პერიოდული სისტემის ყოველი ქიმიური ელემენტი და მის მიერ წარმოქმნილი მარტივი და რთული ნივთიერებები უნიკალურია. მათ აქვთ უნიკალური თვისებები და ბევრს აქვს უდავო მნიშვნელოვანი წვლილი ადამიანის სიცოცხლესა და ზოგადად არსებობაში. ქიმიური ელემენტი კალა არ არის გამონაკლისი.
ხალხის გაცნობა ამ მეტალის უძველესი დროიდან იღებს სათავეს. ამ ქიმიურმა ელემენტმა გადამწყვეტი როლი ითამაშა კაცობრიობის ცივილიზაციის განვითარებაში და დღემდე ფართოდ გამოიყენება კალის თვისებები.
Tin ისტორიაში
პირველი ნახსენები ამ ლითონის შესახებ, რომელსაც, როგორც ხალხს ადრე სჯეროდა, რაღაც მაგიური თვისებებიც კი ჰქონდა, ბიბლიურ ტექსტებში გვხვდება. ტინმა გადამწყვეტი როლი ითამაშა ბრინჯაოს ხანაში ცხოვრების გაუმჯობესებაში. იმ დროს ყველაზე გამძლე ლითონის შენადნობი, რომელსაც ადამიანი ფლობდა, იყო ბრინჯაო, რომლის მიღებაც შესაძლებელია სპილენძში ქიმიური ელემენტის კალის დამატებით. რამდენიმე საუკუნის განმავლობაში ამ მასალისგან მზადდებოდა ყველაფერი, ხელსაწყოებიდან დაწყებული სამკაულებით დამთავრებული.
რკინის თვისებების აღმოჩენის შემდეგ, კალის შენადნობი არ შეწყვეტილა გამოყენებას, რა თქმა უნდა, არ გამოიყენება იმავე მასშტაბით, მაგრამ ბრინჯაო, ისევე როგორც მისი მრავალი სხვა შენადნობა, აქტიურად გამოიყენება. ჩართულიდღეს ადამიანი მრეწველობაში, ტექნოლოგიასა და მედიცინაში, ამ ლითონის მარილებთან ერთად, როგორიცაა კალის ქლორიდი, რომელიც მიიღება კალის ქლორთან ურთიერთქმედებით, ეს სითხე ადუღდება 112 გრადუს ცელსიუსზე, კარგად იხსნება წყალში, წარმოქმნის კრისტალურ ჰიდრატებს და ეწევა ჰაერში.
ელემენტის მდებარეობა პერიოდულ სისტემაში
ქიმიური ელემენტი tin (ლათინური სახელი stannum - "stannum", დაწერილი სიმბოლო Sn) დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევი სამართლიანად მოთავსებულია ორმოცდაათ ნომერზე, მეხუთე პერიოდში. მას აქვს მრავალი იზოტოპი, ყველაზე გავრცელებული იზოტოპი 120. ეს ლითონი ასევე შედის მეექვსე ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში, ნახშირბადთან, სილიციუმთან, გერმანიუმთან და ფლეროვიუმთან ერთად. მისი მდებარეობა წინასწარმეტყველებს ამფოტერულ თვისებებს, კალას აქვს თანაბრად მჟავე და ძირითადი მახასიათებლები, რაც უფრო დეტალურად იქნება აღწერილი ქვემოთ.
პერიოდული ცხრილი ასევე აჩვენებს კალის ატომურ მასას, რომელიც არის 118,69. ელექტრონული კონფიგურაცია არის 5s25p2, რომელიც კომპლექსური ნივთიერებები საშუალებას აძლევს ლითონს გამოავლინოს დაჟანგვის მდგომარეობები +2 და +4, დათმობს ორ ელექტრონს მხოლოდ p-ქვედონედან, ან ოთხი s- და p-დან, მთლიანად დაცლის მთელი გარე დონე.
ელემენტის ელექტრონული მახასიათებელი
ატომური რიცხვის შესაბამისად, კალის ატომის ცირკულარული სივრცე შეიცავს ორმოცდაათამდე ელექტრონს, ისინი განლაგებულია ხუთ დონეზე, რომლებიც, თავის მხრივ, იყოფა რამდენიმე ქვედონეებად. პირველ ორს აქვს მხოლოდ s- და p-ქვედონეები, ხოლო მესამედან დაწყებული, ხდება სამმაგი გაყოფა.s-, p-, d--მდე.
მოდით განვიხილოთ გარე ელექტრონული დონე, რადგან სწორედ მისი სტრუქტურა და ელექტრონებით შევსება განსაზღვრავს ატომის ქიმიურ აქტივობას. აუგზნებად მდგომარეობაში ელემენტს აქვს ორის ტოლი ვალენტობა; აგზნებისას ერთი ელექტრონი გადადის s-ქვედონედან ვაკანსიაზე p-ქვედონეზე (ის შეიძლება შეიცავდეს მაქსიმუმ სამ დაუწყვილებელ ელექტრონს). ამ შემთხვევაში, კალა ავლენს ვალენტურობას და ჟანგვის მდგომარეობას - 4, რადგან არ არსებობს დაწყვილებული ელექტრონები, რაც ნიშნავს, რომ ქიმიური ურთიერთქმედების პროცესში მათ ქვედონეებზე არაფერი იკავებს.
მარტივი ნივთიერება ლითონი და მისი თვისებები
მარტივი ნივთიერება კალა არის ვერცხლისფერი ლითონი, მიეკუთვნება დნობის ჯგუფს. ლითონი რბილია და შედარებით ადვილად დეფორმირდება. რიგი თვისებები თანდაყოლილია ისეთ ლითონში, როგორიცაა კალა. 13,2 გრადუს ცელსიუსზე დაბალი ტემპერატურა არის თუნუქის ლითონის მოდიფიკაციის ფხვნილზე გადასვლის საზღვარი, რომელსაც თან ახლავს ფერის შეცვლა ვერცხლისფერი თეთრიდან ნაცრისფერამდე და ნივთიერების სიმკვრივის დაქვეითება. თუნუქი დნება 231,9 გრადუსზე და დუღდება 2270 გრადუს ცელსიუსზე. თეთრი თუნუქის კრისტალური ტეტრაგონალური სტრუქტურა ხსნის ლითონის დამახასიათებელ ხრაშუნას, როდესაც ის მოხრილია და თბება შეხვევის ადგილას ნივთიერების კრისტალების ერთმანეთზე შეხებით. ნაცრისფერ თუნუქს აქვს კუბური სინგონია.
კალის ქიმიურ თვისებებს აქვს ორმაგი არსი, იგი შედის როგორც მჟავე, ისე ფუძე რეაქციებში, ავლენს ამფოტერიზმს. ლითონი ურთიერთქმედებს ტუტეებთან, ასევე მჟავებთან, როგორიცაა გოგირდის დააზოტი, აქტიურია ჰალოგენებთან ურთიერთობისას.
კალის შენადნობები
რატომ გამოიყენება მათი შენადნობები შემადგენელი კომპონენტების გარკვეული პროცენტით უფრო ხშირად სუფთა ლითონების ნაცვლად? ფაქტია, რომ შენადნობს აქვს ისეთი თვისებები, რაც ცალკეულ ლითონს არ გააჩნია, ან ეს თვისებები გაცილებით ძლიერია (მაგალითად, ელექტრული გამტარობა, კოროზიის წინააღმდეგობა, ლითონების ფიზიკური და ქიმიური მახასიათებლების პასივაცია ან გააქტიურება, საჭიროების შემთხვევაში და ა.შ.). კალა (ფოტოზე ნაჩვენებია სუფთა ლითონის ნიმუში) მრავალი შენადნობის ნაწილია. მისი გამოყენება შესაძლებელია როგორც დანამატი ან საბაზისო ნივთიერება.
დღეს ცნობილია ისეთი ლითონის შენადნობების დიდი რაოდენობა, როგორიც არის კალა (მათთვის ფასი მნიშვნელოვნად განსხვავდება), მოდით განვიხილოთ ყველაზე პოპულარული და გამოყენებული (გარკვეული შენადნობების გამოყენება განხილული იქნება შესაბამის ნაწილში.). ზოგადად, ფატას შენადნობებს აქვთ შემდეგი მახასიათებლები: მაღალი გამტარიანობა, დაბალი დნობის წერტილი, დაბალი სიხისტე და სიმტკიცე.
შენადნობების რამდენიმე მაგალითი
- კალის და ტყვიის შენადნობი ზოგიერთი შენადნობი დანამატით (ანტიმონი, სპილენძი, კადმიუმი, თუთია, ვერცხლი, ინდიუმი) არის ეგრეთ წოდებული კალა შედუღებისთვის, მასში ფოლადის პროცენტი უნდა იყოს 49-51 ან 59. -61 პროცენტი. კავშირის სიმტკიცე უზრუნველყოფს თუნუქის მყარ ხსნარს შეკრულ ლითონის ზედაპირებთან.
- გარტი არის კალის, ტყვიის დაანტიმონი წარმოადგენს საბეჭდი მელნის საფუძველს (ამიტომაც არ არის რეკომენდებული საკვების შეფუთვა გაზეთებში ამ ლითონების არასასურველი კონცენტრაციის თავიდან ასაცილებლად).
- ბაბიტი - კალის, ტყვიის, სპილენძის და ანტიმონის შენადნობი - ხასიათდება დაბალი ხახუნით, მაღალი ცვეთა წინააღმდეგობით.
- ინდიუმ-კალის შენადნობი არის დაბალი დნობის მასალა, რომელიც ხასიათდება ცეცხლგამძლეობით, კოროზიისადმი მდგრადობით და მნიშვნელოვანი გამძლეობით.
ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი ნაერთები
კალა ქმნის მთელ რიგ ბუნებრივ ნაერთებს - მადნებს. მეტალი წარმოქმნის 24 მინერალურ ნაერთს, მრეწველობისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანია კალის ოქსიდი - კასიტერიტი, ასევე ჩარჩო - Cu2FeSnS4. კალა მიმოფანტულია დედამიწის ქერქში და მის მიერ წარმოქმნილი ნაერთები მაგნიტური წარმოშობისაა. ინდუსტრია ასევე იყენებს პოლიოლის მარილებს და კალის სილიკატებს.
კალა და ადამიანის სხეული
ქიმიური ელემენტი კალა არის მიკროელემენტი მისი რაოდენობრივი შემცველობით ადამიანის ორგანიზმში. მისი ძირითადი დაგროვება ხდება ძვლოვან ქსოვილში, სადაც ლითონის ნორმალური შემცველობა ხელს უწყობს მის დროულ განვითარებას და კუნთოვანი სისტემის საერთო ფუნქციონირებას. ძვლების გარდა, კალა კონცენტრირებულია კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში, ფილტვებში, თირკმელებში და გულში.
მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ამ ლითონის გადაჭარბებულმა დაგროვებამ შეიძლება გამოიწვიოს ორგანიზმის ზოგადი მოწამვლა, ხოლო ხანგრძლივმა ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს გენის არასასურველი მუტაციებიც. ბოლო დროს ეს პრობლემა საკმაოდ აქტუალურია გარემოს ეკოლოგიური მდგომარეობის გამოგარემო სასურველს ტოვებს. დიდია თუნუქის ინტოქსიკაციის ალბათობა მეგაპოლისებისა და ინდუსტრიული ზონების მიმდებარე ტერიტორიების მცხოვრებთა შორის. ყველაზე ხშირად, მოწამვლა ხდება ფილტვებში კალის მარილების დაგროვებით, მაგალითად, როგორიცაა კალის ქლორიდი და სხვა. ამავდროულად, მიკროელემენტების ნაკლებობამ შეიძლება გამოიწვიოს ზრდის შეფერხება, სმენის დაქვეითება და თმის ცვენა.
აპლიკაცია
მეტალი კომერციულად ხელმისაწვდომია მრავალი დნობისა და კომპანიისგან. იგი იწარმოება ინგოტების, ღეროების, მავთულის, ცილინდრების, ანოდების სახით, რომლებიც დამზადებულია სუფთა მარტივი ნივთიერებისგან, როგორიცაა კალის. ფასი მერყეობს 900-დან 3000 რუბლამდე კგ-ზე.
სუფთა თუნუქის იშვიათად გამოიყენება. ძირითადად გამოიყენება მისი შენადნობები და ნაერთები - მარილები. შედუღების კალა გამოიყენება სპილენძის შენადნობებისგან, ფოლადის, სპილენძისგან დამაგრებული ნაწილების შემთხვევაში, რომლებიც არ ექვემდებარება მაღალ ტემპერატურას და ძლიერ მექანიკურ დატვირთვას, მაგრამ არ არის რეკომენდებული ალუმინისგან ან მისი შენადნობებისგან. კალის შენადნობების თვისებები და მახასიათებლები აღწერილია შესაბამის ნაწილში.
შემადუღებელი გამოიყენება მიკროსქემების შედუღებისთვის, ამ სიტუაციაში ასევე იდეალურია ლითონზე დაფუძნებული შენადნობები, როგორიცაა კალის. ფოტო ასახავს თუნუქის ტყვიის შენადნობის გამოყენების პროცესს. მასთან ერთად შეგიძლიათ შეასრულოთ საკმაოდ დელიკატური სამუშაო.
კოროზიის მიმართ კალის მაღალი მდგრადობის გამო, გამოიყენება დაკონსერვებული რკინის (თუნუქის) - საკვები პროდუქტების ქილების დასამზადებლად. მედიცინაში, კერძოდ სტომატოლოგიაში, კალის გამოიყენებასტომატოლოგიური შევსების შესრულება. სახლის მილსადენები დაფარულია თუნუქით, საკისრები მზადდება მისი შენადნობებისგან. ამ ნივთიერების წვლილი ელექტროინჟინერიაში ასევე ფასდაუდებელია.
კალის მარილების წყალხსნარები, როგორიცაა ფტორბორატები, სულფატები და ქლორიდები, გამოიყენება ელექტროლიტებად. კალის ოქსიდი არის მინანქარი კერამიკისთვის. სხვადასხვა კალის წარმოებულების პლასტმასის და სინთეტიკურ მასალებში შეყვანით, როგორც ჩანს, შესაძლებელია მათი აალებადი და მავნე აირების გამოყოფის შემცირება.
