قلع یا آرزیز (Tin) عنصری است شیمیایی با علامت اختصاری sn. و با شماره 50 در جدول اتمی، هم گروه با نافلزاتی چون، کربن، سیلیسیم و ژرمانیوم است. بنابراین انتظار می رود که به لحاظ خواص شیمیایی، تا حدودی با این عناصر شباهت داشته باشد.

قلع

این فلز نقره ای رنگ خاصیت چکش خواری خوبی دارد و به سادگی اکسید نمی شود و در برابر خوردگی مقاوم است. قلع در بسیاری از آلیاژها مورد استفاده قرار می گیرد.

این عنصر چهل و نهمین عنصر فراوان پوسته زمین شناخته می شود. این بدان معنی است که حدود 0/001 % سهم پوسته زمین مخصوص به این فلز است. استحصال این فلز از سنگ معدن کاسیتریت (cassiterite) انجام می شود که حاوی ترکیبات اسیدی قَلع است.

تاریخچه

کشف و استفاده از این فلز، به هزاران سال پیش بر می گردد. در اصل، برنز که بعنوان یکی از مهم ترین آلیاژها در متالورژی و شکل دهی معروف است. بر پایه عناصر مس و قلع است. که از 3000 سال پیش از میلاد مسیح مورد استفاده قرار می گرفت و آغازگر عصری به نام عصر برنز شد. پس از برنز، آلیاژهای بسیاری بر پایه قلع و عناصر دیگر توسعه یافتند. که از جمله معروفترین آنها می توان به مسوار، لحیم، ورقه ها و روکش ها اشاره نمود.

مقاومت خوب این فلز نسبت به زنگ زدگی و فرسایش باعث آن است. که از آن بعنوان روکشی برای فلزات دیگر برای جلوگیری از زنگ زدگی استفاده شود. از جمله قلع اندود کردن ظروف مسی. و به خاطر جلوگیری از زنگ زدگی مس و ورود اکسید سمی مس در غذا از قدیم الایام رواج داشت. برنز (مفرغ) نخستین آلیاژ قلع است که حدود 5 هزار سال پیش از ترکیب مس و قلع تولید شد. و آغازگر دورانی به نام عصر برنز در تاریخ بشر شد.

مسوار یکی از آلیاژهای قلع است. که از عصر برنز تا قرن بیستم برای ساخت ظروف و صفحات تخت و مسطح از آن استفاده می شد. قلع بیش از 85 درصد حجم مسوار را تشکیل داده و بقیه از مس، سرب یا سرمه تشکیل می شود. یکی از آلیاژهای دیگر قلع که به عنوان لحیم استفاده می شود از ترکیب بیش از 60 درصد قلع و بقیه سرب تشکیل می شود. همچنین بخشی عمده ای از مصرف قلع نیز برای روکش دهی فولاد به منظور جلوگیری از زنگ زدگی است. سمیت پائین قلع باعث می شود تا ظروف فلزی با روکش قلع برای نگهداری مواد غذایی استفاده فراوانی داشته باشند.

ویژگی ها

قلع فلزی است چکش خوار، قابل انعطاف. شدیداً بلورین و سفید نقره ای که ساختار بلوری آن. هنگام خم شدن قطعه ای از قلع صدای خاصی ایجاد می کند (علت آن شکست بلورها است). این عنصر فلزی نقطه ذوب پایینی دارد و تنها در 232 درجه سانتی گراد ذوب می شود. در بین عناصر گروه 14 نیز قَلع کمترین نقطه ذوب را دارد. در حالت معمول، قَلع دو ساختار دگر شکل (آلوتروپ) دارد.

قَلع β که به نام قَلع سفید معروف است. این آلوتروپ ساختار تتراگونال مرکزدار BCT دارد و در دمای بالاتر از 13.2 درجه سانتی گراد پایدار است. قَلعی که برای کاربردهای معمول استفاده می شود از این نوع است.

قَلع α که به نام قَلع خاکستری معروف است و در دماهای زیر 13.2 درجه سانتی گراد پایدار است. این دگرشکل همانند الماس، سیلیسیوم و ژرمانیوم ساختار کریستالی مکعبی کریستالی (DC) دارد، به شدت ترد بوده و کاربرد بسیار محدودتری نسبت به نوع  β دارد.

تذکر: این دما برای حالتی است که فلز قَلع خالص باشد. در صورتی که هر گونه ناخالصی مانند مس، نقره، آنتیوموان، کادمیم یا بیسموت به این عنصر اضافه شود. و تشکیل محلول جامد بدهد، دمای استحاله افت کرده و به زیر صفر درجه می رسد. به همین دلیل عملاً برای کاربردهای متداول، تنها ساختار کریستالی  β است که کاربرد دارد.

این فلز در برابر فرسایش ناشی از آب تقطیری دریا و آب لوله کشی مقاومت می کند. اما به وسیلۀ اسیدهای قوی و مواد قلیایی و نمک های اسیدی مورد حمله قرار می گیرد. هنگامیکه اکسیژن به صورت محلول است قلع به عنوان کاتالیزور عمل کرده و واکنشهای شیمیایی را تسریع می کند. در صورتی که آن را در حضور آزمایش های مربوط به هوا حرارت دهند sn2 حاصل می شود. sn2 اسید ضعیفی بوده. و با اکسیدهای بازی تولید نمکهای قلع می کند. قلع را می توان به مقدار زیادی جلا داد. و به عنوان پوشش سایر مواد جهت ممانعت از فرسودگی یا واکنش های شیمیایی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز مستقیماً با کلر و اکسیژن ترکیب می شود. و جایگزین هیدروژن اسیدهای رقیق می گردد. قلع در دماهای معمولی انعطاف پذیر است اما در صورتی که گرم شود شکننده می شود.

خواص شیمیایی

قَلع از لحاظ مقاومت خوردگی، فلزی در رده متوسط محسوب می شود. این فلز در برابر حملات خوردگی توسط آب مقاومت می کند. اما در برابر بازهای قوی مورد حمله قرار می گیرد و تخریب می شود. این ماده را می توان جلا داد و بعنوان لایه ای محافظ برای محافظت سایر فلزات استفاده کرد. این فلز با تشکیل لایه پسیو (Passive Layer) از خوردگی فلز در محیط جلوگیری می کند.

در بین عناصر جدول تناوبی قَلع بیشترین تعداد ایزوتوپ پایدار را دارد

قلع در شرایط محیطی 10 ایزوتوپ پایدار دارد که در نوع خود جالب محسوب می شود. این عنصر بیشترین ایزوتوپ های پایدار را در بین عناصر جدول تناوبی دارد. این ایزوتوپ ها با عدد جرمی 112،114،115،116،117،118،119،120،122 و 124 در طبیعت یافت می شوند. ایزوتوپ های 116،118 و 120 فراوان ترین ایزوتوپ های این عنصر هستند که در میان آنها ¹²⁰Sn جایگاه ویژه ای دارد. چرا که در بین روش های آنالیز مولکولی مثل آنالیز NMR به راحتی شناسایی می شود.

بعلاوه، تاکنون 31 ایزوتوپ ناپایدار از این عنصر شناسایی شده است که گستره ای از 99 تا 139 دارند. در بین این ایزوتوپ ها، ^126Sn با 230000 سال بیشترین نیمه عمر را دارد. باقی ایزوتوپ های قَلع نیمه عمری کمتر از یک سال دارند.

قلع به چه صورتی تولید می شود؟

استحصال قلع از سنگ های معدنی در دو مرحله انجام میشود. برای بیشتر کانی هایی که شامل فلزاتی مثل کروم، آهن، نیکل، سرب و قَلع می شوند. مرحله اول تهیه کنسانتره ای است که متشکل از کانی های فلزی است. در این مرحله کانی های زائد با روش های مختلف جداسازی و دور ریخته می شوند. این فرآیند به نام فرآیند تغلیظ معروف است. پس از تغلیظ، کنسانتره ای که عمدتاً شامل ترکیبات اکسیدی است. در کوره حرارت داده تا احیا شود. پس از این مرحلهه مذابی از قَلع بدست می آید که حاوی ناخالصی است. در مرحله آخر خالص سازی توسط فرآیند الکترولیز انجام می شود. که خلوص فلز را تا 96.99% بالا می برد.

کاربردهای قلع

قَلع با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی که دارد. قادر است به خوبی جای خود را در صنایع باز کند. کاربردهای این فلز بیشتر در تماس فلزات دیگر و آلیاژسازی با آنها نمود پیدا می کند. در این قسمت به مهمترین استفاده های این فلز اشاره می شود.

لحیم کاری

لحیم آلیاژی ترکیبی از قَلع و سرب با نسبت های متغیر بین 5 تا 70 درصد وزنی قَلع است. که برای اتصال دو یا چند فلز استفاده می شود. در صورتی که نسبت قَلع و سرب لحیم در حدود 63 و 37 درصد وزنی باشد، این آلیاژ پایین ترین نقطه ذوب را خواهد داشت. به همین دلیل معمولاً از نسبت وزنی حدود 60 تا 40 در ساخت سیم های لحیم استفاده می شود. و سیم لحیم با این ترکیب معروف شد.

روکش فلزات

حتماً تا کنون با ظروف مسی سرو کار داشتید و درون آن ها را ملاحظه کردید. این پوشش از فلز قلع است که از خوردگی فلز مس در تماس با غذا جلوگیری میکند. زیرا مس در معرض رطوبت به مرور زنگ می زند و ترکیبات اکسیدی آن وارد غذا می شود که بسیار سمی و خطرناک است. این فلز به خوبی با سطوح فلزاتی مانند آهن، سرب، روی و فولاد پیوند برقرار می کند. و با ایجاد لایه ای چسبنده از سطوح آنها محافظت می کند. به همین دلیل است که درون قوطی های کنسرو مواد فلزی با لایه ای از قلع پوشش دهی می شود. تا مواد غذایی به مدت طولانی قابل نگه داری باشند.

قَلع به طور عمده در مواد مختلف آلی بکار می رود. پیوندهای آلی قَلع خطرناک ترین شکل قَلع برای انسان می باشد. علیرغم خطرات، این مواد در صنایع زیادی کاربرد دارند که شامل صنعت رنگ و صنعت پلاستیک می شود. و در کشاورزی برای تولید آفت کش ها مورد استفاده قرار می گیرد. علیرغم اینکه به سمی بودن قَلع آگاهیم، میزان استفاده از مواد آلی قَلع در صنایع در حال افزایش است.

اثرات مواد قَلع آلی می تواند متنوع باشد. این به نوع ماده مورد استفاده و ارگانیسم مورد استفاده بستگی دارد. تری سلیتین خطرناکترین ماده آلی قَلع برای انسان است. این ماده پیوندهای هیدروژنی کوتاهی دارد. وقتی پیوندهای هیدروژنی در یک ماده قَلع بلنتر می شود. خطر این ماده بر سلامت انسان کمتر می شود. انسان می تواند پیوندهای قلع را از طریق غذا، تنفس و پوست جذب نماید. مواجهه با پیوندهای قَلع، می تواند اثرات حاد و همچنین مزمن داشته باشد.

اثرات حاد عبارتند از:

• سوزش چشم و پوست، سردرد
• دردهای شکمی و معده
• تعریق شدید
• تنگی نفس
• مشکلات ادراری

اثرات مزمن عبارتند از:

• افسردگی
• آسیب کبدی
• تضعیت سیستم ایمنی
• آسیب کروموزومی
• کاهش سلول های قرمز خون، آسیب مغزی، خشونت، اختلال در خواب، فراموشی و سردرد

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. و با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری که ضمیمه محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

ارتباط با ما
02128423820 – 09122136675– 09922704358
واتس آپ: 09122136675 – فکس: 02128423820
اینستاگرام: fooladdalakan
ایمیل : fooladrasuldalakan@gmail.com