Անագ

Անագ (Կաղապար:Lang-lat), 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

Կաղապար:Lang-lat 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
Կաղապար:Դրոշ	1, 500, 000
Կաղապար:Դրոշ	250, 000
Կաղապար:Դրոշ	310, 000
Կաղապար:Դրոշ	800, 000
Կաղապար:Դրոշ	590, 000
Կաղապար:Դրոշ	400, 000
Կաղապար:Դրոշ	350, 000
Կաղապար:Դրոշ	180, 000
Կաղապար:Դրոշ	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։

$𝖲𝗇\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖲𝗇{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

$𝖲𝗇\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{[}𝖲𝗇𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}$

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։

$𝖲{𝗇}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{+}}\mathsf{+}{𝖲}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}\mathsf{\to }𝖲𝗇𝖲\mathsf{\downarrow }$

$𝖲𝗇\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\to }𝖲𝗇{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

$𝖲𝗇𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖫𝗂\mathsf{[}𝖠𝗅{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}\mathsf{\to }𝖲𝗇{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖫𝗂𝖢𝗅\mathsf{+}𝖠𝗅𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

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

$𝖲𝗇\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖲𝗇𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}$

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)։

$𝖲𝗇𝖲\mathsf{+}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖲𝗇{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲$

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

$𝖲𝗇{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{\to }\mathsf{(}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{[}𝖲𝗇{𝖲}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{]}$

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

• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book
• Կաղապար:Cite book

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