Lata

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Estanho,  50 Sn
Sn-Alpha-Beta.jpg
Lata
Alótroposalfa, α (cinza) ; beta, β (branco)
Aparênciabranco prateado (beta, β) ou cinza (alfa, α)
Peso atômico padrão A r, std (Sn) 118,710 (7) [1]
Lata na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ge

Sn

Pb
índioestanhoantimônio
Número atômico ( Z )50
Grupogrupo 14 (grupo carbono)
Períodoperíodo 5
Bloquear  bloco p
Configuração de elétron[ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 2
Elétrons por camada2, 8, 18, 18, 4
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido
Ponto de fusão505,08  K (231,93 ° C, 449,47 ° F)
Ponto de ebulição2875 K (2602 ° C, 4716 ° F)
Densidade (próximo à  rt )branco, β: 7,265 g / cm 3
cinza, α: 5,769 g / cm 3
quando líquido (em  mp )6,99 g / cm 3
Calor de fusãobranco, β: 7,03  kJ / mol
Calor da vaporizaçãobranco, β: 296,1 kJ / mol
Capacidade de calor molarbranco, β: 27,112 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 mil 10 k 100 k
em  T  (K) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
Propriedades atômicas
Estados de oxidação−4 , −3, −2, −1, 0, [2] +1, [3] +2 , +3, [4] +4 (um óxido anfotérico )
Eletro-negatividadeEscala de Pauling: 1,96
Energias de ionização
  • 1o: 708,6 kJ / mol
  • 2º: 1411,8 kJ / mol
  • 3o: 2943,0 kJ / mol
Raio atômicoempírico: 140  pm
Raio covalente139 ± 16h
Raio de Van der Waals217 pm
Linhas de cores em uma faixa espectral
Linhas espectrais de estanho
Outras propriedades
Ocorrência naturalprimordial
Estrutura de cristaltetragonal de corpo centrado
Estrutura de cristal tetragonal centrada no corpo para estanho

branco (β)
Estrutura de cristalde face centrada de diamante cúbico
Estrutura de cristal cúbico de diamante para estanho

cinza (α)
Velocidade do som haste fina2730 m / s (à  temperatura ambiente ) (rolado)
Expansão térmica22,0 µm / (m⋅K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica66,8 W / (m⋅K)
Resistividade elétrica115 nΩ⋅m (a 0 ° C)
Ordenação magnéticacinza: diamagnético [5]
branco (β): paramagnético
Suscetibilidade magnética molar(Branco) +3,1 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K) [6]
Módulo de Young50 GPa
Módulo de cisalhamento18 GPa
Módulo de massa58 GPa
Coeficiente de Poisson0,36
Dureza Brinell50–440 MPa
Número CAS7440-31-5
História
Descobertapor volta do século 35 aC
Símbolo"Sn": do latim stannum
Principais isótopos de estanho
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
112 Sn 0,97% estábulo
114 Sn 0,66% estábulo
115 Sn 0,34% estábulo
116 Sn 14,54% estábulo
117 Sn 7,68% estábulo
118 Sn 24,22% estábulo
119 Sn 8,59% estábulo
120 Sn 32,58% estábulo
122 Sn 4,63% estábulo
124 Sn 5,79% estábulo
126 Sn vestígio 2,3 × 10 5  y β - 126 Sb
Categoria Categoria: lata
| referências

O estanho é um elemento químico com o símbolo Sn (do latim : stannum ) e número atômico  50. O estanho é um metal prateado que possui caracteristicamente uma tonalidade amarela esmaecida.

O estanho é macio o suficiente para ser cortado com pouca força. [7] Quando uma barra de estanho é dobrada, o chamado “ grito de estanho ” pode ser ouvido como resultado da geminação em cristais de estanho; esta característica é compartilhada pelo índio , cádmio , zinco e mercúrio congelado .

O estanho puro após solidificar apresenta uma aparência espelhada semelhante à da maioria dos metais. Na maioria das ligas de estanho (como o estanho ), o metal se solidifica com uma cor cinza opaca.

O estanho é um metal pós-transição do grupo 14 da tabela periódica dos elementos . É obtido principalmente a partir do mineral cassiterita , que contém óxido estânico , SnO
2
. O estanho mostra uma semelhança química com ambos os seus vizinhos no grupo 14, germânio e chumbo , e tem dois estados de oxidação principais , +2 e o ligeiramente mais estável +4. O estanho é o 49º elemento mais abundante na Terra e possui, com 10 isótopos estáveis, o maior número de isótopos estáveis da tabela periódica, graças ao seu número mágico de prótons.

Tem dois alótropos principais : à temperatura ambiente, o alótropo estável é β-estanho, um metal maleável branco prateado ; em baixas temperaturas, é menos denso cinza α-estanho, que tem a estrutura cúbica de diamante . O estanho metálico não oxida facilmente com o ar.

A primeira liga de estanho usada em grande escala foi o bronze , feito de 18 de  estanho e 78 de cobre , já em 3000 aC. Após 600 aC, o estanho metálico puro foi produzido. Pewter , que é uma liga de 85-90% de estanho com o restante geralmente consistindo de cobre , antimônio e chumbo, foi usado para talheres desde a Idade do Bronze até o século XX. Nos tempos modernos, o estanho é usado em muitas ligas, principalmente em soldas macias de estanho / chumbo , que são tipicamente 60% ou mais de estanho, e na fabricação de filmes transparentes condutores de eletricidade de óxido de índio e estanho em aplicações optoeletrônicas . Outra grande aplicação é a galvanização de aço resistente à corrosão . Devido à baixa toxicidade do estanho inorgânico, o aço estanhado é amplamente utilizado para embalagens de alimentos como latas de estanho . Alguns compostos organoestânicos podem ser extremamente tóxicos.

Características

Físico

Gota de estanho fundido solidificado

O estanho é um metal branco prateado macio, maleável , dúctil e altamente cristalino . Quando uma barra de estanho é dobrada, um som crepitante conhecido como " grito de estanho " pode ser ouvido na junção dos cristais. [8] O estanho funde a cerca de 232 ° C (450 ° F) o mais baixo no grupo 14. O ponto de fusão é ainda mais reduzido para 177,3 ° C (351,1 ° F) para partículas de 11 nm. [9] [10]

Vídeo externo
ícone de vídeo Transição β – α de estanho a −40 ° C (lapso de tempo; um segundo do vídeo é uma hora em tempo real

O β-estanho, a forma metálica ou estanho branco, tem estrutura BCT e é estável à temperatura ambiente e acima dela e é maleável. α-estanho, a forma não metálica ou estanho cinza, é estável abaixo de 13,2 ° C (55,8 ° F) e é quebradiço . α-estanho tem uma estrutura de cristal cúbico de diamante , semelhante ao diamante , silício ou germânio . α-estanho não tem propriedades metálicas, porque seus átomos formam uma estrutura covalente na qual os elétrons não podem se mover livremente. α-estanho é um material pulverulento cinza-fosco sem usos comuns além de aplicações especializadas de semicondutores . [8]O γ-estanho e o σ-estanho existem a temperaturas acima de 161 ° C (322 ° F) e pressões acima de vários GPa . [11]

Em condições de frio, o β-estanho tende a se transformar espontaneamente em α-estanho, fenômeno conhecido como " praga do estanho " ou "doença do estanho". [ carece de fontes? ] Algumas fontes não verificáveis ​​também dizem que, durante a campanha russa de Napoleão de 1812, as temperaturas tornaram-se tão baixas que os botões de estanho nos uniformes dos soldados se desintegraram com o tempo, contribuindo para a derrota do Grande Armée , [12] uma lenda persistente. [13] [14] [15]

A temperatura de transformação α-β é 13,2 ° C (55,8 ° F), mas as impurezas (por exemplo, Al, Zn, etc.) a baixam bem abaixo de 0 ° C (32 ° F). Com a adição de antimônio ou bismuto a transformação pode não ocorrer, aumentando a durabilidade. [16]

As qualidades comerciais de estanho (teor de estanho de 99,8%) resistem à transformação devido ao efeito inibidor de pequenas quantidades de bismuto, antimônio, chumbo e prata presentes como impurezas. Elementos de liga como cobre, antimônio, bismuto, cádmio e prata aumentam a dureza do estanho. [ carece de fontes? ] Estanho facilmente forma fases intermetálicas duras e quebradiças que são tipicamente indesejáveis. Ele não se mistura em uma solução com a maioria dos metais e elementos, então o estanho não tem muita solubilidade em sólidos. O estanho mistura-se bem com o bismuto , gálio , chumbo , tálio e zinco, formando sistemas eutéticos simples . [16]

O estanho torna-se um supercondutor abaixo de 3,72  K [17] e foi um dos primeiros supercondutores a ser estudado. [18] O efeito Meissner , uma das características dos supercondutores, foi descoberto pela primeira vez em cristais de estanho supercondutores. [18]

Química

O estanho resiste à corrosão da água , mas pode ser corroído por ácidos e álcalis . O estanho pode ser altamente polido e é usado como uma camada protetora para outros metais, [8] uma camada protetora de óxido ( passivação ) evita mais oxidação. [19] O estanho atua como um catalisador, desencadeando uma reação química de uma solução contendo oxigênio e ajuda a aumentar a velocidade da reação química resultante. [ citação necessária ]

Isótopos

O estanho tem dez isótopos estáveis , o maior número de qualquer elemento. Os isótopos de estanho têm massas atômicas de 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 e 124. 120 Sn constitui quase um terço de todos os isótopos; 118 Sn e 116 Sn também são comuns, enquanto 115 Sn é o isótopo estável menos comum. Os isótopos com números de massa pares não têm spin nuclear , enquanto aqueles com números de massa ímpares têm spin +1/2. [ carece de fontes? ] O estanho está entre os elementos mais fáceis de detectar e analisar por espectroscopia de NMR, que depende do peso molecular e de seumudanças químicas são referenciadas contra SnMe
4
. [notas 1] [20] Acredita-se que o grande número de isótopos estáveis ​​seja um resultado direto do estanho ter o número atômico 50, um " número mágico " na física nuclear.

O estanho tem 31 isótopos instáveis, variando em número de massa de 99 a 139. [ carece de fontes? ] Os isótopos instáveis ​​de estanho têm meia-vida de menos de um ano, exceto 126 Sn, que tem meia-vida de 230.000 anos. [ carece de fontes? ] 100 Sn e 132 Sn são dois dos poucos nuclídeos com um núcleo " duplamente mágico " que, apesar de ser instável, por ter razões nêutron-próton muito desiguais , são os pontos finais além dos quais isótopos de estanho mais leves que 100 Sn e mais pesados do que 132 Snsão muito menos estáveis. [21] Outros 30 isômeros metaestáveis foram identificados para isótopos de estanho entre 111 e 131, sendo o mais estável 121m Sn , com meia-vida de 43,9 anos. [22]

As diferenças relativas no número de isótopos estáveis ​​de estanho podem ser explicadas por como eles são formados durante a nucleossíntese estelar . 116 Sn através de 120 Sn são formados nos s -Processo (captura de neutrões lentos) na maioria das estrelas que leva a que, sendo o mais isótopos de estanho comuns, enquanto 122 Sn e 124 Sn são formadas apenas no r -process (captura de neutrões rápidos) em supernovas e são menos comuns. Os isótopos de estanho 117 Sn a 120 Sn também são produzidos no processo r . [ citação necessária] 112 Sn, 114 Sn e 115 Sn, não podem ser feitos em quantidades significativas nos processos s ou r e estão entre os núcleos p cujas origens não são bem compreendidas. Algumas idéias sobre a sua formação incluem captura de prótons e fotodisintegração , 115 Sn pode ser parcialmente produzido no processo s tanto diretamente quanto como filho de 115 In de longa duração . [23]

Etimologia

A palavra tin é compartilhada entre as línguas germânicas e pode ser rastreada até o proto-germânico * tin-om reconstruído ; cognatos incluem alemão Zinn , sueco tenn e Holandês estanho . Não é encontrado em outros ramos do indo-europeu , exceto por empréstimo do germânico (por exemplo, estanho irlandês do inglês). [24] [25]

O nome latino stannum significava originalmente uma liga de prata e chumbo, e veio a significar 'estanho' no século 4 [26] - a palavra latina anterior para isso era plumbum candidum , ou "chumbo branco". Stannum aparentemente veio de um stāgnum anterior (significando a mesma substância), [24] a origem dos termos românicos e celtas para estanho . [24] [27] A origem do stannum / stāgnum é desconhecida; pode ser pré -indo-europeu . [28]

O Meyers Konversations-Lexikon sugere vez que stannum veio de Cornish stean , e evidências de que Cornwall nos primeiros séculos dC foi a principal fonte de estanho. [ citação necessária ]

História

Punhal de bronze gigante cerimonial do tipo Plougrescant-Ommerschans, Plougrescant, França, 1500–1300 aC.

A extração e o uso do estanho podem ser datados do início da Idade do Bronze por volta de 3000 aC, quando foi observado que objetos de cobre formados por minérios polimetálicos com diferentes teores de metal tinham propriedades físicas diferentes. [29] Os primeiros objetos de bronze tinham um conteúdo de estanho ou arsênico de menos de 2% e acredita-se que sejam o resultado de uma liga não intencional devido ao conteúdo de traços de metal no minério de cobre. [30] A adição de um segundo metal ao cobre aumenta sua dureza, reduz a temperatura de fusão e melhora o processo de fundição , produzindo um fundido mais fluido que esfria em um metal mais denso e menos esponjoso. [30]Esta foi uma inovação importante que permitiu formas muito mais complexas fundidas em moldes fechados da Idade do Bronze. Objetos de bronze arsênico aparecem primeiro no Oriente Próximo, onde o arsênico é comumente encontrado com minério de cobre, mas os riscos à saúde foram rapidamente percebidos e a busca por fontes de minérios de estanho muito menos perigosos começou no início da Idade do Bronze. [31] Isso criou a demanda por estanho metálico raro e formou uma rede de comércio que ligava as fontes distantes de estanho aos mercados das culturas da Idade do Bronze. [ citação necessária ]

Cassiterita ( SnO
2
), a forma de óxido de estanho, foi provavelmente a fonte original de estanho. Outros minérios de estanho são sulfetos menos comuns , como a estanita, que requerem um processo de fundição mais complexo . A cassiterita geralmente se acumula nos canais aluviais como depósitos de placer porque é mais dura, pesada e mais resistente quimicamente do que o granito que a acompanha . [30] A cassiterita geralmente é preta ou escura e esses depósitos podem ser facilmente vistos nas margens dos rios . Depósitos aluviais ( placer ) podem ter sido acidentalmente coletados e separados por métodos semelhantes ao garimpo de ouro . [32]

Os compostos e química

Na grande maioria de seus compostos, o estanho apresenta estado de oxidação II ou IV.

Compostos inorgânicos

Os compostos halogenados são conhecidos por ambos os estados de oxidação. Para Sn (IV), todos os quatro haletos são bem conhecidos: SnF 4 , SnCl 4 , SnBr 4 e SnI 4 . Os três membros mais pesados ​​são compostos moleculares voláteis, enquanto o tetrafluoreto é polimérico. Todos os quatro haletos são conhecidos por Sn (II) também: SnF 2 , SnCl
2
, SnBr 2 e SnI 2 . Todos são sólidos poliméricos. Destes oito compostos, apenas os iodetos são coloridos. [33]

O cloreto de estanho (II) (também conhecido como cloreto estanoso) é o haleto de estanho comercial mais importante. Ilustrando as rotas para tais compostos, o cloro reage com o metal de estanho para dar SnCl 4, enquanto a reação de ácido clorídrico e estanho produz SnCl
2
e gás hidrogênio. Alternativamente, SnCl 4 e Sn combinam-se ao cloreto estanoso por um processo denominado comproporcionamento : [34]

SnCl 4 + Sn → 2 SnCl
2

O estanho pode formar muitos óxidos, sulfetos e outros derivados de calcogenetos . O dióxido Sn)
2
(cassiterita) se forma quando o estanho é aquecido na presença de ar . [33] Sn)
2
é anfotérico , o que significa que se dissolve em soluções ácidas e básicas. [35] Estanatos com a estrutura [ Sn (OH)
6
] 2− , como K
2
[ Sn (OH)
6
], também são conhecidos, embora o ácido estânico livre H
2
[ Sn (OH)
6
] É desconhecido.

Os sulfetos de estanho existem nos estados de oxidação +2 e +4: sulfeto de estanho (II) e sulfeto de estanho (IV) ( mosaico de ouro ).

Modelos ball-and-stick da estrutura de cloreto estanoso sólido ( SnCl
2
) [36]

Hidretos

Stannane ( SnH
4
), com o estanho no estado de oxidação +4, é instável. No entanto, os hidretos organoestânicos são bem conhecidos, por exemplo, o hidreto de tributilestanho (Sn (C 4 H 9 ) 3 H). [8] Esses compostos liberam radicais de tributilestanho transitórios , que são exemplos raros de compostos de estanho (III). [37]

Compostos de organo-estanho

Os compostos organoestânicos , às vezes chamados de estananos, são compostos químicos com ligações estanho-carbono. [38] Dos compostos de estanho, os derivados orgânicos são comercialmente os mais úteis. [39] Alguns compostos organoestânicos são altamente tóxicos e têm sido usados ​​como biocidas . O primeiro composto organoestânico a ser relatado foi o diiodeto de dietilestanho ((C 2 H 5 ) 2 SnI 2 ), relatado por Edward Frankland em 1849. [40]

A maioria dos compostos organoestânicos são líquidos incolores ou sólidos estáveis ​​ao ar e à água. Eles adotam a geometria tetraédrica. Os compostos de tetraalquil e tetraarestanho podem ser preparados usando reagentes de Grignard : [39]

SnCl
4
+ 4 RMgBr → R
4
Sn
+ 4 MgBrCl

Os halogenetos-alquil mistos, que são mais comuns e mais importantes comercialmente do que os derivados de tetraorgano, são preparados por reações de redistribuição :

SnCl
4
+ R
4
Sn
→ 2 SnCl
2
R 2

Os compostos organoestânicos divalentes são incomuns, embora mais comuns do que os compostos organogermânicos divalentes e organossilício relacionados . A maior estabilização de Sn (II) é atribuída ao " efeito de par inerte ". Organo-estanho (II) compostos incluem ambos os stannylenes (fórmula: R 2 Sn, como visto para singlet carbenos ) e distannylenes (R 4 Sn 2 ), que são mais ou menos equivalentes aos alcenos . Ambas as classes exibem reações incomuns. [41]

Ocorrência

Amostra de cassiterita, principal minério de estanho

O estanho é gerado através da longa s -processo em estrelas de massa de baixa e média (com massas de 0,6 a 10 vezes maior do que o Sol ), e finalmente por decaimento beta do isótopos pesados de índio . [42]

O estanho é o 49º elemento mais abundante na crosta terrestre , representando 2  ppm em comparação com 75 ppm para o zinco, 50 ppm para o cobre e 14 ppm para o chumbo. [43]

O estanho não ocorre como elemento nativo, mas deve ser extraído de vários minérios. Cassiterita ( SnO
2
) é a única fonte comercialmente importante de estanho, embora pequenas quantidades de estanho sejam recuperadas de sulfetos complexos , como estanita , cilindrita , franckeita , canfieldita e teallita . Os minerais com estanho estão quase sempre associados à rocha de granito , geralmente em um teor de óxido de estanho de 1%. [44]

Devido à maior gravidade específica do dióxido de estanho, cerca de 80% do estanho extraído provém de depósitos secundários encontrados a jusante dos veios primários. O estanho é frequentemente recuperado de grânulos lavados a jusante no passado e depositados em vales ou no mar. As formas mais econômicas de minerar o estanho são dragagem , hidráulica ou em covas a céu aberto . A maior parte do estanho do mundo é produzida a partir de depósitos de placer , que podem conter apenas 0,015% de estanho. [45]

Reservas mundiais de minas de estanho (toneladas, 2011) [46]
País Reservas
 China 1.500.000
 Malásia 250.000
 Peru 310.000
 Indonésia 800.000
 Brasil 590.000
 Bolívia 400.000
 Rússia 350.000
 Austrália 180.000
 Tailândia 170.000
  De outros 180.000
  Total 4.800.000

Cerca de 253.000 toneladas de estanho foram extraídas em 2011, principalmente na China (110.000 t), Indonésia (51.000 t), Peru (34.600 t), Bolívia (20.700 t) e Brasil (12.000 t). [46] As estimativas da produção de estanho têm variado historicamente com o mercado e a tecnologia de mineração. Estima-se que, com as taxas de consumo e tecnologias atuais, a Terra ficará sem estanho minerável em 40 anos. [47] Em 2006, Lester Brown sugeriu que o estanho poderia acabar em 20 anos com base em estimativas conservadoras de 2% de crescimento anual. [48]

Reservas economicamente recuperáveis ​​de estanho [44]
Ano Milhões de toneladas
1965 4.265
1970 3.930
1975 9.060
1980 9.100
1985 3.060
1990 7.100
2000 7.100 [46]
2010 5.200 [46]

A lata de sucata é uma fonte importante do metal. A recuperação de estanho por meio da reciclagem está aumentando rapidamente. Enquanto os Estados Unidos não extraíram (desde 1993) nem fundiram (desde 1989) estanho, foram o maior produtor secundário, reciclando quase 14.000 toneladas em 2006. [46]

Novos depósitos são relatados na Mongólia , [49] e em 2009, novos depósitos de estanho foram descobertos na Colômbia. [50]

Produção

O estanho é produzido pela redução carbotérmica do minério de óxido com carbono ou coque. Tanto o forno reverberatório quanto o elétrico podem ser usados. [51] [52] [53]

Mineração e fundição

Indústria

Castiçal de lata

As dez maiores empresas produziram a maior parte do estanho do mundo em 2007.

A maior parte do estanho mundial é comercializado na LME, de 8 países, com menos de 17 marcas. [54]

Maiores empresas produtoras de estanho (toneladas) [55]
Empresa Polity 2006 2007 2017 [56]
Mudança% 2006-2017
Yunnan Tin China 52.339 61.129 74.500 42,3
PT Timah Indonésia 44.689 58.325 30.200 -32,4
Malaysia Smelting Corp Malásia 22.850 25.471 27.200 19,0
Yunnan Chengfeng China 21.765 18.000 26.800 23,1
Minsur Peru 40.977 35.940 18.000 -56,1
EM Vinto Bolívia 11.804 9.448 12.600 6,7
Guangxi China Tin China / / 11.500 /
Thaisarco Tailândia 27.828 19.826 10.600 -61,9
Metallo-Chimique Bélgica 8.049 8.372 9.700 20,5
Gejiu Zi Li China / / 8.700 /

O Conselho Internacional do Estanho foi estabelecido em 1947 para controlar o preço do estanho. Ela entrou em colapso em 1985. Em 1984, foi criada a Associação de Países Produtores de Estanho , com a Austrália, Bolívia, Indonésia, Malásia, Nigéria, Tailândia e Zaire como membros. [57]

Preço e trocas

Produção mundial e preço (câmbio dos Estados Unidos) do estanho.

O estanho é único entre as commodities minerais por causa dos acordos complexos entre os países produtores e os países consumidores que datam de 1921. Os acordos anteriores tendiam a ser um tanto informais e levaram ao "Primeiro Acordo Internacional do Estanho" em 1956, o primeiro de uma série que efetivamente ruiu em 1985. Por meio desses acordos, o International Tin Council(ITC) teve um efeito considerável sobre os preços do estanho. A ITC apoiou o preço do estanho durante os períodos de preços baixos comprando estanho para seu estoque regulador e foi capaz de restringir o preço durante os períodos de preços altos vendendo do estoque. Essa foi uma abordagem anti-livre mercado, projetada para assegurar um fluxo suficiente de estanho para os países consumidores e lucro para os países produtores. No entanto, o estoque de reserva não era suficientemente grande e, durante a maior parte desses 29 anos, os preços do estanho aumentaram, às vezes acentuadamente, especialmente de 1973 a 1980, quando a inflação galopante atormentou muitas economias mundiais. [58]

Durante o final dos anos 1970 e início dos anos 1980, os Estados Unidos reduziram seu estoque estratégico de estanho, em parte para tirar vantagem dos preços historicamente altos do estanho. A recessão de 1981–82 prejudicou a indústria do estanho. O consumo de estanho diminuiu drasticamente. A ITC conseguiu evitar quedas realmente acentuadas por meio da compra acelerada de seu estoque de reserva; esta atividade exigia muitos empréstimos. A ITC continuou a tomar empréstimos até o final de 1985, quando atingiu seu limite de crédito. Imediatamente, uma grande "crise do estanho" se seguiu - o estanho foi retirado do mercado na London Metal Exchange por cerca de três anos. dissolveu-se logo depois, e o preço do estanho, agora em um ambiente de mercado livre, caiu para US $ 4 por libra e permaneceu em torno desse nível durante a década de 1990. [58]O preço aumentou novamente em 2010, com uma recuperação no consumo após a crise econômica de 2007-2008 , acompanhando o reabastecimento e o crescimento contínuo do consumo. [46]

London Metal Exchange (LME) é o principal centro comercial de estanho. [46] Outros mercados de contrato de estanho são Kuala Lumpur Tin Market (KLTM) e Indonésia Tin Exchange (INATIN). [59]

O preço por kg ao longo dos anos:

Estanho (US $ por kg) [60]
2008 2009 2010 2011 2012
Preço 18,51 13,57 20,41 26,05 21,13

Aplicações

Consumo mundial de estanho refinado por uso final, 2006

Em 2018, pouco menos da metade de todo o estanho produzido era usado em solda. O resto foi dividido entre revestimento de estanho, produtos químicos de estanho, ligas de latão e bronze e usos de nicho. [61]

Solda

Uma bobina de fio de solda sem chumbo

O estanho é usado há muito tempo em ligas com chumbo como solda , em quantidades de 5 a 70% p / p. O estanho com chumbo forma uma mistura eutética na proporção em peso de 61,9% de estanho e 38,1% de chumbo (proporção atômica: 73,9% de estanho e 26,1% de chumbo), com temperatura de fusão de 183 ° C (361,4 ° F). Essas soldas são usadas principalmente para unir tubos ou circuitos elétricos . Desde que a Diretiva de Resíduos de Equipamentos Elétricos e Eletrônicos da União Europeia ( Diretiva WEEE) e a Diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas entraram em vigor em 1º de julho de 2006, o teor de chumbo nessas ligas diminuiu. Embora a exposição ao chumbo esteja associada a sérios problemas de saúde, a solda sem chumbo tem seus desafios, incluindo um ponto de fusão mais alto e a formação de bigodes de estanho que causam problemas elétricos. A praga do estanho pode ocorrer em soldas sem chumbo, levando à perda da junta soldada. Ligas de reposição estão sendo encontradas, mas os problemas de integridade da junta permanecem. [62]

Tin

Metal folheado a estanho de uma lata .

O estanho liga-se prontamente ao ferro e é usado para revestir chumbo , zinco e aço para prevenir a corrosão. Os recipientes de aço estanhado são amplamente utilizados para a preservação de alimentos , constituindo grande parte do mercado de estanho metálico. Uma lata de folha-de-flandres para conservar alimentos foi fabricada pela primeira vez em Londres em 1812. [63] Os falantes do inglês britânico as chamam de "latas", enquanto os falantes do inglês americano as chamam de " latas " ou "latas". Uma derivação desse uso é a gíria " tinnie " ou "tinny", que significa "lata de cerveja" na Austrália .O apito de lata é assim chamado porque foi produzido em massa, primeiro em aço estanhado.[64] [65] Recipientes de cobre para cozinhar, como panelas e frigideiras, são freqüentemente revestidos com um revestimento fino de estanho , uma vez que a combinação de alimentos ácidos com cobre pode ser tóxica.

Ligas especializados

Prato de estanho
Artesãos trabalhando com folhas de estanho.

O estanho em combinação com outros elementos forma uma grande variedade de ligas úteis. O estanho é mais comumente ligado ao cobre. O peltre é 85-99% estanho; [66] o metal de rolamento também tem uma alta porcentagem de estanho. [67] [68] O bronze é principalmente cobre com 12% de estanho, enquanto a adição de fósforo produz bronze de fósforo . O metal do sino também é uma liga de cobre-estanho, contendo 22% de estanho. O estanho às vezes foi usado na cunhagem; já formou uma porcentagem de um dígito (geralmente cinco por cento ou menos) de americanos [69] e canadenses [70]centavos. Como o cobre costuma ser o principal metal dessas moedas, às vezes incluindo o zinco, elas podem ser chamadas de bronze ou ligas de latão.

O nióbio –tina composto Nb 3 Sn é usado comercialmente em bobinas de ímãs supercondutores por sua alta temperatura crítica (18 K) e campo magnético crítico (25  T ). Um ímã supercondutor pesando apenas dois quilos é capaz de produzir o campo magnético de um eletroímã convencional pesando toneladas. [71]

Uma pequena porcentagem de estanho é adicionada às ligas de zircônio para o revestimento do combustível nuclear. [72]

A maioria dos tubos de metal em um órgão de tubos são de liga de estanho / chumbo, com 50/50 como a composição mais comum. A proporção de estanho no cachimbo define o tom do cachimbo, uma vez que o estanho tem uma ressonância tonal desejável. Quando uma liga de estanho / chumbo esfria, a fase de chumbo solidifica primeiro, então quando a temperatura eutética é atingida, o líquido remanescente forma a estrutura eutética de estanho / chumbo em camadas, que é brilhante; o contraste com a fase de chumbo produz um efeito mosqueado ou manchado. Esta liga de metal é conhecida como metal manchado. As principais vantagens do uso de estanho para tubos incluem sua aparência, trabalhabilidade e resistência à corrosão. [73] [74]

Optoelectronics

Os óxidos de índio e estanho são eletricamente condutores e transparentes e são usados ​​para fazer filmes transparentes condutores de eletricidade com aplicações em dispositivos optoeletrônicos , como telas de cristal líquido . [75]

Outras aplicações

Reprodução de uma lanterna de celeiro do século 21, feita de lata perfurada.

O aço estanhado perfurado, também chamado de estanho perfurado, é uma técnica artesanal originada na Europa Central para a criação de utensílios domésticos funcionais e decorativos. Os designs de piercings decorativos existem em uma grande variedade, com base na tradição local e no artesão. Lanternas de estanho perfuradas são a aplicação mais comum dessa técnica artesanal. A luz de uma vela brilhando através do design perfurado cria um padrão de luz decorativo na sala onde fica. Lanternas e outros artigos de estanho perfurados foram criados no Novo Mundo a partir dos primeiros assentamentos europeus. Um exemplo conhecido é a lanterna Revere, em homenagem a Paul Revere . [76]

Antes da era moderna, em algumas áreas dos Alpes , um chifre de cabra ou ovelha era afiado e um painel de lata era perfurado usando o alfabeto e números de um a nove. Esta ferramenta de aprendizagem era conhecida apropriadamente como "o chifre". As reproduções modernas são decoradas com motivos como corações e tulipas.

Na América, cofres para tartes e cofres para alimentos eram usados ​​antes da refrigeração. Eram armários de madeira de vários estilos e tamanhos - de chão ou armários suspensos destinados a desencorajar vermes e insetos e impedir a entrada de poeira de alimentos perecíveis. Esses armários tinham inserções de folha-de-flandres nas portas e às vezes nas laterais, perfuradas pelo proprietário, marceneiro ou latoeiro em designs variados para permitir a circulação de ar e, ao mesmo tempo, excluir as moscas. As reproduções modernas desses artigos continuam populares na América do Norte. [77]

O vidro de janela é geralmente feito flutuando o vidro derretido sobre o estanho fundido ( vidro float ), resultando em uma superfície plana e perfeita. Isso também é chamado de " processo Pilkington ". [78]

O estanho é usado como um eletrodo negativo em baterias avançadas de íon-lítio . Sua aplicação é um tanto limitada pelo fato de que algumas superfícies de estanho [ qual? ] catalisa a decomposição de eletrólitos à base de carbonato usados ​​em baterias de íon-lítio. [79]

O fluoreto de estanho (II) é adicionado a alguns produtos odontológicos [80] como fluoreto estanoso (SnF 2 ). O fluoreto de estanho (II) pode ser misturado com abrasivos de cálcio, enquanto o fluoreto de sódio mais comum torna-se gradualmente biologicamente inativo na presença de compostos de cálcio. [81] Ele também se mostrou mais eficaz do que o fluoreto de sódio no controle da gengivite . [82]

O estanho é usado como alvo para criar plasmas induzidos por laser que atuam como fonte de luz para litografia ultravioleta extrema .

Compostos de organo-estanho

Os compostos organoestânicos são os mais usados. A produção industrial mundial provavelmente ultrapassa 50.000 toneladas . [83]

PVC estabilizadores

A principal aplicação comercial de compostos organoestânicos é na estabilização de plásticos de PVC . Na ausência de tais estabilizadores, o PVC se degradaria rapidamente sob o calor, a luz e o oxigênio atmosférico, resultando em produtos descoloridos e quebradiços. Estanho scavenges lábeis cloreto de iões (Cl - ), que de outro modo tira de HCl a partir do material plástico. [84] Compostos de estanho típicos são derivados de ácido carboxílico de dicloreto de dibutilestanho, como o di- laurato . [85]

Biocidas

Alguns compostos organoestânicos são relativamente tóxicos, com vantagens e problemas. Eles são usados ​​para propriedades biocidas como fungicidas , pesticidas , algicidas , conservantes de madeira e agentes anti-incrustantes . [84] O óxido de tributilestanho é usado como conservante de madeira . [86] O tributilestanho também é usado para vários fins industriais, como controle de lodo em fábricas de papel e desinfecção de águas de resfriamento industriais em circulação. [87] Tributilestanho foi usado como aditivo para pintura de navios para prevenir o crescimento de organismos incrustantesem navios, com o uso diminuindo depois que os compostos organoestânicos foram reconhecidos como poluentes orgânicos persistentes com alta toxicidade para alguns organismos marinhos (o búzio de cachorro , por exemplo). [88] A UE proibiu o uso de compostos organoestânicos em 2003, [89] enquanto as preocupações sobre a toxicidade desses compostos para a vida marinha e os danos à reprodução e crescimento de algumas espécies marinhas [84] (alguns relatórios descrevem efeitos biológicos para a vida marinha vida a uma concentração de 1 nanograma por litro) levaram a uma proibição mundial pela Organização Marítima Internacional . [90]Muitas nações agora restringem o uso de compostos organoestânicos a embarcações com mais de 25 m (82 pés) de comprimento. [84] A persistência do tributilestanho no ambiente aquático depende da natureza do ecossistema. [91] Por causa dessa persistência e de seu uso como aditivo em tintas de navios, altas concentrações de tributilestanho foram encontradas em sedimentos marinhos localizados perto de docas navais. [92] Tributilestanho tem sido usado como biomarcador para imposex em neograstrópodes , com pelo menos 82 espécies conhecidas. [93] Com os altos níveis de TBT nas áreas costeiras locais, devido às atividades de navegação, o marisco teve um efeito adverso. [91]Imposex é a imposição de características sexuais masculinas em espécimes femininos onde crescem um pênis e um canal deferente palial . [93] [94] Um alto nível de TBT pode danificar as glândulas endócrinas dos mamíferos , os sistemas reprodutivo e nervoso central , a estrutura óssea e o trato gastrointestinal . [94] O tributilestanho não afeta apenas mamíferos, mas também lontras marinhas, baleias, golfinhos e humanos. [94]

Química orgânica

Alguns reagentes de estanho são úteis em química orgânica . Na maior aplicação, o cloreto estanoso é um agente redutor comum para a conversão de grupos nitro e oxima em aminas . A reação de Stille acopla compostos organoestânicos com halogenetos orgânicos ou pseudohalides . [95]

Baterias Li-ion

O estanho forma várias fases intermetálicas com o metal de lítio, tornando-o um material potencialmente atraente para aplicações em baterias. A grande expansão volumétrica do estanho ao se ligar ao lítio e a instabilidade da interface estanho-eletrólito orgânico em baixos potenciais eletroquímicos são os maiores desafios para o emprego em células comerciais. O problema foi parcialmente resolvido pela Sony . [ carece de fontes? ] Composto intermetálico de estanho com cobalto e carbono foi implementado pela Sony em suas células Nexelion lançadas no final dos anos 2000. A composição do material ativo é de aproximadamente Sn 0,3 Co 0,4 C 0,3. A pesquisa mostrou que apenas algumas facetas cristalinas do Sn tetragonal (beta) são responsáveis ​​pela atividade eletroquímica indesejável. [96]

Precauções

Casos de envenenamento por estanho metálico, seus óxidos e sais são quase desconhecidos. Por outro lado, certos compostos organoestânicos são quase tão tóxicos quanto o cianeto . [39]

A exposição ao estanho no local de trabalho pode ocorrer por inalação, contato com a pele e contato com os olhos. A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional dos Estados Unidos (OSHA) definiu o limite de exposição permitido para a exposição ao estanho no local de trabalho como 2 mg / m 3 em um dia de trabalho de 8 horas. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) determinou um limite de exposição recomendado (REL) de 2 mg / m 3 em um dia de trabalho de 8 horas. Em níveis de 100 mg / m 3 , o estanho é imediatamente perigoso para a vida e a saúde . [97]

Veja também

Notas

  1. ^ Apenas H, F, P, Tl e Xe são mais fáceis de usar com a análise de NMR para amostras contendo isótopos em sua abundância natural.

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Bibliografia

Ligações externas