Estaño - Tin

Estaño,  50 Sn
Sn-Alpha-Beta.jpg
Estaño
Alótropos alfa, α (gris) ; beta, β (blanco)
Apariencia blanco plateado (beta, β) o gris (alfa, α)
Peso atómico estándar A r, estándar (Sn) 118.710 (7)
Estaño en la tabla periódica
Hidrógeno Helio
Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón
Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón
Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón
Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón
Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astatine Radón
Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencium Rutherfordio Dubnium Seaborgio Bohrium Hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copérnico Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ge

Sn

Pb
indioestañoantimonio
Número atómico ( Z ) 50
Grupo grupo 14 (grupo de carbono)
Período período 5
Cuadra   bloque p
Configuración electronica [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 2
Electrones por capa 2, 8, 18, 18, 4
Propiedades físicas
Fase en  STP sólido
Punto de fusion 505,08  K (231,93 ° C, 449,47 ° F)
Punto de ebullición 2875 K (2602 ° C, 4716 ° F)
Densidad (cerca de  rt ) blanco, β: 7.265 g / cm 3
gris, α: 5.769 g / cm 3
cuando es líquido (a  mp ) 6,99 g / cm 3
Calor de fusión blanco, β: 7,03  kJ / mol
Calor de vaporización blanco, β: 296,1 kJ / mol
Capacidad calorífica molar blanco, β: 27,112 J / (mol · K)
Presión de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
en  T  (K) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
Propiedades atómicas
Estados de oxidación −4 , −3, −2, −1, 0, +1, +2 , +3, +4 (un óxido anfótero )
Electronegatividad Escala de Pauling: 1,96
Energías de ionización
Radio atómico empírico: 140  pm
Radio covalente 139 ± 4 pm
Radio de Van der Waals 217 pm
Líneas de color en un rango espectral
Líneas espectrales de estaño
Otras propiedades
Ocurrencia natural primordial
Estructura cristalina centrada en el cuerpo tetragonal
Estructura de cristal tetragonal centrada en el cuerpo para estaño

blanco (β)
Estructura cristalina centrada en las caras de diamante cúbico
Estructura de cristal cúbico de diamante para estaño.

gris (α)
Velocidad de sonido varilla fina 2730 m / s (a  rt ) (enrollado)
Expansión térmica 22,0 µm / (m⋅K) (a 25 ° C)
Conductividad térmica 66,8 W / (m⋅K)
Resistividad electrica 115 nΩ⋅m (a 0 ° C)
Orden magnético gris: blanco diamagnético
(β): paramagnético
Susceptibilidad magnética molar (blanco) +3,1 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K)
El módulo de Young 50 GPa
Módulo de corte 18 GPa
Módulo de volumen 58 GPa
Relación de Poisson 0,36
Dureza Brinell 50–440 MPa
Número CAS 7440-31-5
Historia
Descubrimiento alrededor del siglo 35 a. C.
Símbolo "Sn": del latín stannum
Isótopos principales del estaño
Isótopo Abundancia Vida media ( t 1/2 ) Modo de decaimiento Producto
112 Sn 0,97% estable
114 Sn 0,66% estable
115 Sn 0,34% estable
116 Sn 14,54% estable
117 Sn 7,68% estable
118 Sn 24,22% estable
119 Sn 8,59% estable
120 Sn 32,58% estable
122 Sn 4,63% estable
124 Sn 5,79% estable
126 Sn rastro 2,3 × 10 5  y β - 126 Sb
Categoría Categoría: Estaño
| referencias

El estaño es un elemento químico con el símbolo Sn (del latín : stannum ) y número atómico  50. El estaño es un metal plateado que se caracteriza por tener un tono amarillo pálido.

El estaño es lo suficientemente suave como para cortarlo con poca fuerza. Cuando se dobla una barra de estaño, se puede escuchar el llamado " grito de estaño " como resultado del hermanamiento de los cristales de estaño; este rasgo lo comparten el indio , el cadmio , el zinc y el mercurio congelado .

El estaño puro después de solidificarse presenta una apariencia similar a un espejo similar a la mayoría de los metales. En la mayoría de las aleaciones de estaño (como el peltre ), el metal se solidifica con un color gris opaco.

El estaño es un metal de post-transición en el grupo 14 de la tabla periódica de elementos . Se obtiene principalmente del mineral casiterita , que contiene óxido estánnico , SnO
2
. El estaño muestra una similitud química con sus dos vecinos del grupo 14, el germanio y el plomo , y tiene dos estados de oxidación principales , +2 y el ligeramente más estable +4. El estaño es el 49º elemento más abundante en la Tierra y tiene, con 10 isótopos estables, el mayor número de isótopos estables en la tabla periódica, gracias a su número mágico de protones.

Tiene dos alótropos principales : a temperatura ambiente, el alótropo estable es el β-estaño, un metal maleable de color blanco plateado ; a bajas temperaturas es un α-estaño gris menos denso, que tiene la estructura cúbica de diamante . El estaño metálico no se oxida fácilmente en el aire.

La primera aleación de estaño utilizada a gran escala fue el bronce , hecho de 18 de  estaño y 78 de  cobre , desde el año 3000 a. C. Después del 600 a. C., se produjo estaño metálico puro. El peltre , que es una aleación de 85-90% de estaño y el resto consiste comúnmente en cobre , antimonio y plomo, se usó para cubiertos desde la Edad del Bronce hasta el siglo XX. En los tiempos modernos, el estaño se utiliza en muchas aleaciones, sobre todo en las soldaduras blandas de estaño / plomo , que son típicamente un 60% o más de estaño, y en la fabricación de películas transparentes, conductoras de electricidad, de óxido de indio y estaño en aplicaciones optoelectrónicas . Otra aplicación de gran tamaño es la corrosión resistente a estañado de acero . Debido a la baja toxicidad del estaño inorgánico, el acero estañado se usa ampliamente para el envasado de alimentos como latas . Algunos compuestos orgánicos de estaño pueden ser extremadamente tóxicos.

Caracteristicas

Físico

Gota de estaño fundido solidificado

El estaño es un metal blanco plateado blando, maleable , dúctil y altamente cristalino . Cuando se dobla una barra de estaño, se puede escuchar un crujido conocido como " grito de estaño " debido al hermanamiento de los cristales. El estaño se funde a aproximadamente 232 ° C (450 ° F), el más bajo del grupo 14. El punto de fusión se reduce aún más a 177,3 ° C (351,1 ° F) para partículas de 11 nm.

Video externo
icono de video Transición β-α del estaño a -40 ° C (lapso de tiempo; un segundo del video es una hora en tiempo real

El β-estaño, la forma metálica o estaño blanco, tiene estructura BCT y es estable a temperatura ambiente y por encima de ella y es maleable. El α-estaño, la forma no metálica o estaño gris, es estable por debajo de 13,2 ° C (55,8 ° F) y es frágil . El α-estaño tiene una estructura cristalina cúbica de diamante , similar al diamante , silicio o germanio . El α-estaño no tiene propiedades metálicas porque sus átomos forman una estructura covalente en la que los electrones no pueden moverse libremente. El α-estaño es un material en polvo de color gris mate sin usos comunes que no sean aplicaciones especializadas de semiconductores . El γ-estaño y el σ-estaño existen a temperaturas superiores a 161 ° C (322 ° F) y presiones superiores a varios GPa .

En condiciones frías, el β-estaño tiende a transformarse espontáneamente en α-estaño, un fenómeno conocido como " plaga del estaño " o "enfermedad del estaño". Algunas fuentes no verificables también dicen que, durante la campaña rusa de Napoleón de 1812, las temperaturas se volvieron tan frías que los botones de hojalata de los uniformes de los soldados se desintegraron con el tiempo, contribuyendo a la derrota de la Grande Armée , una leyenda persistente.

La temperatura de transformación α-β es 13,2 ° C (55,8 ° F), pero las impurezas (p. Ej., Al, Zn, etc.) la bajan muy por debajo de 0 ° C (32 ° F). Con la adición de antimonio o bismuto, es posible que la transformación no ocurra en absoluto, lo que aumenta la durabilidad.

Los grados comerciales de estaño (99,8% de contenido de estaño) resisten la transformación debido al efecto inhibidor de pequeñas cantidades de bismuto, antimonio, plomo y plata presentes como impurezas. Los elementos de aleación como el cobre, el antimonio, el bismuto, el cadmio y la plata aumentan la dureza del estaño. El estaño forma fácilmente fases intermetálicas duras y quebradizas que normalmente son indeseables. No se mezcla en una solución con la mayoría de los metales y elementos, por lo que el estaño no tiene mucha solubilidad sólida. El estaño se mezcla bien con bismuto , galio , plomo , talio y zinc formando sistemas eutécticos simples .

El estaño se convierte en un superconductor por debajo de 3,72  K y fue uno de los primeros superconductores en ser estudiado. El efecto Meissner , uno de los rasgos característicos de los superconductores, se descubrió por primera vez en cristales de estaño superconductores.

Químico

El estaño resiste la corrosión del agua , pero puede ser corroído por ácidos y álcalis . El estaño puede ser muy pulido y se utiliza como capa protectora para otros metales, una capa protectora de óxido ( pasivación ) evita una mayor oxidación. El estaño actúa como catalizador desencadenando una reacción química de una solución que contiene oxígeno y ayuda a aumentar la velocidad de la reacción química resultante.

Isótopos

El estaño tiene diez isótopos estables , el mayor número de cualquier elemento. Los isótopos del estaño tienen masas atómicas de 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 y 124. 120 Sn constituye casi un tercio de todos los isótopos; 118 Sn y 116 Sn también son comunes, mientras que 115 Sn es el isótopo estable menos común. Los isótopos con números de masa pares no tienen espín nuclear , mientras que aquellos con números de masa impares tienen un espín de +1/2. El estaño es uno de los elementos más fáciles de detectar y analizar mediante espectroscopía de RMN que se basa en el peso molecular y sus cambios químicos se referencian frente a SnMe.
4
. Se cree que la gran cantidad de isótopos estables es un resultado directo de que el estaño tiene el número atómico 50, un " número mágico " en física nuclear.

El estaño tiene 31 isótopos inestables, cuyo número de masa varía de 99 a 139. Los isótopos de estaño inestables tienen una vida media de menos de un año, excepto 126 Sn, que tiene una vida media de 230.000 años. 100 Sn y 132 Sn son dos de los pocos nucleidos con un " doblemente mágico núcleo", que a pesar de ser inestable, ya que tienen muy desiguales relaciones de neutrón-protón , son los extremos más allá de las que el estaño isótopos más ligero que 100 Sn y más pesado que 132 Sn están mucho menos estable. Se han identificado otros 30 isómeros metaestables para los isótopos de estaño entre 111 y 131, siendo el más estable 121m Sn , con una vida media de 43,9 años.

Las diferencias relativas en el número de isótopos estables de estaño se pueden explicar por cómo se forman durante la nucleosíntesis estelar . 116 Sn a través de 120 Sn se forman en el s -Proceso (captura de neutrones lentos) en la mayoría de estrellas que conduce a ellos siendo el más isótopos de estaño comunes, mientras que 122 Sn y 124 Sn solamente se forman en el r -process (rápida captura de neutrones) en supernovas y son menos comunes. Los isótopos de estaño 117 Sn a 120 Sn también se producen en el proceso r . 112 Sn, 114 Sn y 115 Sn, no se pueden producir en cantidades significativas en los procesos s - o r - y se encuentran entre los p-núcleos cuyos orígenes no se comprenden bien. Algunas ideas sobre su formación incluyen la captura de protones y la fotodisintegración , 115 Sn podría producirse parcialmente en el proceso s tanto directamente como como la hija de 115 In de larga duración .

Etimología

La palabra estaño se comparte entre las lenguas germánicas y se remonta al protogermánico reconstruido * tin-om ; los cognados incluyen el zinn alemán , el tenn sueco y el estaño holandés . No se encuentra en otras ramas del indoeuropeo , excepto tomando prestado del germánico (por ejemplo, tinne irlandés del inglés).

El nombre latino stannum originalmente significaba una aleación de plata y plomo, y llegó a significar 'estaño' en el siglo IV; la palabra latina anterior era plumbum candidum o "plomo blanco". Stannum aparentemente vino de un stāgnum anterior (que significa la misma sustancia), el origen de los términos romances y celtas para el estaño . Se desconoce el origen de stannum / stāgnum ; puede ser preindoeuropeo .

La Meyers Konversations-Lexikon sugiere, en cambio, que el stannum proviene del stean de Cornualles , y es evidencia de que Cornualles en los primeros siglos d.C. era la principal fuente de estaño.

Historia

Ceremonial de bronce gigante Dirk del tipo Plougrescant-Ommerschans, Plougrescant, Francia, 1500-1300 aC.

La extracción y uso del estaño se remonta a los inicios de la Edad del Bronce alrededor del 3000 a.C., cuando se observó que los objetos de cobre formados por minerales polimetálicos con diferentes contenidos metálicos tenían propiedades físicas diferentes. Los primeros objetos de bronce tenían un contenido de estaño o arsénico de menos del 2% y se cree que son el resultado de una aleación no intencional debido al contenido de metales traza en el mineral de cobre. La adición de un segundo metal al cobre aumenta su dureza, reduce la temperatura de fusión y mejora el proceso de fundición al producir una masa fundida más fluida que se enfría a un metal más denso y menos esponjoso. Esta fue una innovación importante que permitió la fundición de formas mucho más complejas en moldes cerrados de la Edad del Bronce. Los objetos de bronce con arsénico aparecen primero en el Cercano Oriente, donde el arsénico se encuentra comúnmente con el mineral de cobre, pero los riesgos para la salud se comprendieron rápidamente y la búsqueda de fuentes de minerales de estaño mucho menos peligrosos comenzó a principios de la Edad del Bronce. Esto creó la demanda de estaño raro y formó una red comercial que unió las fuentes distantes de estaño con los mercados de las culturas de la Edad del Bronce.

Casiterita ( SnO
2
), la forma de óxido del estaño, fue probablemente la fuente original de estaño. Otros minerales de estaño son sulfuros menos comunes , como la estannita, que requieren un proceso de fundición más complicado . La casiterita a menudo se acumula en canales aluviales como depósitos de placer porque es más dura, más pesada y más resistente químicamente que el granito que la acompaña . La casiterita suele ser de color negro u oscuro, y estos depósitos se pueden ver fácilmente en las orillas de los ríos . Los depósitos aluviales ( placeres ) pueden haber sido recolectados y separados incidentalmente por métodos similares al lavado de oro .

Compuestos y química

En la gran mayoría de sus compuestos, el estaño tiene el estado de oxidación II o IV.

Compuestos inorgánicos

Los compuestos de haluro son conocidos por ambos estados de oxidación. Para Sn (IV), los cuatro haluros son bien conocidos: SnF 4 , SnCl 4 , SnBr 4 y SnI 4 . Los tres miembros más pesados ​​son compuestos moleculares volátiles, mientras que el tetrafluoruro es polimérico. Los cuatro haluros también son conocidos por Sn (II): SnF 2 , SnCl
2
, SnBr 2 y SnI 2 . Todos son sólidos poliméricos. De estos ocho compuestos, solo los yoduros están coloreados.

El cloruro de estaño (II) (también conocido como cloruro estannoso) es el haluro de estaño comercial más importante. Ilustrando las rutas a tales compuestos, el cloro reacciona con el estaño metálico para dar SnCl 4, mientras que la reacción del ácido clorhídrico y el estaño produce SnCl.
2
y gas hidrógeno. Alternativamente, el SnCl 4 y el Sn se combinan para formar cloruro estannoso mediante un proceso llamado comproporción :

SnCl 4 + Sn → 2 SnCl
2

El estaño puede formar muchos óxidos, sulfuros y otros derivados calcogenuros . El dióxido Sn)
2
(casiterita) se forma cuando el estaño se calienta en presencia de aire . Sn)
2
es anfótero , lo que significa que se disuelve tanto en soluciones ácidas como básicas. Estanatos con la estructura [ Sn (OH)
6
] 2− , como K
2
[ Sn (OH)
6
], también se conocen, aunque el ácido estánnico libre H
2
[ Sn (OH)
6
] es desconocido.

Los sulfuros de estaño existen en los estados de oxidación +2 y +4: sulfuro de estaño (II) y sulfuro de estaño (IV) ( oro mosaico ).

Modelos de bola y palo de la estructura del cloruro estannoso sólido ( SnCl
2
).

Hidruros

Estannano ( SNH
4
), con estaño en el estado de oxidación +4, es inestable. Sin embargo, los hidruros de organoestaño son bien conocidos, por ejemplo, hidruro de tributilestaño (Sn (C 4 H 9 ) 3 H). Estos compuestos liberan radicales de tributil estaño transitorios , que son raros ejemplos de compuestos de estaño (III).

Compuestos de organoestaño

Los compuestos de organoestaño , a veces llamados estannanos, son compuestos químicos con enlaces estaño-carbono. De los compuestos de estaño, los derivados orgánicos son comercialmente los más útiles. Algunos compuestos orgánicos de estaño son muy tóxicos y se han utilizado como biocidas . El primer compuesto orgánico de estaño que se informó fue el diyoduro de dietilestaño ((C 2 H 5 ) 2 SnI 2 ), informado por Edward Frankland en 1849.

La mayoría de los compuestos orgánicos de estaño son líquidos o sólidos incoloros que son estables al aire y al agua. Adoptan geometría tetraédrica. Los compuestos de tetraalquil- y tetraariltin se pueden preparar usando reactivos de Grignard :

SnCl
4
+ 4 RMgBr → R
4
Sn
+ 4 MgBrCl

Los haluros-alquilos mixtos, que son más comunes e importantes comercialmente que los derivados tetraorgano, se preparan mediante reacciones de redistribución :

SnCl
4
+ R
4
Sn
→ 2 SnCl
2
R 2

Los compuestos de organoestaño divalentes son poco comunes, aunque más comunes que los compuestos de organogermanio y organosilicio divalentes relacionados . La mayor estabilización que disfruta Sn (II) se atribuye al " efecto de par inerte ". Los compuestos de organoestaño (II) incluyen tanto estanilenos (fórmula: R 2 Sn, como se ve para carbenos singlete ) como distanilenos (R 4 Sn 2 ), que son aproximadamente equivalentes a alquenos . Ambas clases exhiben reacciones inusuales.

Ocurrencia

Muestra de casiterita, principal mineral de estaño

El estaño se genera a través de la larga s -process en estrellas de masa de bajo a medio (con masas de 0,6 a 10 veces la de la Sun ), y finalmente por la desintegración beta de la pesada isótopos de indio .

El estaño es el 49º elemento más abundante en la corteza terrestre , representando 2  ppm en comparación con 75 ppm de zinc, 50 ppm de cobre y 14 ppm de plomo.

El estaño no existe como elemento nativo, sino que debe extraerse de varios minerales. Casiterita ( SnO
2
) es la única fuente comercialmente importante de estaño, aunque se recuperan pequeñas cantidades de estaño a partir de sulfuros complejos como estannita , cilindrita , franckeita , canfieldita y tealita . Los minerales con estaño casi siempre están asociados con la roca de granito , generalmente a un nivel de 1% de contenido de óxido de estaño.

Debido a la mayor gravedad específica del dióxido de estaño, aproximadamente el 80% del estaño extraído proviene de depósitos secundarios que se encuentran aguas abajo de las vetas primarias. El estaño se recupera a menudo de los gránulos que se lavaron río abajo en el pasado y se depositaron en los valles o en el mar. Las formas más económicas de extraer estaño son el dragado , la hidráulica o los tajos abiertos . La mayor parte del estaño del mundo se produce a partir de depósitos de placer , que pueden contener tan solo un 0,015% de estaño.

Reservas mundiales de minas de estaño (toneladas, 2011)
País Reservas
 porcelana 1,500,000
 Malasia 250.000
 Perú 310 000
 Indonesia 800 000
 Brasil 590.000
 Bolivia 400.000
 Rusia 350.000
 Australia 180.000
 Tailandia 170.000
  Otro 180.000
  Total 4.800.000

En 2011 se extrajeron unas 253.000 toneladas de estaño, principalmente en China (110.000 t), Indonesia (51.000 t), Perú (34.600 t), Bolivia (20.700 t) y Brasil (12.000 t). Las estimaciones de la producción de estaño han variado históricamente con el mercado y la tecnología minera. Se estima que, con las tecnologías y las tasas de consumo actuales, la Tierra se quedará sin estaño extraíble en 40 años. En 2006, Lester Brown sugirió que el estaño podría agotarse en 20 años según estimaciones conservadoras de un crecimiento anual del 2%.

Reservas de estaño económicamente recuperables
Año Millones de toneladas
1965 4.265
1970 3.930
1975 9.060
1980 9.100
1985 3,060
1990 7.100
2000 7.100
2010 5.200

La chatarra es una fuente importante de metal. La recuperación de estaño mediante el reciclaje está aumentando rápidamente. Mientras que Estados Unidos no ha extraído (desde 1993) ni fundido (desde 1989) estaño, fue el mayor productor secundario, reciclando casi 14.000 toneladas en 2006.

Se reportan nuevos depósitos en Mongolia , y en 2009, se descubrieron nuevos depósitos de estaño en Colombia.

Producción

El estaño se produce por reducción carbotérmica del mineral de óxido con carbono o coque. Tanto el horno de reverbero y hornos eléctricos pueden ser utilizados.

Minería y fundición

Industria

Candelero de hojalata

Las diez empresas más grandes produjeron la mayor parte del estaño del mundo en 2007.

La mayor parte del estaño del mundo se comercializa en LME, de 8 países, con 17 marcas.

Principales empresas productoras de estaño (toneladas)
Empresa Gobierno 2006 2007 2017 2006-2017
% de cambio
Lata de Yunnan porcelana 52,339 61,129 74.500 42,3
PT Timah Indonesia 44,689 58,325 30.200 -32,4
Malasia Smelting Corp Malasia 22,850 25,471 27.200 19,0
Yunnan Chengfeng porcelana 21,765 18.000 26.800 23,1
Minsur Perú 40,977 35,940 18.000 -56,1
EM Vinto Bolivia 11.804 9.448 12,600 6,7
Lata de Guangxi China porcelana / / 11,500 /
Thaisarco Tailandia 27,828 19,826 10,600 -61,9
Metallo-Chimique Bélgica 8.049 8.372 9,700 20,5
Gejiu Zi Li porcelana / / 8.700 /

El Consejo Internacional del Estaño se estableció en 1947 para controlar el precio del estaño. Se derrumbó en 1985. En 1984, se creó la Asociación de Países Productores de Estaño , con Australia, Bolivia, Indonesia, Malasia, Nigeria, Tailandia y Zaire como miembros.

Precio e intercambios

Producción mundial y precio (intercambio estadounidense) del estaño.

El estaño es único entre los productos básicos minerales debido a los complejos acuerdos entre los países productores y los países consumidores que se remontan a 1921. Los acuerdos anteriores tendían a ser algo informales y dieron lugar al "Primer Acuerdo Internacional sobre el Estaño" en 1956, el primero de una serie que se derrumbó efectivamente. en 1985. A través de estos acuerdos, el Consejo Internacional del Estaño (ITC) tuvo un efecto considerable sobre los precios del estaño. El ITC apoyó el precio del estaño durante los períodos de precios bajos comprando estaño para su reserva de reserva y pudo restringir el precio durante los períodos de precios altos vendiendo desde la reserva. Este fue un enfoque anti-libre mercado, diseñado para asegurar un flujo suficiente de estaño a los países consumidores y una ganancia para los países productores. Sin embargo, la reserva de reserva no era lo suficientemente grande, y durante la mayor parte de esos 29 años los precios del estaño aumentaron, a veces de manera pronunciada, especialmente de 1973 a 1980, cuando la inflación galopante asoló muchas economías mundiales.

A fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, EE. UU. Redujo sus reservas estratégicas de estaño, en parte para aprovechar los precios históricamente altos del estaño. La recesión de 1981-1982 dañó la industria del estaño. El consumo de estaño se redujo drásticamente. El ITC pudo evitar caídas realmente pronunciadas mediante la compra acelerada de su reserva de reserva; esta actividad requirió un gran endeudamiento. El ITC siguió tomando préstamos hasta finales de 1985, cuando alcanzó su límite de crédito. Inmediatamente, se produjo una importante "crisis del estaño": el estaño se retiró de la cotización en la Bolsa de Metales de Londres durante unos tres años. se disolvió poco después, y el precio del estaño, ahora en un entorno de libre mercado, cayó a 4 dólares la libra y se mantuvo alrededor de ese nivel durante la década de 1990. El precio volvió a subir en 2010 con un repunte del consumo tras la crisis económica de 2007-2008 , que acompañó a la reposición de existencias y al crecimiento continuo del consumo.

London Metal Exchange (LME) es el principal sitio de comercio de estaño. Otros mercados de contrato de estaño son Kuala Lumpur Tin Market (KLTM) e Indonesia Tin Exchange (INATIN).

El precio por kg durante años:

Estaño (US $ por kg)
2008 2009 2010 2011 2012
Precio 18.51 13.57 20.41 26.05 21.13

Aplicaciones

Consumo mundial de estaño refinado por uso final, 2006

En 2018, poco menos de la mitad de todo el estaño producido se utilizó en soldadura. El resto se dividió entre estañado, productos químicos de estaño, latón y aleaciones de bronce y usos específicos.

Soldar

Una bobina de alambre de soldadura sin plomo

El estaño se ha utilizado durante mucho tiempo en aleaciones con plomo como soldadura , en cantidades del 5 al 70% p / p. El estaño con plomo forma una mezcla eutéctica en la proporción en peso de 61,9% de estaño y 38,1% de plomo (la proporción atómica: 73,9% de estaño y 26,1% de plomo), con una temperatura de fusión de 183 ° C (361,4 ° F). Tales soldaduras se utilizan principalmente para unir tuberías o circuitos eléctricos . Desde que la Directiva de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos de la Unión Europea ( Directiva WEEE) y la Directiva de restricción de sustancias peligrosas entraron en vigor el 1 de julio de 2006, el contenido de plomo en dichas aleaciones ha disminuido. Si bien la exposición al plomo se asocia con problemas de salud graves , la soldadura sin plomo no está exenta de desafíos, incluido un punto de fusión más alto y la formación de bigotes de estaño que causan problemas eléctricos. La plaga del estaño puede ocurrir en soldaduras sin plomo, lo que lleva a la pérdida de la junta soldada. Se están encontrando aleaciones de reemplazo, pero persisten los problemas de integridad de las juntas.

Estañado

Metal estañado de una lata .

El estaño se adhiere fácilmente al hierro y se usa para recubrir plomo , zinc y acero para prevenir la corrosión. Los envases de acero estañado se utilizan ampliamente para la conservación de alimentos y esto constituye una gran parte del mercado del estaño metálico. Un bote de hojalata para conservar alimentos se fabricó por primera vez en Londres en 1812. Los hablantes de inglés británico los llaman "latas", mientras que los hablantes de inglés americano los llaman " latas " o "latas de hojalata". Una derivación de tal uso es el término del argot " tinnie " o "tinny", que significa "lata de cerveza" en Australia . El silbato de hojalata se llama así porque se produjo en serie primero en acero estañado. Los recipientes de cobre para cocinar, como cacerolas y sartenes, suelen estar revestidos con una fina capa de estaño , ya que la combinación de alimentos ácidos con cobre puede ser tóxica.

Aleaciones especializadas

Plato de peltre
Artesanos que trabajan con hojas de hojalata.

El estaño en combinación con otros elementos forma una amplia variedad de aleaciones útiles. El estaño se alea más comúnmente con cobre. El peltre contiene 85–99% de estaño; el metal de los rodamientos también tiene un alto porcentaje de estaño. El bronce es principalmente cobre con un 12% de estaño, mientras que la adición de fósforo produce bronce fosforoso . El metal de campana también es una aleación de cobre y estaño que contiene un 22% de estaño. El estaño se ha utilizado a veces en la acuñación; una vez formó un porcentaje de un solo dígito (generalmente cinco por ciento o menos) de centavos estadounidenses y canadienses. Debido a que el cobre es a menudo el metal principal en tales monedas, a veces incluido el zinc, estas podrían llamarse bronce o aleaciones de latón.

El compuesto de niobio- estaño Nb 3 Sn se utiliza comercialmente en bobinas de imanes superconductores por su alta temperatura crítica (18 K) y su campo magnético crítico (25  T ). Un imán superconductor que pesa tan solo dos kilogramos es capaz de producir el campo magnético de un electroimán convencional que pesa toneladas.

Se agrega un pequeño porcentaje de estaño a las aleaciones de circonio para el revestimiento de combustible nuclear.

La mayoría de los tubos de metal en un órgano de tubos son de una aleación de estaño / plomo, con 50/50 como composición más común. La proporción de estaño en la pipa define el tono de la pipa, ya que el estaño tiene una resonancia tonal deseable. Cuando una aleación de estaño / plomo se enfría, la fase de plomo se solidifica primero, luego, cuando se alcanza la temperatura eutéctica, el líquido restante forma la estructura eutéctica de estaño / plomo en capas, que es brillante; El contraste con la fase de plomo produce un efecto moteado o manchado. Esta aleación de metal se conoce como metal manchado. Las principales ventajas de usar estaño para tuberías incluyen su apariencia, manejabilidad y resistencia a la corrosión.

Optoelectrónica

Los óxidos de indio y estaño son eléctricamente conductores y transparentes, y se utilizan para hacer películas transparentes eléctricamente conductoras con aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos como pantallas de cristal líquido .

Otras aplicaciones

Una reproducción de farol de granero del siglo XXI hecha de hojalata perforada.

El acero estañado perforado, también llamado estaño perforado, es una técnica artesanal originaria de Europa central para crear artículos para el hogar funcionales y decorativos. Existen diseños de piercings decorativos en una amplia variedad, basados ​​en la tradición local y el artesano. Los faroles de hojalata perforados son la aplicación más común de esta técnica artesanal. La luz de una vela que brilla a través del diseño perforado crea un patrón de luz decorativo en la habitación donde se asienta. Las linternas y otros artículos de hojalata perforados se crearon en el Nuevo Mundo desde el primer asentamiento europeo. Un ejemplo bien conocido es la linterna de Revere, que lleva el nombre de Paul Revere .

Antes de la era moderna, en algunas zonas de los Alpes , se afilaba un cuerno de cabra o de oveja y se perforaba un panel de hojalata utilizando el alfabeto y los números del uno al nueve. Esta herramienta de aprendizaje se conoció apropiadamente como "el cuerno". Las reproducciones modernas están decoradas con motivos como corazones y tulipanes.

En Estados Unidos, las cajas fuertes para pasteles y las cajas fuertes para alimentos se usaban en los días previos a la refrigeración. Se trataba de armarios de madera de varios estilos y tamaños, ya fuera de suelo o colgantes, destinados a disuadir a las alimañas y los insectos y a mantener el polvo de los alimentos perecederos. Estos gabinetes tenían inserciones de hojalata en las puertas y, a veces, en los lados, perforadas por el propietario, el ebanista o un hojalatero en diferentes diseños para permitir la circulación de aire y excluir las moscas. Las reproducciones modernas de estos artículos siguen siendo populares en América del Norte.

El vidrio de ventana se fabrica con mayor frecuencia flotando vidrio fundido sobre estaño fundido ( vidrio flotado ), lo que da como resultado una superficie plana e impecable. Esto también se denomina " proceso de Pilkington ".

El estaño se utiliza como electrodo negativo en baterías de iones de litio avanzadas . Su aplicación está algo limitada por el hecho de que algunas superficies de estaño catalizan la descomposición de los electrolitos a base de carbonato utilizados en las baterías de iones de litio.

El fluoruro de estaño (II) se agrega a algunos productos para el cuidado dental como fluoruro estannoso (SnF 2 ). El fluoruro de estaño (II) se puede mezclar con abrasivos de calcio mientras que el fluoruro de sodio más común se vuelve gradualmente biológicamente inactivo en presencia de compuestos de calcio. También se ha demostrado que es más eficaz que el fluoruro de sodio para controlar la gingivitis .

El estaño se utiliza como objetivo para crear plasmas inducidos por láser que actúan como fuente de luz para la litografía ultravioleta extrema .

Compuestos de organoestaño

Los compuestos orgánicos de estaño son los más utilizados. La producción industrial mundial probablemente supera las 50.000 toneladas .

Estabilizadores de PVC

La principal aplicación comercial de los compuestos organoestánnicos es la estabilización de plásticos de PVC . En ausencia de tales estabilizadores, el PVC se degradaría rápidamente con el calor, la luz y el oxígeno atmosférico, dando como resultado productos quebradizos y descoloridos. El estaño elimina los iones lábiles de cloruro (Cl - ), que de otro modo eliminarían el HCl del material plástico. Los compuestos de estaño típicos son derivados de ácido carboxílico de dicloruro de dibutilestaño, tales como el dilaurato .

Biocidas

Algunos compuestos orgánicos de estaño son relativamente tóxicos, con ventajas y problemas. Se utilizan por sus propiedades biocidas como fungicidas , pesticidas , algicidas , conservantes de la madera y agentes antiincrustantes . El óxido de tributilestaño se utiliza como conservante de la madera . El tributilestaño también se utiliza para diversos fines industriales, como el control de lodos en las fábricas de papel y la desinfección de las aguas de refrigeración industriales en circulación. El tributilestaño se utilizó como aditivo para la pintura de los barcos para prevenir el crecimiento de organismos contaminantes en los barcos, y su uso disminuyó después de que los compuestos organoestánnicos fueran reconocidos como contaminantes orgánicos persistentes con alta toxicidad para algunos organismos marinos (el buccino del perro , por ejemplo). La UE prohibió el uso de compuestos organoestánnicos en 2003, mientras que la preocupación por la toxicidad de estos compuestos para la vida marina y el daño a la reproducción y el crecimiento de algunas especies marinas (algunos informes describen efectos biológicos en la vida marina a una concentración de 1 nanogramo por litro). ) han dado lugar a una prohibición mundial por parte de la Organización Marítima Internacional . Muchas naciones ahora restringen el uso de compuestos orgánicos de estaño a embarcaciones de más de 25 m (82 pies) de largo. La persistencia del tributilestaño en el medio acuático depende de la naturaleza del ecosistema. Debido a esta persistencia y su uso como aditivo en la pintura de barcos, se han encontrado altas concentraciones de tributilestaño en sedimentos marinos ubicados cerca de los muelles navales. El tributilestaño se ha utilizado como biomarcador de imposex en neograstrópodos , con al menos 82 especies conocidas. Con los altos niveles de TBT en las áreas costeras locales, debido a las actividades de envío, los mariscos tuvieron un efecto adverso. Imposex es la imposición de características sexuales masculinas a ejemplares femeninos donde les crece un pene y un conducto deferente palial . Un alto nivel de TBE puede dañar las glándulas endocrinas , los sistemas nervioso central y reproductivo , la estructura ósea y el tracto gastrointestinal de los mamíferos . El tributilestaño no solo afecta a los mamíferos, también afecta a las nutrias marinas, ballenas, delfines y humanos.

Química Orgánica

Algunos reactivos de estaño son útiles en química orgánica . En la aplicación más grande, el cloruro estannoso es un agente reductor común para la conversión de grupos nitro y oxima en aminas . La reacción de Stille combina compuestos organoestánnicos con haluros orgánicos o pseudohaluros .

Baterías de iones de litio

El estaño forma varias fases intermetálicas con el metal de litio, lo que lo convierte en un material potencialmente atractivo para aplicaciones de baterías. La gran expansión volumétrica del estaño tras la aleación con litio y la inestabilidad de la interfaz estaño-electrolito orgánico a potenciales electroquímicos bajos son los mayores desafíos para el empleo en celdas comerciales. Sony resolvió parcialmente el problema . Sony implementó el compuesto intermetálico de estaño con cobalto y carbono en sus celdas Nexelion lanzadas a fines de la década de 2000. La composición del material activo es aproximadamente Sn 0,3 Co 0,4 C 0,3 . La investigación mostró que solo algunas facetas cristalinas del Sn tetragonal (beta) son responsables de la actividad electroquímica indeseable.

Precauciones

Los casos de intoxicación por el estaño metálico, sus óxidos y sus sales son casi desconocidos. Por otro lado, ciertos compuestos orgánicos de estaño son casi tan tóxicos como el cianuro .

La exposición al estaño en el lugar de trabajo puede ocurrir por inhalación, contacto con la piel y contacto con los ojos. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU . (OSHA) estableció el límite de exposición permisible para la exposición al estaño en el lugar de trabajo en 2 mg / m 3 durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) determinó un límite de exposición recomendado (REL) de 2 mg / m 3 durante una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 100 mg / m 3 , el estaño es inmediatamente peligroso para la vida y la salud .

Ver también

Notas

Referencias

Bibliografía

enlaces externos