Қалайы (лат. Stannum; Sn) — элементтердің периодтық жүйесінің ІV-тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 50, атомдық массасы 118,69. Қалайы күміс түсті ақ, жұмсақ, иілгіш металл. Балқу t 231,91°С, қайнау t 2240°С. Табиғатта массалық сандары 112, 114 – 120, 122, 124 болатын 10 тұрақты изотопы бар. Жасанды жолмен көптеген радиоактивті изотопы алынған. Жер қыртысындағы салмақ мөлшері 8.10-3%. Қалайы қоршаған орта температурасына байланысты үш түрлі кристалдық модификацияда (түр өзгешелігінде) кездеседі:

  1. кубтық (14°С-қа дейін) – тығыздығы 5,846 г/см3 болатын α - Sn (сұр қалайы);
  2. тетрагональдік (173°С-қа дейін) – тығыздығы 7,295 г/см3 β - Sn (ақ қалайы);
  3. ромбылық (231,84°С-қа дейін) – тығыздығы 6,52 – 6,56 г/см3 γ - Sn.
50 ИндийҚалайыСурьма
Ge

Sn

Pb
СутегіГелийЛитийБериллийБор (элемент)КөміртекАзотОттекФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорКүкіртХлорАргонКалийКальцийСкандийТитан (элемент)ВанадийХромМарганецТемірКобальтНикельМысМырышГаллийГерманийКүшәнСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийКүмісКадмийИндийҚалайыСүрмеТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕуропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТантал (элемент)ВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаАлтынСынапТаллийҚорғасынВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
50Sn
Unknown.svg
Electron shell 050 Tin.svg
Жай заттың сыртқы бейнесі
күміс-ақ металл (бета, β)
немесе сұр металл (альфа, α)
Cassiterite09.jpg
Қалайы кені
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі

Қалайы, 50

Топ типі

Басқа металдар

Топ, период, блок

14, 5, p

Атомдық масса
(молярлық масса)

118.710(7) м. а. б. (г/моль)

Электрондық конфигурация

[Kr] 4d105s25p2

Қабықшалар бойынша электрондар

2, 8, 18, 18, 4

Атом радиусы

140 пм

Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус

139±4 пм

Ван-дер-Ваальс радиусы

217 пм

Ион радиусы

(+4e) 71 (+2) 93 пм

Электртерістілігі

1,96 (Полинг шкаласы)

Электродты потенциал

−0,136

Тотығу дәрежелері

−4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4

Иондалу энергиясы

1-ші: 708.6 кДж/моль (эВ)
2-ші: 1411.8 кДж/моль (эВ)
3-ші: 2943.0 кДж/моль (эВ)

Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза

Қатты дене

Тығыздық (қ.ж.)

7,31 г/см³

Балқу температурасы

231,90 °C

Қайнау температурасы

2893 K, 2620 °C[1]

Балқу жылуы

7,19[2]; кДж/моль

Булану жылуы

296[3] кДж/моль

Молярлық жылусыйымдылық

27,11 Дж/(K·моль)

Молярлық көлем

16,3 см³/моль

Қаныққан бу қысымы
P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000
T (К) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы

Тетрагональды

Тор параметрлері

a=5,831; c=3,181 Å

c/a қатынас

0,546

Дебай температурасы

170,00 K

Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік

(300 K) 66,8 Вт/(м·К)

Юнг модульі

50 ГПа

Жылжу модульі

18 ГПа

Пуассон коэффициенті

0.36

Бринеллий қаттылығы

50–440 МПа

CAS нөмірі

7440-31-5

Қалайы Sn

Қалайы б.з-дан 6000 жылы бұрын белгілі болған. Оны өте ерте кезден-ақ әсемдік бұйымдар жасауда пайдаланған. Қалыпты жағдайда химиялық әсерге төзімді келеді, дымқыл ауада, суда өзгермейді, оның сыртында түзілген жұқа берік қабат Қалайыны одан әрі тотығудан қорғайды. Табиғатта негізінен қосылыс күйінде кездеседі. Маңызды өндірістік минералдары: касситерит, станнин. Өнеркәсіпте қалайыны жоғары температурада қалайылы-тасты (касситерит) көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады: SnO2+C=Sn+CO2. Қалайы сұйытылған қышқылдарда баяу, ал концентрлі күкірт және азот қышқылдарында тез ериді. Қалайы көптеген құймалардың құрамына кіреді. Әсіресе қалайының, мыспен құймасы – қола өнеркәсібі мен техникада және әсемдік заттар жасауда кеңінен қолданылады. Балқыған қалайыға темір қаңылтырды батырып алса, оған қалайы жақсы жұғады. Қалайы жалатқан темір тотықпайды. Сондықтан оны кей жағдайларда темір қаңылтырларды қаптауда қолданады. Ол «ақ қаңылтыр» деп аталады. Қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін барлық қалайының жартысына жуығы ақ қаңылтыр жасауға жұмсалады. Ақ қаңылтырдан консерві қалбырлары жасалады.[4]

Кәдімгі ақ түсті қалайы 14°С-тан төменгі температурада сұр қалайыға айналып, ұнтақ күйге көшеді. Мұны “қалайының оба ауруы” деп атайды. Қалайы біздің заманымыздан 6000 ж. бұрын белгілі болған, өте ерте кезден-ақ әсемдік бұйымдар жасауда пайдаланылған. Ол қалыпты жағдайда химиялық әсерге төзімді келеді, дымқыл ауада, суда өзгермейді, оның сыртында түзілген жаңа берік қабат қалайыны одан әрі тотығудан қорғайды. Қалайы табиғатта, негізінен, қосылыс күйінде кездеседі.

Маңызды өндірістік минералдары: касситерит, станнин. Өнеркәсіпте қалайыны жоғары температурада қалайылы тасты (касситерит) көмірмен тотықсыздандыру арқылы алады: SnO2+ C = Sn +CO2. Қалайы сұйытылған қышқылдарда баяу, ал концентрлі күкірт және азот қышқылдарында тез ериді, көптеген құймалардың құрамына кіреді. Әсіресе, қалайының мыспен құймасы – қола өнеркәсібі мен техникада және әсемдік заттар жасауда кеңінен қолданылады.

Балқыған қалайыға темір қаңылтырды батырып алса, оған қалайы жақсы жұғады. Қалайы жалатқан темір тотықпайды. Сондықтан қалайы кей жағдайларда темір қаңылтырларды қаптауда қолданылады. Ол “ақ қаңылтыр” деп аталады. Қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін барлық қалайының жартысына жуығы ақ қаңылтыр жасауға жұмсалады. Ақ қаңылтырдан консерві қалбырлары жасалады.[5]

ДереккөздерӨңдеу

  1. Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  2. Дереккөз алу қатесі: Жарамсыз <ref> тегі; no text was provided for refs named ФЭ
  3. Дереккөз алу қатесі: Жарамсыз <ref> тегі; no text was provided for refs named ХЭ
  4. Қазақстан Республикасының табиғаты 3 том, 2 бөлім
  5. “Балалар Энциклопедиясы”, V-том