- Katılım
- 1 yıl 4 ay 2 gün
- Mesajlar
- 669
- Tepkime puanı
- 207
kalay (Sn)
![Ad: sn.JPGGösterim: 927Boyut: 25.9 KB Ad: sn.JPGGösterim: 927Boyut: 25.9 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66858d1532383681-elementler-kalay-sn.jpg)
periyodik tablonun IVa grubunda (karbon grubu) yer alan kimyasal element; gümüşsü beyaz renkli, yumuşak bir metaldir.
Günümüzde lehimlerde, gıda ürünlerinin saklandığı çelik kutuların kaplanmasında ve yatak metallerinde yaygın olarak kullanılır.
Bulunduğu yerler, özellikleri ve kullanım alanları. Kalayın bakırlı alaşımı olan tuncun kullanımı çok eski çağlara dayanır. Irak’ta İÖ 3500’lere ait yüzde 10-18 oranında kalay içeren tunç aletlere rastlanmıştır. İÖ 1500’lerde Kafkasya’da ve daha spnra İran’da, İngiltere’de, Fransa’da ve İspanya’da kalay madenciliği yapıldığına ilişkin kanıtlar vardır. Fenikelilerin İÖ 1100’lerde ticaret yoluyla tunç kültürünü Doğu Akdeniz’e yaydıkları düşünülür. 9. yüzyılda Malezya ve Çin, 18. yüzyılda Endonezya ve Tayland gibi bölgelerde de kalay madenleri açılmıştır. 20. yüzyılın başlarında da Bolivya, Zaire ve Nijerya’da önemli kalay yatakları bulunmuştur.
Yerkabuğundaki volkanik kayaçlarda yaklaşık milyonda bir oranında bulunan kalay, doğada çoğunlukla, bir kalay oksit minerali olan kasiterit cevher yatakları biçiminde bulunur; bununla birlikte kimi yerlerde doğal metal kütlelerine de rastlanmıştır. Ağır ve kimyasal etkilere karşı dayanıklı olan kasiterit, çoğunlukla su akışının çok yavaş olduğu akıntılarda büyük plaser çökelleri oluşturur. Kalay bu cevherin yansımalı fırınlarda kömürle indirgenmesi yoluyla elde edilir. Kalay kaplı hurda malzemelerden kalayı geri kazanmak için çeşitli işlemler geliştirilmişse de bunlar genellikle ekonomik değildir.
Kalay zehirli olmayan, sünek ve dövülgen bir metaldir ve haddeleme, döndürme ve ekstrüzyon gibi çeşitli soğuk işlem teknikleriyle işlenebilir. Havadaki oksijenle hemen tepkimeye girerek koruyucu kalay (IV) oksit katmanını oluşturduğundan, açığa çıkarıldığında kalay rengi değişmez. Erime noktasının düşük olması ve demir, çelik, bakır ve bakır alaşımlarının temiz yüzeylerine sıkıca tutunabilmesi nedeniyle yükseltgenmeyi önleyici kaplama malzemesi olarak kullanılır. Kalay, beyaz (beta) kalay ve gri (alfa) kalay olmak üzere iki ayrı biçimde bulunur. Beyaz kalayın sünek ve dövülgen olmasına karşılık gri kalay toz halindedir ve kullanımı yaygın değildir. Gri kalay 13,2°C’nin üstünde beyaz kalaya dönüşür; 100°C’nin üstünde bu dönüşüm çok hızlı gerçekleşir. Parlak beyaz metalin düşük sıcaklıklarda ani olarak gri biçime dönüşmesi ise “kalay vebası” olarak adlandırılır. Bu dönüşüm - 50°C’nin altında çok hızlıdır. Bu nedenle metalin çok soğuk bölgelerde kullanılması ciddi sorunlara yol açar. Ama ticari değeri olan yüksek tenörlü kalay cevherlerinde kalayla birlikte yer alan az miktarlardaki antimon, bizmut, bakır, kurşun, gümüş ve altın bu dönüşmeyi önler.
Beyaz kalay tetragonal, gri kalay ise elmas gibi izometrik (kübik) sistemde kristalleşir. Kalay, büküldüğünde kristallerin birbirine sürtünmesi sonucu kendine özgü bir ses çıkanr. Kuvvetli asit ve bazlardan kolayca etkilenir ama nötr çözeltilerden çok fazla etkilenmez. Klor, brom ve iyotla kolay tepkimeye girmesine karşılık, flüorla oda sıcaklığında çok yavaş tepkir. Arı halde kalay başta teneke yapımında olmak üzere dökme demir, bakır ve bakır alaşımlarından yapılan eşyaların kaplanmasında, damıtık su borularında, elektrik sigortası tellerinde, diş macunu, tıraş kremi gibi malzemelerin doldurulduğu tüplerde, elektrikli kaplama işlemlerinin anotlarında, düz cam yüzdürme havuzlarında, levha ve folyolarda kullanılır. Kalayın bakır, kurşun, antimon, bizmut, kadmiyum, gümüş gibi metallerle kolaylıkla oluşturduğu alaşımlardan da pek çok alanda yararlanılır. Kalay, tenekeden sonra en çok yumuşak lehimlerde kurşunlu alaşım olarak kullanılır. Bir yatak alaşımı olan Babbitt metali (beyaz metal) kalay temelli bakır ve antimon içeren bir alaşımdır. Sünekliği ve kolay işlenebilirliği pek çok metalden üstün olan sert kalay da (kral madeni) antimon ve bakır içeren bir kalay alaşımıdır ve ev araçları yapımında uzun yıllardır kullanılmaktadır. Çeşitli baskı işlemlerinde kullanılan hurufat alaşımı ise değişen oranlarda kalay, antimon ve kurşundan hazırlanır. Tunç, kalay oranı fazla bir tunç türü olan çan alaşımı, fosforlu tunç ve basınçlı döküm alaşımı da önemli kalay alaşımlarıdır. Niyobyumlu alaşımı ise 18 K (-225°C) gibi düşük sıcaklıklarda bile kullanılan bir üstün iletkendir ve bu özelliğini çok güçlü magnetik alanlarda bile korur. Düşük nötron soğurma özelliği olan zirkonyuma yüzde 1,5 oranında kalay katılarak elde edilen yenime karşı dayanıklı zirkalay-2 alaşımı, soğutucu olarak basınçlı su kullanan nükleer reaktörler için uygun bir yapı malzemesidir.
Cevher hazırlama, ergitme ve arıtma
Birikinti çökellerinden elde edilen derişkiler doğrudan ergitilebilir; ama yüzde 40-60 oranında kalay içeren maden damarlarındaki çökeller önce altı yanma odalı Herreshoff fırınında 650°C-760°C’de kavrulur ve daha sonra hidroklorik asitle yıkanarak kükürt ile öbür metal katışkılardan temizlenir. Yıkama ve kurutmadan da geçen cevher ergitilmeye hazır duruma gelir. Kalay dioksitin karbonla indirgendiği sıcaklıkta demir gibi başka metallerin oksitleri de indirgenerek kalayla sert bileşikler oluşturduğundan; kalay, ergitme sıcaklığında çok akışkan bir yapı kazanarak tuğlamsıların (refrakter) gözeneklerini doldurduğundan ve fırın kaplamalarıyla tepkimeye girerek cüruf oluşturduğundan, ergitme iki aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada bir yansımalı (döner alevli) fırın ya da yüksek fırında birincil ergitme yapılır, ikinci aşamada da cüruf ve kaymak yeniden işlem görür. Kesikli bir işlem halinde sürdürülen ergitme işlemi, 1.200°C-1.300°C’de 10-12 saatte tamamlanır, daha sonra fırının içindekiler bir çöktürücüye alınır ve üstteki cüruf genellikle bir dökme demir potaya çekilir. Çöktürücünün altındaki erimiş kalay ise arıtılmak üzere çubuklar halinde dökülür. Yüzde 10-25 kalay içeren cüruf aynı tür bir fırında, ama bu kez 1.480°C gibi daha yüksek bir sıcaklıkta yeniden ergitilir. İndirgeyici olarak çok ince öğütülmüş antrasitten yararlanılır; öte yandan malzemenin erimesini ve indirgenmesini kolaylaştırmak üzere fırına kireçtaşı ve demir metali de katılır. Günümüzde kalay ergitme işlemleri 3 fazlı modern Heroult ark fırınlarında yapılmaktadır.Ergitme sonunda elde edilen ham kalay ısıyla ya da elektroliz yoluyla arıtıldığı son bir işlemden geçer. Isıyla arıtmada, ham kalay küçük bir yansımalı fırında erime noktasının üstüne kadar ısıtıldıktan sonra bir kaynatma kazanma alınır. Erime noktaları kalaydan daha yüksek olan metaller fırında cüruf halinde kalır. Erimiş kalay kaynatma kazanında buhar ve basınçlı havayla karıştırıldığında geri kalan katışkılar hafif bir cüruf oluşturur ve ergitmeye geri gönderilir. En az yüzde 99,8’lik arı kalay kalıplara dökülerek külçe haline getirilir. Elektroliz yoluyla arıtılan kalayın arılık derecesi, fırınlarda arıtılana göre daha yüksektir (% 99,99’un üzerinde).
Genellikle kalay temelli alaşımlar halindeki hurda metalden de yılda birkaç bin ton kalay geri kazanılmaktadır. Kalayın 24 izotopu saptanmıştır. Doğal kalay 10 kararlı izotopunun karışımı halinde bulunur; bunlar kalay -112 (% 0,96), kalay -114 (% 0,66), kalay -115 (% 0,35), kalay -116 (% 14,30), kalay -117 (% 7,61), kalay-118 (% 24,03), kalay -119 (% 8,58), kalay -120 (% 32,85), kalay -122 (% 4,72) ve kalay -124’tür (% 5,94).
Kimyasal Özellikleri
havada
![Ad: sn2.JPGGösterim: 278Boyut: 8.8 KB Ad: sn2.JPGGösterim: 278Boyut: 8.8 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66863d1532430834-elementler-kalay-sn2.jpg)
yüksek derecede
![Ad: sn3.JPGGösterim: 268Boyut: 8.9 KB Ad: sn3.JPGGösterim: 268Boyut: 8.9 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66864d1532430895-elementler-kalay-sn3.jpg)
HCl ile
![Ad: sn4.JPGGösterim: 257Boyut: 9.6 KB Ad: sn4.JPGGösterim: 257Boyut: 9.6 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66865d1532430994-elementler-kalay-sn4.jpg)
HNO3 ile
konsantre
![Ad: sn5.JPGGösterim: 265Boyut: 10.4 KB Ad: sn5.JPGGösterim: 265Boyut: 10.4 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66866d1532431137-elementler-kalay-sn5.jpg)
![Ad: sn6.JPGGösterim: 246Boyut: 10.6 KB Ad: sn6.JPGGösterim: 246Boyut: 10.6 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66867d1532431220-elementler-kalay-sn6.jpg)
KOH ile
![Ad: sn7.JPGGösterim: 257Boyut: 10.3 KB Ad: sn7.JPGGösterim: 257Boyut: 10.3 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66868d1532431264-elementler-kalay-sn7.jpg)
oksitler
![Ad: sn8.JPGGösterim: 254Boyut: 9.3 KB Ad: sn8.JPGGösterim: 254Boyut: 9.3 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66869d1532433273-elementler-kalay-sn8.jpg)
![Ad: sn9.JPGGösterim: 271Boyut: 9.2 KB Ad: sn9.JPGGösterim: 271Boyut: 9.2 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66870d1532433289-elementler-kalay-sn9.jpg)
hidroliz
![Ad: sn10.JPGGösterim: 258Boyut: 10.9 KB Ad: sn10.JPGGösterim: 258Boyut: 10.9 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66871d1532433372-elementler-kalay-sn10.jpg)
![Ad: sn11.JPGGösterim: 233Boyut: 10.0 KB Ad: sn11.JPGGösterim: 233Boyut: 10.0 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66872d1532433372-elementler-kalay-sn11.jpg)
![Ad: sn15.JPGGösterim: 221Boyut: 13.7 KB Ad: sn15.JPGGösterim: 221Boyut: 13.7 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66876d1532433652-elementler-kalay-sn15.jpg)
sülfit ile
![Ad: sn12.JPGGösterim: 219Boyut: 9.0 KB Ad: sn12.JPGGösterim: 219Boyut: 9.0 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66873d1532433595-elementler-kalay-sn12.jpg)
![Ad: sn13.JPGGösterim: 215Boyut: 10.4 KB Ad: sn13.JPGGösterim: 215Boyut: 10.4 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66874d1532433595-elementler-kalay-sn13.jpg)
![Ad: sn14.JPGGösterim: 226Boyut: 10.2 KB Ad: sn14.JPGGösterim: 226Boyut: 10.2 KB](https://www.msxlabs.org/forum/attachments/66875d1532433595-elementler-kalay-sn14.jpg)
Bileşikleri
Kalay +2 ve +4 değerlikli olduğu iki ayrı bileşik dizisi oluşturur. Ticari açıdan önemi olan kalay II bileşikleri şunlardır: Kalaylamada ve polimerlerin, boyaların üretiminde indirgeyici olarak kullanılan kalay (II) klorür (SnCl), kaplamada ve kimyasal ayıraç olarak kullanılan kalay tuzlarının üretiminde başlangıç maddesi olan kalay (II) oksit (SnO) ve diş macunlarının başlıca bileşeni olan kalay (II) flüorür (SnF2). +4 değerlikli öbür kalay tuzlarının üretiminde başlangıç maddesi ve parfümlerde kararlılaştırıcı olarak yaygın biçimde kullanılan kalay (IV) klorür (SnCl) ve çelik parlatma tozu ile bazı sanayi işlemlerinde katalizör olarak yararlanılan kalay (IV) oksit (SnCh) ise kalayın +4 değerlikli olduğu önemli bileşikleridir.
Kalayın karbonla bağ oluşturduğu 500’den çok organokalay bileşiği vardır. Organokalay kararlaştırdılar, polivinil klorürün ışık ve ısı karşısında değişmesini önleyici malzeme olarak kullanılır. Ayrıca çok sayıdaki başka organokalay bileşiği de zararlı öldürücülerinin ve mantar ilaçlarının başlıca bileşenidir.