Elementi Kallaj (Sn): Vetitë, Reagimet dhe Përdorimet

Kallaj është një element metalik me numrin atomik 50 dhe përfaqësohet me simbolin ‘Sn’ në tabelën periodike. Klasifikohet si metal pas-tranzicioni dhe i përket bllokut p të grupit 14 të tabelës periodike. Ka një shkëlqim metalik argjendi me një nuancë të lehtë blu. Kallaji ka veti kimike të krahasueshme me ato të fqinjëve të grupit 14, germaniumit dhe plumbit. Është i 49-ti elementi më i bollshëm në koren e Tokës përbëhet nga 2.3 (ppm) pjesë për milion. Minerali kasiterit, i cili përfshin oksid stannik (SnO₂), është burimi kryesor nga i cili nxirret ai.

Nga Science Info: Tin (Sn) Element: Properties, Reactions, And Uses (¹)

Kallaji ka dy allotrope kryesore: α-kallaj (gri) dhe β-kallaj (i bardhë); beta-kallaj është më i qëndrueshëm, me pamje argjendi të bardhë dhe i formueshëm në temperaturë ambienti. Megjithatë, alfa-kallaji është më i qëndrueshëm në temperatura të ulëta dhe ka një strukturë diamanti-kubike. Ka dy gjendje kryesore oksidimi: :+2 dhe +4 relativisht më të qëndrueshme. Ka dhjetë izotope të qëndrueshme natyrale (numri më i lartë në tabelën periodike).

Historia e kallajit

• Zbulimi i kallajit është humbur prej kohësh për civilizimet e lashta. Megjithatë, përdorimi i parë daton që nga Epoka e Bronzit, rreth vitit 3000 p.e.s.
• Nxjerrja e kallajit në Angli dhe Spanjë ishte në kulmin historik gjatë shekullit të 8-të p.e.s. dhe shekullit të 6-të.
• Shkencëtari britanik Robert Boyle kreu eksperimente mbi kallajin dhe publikoi një artikull që përshkruante oksidimin e elementit në vitin 1673, gjë që rriti më tej studimet eksperimentale.
• Elementi merr emrin nga fjala anglo-saksone “tin” (sq “kallajis”), por simboli ‘Sn’ rrjedh nga fjala latine ‘stannum’/stāgnum që do të thotë ‘shtangim’.

Shfaqja e Kallajit

Kallaji është elementi i 49-të më i bollshëm në koren e Tokës, që përbëhet nga 2.3 (ppm) pjesë për milion. Nuk gjendet lirshëm në natyrë, prandaj nxirret nga minerale të ndryshme. Kalaji gjendet në xehe dhe minerale të ndryshme, disa prej të cilave diskutohen këtu:

• Kasiteriti: Është minerali kryesor i kallajit, dhe është një mineral i njohur dhe i bollshëm që përmban kallaj. Ai mund të nxirret nga kasiteriti duke përdorur një proces të quajtur nxjerrja e kasiteritit. Kasiteriti është një lloj minerali oksidi kallaji (SnO₂) që ka një dendësi specifike shumë të lartë dhe një variacion ngjyrash që varion nga kafe-e zezë deri në të zezë në pamje.
• Stanniti: Është një mineral sulfidi relativisht kompleks dhe përmban kallaj, bakër, hekur dhe zink në themel. Zakonisht shfaqet si kristale metalike që mund të ndryshojnë në ngjyrë nga gri në të zezë, dhe formula e tij kimike është (Cu, Fe, Zn)₂SnS₄.
• Sulfidet që përmbajnë kallaj: Disa minerale sulfide, përfshirë sulfosaltet dhe sulfidet, kanë potencialin të kenë sasi të vogla kalaji si një nga përbërësit e tyre. Cylindrite (Pb₃Sn₄FeSb₂S₁₄), Franckeite (Pb₅Sn₃SB₂S₁₄), dhe Teallite (PbSnS₂) janë të gjitha shembuj të mineraleve që bien në këtë kategori.
• Feldspatet që përmbajnë kallaj: Është e mundur që disa minerale feldspati, si mikroklina dhe ortoklaza, të kenë sasi të vogla kalaji të përziera si papastërti. Këto feldspate që përmbajnë kallaj gjenden në shkëmbinj granitikë, por ndikimi i tyre në prodhimin e kalajit nuk është aq i madh sa ai i kasiteritit apo stannitit.
• Oksidet dhe hidroksidet që përmbajnë kallaj: Kalaji mund të gjendet gjithashtu në formën e oksideve dhe hidroksideve, si hematiti që përmban kallaj (Fe₂O₃), rutil me kallaj (TiO₂), dhe brannerit me kallaj (UO₂) (Çaj, Fe)₂O₆, të cilat janë të gjitha shembuj të oksideve dhe hidroksideve që përmbajnë kallaj.

Disa nga prodhuesit kryesorë të kalajit globalisht përfshijnë Kinën, Brazilin, Perunë, Bolivinë, Rusinë dhe Indonezinë, ndër të tjera.

Izotopet e kallajit

Kallaji ka izotopet më natyrale të qëndrueshme në tabelën periodike. Këto izotope të qëndrueshme përfshijnë ¹¹²Sn, ¹¹⁴Sn, ¹¹⁵Sn, ¹¹⁶Sn, ¹¹⁷Sn, ¹¹⁸Sn, ¹¹⁹Sn, ¹²⁰Sn, ¹²²Sn, dhe ¹²⁴Sn.

Izotope të qëndrueshme natyrale të kallajit

Izotopet	Bollëku natyror (atom %)
112Sn	0.97 (1)
114Sn	0.66 (1)
115Sn	0.34 (1)
116Sn	14.54 (9)
117Sn	7.68 (7)
118Sn	24.22 (9)
119Sn	8.59 (4)
120Sn	32.58 (9)
122Sn	4.63 (3)
124Sn	5.79 (5)

–

Vetitë elementare të kallajit

Konfigurimi Elektronik	[Kr] 4d10 5-shat2 5p2
Numri Atomik	50
Pesha Atomike	118.71 g.mol -1
Gjendja në 20°C	Solid
Grupi, Periudha dhe Blloku	14, 5, blloku p
Dendësia	e bardhë, β: 7.265 g/cm3 në 20 °C gri, α: 5,769 g/cm3 në 20 °C
Rrezja Van der Waals	0.162 nm
Lëvozhgat elektronike	2, 8, 18, 18, 4
Elektronet	48
Protonet	50
Neutronet në izotopin më të bollshëm	69

–

Vetitë Fizike të Kallajit

• Kallaji ka një numër atomik 50 dhe është një metal i bardhë argjendi me shkëlqim dhe një nuancë blu. Kallaji i bardhë ka pikë shkrirjeje 232°C (450°F) dhe pikë vlimi 2,260°C (4,100°F).

• Kallaji ka dy alotrope kryesore: α-kallaj (gri) dhe β-kallaj (i bardhë); β bardhë ka dendësi faze të ngurtë prej 7.265 g/cm³, ndërsa gri α ka dendësi faze të ngurtë prej 5.769 g/cm³. Kallaji ka dendësi faze të lëngshme ose të shkrirë prej 6.99 g/cm³.
• Është i butë, gjë që i lejon të presë me thikë dhe vetia e tij e formueshme e bën të goditet lehtësisht në fletë pa ndarje.
• β-kallaji ose kallaji i bardhë ka gjithashtu një veti të duktil që lejon tërheqjen në tela të hollë pa i thyer ato, megjithatë kur temperatura ngrihet mbi 200 °C bëhet i brishtë.
• Kallaji shërben si një përçues i mirë elektrik. Për shkak se elektronet në kallaj janë të lirë të lëvizin, ato janë në gjendje të bartin ngarkesë elektrike nga njëri skaj në tjetrin.
• Kallaji është gjithashtu një përçues i mirë termik. Nxehtësia bën që grimcat e saj të dridhen më shpejt dhe të lëvizin më shpejt. Energjia transferohet nga një grimcë te tjetra sapo ato bien në kontakt.
• Struktura kristalore e kallajit manifestohet në tre forma të dallueshme, ose “alotrope”, dhe jo në një formë të vetme. Këto tre forma allotropike të kalajit njihen si kallaj kubik, tetragonal dhe rombik. Në temperaturë ambienti, ekziston si kallaj i bardhë, por nën 13 °C shndërrohet në kallaj gri.
• Kallaji gri është jo-metalik për shkak të strukturës së tij kovalente.
• Është rezistencë ndaj korrozionit.
• “Tin cry” është fjala që përdoret për tingullin e mprehtë që kallaji prodhon kur përkulet. Kjo është një veçori e çuditshme e kallajit.

Ngjyra/pamja fizike	Shkëlqyeshëm, argjend-bardhë, me nuanca blu
Pika e shkrirjes/pika e ngrirjes	505.08 K (231.93 °C, 449.47 °F)
Pika e vlimit	2875 K (2602 °C, 4716 °F)
Dendësia	e bardhë, β: 7.265 g/cm3 Në 20° Gray, α: 5.769 g/cm3 në 20°
Lëvizshmëria	Po
Duktiliteti	Po
Elektronegativiteti	1.96 (Shkalla Pauling)

–

Vetitë Kimike të Kallajit

• Në temperaturë dhome, kallaji është relativisht jo-reaktiv ndaj ujit dhe oksigjenit. Por në temperatura të larta, ai reagon me ujin në formën e avullit dhe oksigjenit për të formuar oksid kallaji.
• Megjithatë, kallaji nuk oksidohet lehtë kur ngrohet me acid nitrik të përqendruar (HNO)₃) oksidohet.
• Ka toksicitet relativisht të ulët, por shumica e përbërësve të kalajit janë toksikë.
• Ka dy gjendje kryesore oksidimi: :+2 dhe +4 relativisht më të qëndrueshme.
• Mund të aleohet me metale të tjera.
• Kalaji reagon me halogjenet për të formuar komponime.
• Nuk reagon shpejt me acidet.

Reaksionet Kimike të Kallajit

Këtu, do të shohim se si kalaji ndërvepron me substanca të ndryshme.

• Reagimi i Kallajit me Ujin

Ndërsa kalaji është i qëndrueshëm në ujë në temperaturë dhome, ai ndërvepron me ujin për të prodhuar dioksid kalaji, SnO₂, dhe hidrogjen kur ngrohet me avull.

Sn (s) + 2 H₂O (g) → SnO₂ (s) + 2 H₂ (g)

• Reagimi i Kallajit me Ajrin

Në temperaturë ambienti, kallaji nuk reagon me oksigjenin; megjithatë, kur temperatura rritet, kalaji reagon me oksigjenin për të formuar dioksid kalaji, SnO₂.

Sn (s) + O₂ (g) → SnO₂ (s)

• Reagimi i kallajit me halogjenin

Kur ngrohet, kalaji reagon me klorin për të prodhuar klorur kalaji (IV).

Sn (s) + 2 CI₂ (g) → SnCI₄ (s)

• Reaksioni i kallajit me acidet

Me acidin klorhidrik të holluar (HCl), kalaji reagon ngadalë, por reagon shpejt me acidin e përqendruar për të prodhuar klorur kalaji (II).

Sn (s) + 2 HCI (aq) → SnCI₂ (s) + H₂ (g)

• Reagimi i Kallajit me Alkali

Kripërat heksahidroksisterate (IV) dhe hidrogjeni prodhohen kur kalaji tretet në tretësira të forta alkaline.

Sn (s) + 2 NaOH (I) + H₂O (I) → Na₂SnO₃ (aq) + 2 H₂ (g)

Përdorimet e Kallajit

Kallaji është një element jo-toksik dhe është përdorur në historinë e lashtë nga njerëzit, por nuk përdoret gjerësisht në industritë moderne.

Disa nga aplikimet për kallaj janë përfshirë këtu:

• Mbulesa prej kallaji përdoret nga civilizimet e lashta. Kjo teknikë përdoret ende në epokën moderne. Industri të ndryshme që përfshijnë elektronikën, energjinë diellore, mekatronikën, harduerin dhe shumë të tjera, përdorin mbulesën e kallajit për disa qëllime. Për shembull, vida, arra dhe bulona të përdorura në anijet detare; tepsitë dhe tasat e përdorura në enët e gatimit; Terminalet dhe kutitë që përdoren në avionikë janë të gjitha të ndërtuara me pllakë llamarine.
• Tavolina të personalizuara të bëra nga fletë llamarine mund të instalohen në kuzhina dhe banjo shtëpie, si dhe në ambiente industriale që kërkojnë rezistencë dhe qëndrueshmëri ndaj korrozionit për vendet e punës, dhomat e pushimit dhe zonat e ngrënies. Fletët prej llamarine mund të përdoren gjithashtu në të dy kontekstet.
• Fletët prej teli shpesh stampohen dhe formohen në pllaka të personalizuara në shtëpitë luksoze. Këto pllaka përdoren më pas për të ndërtuar mure dhe tavanë të personalizuar, duke i dhënë brendësisë një pamje dhe ndjesi që është vërtet unike. Në varësi të përbërjes kimike të fletës së metalit, fleta e kallajit mund të prodhohet edhe në ngjyra të ndryshme për lehtësinë tuaj të blerjes.
• Kallaji përdoret shpesh në bizhuteri, veçanërisht për stoli dhe varëse të personalizuara. Kjo është e mundur pasi është e thjeshtë të presësh fletë të holla kallaji në forma të ndryshme, si rrethe, yje dhe diamante, dhe pastaj t’i stamposh me dizajne të detajuara. Pas kësaj, mund të krijoni bizhuteri unike duke i bashkangjitur këto varëse, varëse dhe stoli në varëse, shtylla vathësh dhe unaza, si dhe byzylykë.
• Kallaji përdoret në një gamë të gjerë ambientesh prodhimi për të ndihmuar në prodhimin e artikujve përfundimtarë. Për shembull, xhami i dritares prodhohet duke lejuar që qelqi i shkrirë të notojë mbi kallajin e shkrirë për të siguruar një sipërfaqe të lëmuar dhe të sheshtë. Metoda në fjalë njihet si procedura Pilkington.

Efektet shëndetësore të kallajit

Kalaji përdoret kryesisht në një sërë materialesh biologjike. Llojet më të rrezikshme të kalajit për njerëzit janë lidhjet organike të kalajit. Pavarësisht rreziqeve, ato përdoren në shumë industri, përfshirë industrinë e bojës dhe plastikës, si dhe bujqësinë përmes insekticideve. Njerëzit mund të përthithin lidhjet e kalajit përmes dietës, ajrit ose lëkurës. Kjo gëlltitje e lidhjeve të kallajit mund të shkaktojë efekte si akute ashtu edhe kronike.

Disa nga efektet shëndetësore të kallajit përfshihen këtu:

• Irritimet e syve dhe lëkurës, dhimbjet e kokës, tretja e vështirë, nauze, vertigo, djersitja e tepërt, vështirësia në frymëmarrje, problemet me urinimin janë disa nga efektet akute të kalajit në shëndetin e njeriut.
• Pasojat afatgjata të kalajit në shëndetin e njeriut përfshijnë depresionin, dëmtimin e mëlçisë, disfunksionin e sistemit imunitar, dëmtimin kromozomal, pamjaftueshmërinë e qelizave të kuqe të gjakut, dëmtimin e trurit (që rezulton në zemërim, pagjumësi, amnezi dhe migrenë).

Efektet mjedisore të kallajit

Kalaji si grimca ose atome individuale nuk është jashtëzakonisht vdekjeprurës për organizmat e gjallë; është toksik vetëm në formën e tij organike. Pasi nuk është i biodegradueshëm, kallaji organik mund të zgjasë më gjatë në mjedis. Mikroorganizmat zakonisht hasin vështirësi kur përpiqen të degradojnë komponimet e kalajit që janë grumbulluar në sedimentet e ujit për një periudhë të gjatë.

• Të adsorbuara mbi grimcat e llumit, enët organike mund të difuzojnë përmes sipërfaqeve të ujit. Ato janë jashtëzakonisht vdekjeprurëse për algat, kërpudhat dhe fitoplanktonin dhe dihet se shkaktojnë dëme të konsiderueshme organizmave ujorë. Ekzistojnë shumë kanaçe organike, dhe nivelet e tyre të toksicitetit ndryshojnë ndjeshëm. Tributyltina është elementi më toksik i kalajit për peshqit dhe bimësinë detare, ndërsa tributyltin është ndjeshëm toksik për fitoplanktonin.

–

–

Video: Kallaj Sn – All the facts on the element TIN Sn. Science rocks!

–

Referencat e Science Info:

• https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Tin
• https://www.britannica.com/science/tin
• https://www.rsc.org/periodic-table/element/50/tin
• https://byjus.com/chemistry/tin/
• W. M. Haynes, red., CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Botimi i 95-të, Internet Version 2015, aksesuar në dhjetor 2014.
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Kimia e Elementeve (botimi i dytë). Butterworth-Heinemann. fq. 1150–151. ISBN 978-0-08-037941-8.
• https://study.com/academy/lesson/what-is-the-element-tin-used-for-lesson-for-kids.html
• John Emsley, Blloqet Ndërtuese të Natyrës: Një Udhëzues A-Z për Elementet, Oxford University Press, New York, Botimi i 2-të, 2011.

–

Referencat

1. Tin (Sn) Element: Properties, Reactions, And Uses ↩︎