Անագ

50 Ինդիում ← Անագ → Ծարիր Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 50Sn
Արծաթափայլ փափուկ, պլաստիկ մետաղ կամ մոխրագույն փոշ (α-անագ)
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Անագ/ Stannum (Sn), Sn, 50
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	118, 710(7) զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Kr] 4d10 5s2 5p2
Ատոմի շառավիղ	162 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	141 պմ
Իոնի շառավիղ	(+4e) 71 (+2) 93 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	1, 96 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	-0, 136
Օքսիդացման աստիճաններ	+4, +2
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	708, 2 (7, 34) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	231, 9 °C
Եռման ջերմաստիճան	2873 Կ
Մոլյար ջերմունակություն	27, 11 Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	16, 3 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	տետրագոնալ
Բյուրեղացանցի տվյալներ	a=5, 831;c=3, 181
Դեբայի ջերմաստիճան	170, 00 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 66, 8 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

50	Անագ
Sn 118,710
4d105s25p2

Անագ (լատին․՝ Stannum), քիմիական նշանը՝ Sn (կարդացվում է՝ ստաննում), տարրերի պարբերական համակարգի 4-րդ խմբի քիմիական տարր, կարգահամարը՝ 50, ատոմական զանգվածը՝ 118, 69։ Արտաքին էլեկտրոնային մակերևույթի կոնֆիգուրացիան 5s²5p² է։ Միացություններում անագը դրսևորում է +2 և +4 օքսիդացման աստիճաններ (վալենտականություները համապատասխանաբար՝ II և IV)։ Պոլինգի սանդղակով անագի էլեկտրաբացասականությունը կազմում է 1.96, այսինքն այն գտնվում է մետաղների և ոչ մետաղների միջև պայմանական սահմանում։ Վերջինս β ճառագայթող է, կիսատրոհման պարբերությունը շատ մեծ է՝ T_1/2 = 10¹⁶•10¹⁷ տարի։ Անագը սպիտակ, արծաթափայլ, կռելի, փափուկ մետաղ է։

Պատմություն

Կոնկրետ հայտնի չէ, թե մարդն առաջին անգամ երբ է ծանոթացել անագի հետ։ Անագը և դրա համաձուլվածքները հայտնի են մարդկությանը հնագույն ժամանակներից։ Անագի մասին հիշատակվում է Հին Կտակարանի նախնական գրքերում։ Անագի և պղնձի համաձուլվածքները, այսպես կոչված անագե բրոնզները, ենթադրվում է, որ օգտագործվել են մեր թվարկությունից առաջ ավելի քան 4000 տարի առաջ։ Իսկ հենց անագ մետաղի հետ մարդը ծանոթացել է շատ ավելի ուշ՝ մեր թվարկության 800-ականներին։ Մաքուր անագից հնում պատրաստում էին սպասք և զարդեր, լայն կիրառություն ունեին բրոնզե իրերը։

Անվան ծագում

լատին․՝ «Stannum» նախկինում նշանակել է արծաթի և կապարի ձուլվածք։ Մի շարք սլավոնական լեզուներում արտաքնապես նման մետաղի կերպ են անվանել՝ «արճիճ» (олово)։ Դեռևս մ. թ. ա. 4-րդ հազարամյակի վերջին, պղնձի և անագի հանքանյութերը համատեղ ձուլելով, մարդիկ ստանում էին բրոնզ համաձուլվածքը։ Շատ ավելի ուշ բրոնզն արդեն ստանում էին՝ պղինձն ու անագը համատեղ ձուլելով։ Բրոնզը դեղին էր, շատ ամուր և գեղեցիկ։ Դրանից ձուլում էին արձանիկներ, կռում սրեր, պատրաստում աշխատանքային գործիքներ ու ամանեղեն, հատում դրամ։ Մարդկության պատմության մի ամբողջ դարաշրջան ստացել է բրոնզի դար անունը։

Բնության մեջ

Բնության մեջ հանդիպում Է միացությունների ձևով, որոնցից կարևորը անագաքարն է (կասիտերիտ)՝ ՏոO₂։ Անագը քիչ տարածված մետաղ է։ Երկրակեղևում տարածվածությամբ այն զբաղեցնում է 47-րդ տեղը (հին տվյալներով այն կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 2•10⁻⁴-ից 2•10⁻⁴%)։ Անագի հիմնական հանքանյութը կասսիտերիտն է՝ SnO₂, որը պարունակում է մինչև 78.8% անագ։ Ավելի հազվադեպ բնության մեջ հանդիպում է ստաննինը (անագե հրաքար)՝ Cu₂FeSnS₄ (27.5% Sn)։

Անագի պարունակությունը երկրակեղևում կազմում է 4.10-3 % (ըստ զանգվածի)։ Բնության մեջ անագը հանդիպում է միացությունների ձևով, որոնցից կարևորներն են անագաքարը (կասիտերիտ) և անագահրաքարը (ստանին)։ Անագը գոյություն ունի 3 բյուրեղական ձևերով։ Ամենակայունը սպիտակ կամ b-անագն է. 13, 2^օC-ից ցածր ջերմաստիճաններում այն փոխակերպվում է մոխրագույն փոշու կամ I-անագի։ Որքան ցածր է ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է այդ փոխարկման (հայտնի է «անագի ժանտախտ» անունով) արագությունը։ 161^օC-ից բարձր ջերմաստիճաններում անագը փոխարկվում է փխրուն կամ g-անագի։

Բնության մեջ տարածվածությունը արտահայտվում է ստորև բերված աղյուսակում.

Երկրաբանական տարածում	Քար. Երկնաքար	Դունիտ և այլն	Գրանիտ	Բազալտ և այլն	Դիորիտև այլն	Կավ և այլն	Օվկիանոսի ջուր	Կենդանի նյութ (%)	Հողում	Բույսերում
Պարունակությունը, քաշ %	1·10−4	5·10−5	1, 5·10−4	−	3·10−4	1·10−3	7·10−7	5·10−5	1·10−3	5·10−4

Հանքանյութեր

Կասիտերիտ բյուրեղը

Անագի համաշխարհային պաշարները գտնվում են Հարավային Ասիայում, հիմնականում Չինաստանում, Ինդոնեզիայում, Մալազիայում և Թայլանդում։ Ինչպես նաև խոշոր հանքավայրեր կան Հարավային Ամերիկայում (Բոլիվիա, Պերու, Բրազիլիա) և Ավստրալիայում։

ԽՍՀՄ-ում անագի հանքանյութերով առավել հարուստ են Հեռավոր Արևելքի շրջանները, Անդրբայկալը, Ղազախս տանը։ ՀՍԽՀ-ում անագի երևակումներ կան Սևանի ավազանում, Հրազդանի և Ստեփանավանի շրջաններում։

Անագի հանքանյութերը բնական միներալային ագրեգատներ՝ անագի այնպիսի պարունակությամբ, որոնցից մետաղական անագ կորզելը տնտեսապես շահավետ Է։ Աևագի հիմն, միներալը կասիտերիտն է (Տո - 78, 8%), արդյունաբերական որոշ նշանակություն ունի նաև ստանիևը։ Անագի հանքանյութերի արմատական հանքավայրերը մշակվում են այն դեպքում, երբ անագի պարունակությունը կազմում է 0, 1-0, 2%, ցրոնայինները՝ 0, 02-0, 07%։

Ծագմամբ անագի հանքանյութեր կապված են թթու գրանիտների հետ և ստորաբաժանվում են անագաբեր պեգմատիտային, քվարց-կասիտերիտային և սուլֆիդ-կասիտերիտսւյին ֆորմացիաների։ Ա. հ-ի համաշխարհային պաշարների 75% կուտակված է անագի ցրոնային հանքավայրերում։

Ստացում

Անագի ստացման համար հանքաքարը նախ հարստացնում են, ապա վերականգնում ածխածնով։ Կարևոր նշանակություն ունի նաև օգտագործված անագապղինձների և սպիտակ թիթեղների վերամշակումից երկրորդային անագի ստացումը։

Ներկայումս անագի արդյունահանման համար օգտագործում են հանքեր, որտեղ դրա պարունակությունը մեծ կամ հավասար է 0.1%։

• Առաջին փուլում հանքանյութը հարստանում են (գրավիտացիոն ֆլոտացիայի կամ մագնիսական սեպարացիայի մեթոդներով)։ Այսպիսով անագի պարունակությունը հանքում կարողանում են բարձրացնել մինչև 40-70%։

SnO₂ + C = Sn + CO₂

• Հետո կատարվում է ստացված խառնուրդի այրում թթվածնի պայամաններում, որպեսզի հեռացվեն ծծմբի և մկնդեղի խառնուրդները։

Հետո ստացված օքսիդը (SnO₂) վերականգնում են էլեկտրավառարաններում ածխով կամ ալյումինով։

Ֆիզիկական հատկություններ

Անագի համաշխարհային պաշարները
(տոննա, 2011)

Երկիր	Պաշարներ
	1, 500, 000
	250, 000
	310, 000
	800, 000
	590, 000
	400, 000
	350, 000
	180, 000
	170, 000
Այլ	180, 000
Ընդհանուր	4, 800, 000

Անագը սպիտակ, արծաթափայլ, կռելի, փափուկ արծաթափայլ մետաղ է։ Հալման ջերմաստիճանը՝ 231, 9 °C, եռմանը՝ 2362 °C։ Հայտնի են անագի α (խտությունը՝ 5846, 6 կգ/մ³) և β (խտությունը՝ 7298, 4 կգ/մ³) ալոտրոպային ձևափոխությունները։ 13, 2 °C-ից ցածր ջերմաստիճաններում β անագը փոխակերպվում է մոխրագույն փոշու, որը կիսահաղորդչային հատկություններ ունեցող α անագն է։

Անագը սովորական պայմաններում քիմիապես կայուն Է, օդում դանդաղ խամրում է օքսիդի բարակ թաղանթով պատվելու պատճառով։ Քիմիական միացություններում անագը լինում է քառարժեք և երկարժեք։ Երկարժեք անագը հեշտությամբ օքսիդանում Է՝ վերածվելով քառարժեք անագի։ Քիմիապես կայուն է, օդում դանդաղ խամրում է օքսիդի բարակ թաղանթով պատվելու պատճառով։ Անագը հայտնի է վաղ անցյալից։ Մաքուր տեսքով այս մետաղը մարդիկ ստանում էին դեռևս մ.թ.ա. 2-րդ հազարամյակում։ Անագից պատրաստում էին զարդեր, ամանեղեն, ջրատար խողովակներ։ Անագի մասին հիշատակվում է նաև Հոմերոսի պոեմներում։

• Խտությունը 20 °С պինդ վիճակում՝ 7, 3 գ/սմ³, հեղուկ վիճակում հալման ջերմաստիճանը՝ 6, 98 գ/սմ³,
• Հալման ջերմաստիճանը՝ 231, 9 °С, եռմանը՝ 2600 °С,
• Ջերմաստիճանային գործակիցը՝ 20-100 °С - 22, 4•10⁻⁶ К-1,
• Ջերմունակությունը՝ հեղուկ վիճակում՝ 20°С - 226 Ջ/(կգ•К), հեղուկ վիճակում հալման ջերմաստիճանը՝ 268 Ջ/(կգ•К);
• Ջերմահաղորդականությունը 20 °С-ում՝ 65, 8 Վտ/(մ•К);
• Անագի մեխանիկական և տեխնիկական հատկությունները.
• Ֆիզիկական գործակից 0°С-ում 55 ԳՊա և 100°С-ում 48 ԳՊա
• Առանձգականություն՝ 20 ՄՊա

Քիմիական հատկություններ

Հալված անագը թթվածնի մթնոլորտում այրվում Է՝ առաջացնելով երկօքսիդ՝ SոՕ₂, որը թթուների, հիմքերի, աղերի և վերականգնիչների ջրային նոսր լուծույթների նկատմամբ չափազանց կայուն նյութ է։

${\mathsf {Sn+O_{2}\rightarrow SnO_{2}}}$

${\mathsf {Sn+4HCl\rightarrow H_{2}[SnCl_{4}]+H_{2}}}$

Շիկացնելիս ածխածինը և ջրածինը վերականգնում են SոՕ₂։ Անագի երկօքսիդն օգտագործվում է արծնապակիներ և ջնարակներ ստանալու համար։ Անագի օքսիդը (SոՕ) թթուներում հեշտ լուծվող սև փոշի Է։ Արդյունաբերական կիրառություն չունի։ Անագի օքսիդները ջրում անլուծելի ամֆոտեր նյութեր են։

Անագը լուծվում է ալկալիների խիտ լուծույթներում՝ առաջացնելով անագային՝ H₂SոO₂ և անագական՝ H₂SոO₃ թթուների աղեր (ստանիաներ և ստանատներ)։

Թթվային լուծույթներում անագը գտնվում Է Տո⁺² կամ Տո⁺⁴ կատիոնների ձևով։

${\mathsf {Sn^{2+}+S^{2-}\rightarrow SnS\downarrow }}$

${\mathsf {Sn+4HNO_{3}\rightarrow \ SnO_{2}\cdot H_{2}O+4NO_{2}+H_{2}O}}$

Անագի և մագնեզիումի համաձուլվածքները թթվով մշակելիս առաջանում է (չնչին քանակով) անագի հիդրիդ՝ SոS₄, որը անգույն, թունավոր գազ է։

${\mathsf {SnCl_{4}+Li[AlH_{4}]\rightarrow SnH_{4}+LiCl+AlCl_{3}}}$

Անագը հեշտությամբ միանում է ֆտորի և քլորի հետ՝ առաջացնելով SոF₄ և SոCl₄.

${\mathsf {Sn+2Cl_{2}\rightarrow SnCl_{4}}}$

Ծծմբի հետ տաքացնելիս անագը առաջացնում է սուլֆիդներ՝ SոS, SոS₂ և Sո₂S₃։ SոS₂-ի դեղնաոսկեգույն բյուրեղները մտնում են փայտը, գիպսը և այլ իրեր ոսկեպատող ներկերի բաղադրության մեջ (թերթոսկի)։

${\mathsf {SnS+(NH_{4})_{2}S_{2}\rightarrow SnS_{2}+(NH_{4})_{2}S}}$

Ազոտին, ածխածնին և սիլիցիումին անագը ուղղակի չի միանում։ Հայտնի է, սակայն, անագի նիտրիդը՝ SոN₄, որը քայքայվում է 360 °C–ում։

${\mathsf {SnS_{2}+2(NH_{4})_{2}S\rightarrow (NH_{4})_{4}[SnS_{4}]}}$

Անագի միացություններ է առաջացնում բազմաթիվ մետաղների հետ։ Հալված ամագը հեշտությամբ թրջում է մետաղները՝ մեծացնելով նրանց դիմադրությունը կոռոզիայի նկատմամբ։ Օրգանական բազմաթիվ նյութերի հետ անագը (հատկապես քառարժեք) առաջացնում է անագօրգանական միացություններ, որոնք թունավոր նյութեր են։

«Անագի ժանտախտ»

Մոխրագույն և սպիտակ անագ

«Անագի ժանտախտ»ը թանգարանային հիվանդություն է, անագե իրերի քայքայումը ցածր ջերմաստիճաններում։ Սովորական, սպիտակ անագը՝ β անագը, 13, 2 °C-ից ցածր ջերմաստիճաններում անկայուն է և դանդաղ փոխարկվում է (-33 °C–ում շատ արագ) մի այլ ալոտրոպային ձևափոխության՝ մոխրագույն կամ α անագի։ Փոխարկման հետևանքով անագի ծավալը խիստ աճում է (25, 6 %) և անագե իրը դառնում է փոշի։

Մոխրագույն անագի առկայությունը «վարակիչ» է և արագացնում է «հիվանդության» ընթացքը, (այստեղից էլ «Անագի ժանտախտ» անվանումը)։ «Անագի ժանտախտ»ով ավելի հաճախ են «հիվանդանում» չտաքացվող շենքերում (եկեղեցիներ, թանգարաններ և այլն) պահվող անագե իրերը՝ հին երգեհոններ, ամանեղեն, զարդեր և այլն։

Հետաքրքիր փաստեր

1912 թվականին կործանվել է անգլիացի բևեռախույզ Ռ. Սկոտի անտարկտիկական արշավախումբը, որովհետև նավը մնացել էր առանց վառելանյութի ։ Հեղուկ վառելանյութը պահված էր անագով զոդված անոթներում, իսկ անագը սաստիկ ցրտերից «հիվանդացել», փոշիացել էր, և վառելիքը լցվել էր ծովը։

«Անագի ժանտախտը» կոչվում է նաև «անագի թանգարանային հիվանդություն», որովհետև դրանով առավել հաճախ «հիվանդանում» են չջեռուցվող շենքերում պահվող անագե իրերը։ Տվյալ երևույթը կանխելու համար սպիտակ անագին ավելացնում են բիսմուտ, կապար և անտիմոն, որոնք կտրուկ դանդաղեցնում են անագի այդ վտանգավոր փոխարկումը։

Իզոտոպներ

Բնական անագը բաղկացած է ¹¹²Տո (0, 95%), ¹¹⁴Տո (0, 65%), ¹¹⁵Sո (0, 34%), ¹¹⁶Տո (14, 24%), ¹¹⁷Տո (7, 57%), ¹¹⁸Տո (24, 01%), ¹¹⁹Տո (8, 58%), ¹²⁰Տո (32, 97%), ¹²²Տո (4, 71%) և ¹²⁴Տո (5, 98%) իզոտոպներից։ Վերջին իզոտոպը թույլ ռադիոակտիվ է (T_1/2=10⁷ տարի)։ Արհեստական ռադիոակտիվ իզոտոպներից կարևոր են՝ ¹¹³Տո (T_1/2=118 օր), 11*>Տո (1ւ/2=175 օր) և ւշՅՏո (7ւ/շ = 136 օր)։

Բնական անագը կազմված է ստաբիլ նուկլիդներից հետևյալ ատոմային թվերով՝ 112 (կազմում է զանգվածի 0.096%-ը), 114 (0.66%), 115 (0.35%), 116 (14.3%), 117 (7.61%), 118 (24.03%), 119 (8.58%), 120 (32.85%), 122 (4.72%) և մեկ թույլ ռադիոակտիվ նուկլիդից՝ ¹²⁴Sn (5.94%)։

Կիրառություն

• Անագն օգտագործվում է պահածոների երկաթե տուփերի անագապատման, զոդանյութեր, համաձուլվածքներ պատրաստելու համար։ Այս մետաղի հակակոռոզիային հատկությամբ է պայմանավորված առարկաների, ամանեղենի, ժապավենների, մետաղալարերի պատումն անագի բարակ շերտով։ Յուրաքանչյուր ռադիոսխեմայում կարելի է տեսնել հարյուրավոր հպակներ, որոնք անագե զոդանյութի փոքրիկ սառած կաթիլներ են և իրար են միացնում մանրամասերն ու հոսանքի լավ հաղորդիչներ են։
• Հայաստանում անագի երևակումներ կան Սևանի ավազանում, Հրազդանի և Ստեփանավանի շրջաններում։ Անագի փոշին թունավոր է և առաջացնում է ստանոզ կոչվող հիվանդությունը։
• Նրանցից շատերը օգտագործվում են որպես պոլիվինիլքլորիդի կայունացուցիչներ, կաուչուկների հակաօքսիդներ և կատալիզատորներ՝ պոլիուրետանների ստացման համար, ինչպես նաև թղթի արդյունաբերության և անասնաբուժության մեջ։
• Անագը օգտագործվում է պահածոների տուփերի համար երկաթի անագապատված սպիտակ թիթեղներ (արտադրվող անագի 40%), զոդանյութեր, տպագրական և գնդառանցքակալային համաձուլվածքներ, անագապղինձ և այլն պատրաստելու համար.։

• 
  α և β անագ
• 
  Անագե խորանարդ
• 
  Անագե հանքաքար
• 
• 
• 
• 
• 

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ
• Կապար
• Անագի քլորիդներ

Գրականություն

• CRC contributors (2006). David R. Lide (ed.). Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 0-8493-0487-3. {{cite book}}: |author= has generic name (օգնություն)
• Emsley, John (2001). «Tin». Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. էջեր 445–450. ISBN 0-19-850340-7.{{cite book}}: CS1 սպաս․ ref duplicates default (link)
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
• Heiserman, David L. (1992). «Element 50: Tin». Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books. ISBN 0-8306-3018-X.{{cite book}}: CS1 սպաս․ ref duplicates default (link)
• MacIntosh, Robert M. (1968). «Tin». In Clifford A. Hampel (ed.). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. էջեր 722–732. LCCN 68-29938.
• Stwertka, Albert (1998). «Tin». Guide to the Elements (Revised ed.). Oxford University Press. ISBN 0-19-508083-1.{{cite book}}: CS1 սպաս․ ref duplicates default (link)

Արտաքին հղումներ

• Անագը Webelements-ում
• Անագը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում
• Բ. Յա. Ռոզեն, «Մետալուրգիա», 1984
• Անագ
• periodictable.ru
• «Անագի ժանտախտ» PeriodicTable.ru կայքում
• Անագի այրումը, վիդեո

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Անագ» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 1, էջ 357)։