorye), כלקופיריטים (פיקדון Dubrovskoye, רוסיה, Primorye) ופיריטים. ריכוזים גבוהים של פח התגלו בפיירוטיט מגריזן מפיקדון סמירנובסקו (רוסיה, פרימיורי). מאמינים שבשל איזומורפיזם מוגבל, תמיסות מוצקות מתפרקות עם מיקרו-משקעים של Cu2+1Fe+2SnS4 או tillite PbSnS2 ומינרלים אחרים.

למעשה צורות מינרליות

אלמנטים ילידים, סגסוגות ותרכובות בין -מטאליות

למרות שריכוזי המינרלים הללו בסלעים נמוכים מאוד, הם מופצים במגוון רחב של תצורות גנטיות. בין הצורות הילידיות קיימות עם SN, Fe, Al, Cu, Ti, CD וכו ', לא סופרים את הילידים הידועים שכבר ידועים, זהב וכסף. אותם אלמנטים אלה יוצרים גם סגסוגות שונות זה עם זה: (CU + SN + SB), (PB + SN + SB) וכו ', כמו גם פתרונות מוצקים. בין התרכובות הבין-מתכתיות זוהו סטיסטייט SnSb, אטאקייט (Pd,Pt)3Sn, shtumyrlite Pt(Sn,Bi), zvyagintsevite (Pd,Pt)3(Pb,Sn), taymyrite (Pd,Cu,Pt)3Sn ואחרים .

הצורות הבאות של התרחשות פח ואלמנטים אחרים נמצאות בתצורות גיאולוגיות שונות:

קבוצה של סלעי בטן פולשניים ושופכים: מלכודות, פיקריטים של הרציף הסיבירי, היפרבאזיטים וגברואידים של קמצ'טקה, קימברליטים של יאקוטיה, למפרואיים של אלדן וכו'; גרניטואידים של Primorye, המזרח הרחוק, טיין שאן.

קבוצה של סלעים שעברו שינוי מטסומטי והידרותרמי: עפרות נחושת-ניקל של הפלטפורמה הסיבירית, מרבצי זהב של אוראל, הקווקז, אוזבקיסטן וכו'.

קבוצת היווצרות עפרות מודרניות: משקעים פלגיים של האוקיינוס השקט, תוצרי התפרצות טולבאצ'יק הגדולה, מערכת הידרותרמית אוזון בקמצ'טקה וכו'.

קבוצה של סלעי משקע ממוצא שונים.

תרכובות תחמוצת פח

הצורה המפורסמת ביותר היא המינרל העיקרי של פח - קסיטריט SNO2, שהוא תרכובת של פח עם חמצן. על פי ספקטרוסקופיית תהודה גמא גרעינית, המינרל מכיל SN+4

קסיטריט (מהקסיטרוס היווני - פח) הוא מינרל העפרות העיקרי לייצור פח. תיאורטית מכילה 78.62% Sn. הוא יוצר הפרשות נפרדות, דגנים, אגרגטים מסיביים רציפים, בהם גרגרי המינרלים מגיעים לגודל של 3 - 4 מ"מ ועוד יותר.

1. צפיפות 6040-7120 ק"ג/מ"ק (הנמוך ביותר עבור קסיטריטים בצבע קל);

2. קשיות 6½;

3. ברק - מט, על הקצוות - יהלום;

4. מחשוף לא מושלם;

5. שבר קונכואידי;

הצורות העיקריות של בידוד קסיטריט:

1. מיקרו -סינקליזות במינרלים אחרים;

2. מרבצי מינרלים אביזרים בסלעים ובעפרות;

3. עפרות מוצקות או מפוזרות: אגרגטים רדיאליים בצורת מחט (Primorye), הפרדות והצטברויות קולומורפיות וקריפטו-קריסטליות (Primorye); הצורה הגבישית היא הצורה העיקרית של בידוד קסיטריט. ברוסיה נמצאים מרבצי קסיטריט בצפון -מזרח, פרימוריי, יקוטיה וטרנסבייקליה; עבור - במלזיה, תאילנד, אינדונזיה, סין, ניגריה וכו '.

תרכובות הידרוקסיד

מקום משני תופסות תרכובות בדיל הידרוקסיד, שיכולות להיחשב כמלחים של חומצות פוליטין. אלה כוללים את המינרלים סוקוליט TA2SN2+2O; תמיסה מוצקה של בדיל במגנטיט מסוג Fe2SnO4 או Fe3SnO3 (Brettstein Yu. S., 1974; Voronina L. B. 1979); "varlamovit" הוא תוצר של חמצון סטנין; מאמינים שמדובר בתערובת של תרכובות Sn אמורפיות וחצי אמורפיות, חומצה מטאטינית, פאזה מרובת מעובה ופאזה הידרוקסיטרית. ידועים גם מוצרי חמצון מוחים - hydromartite 3SnOxH2O; Mushistonite (Cu, Zn, Fe) Sn (OH) 6; נחושת הידרוסטראט CUSN (OH) 6 וכו '.

סיליקטים

ידועה קבוצה גדולה של סיליקטים בדיל, המיוצגת על ידי CaSn(SiO5) של מלאיייט; pabstite Ba(Sn, Ti)Si3O9, stocasite Ca2Sn2Si6O18x4H2O וכו'. מלאאייט אפילו יוצר הצטברויות תעשייתיות.

ספינלידים

בין תרכובות תחמוצת אחרות, ידועים גם ספינלים, למשל, המינרל nigerite Sn2Fe4Al16O32 (Peterson E.U., 1986).

תרכובות פח גופרתי

כולל תרכובות פח שונות עם. זוהי הקבוצה השנייה החשובה ביותר מבחינה תעשייתית של צורות פח מינרליות. החשוב שבהם הוא סטנין, המינרל השני החשוב ביותר. בנוסף, מציינים Frankeite PB5SN3SB2S14, Herzenbergite SNS, Berndtite SNS2, Tillite PBSNS2 ו- Kesterite Cu2ZNSNS4. זוהו גם תרכובות גופרית מורכבות יותר של פח עם עופרת, כסף ונחושת, בעיקר בעלות משמעות מינרלוגית. הקשר ההדוק של בדיל עם נחושת קובע את הנוכחות התכופה של מרבצי כלקופיריט CuFeS2 במרבצי עפרות בדיל עם היווצרות הקסטיריט - פרגנזה של כלקופיריט.

סטנין (מבדיל לטיני - פח), פיריט פח, מינרל ממעמד הגופרידים עם הנוסחה הכללית של הצורה Cu2fesns4. זה נובע מהנוסחה Chalcopyrite על ידי החלפת אטום Fe אחד ב- SN. מכיל 29.58% Cu, 12.99% Fe, 27.5% SN ו- 29.8 שניות, כמו גם זיהומים של Zn, SB, CD, PB ו- AG. מינרל נרחב בפיקדונות עפרות פח של הפדרציה הרוסית. במספר מרבצים ברוסיה (פרימורייה, יאקוטיה) ובמרכז רוסיה (טג'יקיסטן), הוא מרכיב חיוני של מינרלים סולפידיים ולעיתים, יחד עם ורלמוביט, מהווה 10-40% מסך הפח. לעתים קרובות מהווה הספגה ב- Zns Sphalerite ו- Chalcopyrite. במקרים רבים נצפות תופעות פירוק סטנין עם שחרורו של קסיטריט.

צורה קולואידלית

תרכובות קולואידליות ופח-סיליקון ממלאות תפקיד משמעותי בגיאוכימיה של פח, אם כי הוא לא נחקר בפירוט. מקום משמעותי בגיאולוגיה של היסוד משחק על ידי תרכובות קולומורפיות ותוצרי הטרנספורמציות הגבישיות שלו לזנים קריפטו-קריסטליים. קסיטריט קולומורפי נחשב לסוג של ביטוי של פתרונות דמויי צמיגי.

מחקרים עצמאיים חשפו מסיסות גבוהה באופן חריג של SNO2 בפתרונות כלור-סיליקון. המסיסות המרבית מושגת ביחס.

ניתוח המאפיינים של תרכובת Sn(OH)4 והקרבה שלהן לתרכובת Si(OH)4 מגלה את יכולתה לבצע פילמור, ובסופו של דבר יוצרים את התרכובות H2SnkO2k+1, SnkO2k−1(OH)2. בשני המקרים ניתן להחליף את הקבוצה (OH) באניני F ו- CL.

לפיכך, פילמור של מולקולות Sn(OH)4 ושילובן עם מולקולות Si(OH)4 מוביל ליצירת ג'ל (קולואיד) ולהופעת שרשראות HmSn2nSinOp, עם m ≤ 8, או Hs (Nekrasov I. Ya) . et al., 1973).

עדויות זמינות מצביעות על כך שהצורה הקולואידלית היא ביניים טבעיים בשקעים של פח מתמיסות הידרותרמיות.

צורות של פח בשלב הנוזל

החלק הפחות נחקר בגיאוכימיה של בדיל, אם כי קזיטריטים בצורה של מינרלים אסירים הוקמו בתכלילים של גז-נוזל (Kokorin A. M. et al., 1975). אין עבודות על ניתוח פתרונות טבעיים ספציפיים המכילים פח. בעיקרון, הכל מבוסס על תוצאות מחקרים ניסויים, המדברים רק על צורות הפח הסבירות בפתרונות. תפקיד משמעותי בפיתוח המתודולוגיה למחקרים אלו שייך לאקדמאי V. L. Barsukov

כל הסט של צורות פח שנקבעו בניסוי בתמיסות מחולק לקבוצות:

תרכובות יוניות. תרכובות אלו והמבנה שלהן מתוארים במונחים של ערכיות קלאסית ומושגים סטריאוכימיים. קבוצות משנה בולטות:

יונים פשוטים Sn+2 ו-Sn+4 נמצאים בעיקר בלבה מגמטית, וכן בתמיסות הידרותרמיות עם ערכי pH נמוכים. עם זאת, במערכות הידרותרמיות קיימות, המשתקפות בהרכב תכלילי גז-נוזל, לא הוקמו תנאים כאלה.

מלחים של חומצות הליד - SNF2, SNF40, SNCL40. תפקידו של כלור בהובלה ובתצהיר של בדיל ומתכות נלוות נחשב משמעותי יותר מזה של פלואור.

תרכובות הידרוקסיל של פח. בתנאים אלקליים, התרכובות ההתחלתיות הן H2SnO2, H2SnO4, H2SnO3. צורות אלה מבוססות לעתים קרובות על צורות מינרלים ידועות. חלק מהצורות הללו הן ממקור מלאכותי (CaSnO3, Ca2SnO4) והן טבעי (FeSnO2, Fe2SnO4). בסביבות חומציות, תרכובות אלו מתנהגות כבסיסים חלשים כגון Sn(OH)2, Sn(OH)4. הוא האמין כי אחת מצורות הביטוי של תרכובות כאלה היא varlamovit. על פי נתונים ניסיוניים, Sn(OH)4 מופקד רק ב-T< 280°C в слабокислых или нейтральных условиях при рН = 7 - 9. Соединения Sn(OH)4 и Sn(OH)3+ устойчивы при рН= 7 - 9, тогда как Sn(OH)2+2 и Sn(OH)+2 - при рН < 7.

לעתים קרובות למדי, קבוצות (OH)-1 מוחלפות ב-F ו-Cl, ויוצרות שינויים מוחלפים בהלוגן של תרכובות הידרוטין. באופן כללי, צורות אלו מיוצגות על ידי התרכובות Sn(OH)4-kFk או Sn(OH)4-kFk-nn. באופן כללי, תרכובת Sn(OH)3F יציבה ב-T = 25 - 50 מעלות צלזיוס, ו-Sn(OH)2F² ב-T = 200 מעלות צלזיוס.

תרכובות סולפיד. על פי נתונים ניסיוניים, התמיסה מכילה תרכובות SnS4-4 או SnS3-2 ב-pH > 9; SNS2O -2 (pH = 8 - 9) ו- SN (SH) 4 (pH = 6). יש אזכור לקיומו של תרכובת מסוג Na2SNS3, שאינה יציבה בסביבה חומצית.

תרכובות פח מורכבות נחקרו במהלך פירוק קסיטריט בתקשורת פלואורית. תרכובות אלה מסיסות מאוד. לתרכובות המתקבלות בפתרונות כלוריד יש אותם תכונות. הצורות העיקריות של תרכובות מורכבות הידועות מניסויים כוללות Na2(Sn(OH)6), Na2(SnF6), Na2(Sn(OH)2F4) וכו'. ניסויים הראו שהמורכב Sn(OH)4F2-2 ינצח ב t = 200 מעלות צלזיוס.

תרכובות קולואידליות ופח-סיליקון. מעידה על קיומם על ידי נוכחותם של מרבצי קסיטריט קולומורפיים בפיקדונות רבים.

סוגים תעשייתיים של מרבצי פח

המאפיינים הגיאוכימיים של בדיל שתוארו לעיל משתקפים בעקיפין בהיווצרותם של מרבצי עפרות בדיל שהוצעו על ידי א.א.רדקביץ' עם תוספות עוקבות.

א. היווצרות גרניטים נושאי פח. קסיטריט נמצא בחלק האביזר של גרניטים.

ב. היווצרות גרניטים מתכת נדירים. אלה גרניטים מהסוג Lithionite-Amazonite-Albite (Apogranites על פי A. A. Beus). קסיטריט בחלק האביזר יחד עם קולומביט-טטנאטליט, מיקרוליט וכו '.

ב. היווצרות פגמטיטים נושאי פח. מינרליזציה של פח מאפיינת סוגים של סוגים, be-ta, f-li-.

ד. היווצרות שדה-קוורץ-קוורץ-קסיטריט. IV מודגש. פ. גריגורייב. מדובר בעורקי קוורץ-פילדספר עם קסיטריט ומינרלים אחרים.

D. היווצרות קוורץ-קסטריט. מורחב לברית המועצות NE. אלה אזורי ורידים, ירוקים עם קוורץ, מוסקוביט, וולפרמיט, קסיטריט וכו '.

E. cassiterite-silicate-sulfide עם סוגי טורמלין וכלוריט. אחת התצורות היצרניות העיקריות של Primorye Russia.

היווצרות ג 'קסיטריט-סולפיד. גם התצורה העיקרית לייצור פח. זה מזהה את הסוגים העיקריים:

עבודות מינרליזציה של פח-טונגסטן;

גופי עפרות מסוג QUAR-CASSITERITE-ERSENOPRITE;

ורידי קוורץ פרודוקטיביים מסוג סולפיד-קסיטריט-כלוריט;

תצורת Z. פח-סקארן.

I. היווצרות פח וודי (היווצרות ריאוליט).

ק. היווצרות סלעים בסיסיים ואולטרה -באסיים (על פי I. Ya. Nekrasov)

פח דו חמצני הוא חומר שוחק יעיל מאוד המשמש ל"סיום "את פני הזכוכית האופטית.

תערובת של מלחי פח - "ההרכב הצהוב" - שימשה בעבר כצבע לצמר.

פח משמש גם במקורות זרם כימי כחומר אנודה, למשל: אלמנט פח מנגן, אלמנט תחמוצת כספית. השימוש בפח בסוללת פח עופרת מבטיח; לדוגמה, באותו מתח כמו סוללת עופרת, לסוללת פח עופרת קיבולת גדולה פי 2.5 וצפיפות אנרגיה גדולה פי 5 ליחידת נפח, ההתנגדות הפנימית שלה נמוכה בהרבה.

פח הוא אלמנט כימי

תוצאות החפירות הארכיאולוגיות מצביעות על כך שאפילו חמישה אלפי שנים לפני הספירה ידעו איך להריח את הפח עצמו. ידוע כי המצרים הקדומים העבירו פח לייצור ברונזה.

מתכת זו מתוארת תחת השם "טראפו" בספרות ההודית העתיקה. השם הלטיני לפח, סטנו, מגיע מהמילה הסנסקריט "STA", שפירושה "מוצק".

אזכור של פח נמצא גם אצל הומרוס. כמעט עשר מאות לפני הספירה, הפיניקים סיפקו עפרות פח מהאיים הבריטיים, שנקראו אז הקזיטרידים. מכאן השם קסיטיריט, החשוב מבין מינרלי הפח; ההרכב שלה הוא SNO2. מינרל חשוב נוסף הוא סטנין, או פיריט פח, Cu2fesns4. 14 המינרלים הנותרים של יסוד מס' 50 נפוצים הרבה פחות ואין להם משמעות תעשייתית. אגב, לאבותינו היו עפרות פח עשירות יותר משלנו. ניתן היה להתיך מתכת ישירות מעפרות שנמצאות על פני כדור הארץ והועשרה במהלך התהליכים הטבעיים של בליה ושטיפה. בימינו, עפרות כאלה כבר לא קיימות. בתנאים מודרניים, תהליך קבלת הפח הוא רב-שלבי ועתיר עבודה. העפרות שמהן מותך כעת בדיל מורכבות בהרכבן: בנוסף ליסוד מס' 50 (בצורת תחמוצת או גופרית), הן מכילות בדרך כלל סיליקון, ברזל, עופרת, נחושת, ארסן, סידן, טונגסטן ואלמנטים נוספים. עפרות הפח של היום מכילות רק לעתים רחוקות יותר מ-1% Sn, וה-placers מכילים אפילו פחות: 0.01...0.02% Sn. המשמעות היא שכדי להשיג קילוגרם של פח, יש לכרות ולעבד לפחות מאה משקל של עפרות.

כיצד מתקבל בדיל מעפרות?ייצור אלמנט מס' 50 מעפרות ומניחים מתחיל תמיד בהעשרה. שיטות להעשרת עפרות פח מגוונות למדי. בפרט, נעשה שימוש בשיטת הכבידה, המבוססת על ההבדל בצפיפות של המינרלים העיקריים והנלווים. יחד עם זאת, אסור לשכוח שמי שמתלווה אליהם הם לא תמיד גזעים ריקים. לעתים קרובות הם מכילים מתכות יקרות ערך, כגון טונגסטן, טיטניום ולנטאנידים. במקרים כאלה מנסים לחלץ את כל הרכיבים היקרים מעפרת הפח.

ההרכב של תרכיז הפח שהתקבל תלוי, וגם באופן שבו הושג תרכיז זה. תכולת הפח בו נעה בין 40 ל-70%. התרכיז נשלח לכבשנים (ב-600...700 מעלות צלזיוס), שם מסירים ממנו זיהומים נדיפים יחסית של ארסן וגופרית. ורוב הברזל, האנטימון, הביסמוט וכמה מתכות אחרות נשטפים עם חומצה הידרוכלורית לאחר השריפה. לאחר שהדבר נעשה, כל שנותר הוא להפריד את הפח מהחמצן והסיליקון. לכן, השלב האחרון של ייצור פח גס הוא התכה עם פחם ושטפים בתנורים מהדהודים או חשמליים. מנקודת מבט פיזיקוכימית, תהליך זה דומה לתהליך כבשני הפיצוץ: פחמן "לוקח" חמצן מהפח, והשטפים הופכים את הסיליקון הדו-חמצני לסיג, שהוא קל בהשוואה למתכת.

עדיין יש די הרבה זיהומים בפח מחוספס: 5...8%. כדי להשיג מתכת כיתה (96.5 ... 99.9% SN), אש או פחות נפוצה, משתמשים בשיטות אלקטרוליטיות. והפח הנחוץ לתעשיית המוליכים למחצה בטוהר של כמעט שש תשיעות - 99.99985% Sn - מתקבל בעיקר בשיטת המסת אזור.

על מנת לקבל קילוגרם של פח, אין צורך לעבד מאה משקל של עפרה. אתה יכול לעשות את זה אחרת: "לקרוע" 2000 קופסאות פח ישנות.

יש רק חצי גרם של פח לכל אחד. אך בהכפלת היקף הייצור, חצאי הגרם הללו הופכים לעשרות טונות... חלקו של הפח ה"משני" בתעשיית המדינות הקפיטליסטיות הוא כשליש מסך הייצור. בארצנו פועלים כמאה מפעלים תעשייתיים להשבת פח.

איך מסירים פח מפח? זה כמעט בלתי אפשרי לעשות זאת באמצעים מכניים, ולכן הם משתמשים בהבדל בתכונות הכימיות של ברזל ופח. לרוב, פח מטופל בגז כלור. ברזל אינו מגיב איתו בהיעדר לחות. פח משתלב עם כלור בקלות רבה. נוצר נוזל מבעבע - פח כלוריד SnCl4, המשמש בתעשיות הכימיות והטקסטיל או נשלח לאלקטרוליזר כדי לקבל ממנו פח מתכת. ו"המערבולת" תתחיל שוב: הם יכסו יריעות פלדה בפח הזה ויקבלו פח. יעשו ממנו צנצנות, הצנצנות יתמלאו באוכל וייסגרו. אחר כך יפתחו אותם, יאכלו את הפחיות ויזרקו את הפחיות. ואז הם (לא כולם, למרבה הצער) שוב יגיעו למפעלי פח "משניים".

אלמנטים אחרים מסתובבים בטבע בהשתתפות צמחים, מיקרואורגניזמים וכו'. מחזור הפח הוא מעשה ידי אדם.

פח בסגסוגות.כמחצית מתוצרת הפח בעולם עוברת לקופסאות שימורים. החצי השני נמצא, כדי להשיג סגסוגות שונות. לא נדבר בפירוט על המפורסם ביותר מבין סגסוגות הפח - ברונזה, מפנה את הקוראים למאמר על נחושת - עוד מרכיב חשוב של ברונזה. זה מוצדק על אחת כמה וכמה שכן יש ברונזה נטולת פח, אך אין ברונזה "נטולת נחושת". אחת הסיבות העיקריות ליצירת ברונזה נטולת פח היא המחסור באלמנט מס' 50. עם זאת, פח המכיל ברונזה ממשיך להיות חומר חשוב הן להנדסה והן לאמנות.

ציוד דורש גם סגסוגות פח אחרות. עם זאת, הם כמעט ולא משמשים כחומרי מבנה: הם אינם חזקים מספיק והם יקרים מדי. אבל יש להם תכונות אחרות המאפשרות לפתור בעיות טכניות חשובות עם חומרים קטנים יחסית.

אגב, סגסוגות פח רבות הן תרכובות כימיות אמיתיות של יסוד #50 עם מתכות אחרות. כאשר הוא מתמזג, בדיל אינטראקציה עם סידן, מגנזיום, זירקוניום, טיטניום ואלמנטים נדירים רבים. התרכובות הנוצרות במקרה זה הן עקשנות למדי. לפיכך, זירקוניום סטניד ZR3SN2 נמס רק בטמפרטורה של 1985 מעלות צלזיוס. ולא רק עמידותו של הזירקוניום אשמה כאן, אלא גם אופי הסגסוגת, הקשר הכימי בין החומרים היוצרים אותה. או דוגמה אחרת. מגנזיום לא יכול להיחשב למתכת עקשנית; 651 מעלות צלזיוס רחוקה מנקודת התכה שיא. הפח נמס בטמפרטורה נמוכה עוד יותר - 232 מעלות צלזיוס. והסגסוגת שלהם - מתחם MG2SN - יש נקודת התכה של 778 מעלות צלזיוס.

תרכובות עם לא-מתכות.מבין החומרים הללו, הכלורידים הם החשובים ביותר. יוד, זרחן, גופרית וחומרים אורגניים רבים מתמוססים בטטרכלוריד פח SNCL4. לכן, הוא משמש בעיקר כממס מאוד ספציפי. TIN Dichloride SNCL2 משמש כמרדנט לצביעה וכחומר מפחית בסינתזה של צבעים אורגניים. תרכובת נוספת של אלמנט מס '50, נתרן סטנאט Na2sno3, יש את אותם פונקציות בייצור טקסטיל. בנוסף, זה הופך את המשי לכבד יותר.

התעשייה משתמשת בתחמוצות בדיל במידה מוגבלת. SNO משמש לייצור זכוכית אודם, ו- SNO2 משמש לייצור זיגוג לבן. גבישים צהובים מוזהבים של פח דיסולפיד SNS2 נקראים לרוב עלה זהב, המשמש ל"זהרת "עץ וגבס. זה, כביכול, השימוש הכי "אנטי מודרני" בתרכובות פח. מה עם הכי מודרני?

אם נזכור רק תרכובות בדיל, אז זהו השימוש בבריום סטנאט BaSnO3 בהנדסת רדיו כדיאלקטרי מצוין. ואחד האיזוטופים של הפח, 119Sn, מילא תפקיד משמעותי בחקר אפקט מוסבאואר, תופעה שהובילה ליצירת שיטת מחקר חדשה - ספקטרוסקופיה של תהודה גמא. וזה לא המקרה היחיד שבו מתכת עתיקה שירתה את המדע המודרני.

על אורגנוטין.יש מגוון גדול של תרכובות אורגנו-אלמנטים הכוללות בדיל. הראשון שבהם התקבל בשנת 1852.

SNCL4 + 4RMGX → SNR4 + 4MGXCL

(R כאן הוא רדיקל פחמימני, X הוא הלוגן).

תרכובות של הרכב SnR4 לא מצאו יישום מעשי רחב. אבל מהם מתקבלים חומרים אורגנוטין אחרים, שיתרונותיהם אינם מוטלים בספק.

העניין באורגנוטין התעורר לראשונה במהלך מלחמת העולם הראשונה. כמעט כל תרכובות הפח האורגניות שהתקבלו באותה תקופה היו רעילות. תרכובות אלו לא שימשו כחומרים רעילים; הרעילות שלהן לחרקים, עובשים וחיידקים מזיקים שימשה מאוחר יותר. על בסיס טריפנילטין אצטט (C6H5)3SnOOCCH3, נוצרה תרופה יעילה למלחמה במחלות פטרייתיות של תפוחי אדמה וסלק סוכר. התברר כי לתרופה זו יש תכונה שימושית נוספת: היא עוררה את הצמיחה וההתפתחות של צמחים.

כדי להילחם בפטריות המתפתחות בתעשיית העיסה והנייר, נעשה שימוש בחומר נוסף - טריבוטילטין הידרוקסיד (C4H9)3SnOH. זה משפר מאוד את ביצועי הציוד.

ל-Dibutyltin dilaurate (C4H9)2Sn(OCOC11H23)2 יש "מקצועות" רבים. זה משמש בפרקטיקה וטרינרית כתרופה נגד helminths (תולעים). אותו חומר נמצא בשימוש נרחב בתעשייה הכימית כמייצב לפוליוויניל כלוריד וחומרים פולימריים אחרים וכא. קצב התגובה של היווצרות urethans (מונומרים גומי פוליאוריטן) בנוכחות זרז כזה עולה פי 37 אלף.

תרכובות אורגניות של בדיל דו ערכי, להיפך, הן מועטות במספרן ועד כה כמעט ולא מצאו בהן שימוש מעשי.

על פח אפור.בחורף הכפור של 1916, משלוח של פח נשלח ברכבת מהמזרח הרחוק לחלק האירופי של הפדרציה הרוסית. אבל מה שמוחלף זה לא מטילי כסף-לבן, אלא בעיקר אבקה אפורה עדינה.

מה קרה למתכת בכל המקרים האלה?

גבישי פח אפורים בעלי תצורה מעוקבת; הממדים של התאים היסודיים שלהם גדולים יותר - אורך הקצה הוא 6.49 Ǻ. לכן, הצפיפות של פח אפור נמוכה באופן ניכר מהלבן: 5.76 ו-7.3 גרם/סמ"ק, בהתאמה.

בצורה פופולרית, המחבר מציג מתכת עתיקה מאוד - פח. מתכת זו ומלחיה משמשים בכלכלות לאומיות רבות. ציפויים אורגנוטין משמשים כציפוי מגן. תכשירי אורגנוטין נמצאים בשימוש נרחב בחקלאות וברפואה. כיום אי אפשר להסתדר בלי אבקת פח, נייר כסף ושאר סגסוגות ומלחים.

מי הוא?רך בתכונותיו, הוא נותן לאחרים קשיות. נמס מטבעו, הוא הופך עקשן בשילוב עם מתכות אחרות. במשך מאות שנים הוא שימש ליציקת פעמונים ותותחים, אנדרטאות, פסלים ותכשיטים המרתקים אותנו עד היום.

היום נראה אותו בגופנים טיפוגרפיים, בקופסאות פח ובמיסבים. אחד האיזוטופים שלו סייע למדענים לפתח שיטת מחקר חדשה, שנמצאת כיום בשימוש נרחב על ידי כימאים, פיזיקאים וביולוגים (ספקטרוסקופיה של תהודה גמא).

לאחרונה הוא "התיידד" עם פחמימנים, וכימאים החלו להכין חומרים בעלי תכונות יוצאות דופן - חומרי הדברה, זרזים, מייצבים, ממריצים לצמיחת צמחים, תרופות וצבעים.

כשתראו צעצועים נוצצים על עץ חג המולד, תזהו את ההיכרות שלנו ב"הזהבה". הוא לא "גר" בדירה נפרדת, אלא תמיד ב"דירה משותפת", עם שכנים שונים. לרוב הוא בוחר את ביתו בהרים - בצוקי גרניט ובסלעים. לעתים קרובות הוא "מתיישב" לאורך גדות הנהר ובחופי הים והאוקיינוסים. ולפעמים זה חי מתחת לאדמה עמוק. לכן, לא קל להכריח אותו "לצאת" אל פני השטח, ועוד יותר קשה "לנתק אותו משכניו". לכן הוא גורם לצרות רבות למעשירים ולמתכות.

פגישה ראשונה.

כיצד התוודעו אנשים בימי קדם למתכת הכסופה-לבנה הזו, והיכן ומתי התוודעו לראשונה?

לאחר שקיבלו אש, אנשים למדו להשתמש בה - הם שרפו חימר, התיכו מתכות מעפרות. אז, לפי אמונתם של היוונים הקדמונים, התוודע האדם לפח. כך אומר מיתוס פואטי יפהפה.

כיצד המדע המודרני עונה על שאלה זו?

עדיין אין הסכמה בין המדענים, ואין תשובה ברורה.

"חמש עד ששת אלפים שנה לפני הספירה, הרבה יותר מוקדם ממה שהאדם למד להתיך ולעבד ברזל, הוא כבר ידע איך להמיס פח", כתב האקדמאי A.E. Fersman1. אבל לא כל המדענים חולקים את נקודת המבט הזו. יש הסבורים, בציטוטים של חפירות ארכיאולוגיות, כי אירוע זה התרחש כמעט אלף שנים מאוחר יותר. עד כה, מוצרי הפח העתיקים ביותר נחשבים לטבעת ובקבוק שנמצאו באחת הפירמידות המצריות. הם יוצרו ככל הנראה באמצע האלף השני לפני הספירה.

1 Fersman A. E. גיאוכימיה משעשעת. M.-L.: Detgiz, 1954, 174 p.

עם זאת, ממצאים אלו אינם יכולים עדיין לשמש עדות חזקה מספיק לכך שלא נעשה שימוש קודם לכן בפח בצורתו הטהורה. יתכן שהרבה מוצרי פח עתיקים פשוט לא הגיעו אלינו בגלל העמידות הנמוכה של מתכת זו לאוויר ולחות. בנוסף, היו מעט מרבצי בדיל במזרח הקדום. הם נפגשו במסופוטמיה, בצפון ובאיראן. למצרים לא היה פח משלה, הוא יובא מאיראן.

בספרות ההודית העתיקה - בוודות, מהבהרטה - פח נקרא טראפו. יחד עם זאת, השם הלטיני stannum מגיע מהסנסקריט "סטה" - מתמשך, "מוצק, עמיד. זה גם מצביע על כך שפח היה ידוע כבר ארבעת אלפים שנה לפני הספירה. למילה סטנו יש גם משמעות נוספת - "מים שקטים", בריכה, אגם. באמצע המאה נחשב הפח לסוג של עופרת ונקרא עופרת לבנה (Plumbum album), ואילו עופרת רגילה נקראה עופרת שחורה (Plumbum nigrum). השם הרוסי "פח", על פי הפרופסור המפורסם N.A. Figurovsky, מגיע מהמילה הסלאבית העתיקה "פח" - משקה משכר. הסלאבים הקדמונים אחסנו אותו בכלי עופרת, וככל הנראה התחילו לקרוא למתכת (עופרת) כך. "המילה פח", כותב נ.א. פיגורובסקי, "קשורה גם לשם של גוף נוזלי אחר - שמן (אולאום)... מילים הקשורות לפח - פח (מנורת עופרת) ופח (כלי פח)."

עוד קודם לכן, אנשים התוודעו לנחושת, לפני כ-6.5-7 אלף שנים. כמה ארכיאולוגים מאמינים שהאדם התוודע למתכת זו בתקופה מוקדמת יותר.

בשנות ה-60 נמצאו ב-Çatalhayuk שכבות של ניאולית קדם-קרמית. ניתוח של שכבות אלו הראה שהן מתוארכות לאלף ה-7-6 לפני הספירה. בחפירות אלו נמצאו מרציצות נחושת. לכן, כמה מדענים החלו לטעון כי ההיכרות של האדם עם העולם התרחשה 9,000 שנה לפני הספירה. עם זאת, מחקרים שלאחר מכן לא אישרו הנחה זו.

עפרות נחושת היו מזוהמות לרוב בזיהומים שונים. יתכן שהיו ביניהם חלוקי נחל שחורים של עפרות פח. העפרה המכילה בדיל, שנכנסה לכבשן ההתכה, עורבבה עם נחושת ליצירת סגסוגת - ברונזה (מהמילה הפרסית "ברונטציון", שפירושה "סגסוגת").

עוד בימי קדם, היה ידוע שהוספת מינרלים מסוימים לעפרת נחושת מקלה על התכת מתכת ממנה.

סביר להניח שפיסות אבן הפח נוספו לעפרת הנחושת כשטף.

ברונזה, שהושגה במקרה במהלך התכת הנחושת, זכתה במהירות להכרה בקרב אנשים באותם זמנים רחוקים. הסגסוגת החדשה, בצבע צהוב-זהוב, הייתה הרבה יותר קשה מנחושת, הייתה מזויפת בצורה מושלמת, נוצקה בצורה מושלמת ועובדה היטב.

"איננו יודעים כיצד הסגסוגת הנפלאה הזו התגלתה על ידי האדם", כותב האקדמאי A.E. Fersman. "ניתן לשער שאדם התיך עפרות נחושת בתערובת של בדיל פעמים רבות (מתרחשים משקעים "מורכבים" כאלה של נחושת ופח) ובסופו של דבר הבחין בתוצאה של התכה משותפת והבין את משמעותה".

התכונות המדהימות של הברונזה עזרו כמעט בכל מקום לעקור את הנחושת מהשימוש באדם הפרהיסטורי. החלו לייצר כלי נשק מברונזה - גרזנים, חרבות, פגיונות, טיפים, חיצים, תכשיטים - צמידים, תליונים. תקופת הברונזה מילאה תפקיד משמעותי בתרבות האנושית.

המטלורגים העתיקים, שהבחינו שלפיסות עפרות פח הייתה השפעה כה מועילה על התכת נחושת, כנראה ניסו להמיס אבנים שחורות ללא עפרות נחושת. טיפות מתכת כסופה-לבנה - פח - הופיעו בכבשן ההיתוך.

אולם בתקופת הברונזה, מתכת זו בצורתה הטהורה לא מצאה שימוש נרחב. בעלי מלאכה הכינו עיטורים על כלי נשק וכלים מפח. אחד המיתוסים היווניים העתיקים מספר כיצד אל האש והנפחות, הפיסטוס, חישל מגן לגיבור אכילס וקישט אותו בקישוט עשוי פח. מחבר האיליאדה, הומרוס, מזכיר זאת.

לאחר שהעריכו את הפח ולמדו כיצד להמיס אותו מעפרה, החלו כורי העפרות הקדמונים לחפש את העפרה הזו. לא היה להם אז ארסנל כה עשיר של מכשירים ושיטות שונות שהמדע והטכנולוגיה סיפקו לגיאולוגים מודרניים.

לפני מספר שנים, לגיאולוגים היה מכשיר מקורי חדש בארסנל שלהם - גלאי פח עם תהודה גמא. בעזרתו, אתה יכול לקבוע את תכולת המתכת בעפרה בדיוק של מאיות.

כמו ציידי גששים, כורי עפרות היו מאוד שומרי מצוות, ולעתים קרובות זה עזר להם לחשוף את סודות האוצרות התת-קרקעיים. באותו אופן, מים ועצים אמרו לעתים קרובות לכורי עפרות את מיקומה של עפרות. הם ידעו מניסיון שסוגים מסוימים של עצים, שיחים ופטריות גדלים לעתים קרובות במקומות שבהם מתרחשים עפרות. לדוגמה, במקומות מסוימים, קאצ'ים (עשב, לעתים רחוקות יותר תת שיח ממשפחת הציפורן) גדל כמעט תמיד מעל מרבצי עפרות נחושת; באחרים גדל אלון.

ישנם סימנים רבים אחרים שלפיהם מצאו כורי עפרות עפרות פח. בלילות סתיו קרים, כפור מאבק קלות את האדמה ומכסיף את צמרות העצים. הבחינו שעם קרני השמש, הכפור נמס הכי מהר במקום שבו שוכנת עפרה כלשהי. זה קורה מכיוון שבמקומות שבהם מתרחש וריד העפר, כדור הארץ מתחמם מהר יותר (הרי לתחמוצות מתכת יש יכולת חום גבוהה יותר מאשר לאדמה). עוד בימי הביניים, המטלורג המפורסם אגריקולה הסביר את ההמסה המהירה יותר של הכפור מעל מרבצי עפרות בעובדה שעצמים כהים מתחממים מהר יותר.

ללא כל מכשירים מתקדמים, כורים קדומים, באמצעות גפנים, חקרו עפרות מתכת שונות, כולל בדיל. היו שחשבו בענפי לוז כמתאימים ביותר לחיפוש עפרות. אחרים מצאו נחושת באמצעות גפני אפר, עופרת ובעיקר בדיל באמצעות ענפי אורן.

כמה מדענים מודרניים רואים באמנות המדהימה הזו של אחיזת "מוט קסם" כשרלטנות פשוטה או רואים בה הד לאמונות טפלות עתיקות.

מדענים אחרים, המתפעלים מהמיומנות יוצאת הדופן של כורי עפרות קדומים במציאת מתכות מניחים וורידים, מוכנים לייחס להם רגישות מיוחדת לשדות מגנטיים ולזרמים חשמליים חלשים שנוצרו ממרבצי עפרות. ויש כאלה שמוכנים להאמין בחושים העל טבעיים של אנשים מתקופת הברונזה, למשל היכולת שלהם "לראות" באצבעותיהם. כמובן, ספקולציות כאלה אינן נכונות.

בתחילת היכרותם עם הפח, אנשים קדמונים כרו עפרות פח ממניחים, בעיקר במשקעי נהרות. באותם ימים הם כבר הכירו את הטכניקה של שטיפתו. מאוחר יותר החלו לכרות פח מעפרות פח עמוקות.

עפרות נכרו על ידי כרייה בבור פתוח. בעבודות פתוחות, גשרים (עמודים) נוצרו כדי להגן על הכורים מפני הריסות ומוות מתחת להריסות, אם כי לעתים קרובות התרחשו תאונות. עד כה, במהלך חפירות ארכיאולוגיות של עבודות עתיקות בסיביר, קזחסטן, אלטאי ובמקומות נוספים בארצנו וברבים שבהם כרו נחושת וביל כבר בתקופת הברונזה (באנגליה, סין ופרו), נמצאים שלדים של כורים מתים. .

עמודים הושארו גם במבנה תת-קרקעי כדי להגן מפני קריסות אפשריות. אבל אלה כבר היו עמודים או עמודים עשויים מסלע שתמכו את קשת האדיט. חיבורים כאלה נמצאים בעבודות עתיקות רבות שבהן כרו נחושת ופח. לעתים קרובות תומכים כאלה היו עשויים לוחות אבן או בלוקים, ובמקומות שבהם היה הרבה יער, לעתים קרובות נעשה שימוש בעמודי עץ. באותם זמנים רחוקים, אנשים ירדו אל הגלריות התת-קרקעיות לאורך מדרגות חצובות בסלע או במדרגות עץ. לרוב היו אלה בולי עץ עם חריצים או עצים עם ענפים עבים נחתכים. באורל, באחד המכרות העתיקים, נמצא גרם מדרגות כזה. תוך שימוש במדרגות פרימיטיביות כאלה, הכורים לא רק ירדו לשטחים ולעבודות, אלא גם הרימו עפרות בשקתות, בשקיות עור ובסלי נצרים.

בתחילה, עפרת פח הותכה על אש. להבת האש הספיקה כדי לחלץ את המתכת הנמסה (הרי פח כבר נמס ב-232 מעלות). מאוחר יותר החלו להתכת פח בבורות, שקירותיהם צופו בשכבת חימר צפופה כדי להגן עליו מפני חלחול מי תהום וזליגת מתכת מותכת לקרקע. עצי הסקה וחתיכות עפרה הונחו בשכבות בבור.

הטכנולוגיה להיתוך פח ממניחים הייתה שונה במקצת. תחילה הועלתה אש בבור, וכשהעצים נשרפו, שפכו עפרה על הגחלים הבוערות.

בשני המקרים, המתכת הנוזלית שנוצרה במהלך ההיתוך הצטברה בתחתית הבור. גרפו אותו עם מצקות מיוחדות ויוצקו לתבניות.

מאוחר יותר, כדי לשפר את תהליך שריפת הדלק בבור, החלו להשתמש במפוח לאספקת אוויר. שיפור קטן זה איפשר להגדיל את קיבולת הבורות; הם החלו להיות רחבים ועמוקים יותר. אבל עם הזמן, בגד השחייה הפך גדול, והיה קשה לקבל את המתכת מתחתית הבור.

מה שעזר לנו, כפי שאנו אומרים כעת, היה כושר המצאה בעבודה. אחד המטלורגים העתיקים המציא "יחידה" חדשה להתכת עפרות - חבית עץ גדולה מצופה בחימר חסין. "בטנה" זו עמדה באופן אמין בטמפרטורות גבוהות. עד מהרה החליף את הבורות (תנורים). התברר שהתכת מתכת בחביות, שאליהן יוצקים פחם ועפרות שכבה אחר שכבה, וגם ניפוח אוויר במפוח, לא היה גרוע יותר מבורות, אבל הרבה יותר נוח.

חלפו מאות שנים וטכניקות התכת המתכות השתפרו. את החביות החליפו תנורי פיר מלאכת יד קטנים (תנורים תוצרת בית כאלה שימשו בסין להתכת פח בתחילת המאה ה-20). תנור כזה, העשוי מלבנים או אבן, חומם תחילה בעץ ובפחם, ולאחר מכן הועמסו לתוכו עפרות פח ופחם (ובהמשך קוקה) שכבה אחר שכבה. גם אוויר נשף במפוח, אך מכיוון שנדרש ממנו הרבה יותר מבעבר, המפוח הונע על ידי סוסים. מאוחר יותר הוחלפה משיכה של סוסים בגלגלי ניקוז.

אולם בעת התכת עפרות פח בתנורי פיר פרימיטיביים, לא ניתן היה להגיע לטמפרטורה שבה גם הסיגים יימסו. פסולת הסלע נשארה בכבשן בצורה של מסה צפופה מחוטאת. לכן, עם השלמת ההיתוך, היה צורך לפרק את הכבשן כדי להסיר סיגים.

עם הזמן, הפח הותך בתנורי פיר גדולים בהרבה ובטמפרטורות גבוהות יותר, מה שיצר סיגים מותכים. אך במקביל להתאוששות הפח התרחשה גם התאוששות הברזל. התוצאה הייתה מספר רב של סגסוגות שונות של ברזל-פח עקשן (מטלורגים מכנים אותם "הארטלינגים"). הם הפחיתו משמעותית את התפוקה של פח טהור. חיסרון נוסף של תנורי פיר היה שהם יכלו רק להריח עפרות פח שהורכבו מחתיכות גדולות. אבל היו מעט עפרות כאלה. מאוחר יותר למדו מתכות לעבד עפרות ותרכיזים בתנורים כאלה, שהושגו בכביסה פשוטה. הם הוסננו מראש על רשתות מיוחדות.

טכנולוגיית התכת הפח השתפרה לאט. רק בתחילת המאה ה-18, לראשונה באנגליה, הוחלפו תנורי פיר בתנורי הדהוד עם תיבות אש. פחם מפורק שימש לחימום אותם, ומאוחר יותר.

לתנורי הדהוד היו יתרונות רבים על פני. מוקשים, אז הם החלו לעקור אותם במהירות. עם זאת, בתנורי הדהוד לא ניתן היה להעלות את טמפרטורת החימום של עפר במהלך ההתכה מעל 1300-1350 מעלות. כדי לחלץ לגמרי פח מסיגים, יש להוסיף הרבה סיד, מה שמעלה את נקודת ההיתוך ל-1400-1500 מעלות.

בשנות ה-30-40 הופץ פח מסיג פלדה בתנורים חשמליים, בהם ניתן היה להשיג טמפרטורות גבוהות יותר. כעת, בתנורים כאלה, נמסים תרכיזים עשירים בדיל (אם הם אינם מכילים זיהומי ברזל), כלומר, מתכת מתכת ללא עיבוד נוסף של סיגים. בנוסף, התפוקה של תנורים חשמליים (ליחידת שטח) גבוהה בהרבה מזו של תנורים מחזירי אור. השימוש בתנורים חשמליים איפשר לשפר את תקני הייצור ולשפר את תנאי העבודה למטלורגים.

למרות ההתקדמות בטכניקות הכרייה וההתכה, הפח הוא עדיין מתכת יקרה.

זעקת השטן.במשך מאות שנים ניסו אלכימאים במדינות שונות להשיג זהב ממתכות בסיסיות ללא הצלחה. האלכימאים לימדו שהטבע תמיד שואף ליצור חפצים מושלמים, כמו זהב, אבל נסיבות לא טובות מנעו זאת, ובמקום זהב נוצרו מתכות נחותות - נחושת, עופרת, בדיל. אבל כדי להפוך עופרת או פח לזהב, יש להכין תחילה את "אבן החכמים" או הסם.

אלכימאים חיפשו בהתמדה ובהתמדה את הסם המופלא הזה.

אלכימאים, תוך שימוש במשנתו של הפילוסוף וחוקר הטבע היווני הקדום אריסטו, טענו שכל המתכות מורכבות משני יסודות נשאים - גופרית וכספית. הם מורכבים מכספית טהורה - הבסיס למתכתיות, ולמתכות בסיס יש תערובת אפילו גדולה יותר של גופרית - תחילתה של שונות. לכן, כדי להשיג זהב, אתה צריך להיות מסוגל להסיר גופרית.

אולם כל מאמציהם עלו בתוהו. הם לא מצאו "אבן חכמים" קיימת ולא הצליחו להפוך מתכות בסיס לזהב.

למרות המורכבות של הוראתם, אלכימאים תרמו תרומה משמעותית להמשך הפיתוח של הכימיה. בחיפוש אחר הסם המיתולוגי הם גילו מלחים וחומצות רבים ופיתחו שיטות לטיהורם.

בבדיקת מתכות שונות כדי להפוך אותן לזהב, האלכימאים הקדישו תשומת לב רבה לפח. הם נמשכו בעיקר על ידי תכונותיו המסתוריות. פח, אחת המתכות הרכות ביותר על הפלנטה שלנו, כאשר סגסוגת עם נחושת העניקה לו קשיות.

אבל מה שהדהים את האלכימאים עוד יותר, אולי, היה צליל הפצפוץ שנשמע בבירור בעת כיפוף מקל פח. "זה קולו של השטן שנכנס למתכת", אמרו.

אלכימאים כינו תופעה בלתי מובנת עבורם (שהבחין בה האלכימאי המפורסם הבר) "בכי פח". בתקופתנו נשמר השם הזה, אבל עכשיו הוא לא קשור לצלילים שמשמיע השטן, אלא מגיע מהמילה האנגלית creak - creak, crunch. הסיבה לצליל הפצפוץ הזה (שלא נצפה במתכות אחרות) נפתרה כעת. מקל הפח "מתכווץ" כי הגבישים שלו זזים מעט ומשפשפים זה בזה.

לפח, מתכת ניתנת להתחזקות, יכולת גמישות טובה, שניה רק למתכות אצילות ונחושת, ולכן ניתן להשיג ממנו בקלות יריעות דקות של נייר כסף (סטניול). כסוף-לבן, עם גוון כחלחל קלוש, הם הופכים חומים באור מועבר. כמו מתכות אחרות, בדיל יוצר מלחים עם כמה לא מתכות (כלור, גופרית, פלואור, ברום), המשמשים בכלכלה הלאומית. בדיל אין אינטראקציה ישירה עם פחמן או חנקן. זה גם "אדיש" למגעים ישירים עם מימן וסיליקון. עם זאת, ניתן להשיג הידרידים וניטרידים בדיל בעקיפין.

אם תשליך חתיכת פח לתמיסה מדוללת של חומצה הידרוכלורית או גופרתית, ייקח הרבה מאוד זמן להתמוסס. מתכת זו תגיב לאט באותה מידה עם תמיסות מימיות של חומצות חזקות אחרות (חנקתיות, הידרוברומית); בדיל כמעט ואינו מסיס בחומצות אורגניות (אצטית, אוקסלית). מה הסיבה להתנהגות זו של פח? זה מוסבר על ידי הבדל קל בערכי הפוטנציאל הנורמלי של בדיל ומימן, בסדרת המתחים שבה כל המתכות (והמימן) ממוקמות בהתאם לפעילותן הכימית. ככל שהמתכת רחוקה יותר שמאלה בשורה זו וככל שהמתכת רחוקה יותר מהמימן, כך היא עוקרת מהר יותר מימן מחומצות. הפח בסדרה זו ממוקם בסמיכות למימן.

פח מתמוסס לא רק בחומצות (מדוללות ומרוכזות), אלא גם באלקליות, ויוצר, בהתאם לתנאי התגובה, שתי קבוצות של תרכובות - סטאניטים וסטאנטים.

כימאים השיגו תרכובות שונות של בדיל עם חומצות - פוספטים, ניטרידים, סולפטים. כולם מוצקים גבישיים. לעומת זאת, פח ניטראט Sn(NO3)2 הוא נוזל נייד, מסיס מאוד במים. ועוד תכונה יוצאת דופן של נגזרת הפח הזו היא שהיא נמסה בטמפרטורה של מינוס 20 מעלות. בתעשייה משתמשים לרוב בתרכובות בדיל עם גופרית וכלור.

גם הקדר וגם הצבוע.בסוף המאה ה-15, החל האלכימאי וסילי ולנטין, בתקווה הבל להשיג סם פלאי, להסתיר תערובת של מלח שולחן, אלום וברזל גופרתי. הסם לא הסתדר, אבל נוצר בכלי נוזל חדש שלא היה ידוע קודם לכן. היא עישנה באוויר. בשאיפה, העשן הזה גרם לשיעול חמור. אם היה טעם הנוזל, הוא שרף את הלשון. טיפות של נוזל שנפלו על הבד נשרפו דרכו, זה אכל והמיס את המתכות. זו הייתה חומצה הידרוכלורית. האלכימאי כינה את הנוזל הזה "אלכוהול חמוץ". כמעט חצי מאה לאחר מכן, אלכימאי אירופי אחר, אנדריי ליבביוס, החל להתעניין ב"אלכוהול חמוץ". הוא חזר על הניסוי של קודמו והשיג בדיוק את אותו נוזל קאוסטי. קודם כל, הוא החליט לברר כיצד "אלכוהול חומצי" פועל על מתכות. נחושת, ברזל, אבץ מומסים בנוזל קאוסטי זה. לאחר המסת בדיל ב"אלכוהול חומצי", ליבביוס התאדה את התמיסה שהתקבלה והשיגה גבישים מעוינים לבנים. איזה סוג של חומר זה היה? עכשיו אנחנו קוראים לזה סטאנו כלוריד. באותה תקופה, לאף אחד לא היה מושג על כלור. יסוד זה התגלה לראשונה בשנת 1774 על ידי הכימאי השוודי המפורסם Scheele ומאוחר יותר על ידי המדען האנגלי דייווי (1810). איננו יודעים כיצד כינה האלכימאי את המלח שקיבל, אך הוא החל לערוך בו ניסויים שונים. קודם כל החלטתי לבדוק את השפעת החומר החדש על רקמות. האם המלח הזה יהרוס אותם כמו גם אלכוהול חומצי? התברר שפח כלוריד הוא בשום פנים ואופן לא האויב הגרוע ביותר של חומרי טקסטיל.

עוד בימי קדם, אנשים למדו לצבוע צמר ובדים בצבעים שהופקו מפרחים, פירות ושורשים של צמחים שונים. באותה תקופה נעשה שימוש גם בצבעים ממקור בעלי חיים. הסגול העתיק, ששימש בעבר לצביעת הטוגות והגלימות של מלכי פרס, התקבל מאחד ממיני הרכיכות. בדרום אמריקה, אינדיאנים צבעו כבר זמן רב בדים ארגמן באמצעות קרמין, צבע המתקבל מקוכינאל, כנימות שנאספו על קקטוסים.

צובעים עתיקים הכירו היטב את המורדנטים - חומרים המחזקים את צבע הבדים. לרוב הם התקבלו ממינרלים טבעיים. לפיכך, צובעים יוונים ורומיים השתמשו רבות באלום בעת צביעת בדים. ההיסטוריון היווני הרודוטוס, שחי במאה החמישית לפני הספירה, כינה אותם "אלומיניום", וארבע מאות שנה מאוחר יותר כינה אותם המדען הרומי הקדום פליניוס האב "אלומן".

גם פח כלוריד התברר כחומר מלחיץ טוב. ברגע שליבביוס טבל חתיכת בד בצבע עז בתמיסה, הצבע לא רק שלא דהה, אלא נעשה אפילו בהיר יותר.

עם זאת, חלפו עוד כמה עשורים עד שהתגלית של האלכימאי מצאה יישום מעשי. אחד הראשונים שהשתמשו בחומרי חומרי פח בצביעה היה הכימאי ההולנדי דרבל. עד מהרה זכה תגלית זו להכרה רחבה בקרב צובעים במדינות רבות.

באירופה באותה תקופה עוד לא ידעו לעבד ולייצר בדי כותנה. הם הובאו ממדינות המזרח התיכון והודו. באותה תקופה נעשה שימוש נרחב באירופה בבד קליקו דק מכותנה (שנקרא מאוחר יותר קליקו), שהובא מהעיר ההודית כלכותה. הבד הזה משך אותי עם הצבעים המקוריים שלו. צובעים השתמשו בחומרי פח כדי ליישם דוגמאות אדומות, פרחים ועיצובים פשוטים על הבד. עם הזמן החלו צובעים להשתמש בחומרי פח לצביעת בדי צמר ומשי.

במשך יותר ממאה שנים, פח כלוריד מסייע לכימאים ליצור צבעים אורגניים עמידים שאינם דוהים בשמש. הוא משמש גם בתעשיות רבות אחרות, שכן סטאנו כלוריד הוא חומר מפחית חזק ומסיס מאוד במים, אלכוהול, אתר וממיסים אורגניים רבים אחרים.

ל"קרוב משפחה" של בדיל כלוריד, בדיל טטרכלוריד, יש גם תכונות יקרות ערך שנמצאות בשימוש נרחב בתעשיות מסוימות. הוא מתקבל על ידי העברת זרם של כלור יבש לתוך פח נוזלי. כמו בדיל כלוריד, הוא מתמוסס היטב במים ובממיסים אורגניים שונים, אך בניגוד אליו, הוא יכול בעצמו להמיס גופרית, זרחן ויוד.

כבר לפני יותר ממאתיים שנה למדנו להכין בארצנו קלוריות מודפסות יפות, שזוכות להצלחה מתמדת בקרב נשים. דוגמה מודפסת ברורה ועמידה או קישוט על chintz מתקבלת הודות לטטראכלוריד בדיל. עובדי טקסטיל משתמשים בו גם כסוכן גימור (מהמריץ הצרפתי - עד סוף סוף גימור בדים). נתרן סטנאט (Na2SnO3) משמש בהצלחה גם בתעשיית הטקסטיל לאותן מטרות. קל להשיג סטאנטים - פשוט נתיך בדיל דו-חמצני (SnO2) עם מעט אלקלי או ממיס בדיל דו-חמצני הידרט שהוכן טרי בתמיסות אלקליות. סטאנטים משמשים לא רק על ידי עובדי טקסטיל, אלא גם על ידי טכנאי רדיו. לפיכך, בריום סטאנאט נמצא בשימוש נרחב במכשירי רדיו שונים - זהו דיאלקטרי מצוין.

בדיל דו חמצני כבר זמן רב בשימוש בכלי חרס. איננו יודעים את שמו של האדם שהיה הראשון שיצר סיר או כד מבצק חימר לפני אלפי שנים והחל לשרוף אותו באש. אבל מאז, חרס מבוקש בקרב האוכלוסייה בכל מדינות העולם. בהתחלה, למוצרים של קדרים עתיקים היה מראה מכוער. אבל החיסרון החשוב ביותר של כלי חרס הוא הנקבוביות של הקירות הפנימיים. לכלים כאלה חדרו, כביכול, נימים רבים - תעלות זעירות שדרכן חלחלו מים. לא ניתן היה לשמר מים או נוזל אחר בכלי חרס כאלה אפילו למספר שעות.

במשך זמן רב הם לא יכלו למצוא דרך להפוך את פני השטח של מוצרי חימר ללא נקבוביים. אבל, כפי שקרה לעתים קרובות בהיסטוריה של תגליות גדולות, המקרה עזר. איכשהו נפלה תערובת קטנה של חול וסודה על אחד מכלי החימר שהוכנו לשריפה. דמיינו את הפתעתו של הקדר כאשר, לאחר שהוציא את סיריו מהכבשן לאחר השריפה, הוא ראה על אחד מהם סרט חלק ומבריק המכסה את כל פני השטח הפנימיים של הסיר.

לפיכך, המקרה עזרה לקדרים העתיקים לסגור את הנקבוביות במוצרים שלהם עם סרט זכוכית אמין. זה נקרא זיגוג. מאוחר יותר החלו להוסיף ליים לזיגוג, ובכמה מקומות שבהם הייתה עפרת פח, קסטיריט. בהדרגה למדנו להכין זיגוגים ססגוניים על ידי הוספת חומרים שונים לתערובת החול והסודה.

הגילוי המקרי של הזיגוג הוביל לאחר מכן לגילוי מקרי לא פחות של הזכוכית. פעם אחת המריחה קדר שכבת זיגוג על אחד מהעציצים שלו בצורה מאוד לא זהירה. לאחר השריפה, במקום שכבת זיגוג אחידה וחלקה, נמצא בסיר גוש זכוכית קטן ומבריק. זו הייתה תחילת ייצור הזכוכית.

כבר יצרני הזכוכית הראשונים ידעו שבעזרת בדיל דו חמצני ניתן להשיג זיגוג לבן ויפה. לכן, בתוספת קטנה של קסטיריט, ניתן להכין זכוכית לבנה חלבית יפהפייה. הזכוכית הזו הייתה יפה, אבל אטומה. קרני אור עברו דרכו, אך אי אפשר היה לראות דרכו. מאוחר יותר, יצרני זכוכית כינו זכוכית כזו "חירשת". הם הושגו על ידי הוספת אבקות של חומרים שונים לתערובת, אך בעיקר בדיל דו חמצני או קסטיריט טחון דק. וכיום מכינים משקפיים "עיוורים" למטרות טכניות שונות. הוא מתקבל בתוספת של פח דו חמצני וזיגוג לבן.

אולי עוד לפני שהחלו לייצר זכוכית שקופה ואטומה, יצרני הזכוכית למדו לייצר זכוכית צבעונית. לפני מאות שנים, הבחינו כי זיהומים של חומרים מסוימים צובעים זכוכית בצבעים שונים: קובלט - כחול, כרום - צהוב-ירוק, מנגן - סגול.

במשך יותר מארבעים שנה בוערים כוכבי אודם על מגדלי הקרמלין במוסקבה מסביב לשעון - סמל לניצחון בארצנו.

על מנת שהכוכבים ינצנצו בבהירות ביום כמו בלילה, הוצבה הזכוכית האדומה הבהירה ממנה הם עשויים על רירית זכוכית לבנה חלבית. והוא הוכן לא בלי השתתפות בדיל דו חמצני.

גם כימאים וגם חקלאים.יש מגוון מוצרים העשויים מפוליוויניל כלוריד, שנמצא בשימוש נרחב בתעשיות שונות. אבל למרות כל התכונות הטובות שלו, הוא "מפחד" מהשמש. כדי להגן עליו מפני פעולת קרני האור, נעשה שימוש באורגנוטין - סטאננים דיבוטיל ודיוקטיל, מונואלקיל סטאננים, דיאלקיל בדיל לאורטים ודיאלקיל בדיל דימלאטים משמשים כמייצבים.

בשנות ה-50 פיתחו כימאים שיטה לסינתזה של פולימרים מפחמימנים שונים בעלי מבנה מולקולרי קבוע. הם נקראים סטריאו רגילים או איזוטקטיים. הערך המעשי של השגת פולימרים כאלה טמון באפשרות ליצור חומרים עם כל תכונות רצויות. וכאן איננו יכולים להסתדר בלי זרזים אורגנוטין. קשה להפריז בחשיבותה של הכנסת שיטה זו בתעשייה הכימית.

עיבוד של פוליוויניל כלוריד מוצק לקבלת סרטים שקופים, צלחות וכלי פלסטיק ממנו מתבצע בטמפרטורה של 180 מעלות צלזיוס. כדי למנוע מהפולימר להתפשט, יש צורך במייצבים תרמיים. וכאן אורגנוטין בא להציל - מרקפטנים דיאלקיטין ודיאלקיטין דיאיזואקטיל גליקולטים.

צמיגים הם האביזר החשוב ביותר. ככל שהם משרתים זמן רב יותר, כך תפעול המכונית זול יותר. לכן, כימאים מנסים להגביר את החדירות שלהם על ידי יצירת סוגים חדשים של גומי סינטטי, מהם ניתן לייצר גומי עמיד ואלסטי יותר.

במאבק על עמידות הצמיגים זכו כימאים לפני מספר שנים בניצחון נוסף - מכמה חומרים אורגניים שהתקבלו מזיקוק יבש של פחם ומזיקוק מוצרי נפט, הם יצרו סוג חדש של גומי סינטטי - אורטאן. זה נשחק פי שניים מהר יותר מהטבעי. הזרזים שעזרו היו דיאזורטים מפח, המשמשים כמקשים לגומי סיליקון ושרף אפוקסי.

התכלות של קלי הספינה עם פגזים ושאר אורגניזמים ימיים ומים מתוקים מביאה הרבה צער וצרות לימאים ולאנשי מים. בדרך כלל, כדי להגן על החלקים התת-מימיים של ספינות ומתקני נמל, משתמשים בצבע ובציפויי פלסטיק, העשויים עם תוספים של תרכובות נחושת וכספית, לעתים רחוקות יותר אבץ ועופרת. עם זאת, יש להם חסרון גדול - הם גורמים לקורוזיה אלקטרוכימית של חלקי מתכת. ציפויים מגנים המבוססים על פולימרים אורגנוטין או קופולימרים עם מונומרים אורגניים או אלמנטים אורגניים הוכחו כיעילים הרבה יותר.

משקפי Organotin מגנים באופן אמין מפני אולטרה סגול וקרני רנטגן. תכשירי אורגנוטין מספקים שירותים רבים ובעלי ערך לחקלאים. מאז שהאדם למד לעבד את האדמה, לגדל דגנים וירקות, הוא נלחם ללא הרף בעשבים שוטים. כימאים יצרו מאות תרופות חדשות - קוטלי עשבים המשמשים להרוג עשבים שוטים, אך אינם פוגעים בצמחי יבול. ביניהם טריווינילכלורוסטנן וכמה מנגזרותיו.

תכשירי אורגנוטין יעילים אף יותר בהדברת מזיקים חקלאיים. ואכן, גם כעת, בשיטות חקלאות מודרניות, הפסדים הנגרמים על ידי מזיקים מגיעים ל-25-30 אחוז. אובדן יבול תפוחי האדמה כתוצאה ממחלות ומזיקים גדולים אף יותר.

המוצר שלנו "ברסטן" (טריפנילטין אצטט) משמיד במהירות מזיקים של סלק ותפוחי אדמה. מספיק לרסס 600 ליטר מהתמיסה של 0.01 אחוז לדונם. בנוסף, זהו אמצעי אמין למלחמה במחלות פטרייתיות מתמשכות של גידולים טרופיים וסובטרופיים, וממריץ את צמיחת הצמח.

התכונות הרעילות של תרכובות אורגנוטין רבות, שנודעו לפני יותר ממאה שנים (טריאתילסטאנול, הקסבוטילדיסטאנוקסן), עוזרות כעת להילחם בזיהום הסביבה, לטיהור שפכים תעשייתיים ולהילחם בפטריות בתים ומזיקי עץ אחרים.

קופולימרים של אקרילטים אורגנוטין עם אנהידריד מאלאי, סטירן, ויניל כלוריד, אתילן ובוטדיאן התבררו כחומרי חיטוי מצוינים המשמידים לחלוטין את E. coli, Staphylococcus aureus, Brucella ועוד מספר חיידקים גם בצפיפות זיהום גבוהה. וטרינרים משתמשים בקלות בתכשירים אורגנוטין כדי להילחם בתולעים בחיות מחמד.

כדי לשפר פעילות ביולוגית ממוקדת, כמה תוספים של חומרים אורגניים מוכנסים לתכשירים. לדוגמה, תמיסה של תערובת של benzyltriethylammonium chloride וה-hexabutyldistannooxane הורסת את Staphylococcus aureus תוך 5 דקות.

מדענים פיתחו שיטות רבות לסינתזה של מגוון תרופות אורגנוטין. חומרי הגלם ההתחלתיים הם בדיל מתכתי טהור או סגסוגות שלו, אך לרוב טטרכלוריד בדיל ותרכובות אורגניות שונות (ולרוב אורגנו-אלמנטים). התגובה מתרחשת בנוכחות זרז.

Organotin הוא עדיין "תינוק". יש לה עתיד גדול לפניה. זה מובטח על ידי התכונות הנפלאות שלה.

גם הנהג וגם המדפסת.לרכב, מכונה או מנוע יש פיר. כאשר הוא מסתובב, מתרחש חיכוך חזק, הגורם לשפשוף מהיר של חלקים. איך להפחית את ההשפעות המזיקות של החיכוך, איך לחסל אותו? אתה יכול להשתמש בחומר סיכה. בתנאי הפעלה אידיאליים, הציר וקונכיות המיסבים לא אמורים לבוא במגע זה עם זה ולכן הם לא יישחקו. בתנאי הפעלה רגילים של מיסבים, לא ניתן להשיג זאת. כדי להפחית את מקדם החיכוך, נעשה שימוש בסגסוגות אנטי חיכוך, שצריכות להיות קשות ובו זמנית רכות ופלסטיקיות מספיק, כך שבמקרה של תצורות שונות של הפיר והאניה, התוחם יכול "לפרוץ" אליו.

בחיפוש אחר הרכב מתאים לייצור סגסוגות נושאות, מטלורגים הפנו את תשומת לבם לעופרת ולפח כמתכות הרכות ביותר.

הסגסוגת הראשונה נגד חיכוך, שהוצעה בשנת 1839 על ידי המהנדס I. Babitt, הכילה 83 אחוז בדיל, 11 אחוז אנטימון ו-6 אחוז נחושת. לאחר מכן, סגסוגות דומות נגד חיכוך עם תכולת חלקים מרכיבים שהשתנו במקצת החלו להיקרא בביט (על שם הממציא) והפכו נפוצות. נכון לעכשיו, בנוסף לבבטים סטנדרטיים, סגסוגות עם משיכות מוגברת מיוצרות בארצנו ומחוצה לה.

במסה הפלסטית הרכה של הסגסוגת, גבישי מתכת קשיחים מפוזרים באופן שווה, אשר מתנגדים היטב לשחיקה ובמידת הצורך, נלחצים אל תוך התוחם.

פח היא מתכת יקרה ודלה, אז עכשיו הם יותר ויותר מנסים להחליף מיסבים עם ספינות Babbitt עם מיסבים גלגלים וכדוריים.

מדפסות ומדפסות החלו להשתמש בסגסוגות פח כמה מאות שנים קודם לכן.

הוא החליט להכין גופן להדפסה על ידי יציקת אותיות בתבנית מתכת. הוא היה עשוי מעופרת, החלק התחתון שלו היה גוש נחושת שעליו מוטבע דוגמת אותיות מעמיקה. בתחילה יצק גוטנברג אותיות מפח עם תוספת קטנה של עופרת. מאוחר יותר, הוא בחר את הסגסוגת הטובה ביותר עם תערובת משמעותית של אנטימון (מעל 20 אחוז), המכונה הארט (מהמילה הגרמנית "הארט" - קשה). התברר שהיא חזקה הרבה יותר מסגסוגת של עופרת ופח, והצדיקה את שמה במלואה.

הסגסוגת הטיפוגרפית, שחיבר גוטנברג עם שינויים קלים בתוכן חלקיה המרכיבים, משמשת עד היום, אך הפח עדיין תופס בה מקום דומיננטי.

מיטיב האנושות.באותן שנים שבהן גוטנברג יצק אותיות מודפסות מפח, נעשה שימוש נרחב בכלי פיוטר באוסטריה, בלגיה ואנגליה. ייצור כפות וכוסות פח, קערות וכדים, צלחות וכלים החל במאה ה-12, אז התגלו מרבצים עשירים של עפרות פח בהרי העפר בבוהמיה. ליציקה טובה יותר של מתכת נוזלית, בדיל היה סגסוגת עופרת (10:1).

מאוחר יותר החלו לייצר כלי מטבח וכלי שולחן מסגסוגת פח בעלת תכולת עופרת גבוהה יותר (עד 15 אחוזים), וכן תוספת של אנטימון ולעיתים כמויות קטנות של נחושת ואבץ. אחת מהסגסוגות הללו נקראה "מתכת בריטית".

כלי פח יוצרו בתבניות עשויות פליז או ברזל, לעתים רחוקות יותר מגבס. מכסים, ידיות וחלקים בודדים חוברו באמצעות הלחמה. כלים עם קישוטים אמנותיים, תמונות שטוחות ותבליט של צמחים ובעלי חיים זכו להערכה רבה במיוחד. במרכז אירופה היו מפורסמים מוצרי פח שיוצרו על ידי אומנים גרמנים. לא הייתה עיר בגרמניה שבה לפחות אדון כלי אוכל אחד לא עבד. בנירנברג לבדה היו 159 פועלי פח. כל מוצר חדש מותג בסימן המאסטר או העיר. כדים גדולים מפח, שנעשו כסמל לבית המלאכה, נחשבו לגאוותם של בעלי מלאכה עירוניים.

במהלך מאות השנים נשתמרו מסורות של עיטור אומנותי וצורות האופייניות לעיר ואזור מסוים.

לצד מוטיבים עממיים שורשיים, גם העיטור האמנותי של גביעים, קערות, פמוטים וקנקנים הושפע מהאמנות הקלאסית.

בשנים האחרונות מתקבל פחות ופחות בדיל מחומרים ממוחזרים עקב ירידה בתכולתו, הנגרמת משימוש נרחב יותר בשיטת הפח האלקטרוליטית, המאפשרת הקטנת צריכת הפח ליחידת ייצור.

המפעל הראשון שהחל להריח פח באיחוד הרפובליקות הסוציאליסטיות הסובייטיות (CCCP) מעפרות ילידים נבנה ב-1934 בפודולסק ליד מוסקבה. הוא עבד שבע שנים על עפרות עשירות בדיל (התרכיז שסופק למפעל לעיבוד הכיל בין 40 ל-70 אחוזי פח). ראשית, זיהומים של ארסן וגופרית הוסרו מהתרכיז על ידי צלייה. שטפים נוספו לפח והותכו בתנורי הדהוד. הפח הגולמי שנוצר היה מזוקק בדוודים עם תוספים מיוחדים הקושרים זיהומים לתרכובות עקשן. תהליך התכה זה הותיר סיגים עם תכולת פח גבוהה. הם היו מעודנים, וסיגים שהכילו לא יותר מאחוז אחד של פח נכנסו למזבלה. המפעל ייצר גם פח משני מגרוטאות ופסולת שונים המכילים מתכת.

בשל הצמיחה המהירה של כריית עפרות בדיל וייצור תרכיז בשנים שלפני המלחמה, החלה ב-1940 בניית מפעל פח שני בנובוסיבירסק. השקתו תוכננה לשנת 1943. ההתקפה הבוגדנית של הנאצים על ארצנו שינתה את התוכניות הללו. בסתיו 1941 פונה מפעל פודולסק לנובוסיבירסק. עובדים ומהנדסים סיפקו ציוד ממפעל פודולסק שפורק, כמו גם תרכיז ופח גולמי. חודשיים לאחר מכן החל המפעל לייצר סגסוגות עופרת בדיל.

בתחילה נתקל המפעל בקשיים רבים, ובפרט, כל העבודות בהעמסה ופריקה של חומרי גלם וחומרי גלם, הובלתם והכנת הטעינה בוצעו באופן ידני. עם זאת, המפעל מילא את תוכניות הייצור שלו וסיפק ללקוחותיו סגסוגת עופרת בדיל ללא הפרעה.

בתחילה השתמש מפעל נובוסיבירסק בטכנולוגיה של התכת בדיל וייצור סגסוגות שאומצה במפעל הפח בפודולסק. ההמסה הראשונה הופקה מתנור הדהוד הראשון ב-23 בפברואר 1942. שישה חודשים לאחר מכן, נכנסו לפעולה עוד כמה תנורי הדהוד. מאוחר יותר, המפעל החל לפתח טכנולוגיית התכת פח מודרנית יותר. התוכנית החדשה סיפקה את העשרה של תרכיזי הפח העניים ביותר בעלי הרכב מורכב. התרכיזים המוגמרים הומסו בכבשן חשמלי.

פיתוח ייצור טכנולוגי חדש הושלם רק בשנים שלאחר המלחמה. בשנת 1947 הוצגה תכנית לגימור תרכיזים, המשמשת עד היום בשינויים מסוימים, ובסוף 1948 הוכנס תהליך ההיתוך החשמלי.

מאז 1953 החל המפעל לייצר פח ובבטים בעלי תכולת פח גבוהה. הדבר התאפשר הודות לשיפורים בתהליך הזיקוק, שאפשרו להסיר את כל הזיהומים מהפח המחוספס.

שיפורים טכניים רבים נוספים הוכנסו במפעל: שיטת התכה אזורית, התכה חשמלית של תרכיזי בוצה, זיקוק ואקום של פח.

כל השיפורים הללו מאפשרים עיבוד של תרכיזים דלים יותר ומאפשרים להשיג פח בטוהר גבוה. עם זאת, צוות המפעל אינו נשען על ההצלחות שהושגו. בשנים הקרובות תוכנס תכנית ייצור פח מתקדמת עוד יותר, שתבטיח מיצוי מלא עוד יותר של פח ומתכות אחרות מהתרכיז. זה כרוך בתהליכי העשרה כימיים, שטיפה בזרימה ישירה והפחתה בטמפרטורות נמוכות.

יחד עם מפעל הפח נובוסיבירסק, סגסוגות עופרת בדיל מיוצרות על ידי מפעל הייצור והעיבוד של מתכות לא ברזליות של Ryazan, המעבד גם חומרי גלם משניים. מגוון המוצרים של המפעל כולל גם אבץ סולפט ומוצרי ביניים שונים. אחד מהישגי המפעל הוא עיבוד מוצלח של סיגים בעלי תכולת פח נמוכה.

מפעלים מתכתיים השיגו מדדי ייצור טכניים וכלכליים גבוהים שהולכים וגדלים, במיוחד אחוז גבוה יותר של שחזור מתכות. הודות לשיתוף פעולה יצירתי הדוק עם מכוני מחקר ועיצוב, במהלך תכנית החומש העשירית ניתן היה להגדיל את שאיבת הפח ב-1.1 אחוזים. זרים מוכנים לקנות חלק מהפיתוחים של המדענים והמהנדסים שלנו, המשמשים בהצלחה במפעלים.

עם זאת, עד כה, חלק מהמרכיבים היקרים של התרכיז נכנסים למזנב במהלך הגימור ומצטברים במזבלות. בביצוע החלטות הקונגרס ה-XXVI של ה-CPSU, מפותחות ומיושמות תוכניות ייצור בדיל שיאפשרו שימוש נרחב ברזרבות הפנימיות של המפעל, תוך התחשבות בהידרדרות באיכות העפרות המעובדות (נוכחות סולפידים , טורמלין, ארסן וזיהומים מזיקים אחרים).

המכון המרכזי למחקר מדעי של תעשיית הפח (TsNIIolovo) פיתח טכנולוגיה יעילה וחסכונית לייצור תרכיזים מחוספסים בגימור מרכזי, שתאפשר לנצל את כל הפסולת במלואה. לעיבוד פולי מתכות סולפידיות המתקבלות באמצעות גימור מרכזי, ניתן להשתמש בשיטת ציקלון-אלקטרו-תרמית או עיבוד במיטה נוזלית ואקום תוך שימוש באפשרויות שונות לסובלימציה של כלוריד. גימור מרוכז בין ההטבה והתהליכים המתכתיים יאפשר, ראשית, להוציא לפחות מחצית מהפח מתרכיזים גולמיים, ושנית, כמעט להפחית בחצי את כמות המוצרים הדלים בפח שעוברים לעיבוד מתכות.

הכנסת קומפלקס הטבה ומטלורגי יאפשר להשתמש למעשה בכל עפרות לעיבוד, ללא קשר לאיכותן. וזה, בתורו, יתרום להרחבת בסיס חומרי הגלם של תעשיות הכרייה והעיבוד של הפח.

מוצרי פח

כוכב הלכת, שנקרא על שמו של אל הרעם צדק, היה מתאם על ידי אלכימאים מימי הביניים עם פח. קשה לדמיין את המתכת הרכה והגמישה הזו כסמל לאל אדיר ונקמני. על ידי מה הודרכו האלכימאים בעת יצירת הקשר הזה?

השם הלטיני המקובל מבחינה מדעית לפח "סטנום" נגזר מהשורש הסנסקריט "סטה", שפירושו "עמיד", "מוצק".

עדיין לא ניתן היה לקבוע בדיוק את המועד שבו החל להשתמש בדיל בצורתו הטהורה לייצור מוצרים. ידוע רק מידע מקוטע, שמדי פעם מתווסף לו חפירות ארכיאולוגיות. במרכז זה או אחר של תרבויות עתיקות יש ממצאים בודדים של פח כמעט טהור. כך, באחד מאתרי הקבורה המצריים העתיקים המתוארכים לאלף ה-1 לפני הספירה. למשל, נמצאו בקבוקון וטבעת מפח.

מאז ימי קדם הותך בדיל ממה שמכונה אבן הפח - קסטיריט, שקיבלה את שמה מקבוצת איים בצפון האוקיינוס האטלנטי. 3.5 מוצרי פח

הפיניקים הקדמונים, שלא היו רק מתכות מיומנים, אלא גם מלחים יוצאי דופן, כשהלכו לקסירידים בשביל אבן פח, עלו על סיפונה של הספינה עוגן עשוי בול עץ ארז חלול, מלא באבנים למשקל. עם ההגעה לאתר הועמסו מאחזות האניה בעפרות פח. כדי לא להחזיר אבנים רגילות, מילאו את גושי העוגן בעפרת פח במקום. לפיכך, רק המטען נותר על הספינה.

למרות שפח היה ידוע לאדם כבר באלף הרביעי לפני הספירה. ה. מתכת זו הייתה בלתי נגישה ויקרה, שכן מוצרים עשויים ממנה נמצאים רק לעתים רחוקות בקרב העתיקות הרומיות והיווניות. יש אזכורים של פח בתנ"ך, ספר משה הרביעי.

כיום, הפח משמש בעיקר כציפוי בטוח, לא רעיל, עמיד בפני קורוזיה בצורתו הטהורה או בסגסוגות עם מתכות אחרות. השימושים התעשייתיים העיקריים של פח הם בפח (ברזל משומר) לייצור מיכלי מזון.

הטכניקה של יצירת "דפוסים כפור" הייתה פשוטה מאוד. המתכת המצופה בדיל חוממה ולאחר מכן קיררה בחדות על ידי ריסוס במים קרים, או אפילו טבילה במים. פעולה זו שינתה את מבנה הגביש של הפח. כדי לפתח אותו, כדי שיהיה גלוי, הרטבה שכבת פח בחומצה הידרוכלורית. הדוגמה הגבישית שהתגלתה נצצה על המתכת, כמו פסיפס עשוי חתיכות קרח נוצצות. מתחת לשכבה דקה של לכה צבעונית, "הדפוסים הקפואים" הססגניים נראו אפילו יותר אקספרסיביים. אבל לא משנה כמה פשוטה הייתה הטכנולוגיה ליצירת "דפוסים קפואים", רק המאסטרים ידעו את הדקויות הטכנולוגיות שאפשרו לחשוף את יופייה של המתכת בצורה עמוקה ככל האפשר. במשך שנים רבות, פנטלימון אנטונוביץ' סוסנובסקי, שמת ב-1972 בגיל 99, נשאר שומר ה"סודות" הללו ונשמת המלאכה. הוא היה המאסטר האחרון של מלאכת האמנות העתיקה.

לפח יש מחלה הנקראת "מכת פח". המתכת "מתקררת" בקור כבר ב-13 מעלות צלזיוס ומתחילה להתדרדר בהדרגה. בטמפרטורה של -33 מעלות צלזיוס, המחלה מתקדמת במהירות מדהימה - מוצרי פח הופכים לאבקה אפורה.

בסוף המאה הקודמת הכשילה תופעה זו את חברי המשלחת שעבדו בסיביר. בכפור העז חלו לפתע כלי הבדיל. תוך זמן קצר הוא נהרס עד כדי כך שלא ניתן היה להשתמש בו יותר בבישול. אולי המשלחת הייתה צריכה להפסיק את העבודה שהחלה, אלמלא הקערות והכפות שהצליחו לחצוב מעץ. לאחר שנתקלו שוב ושוב ב"מכת הפח", אנשים הגיעו לבסוף למסקנה שניתן להשתמש בפח רק במקום שבו הוא אינו חשוף לכפור.

3.19 תכולת פח 95

כפי שכבר הוזכר, פח קשור ישירות להולדת צלילים מלודיים במגוון רחב של פעמונים, שכן הוא חלק מסגסוגות הנחושת המשמשות ליציקתם. אבל מסתבר שהוא מסוגל לשיר באופן עצמאי לחלוטין: לפח טהור יש יכולות מוזיקליות לא פחות מעולות. בהאזנה לצלילים החגיגיים של מוזיקת עוגב, מעטים המאזינים מבינים שצלילים קסומים נולדים ברוב המקרים במקטרות פח. הם נותנים לסאונד טוהר וחוזק מיוחדים.

מאז ימי קדם השתמש האדם לא רק בדיל ובסגסוגות שלו, אלא גם בתרכובות הכימיות השונות שלו. גבישים צהובים-זהובים של דיסולפיד בדיל משמשים בעלי מלאכה לחיקוי עלי זהב בהזהבה של טיח ותבליטי עץ.

זכוכית ופלסטיק מטופלים בתמיסה מימית של דיכלוריד בדיל לפני מריחת שכבה דקה של מתכת כלשהי על פני השטח שלהם. דיכלוריד פח כלול גם בשטפים המשמשים בריתוך מתכת.

תחמוצת פח משמשת לייצור זכוכית אודם וזיגוג.

בדיל דו חמצני הוא פיגמנט לבן המשמש לצביעת אמייל וזיגוג אטום. בטבע מדובר באבן פח הנקראת קסיטריט, המשמשת כחומר גלם להתכת פח. הוא מיוצר באופן מלאכותי על ידי סילוק בדיל באוויר.

בין שלל ה"מעשים השימושיים" האחרים של תרכובות פח ניתן למנות: הגנה על עץ מפני ריקבון, הרג מזיקים של חרקים ועוד ועוד.

ברצוני לציין גם שמפעלי יציקה רבים, לאחר שאיבדו הזמנות המוניות, עברו לייצור מיניאטורות פח: בתחילת המאה ה-19, לא רק בנירנברג ואוגסבורג, אלא גם בברלין, פוטסדאם, לייפציג, פרייבורג, מייסן. , דרזדן וערים גרמניות אחרות, "חרושת לדמויות פח".

לאחר הופעת האימפריה הגרמנית, השוק הוצף בדמויות של חיילים ומפקדי הצבא הפרוסי מכל התקופות.

כיום, עשרות חברות ברחבי העולם מייצרות חיילי פלסטיק, אבל מיניאטורות מפח הפכו בהדרגה לאמנות גבוהה ומושא תשוקה לאספנים - כיום כמעט אף פעם לא מייצרים אותן בהמוניהן.

כדוגמה, דוגמאות של מוצרי פח:

למתן שירותי פרזול מתכת אמנותי.

"בית החתול" - ההיסטוריה של הדברים.

כתבות אחרונות

2024-01-06 02:02:48
המכללה הרפואית זלנוגרד לא תקבל סטודנטים אזוריים, אך עשויה להשאיר קבוצה אחת לתושבי זלנוגרד
2024-01-05 02:00:36
מהן הסיומות ברוסית?
2024-01-05 02:00:36
פעלים עם קידומות הניתנות להפרדה ובלתי ניתנות להפרדה טבלת פעלים עם קידומות ניתנות להפרדה

מאמרים פופולריים

בחירת העורכים

2024-01-02 01:48:31

ארגון חשבונאות של עסקאות סחורות במסחר חשבונאות למלאי במסחר קמעונאי
(על מסמכים מתודולוגיים ורגולטוריים על החלת מיסוי במסחר במעבר לכלכלת שוק. מכתב משרד המסחר של הרספ"ר מיום...
2024-01-01 01:55:26

שרלוט שופע עם תפוחים בתנור
מרכיבים סוכר - ¾ כוס קמח - 1 כוס מלח - ¼ כפית. כפיות ביצה - 3 חתיכות חלמון ביצה - 2 חתיכות אבקת אפייה - 1 כפית. כפית רמה תפוחים -...
2024-01-01 01:55:26

איך לטגן קציצות בפירורי לחם קציצות עוף בפירורי לחם
קציצות עוף טחון הן אחת המנות הנפוצות ביותר המוגשות לארוחת צהריים או ערב בכל משפחה. קודם כל, קציצות עוף יכולות...
2024-01-01 01:55:26

איך לבשל נכון דייסה מגריסי תירס בסיר איטי
"רדמונד" יהיה מוכן תוך דקות ספורות. המנה הזו תשמח אתכם בניחוח נעים ובטעם עדין. המאמר מכיל מספר מתכונים לדייסה עם...
2024-01-01 01:55:26

שומן חזיר כבוש במלח עם חומץ
מי שנמנע מאכילת שומן חזיר כי הוא חושב שזה מוצר עתיר קלוריות פשוט לא יודע עליו כלום. חזיר חזיר יכול...