Estanh (element)
L'estanh (o erronèament estam; dau latin stannum) es un element quimic de simbòl Sn e de numerò atomic Z = 50. Situat dins la 14 colona de la classicacion periodica, es dins lei condicions normalas de pression e de temperatura, un metau gris argent de pes atomic 118,69.

Conegut dempuei l'Antiquitat Auta, es principalament utilizat per la fabricacion de bronzes, per protegir l'acier còntra la corrosion e per produrre d'organostannics, un ensemble de compausats permetent de realizar certanei sintèsis en quimia organica. Relativament rar dins la crosta terrèstra, es considerat coma una matèria premiera critica.

Istòria 

L'estanh es un metau conegut dempuei l'Antiquitat Auta (milleni III avC ?) car foguèt utilizat dins mai d'una region per fabricar d'objèctes de bronze a partir d'aliatges amb lo coire. Tre aqueu periòde, foguèt lo centre de circuits marchands. D'efiech, lei premiers procès de produccion de bronze èran relativament simples, çò qu'entraïnava la preséncia de quantitats importantas d'arsenic dins leis aliatges. Per s'aparar còntra aqueu problema, lei culturas pus avançadas avián donc besonh d'estanh pur e d'esplechas se desvolopèron dins de regions coma leis Illas Britanicas, lei Monts Metallifèrs, Yunnan ò Malàisia. La cassiterita èra probablament lo minerau utilizat dins aquelei regions productritz e lo mestritge de la metallurgia de l'estanh sembla donc relativament ancian.

A partir de la fin dau sègle XVI, de trabalhs novèus estudièron lei proprietats dei derivats de l'estanh. En particular, foguèron utilizats per obtenir de colors novèlas dins lo domeni deis esmauts amb Bernard Palissy (1510 - 1589 ò 1590) e en tenchura amb la descubèrta dau  clorur estannic per Andreas Libavius (1555-1616). A la fin dau sègle XVIII, lei proprietats de l'acid estannic, basa de la quimia deis organostannics, foguèron citadas per Antoine Lavoisier (1743-1794). Pasmens, lo premier organostannic vertadier foguèt descubèrt en 1849 per lo Britanic Edward Frankland (1825-1899) e son usatge demorèt rar fins ais ans 1970. Enfin, a la fin dau sègle XVIII ò au començament dau sègle XIX, l'estanh foguèt adoptat dins l'industria alimentària per protegir lo contengut dei consèrvas.

Quimia de l'estanh

Caracteristicas

Caracteristicas fisicas 

Dins lei condicions normadas de pression e de temperatura, l'estanh existís sota doas formas diferentas. La premiera, dicha « estanh blanc », es un metau blanc viu, malleable, relativament ductible e pauc resistent a la traccion. Sa densitat es de 7,265, son ponch de fusion es de 231,93 °C, çò qu'es feble per un metau, e son ponch de vaporizacion es de  °C. Resistís a la corrosion de l'aire gràcias a la formacion d'un jaç d'oxid protector. La segonda es dicha « estanh gris ». De densitat pus febla (5,769), es la forma pus establa mai sa formacion es sovent blocada per l'apondon d'una fraccion de bismut. Es una varietat fragila qu'es impròpria a la fabricacion d'objèctes d'estanh. La temperatura de transicion entre lei doas formas es teoricament de 13,2 °C mai, en realitat, a luòc a de temperaturas pus bassas.

Caracteristicas quimicas 

L'estanh es un metau paure de configuracion electronica [Kr] 4d10 5s2 5p2 que fa partida de la 14 colona de la taula periodica deis elements. Sei proprietats quimicas presentan donc de similaritats amb lo carbòni ò lo silici.

Lei compausats principaus de l'estanh son liats ai nombres d'oxidacion +II (derivats estannós) e +IV (derivats estannics). Pòdon aisament formar de moleculas amb l'oxigèn (SnO e SnO2), lo sofre (SnS e Sn2) ò d'alogèns (SnCl2, SnCl2, SnBr2, SnI2, SnCl4, SnCl4, SnBr4 e SnI4) per formar de compausats inorganics. La formacion d'idrurs es possible amb lo compausat SnH4 que se desgrada lentament per formar d'estanh metallic e de diidrogèn. De mai, en causa de la diferéncia de potenciaus fòrça entre leis ions estannós e estannics (0,15 V), lei saus estannós son de reductors eficaç.

L'autre aspècte major de la quimia de l'estanh es lo domeni deis organostannics. Aquelei compausats son caracterizats per l'establiment d'un liame covalent entre un atòm d'estanh e de carbòni. Fan partida deis organometallics e permèton de reaccions organicas particularas coma la reaccion de Stille.

Isotòpia 

En 2020, 39 isotòps de l'estanh èran coneguts. Dètz son considerats coma estables mai i a de sospicions d'activitat radioactiva per leis isotòps 112, 122 e 124. Dins aquò, ges de desintegracion es estada observada a l'ora d'ara e lo periòde radioactiu, se son efectivament radioactius, d'aqueleis atòms dèu èsser fòrça lòng. Leis autreis isotòps son aquelei de massa 114 a 120. Lo pus frequent es l'estanh-120 (32,58%) seguit per l'estanh-118 (24,22%), l'estanh-116 (14,54%), l'estanh-119 (8,59%), l'estanh-117 (7,68%), l'estanh-124 (5,79%) e l'estanh-122 (4,63%). Leis autreis isotòps son rars (mens de 1%).

Entre leis isotòps radioactius, se pòdon citar l'estanh-121m e l'estanh-126. Lo premier s'observa dins lei reactors de neutrons termics normaus. Lo segond fa partida dei sèt produchs de fission de vida lònga. Es pauc radioactiu mai se descompausa en antimòni-126 qu'es un important emetor de raionaments gamma.

Ocurréncia 

L'estanh es un element relativament rar dins la crosta terrèstra amb una concentracion mejana de 2 ppm
. Aquò s'explica per la produccion deis atòms d'estanh a partir de reaccions de nucleosintèsi liadas au procès s. Se tròba rarament a l'estat natiu e fòrma generalament de mineraus en associacion amb l'oxigèn, lo sofre e d'autrei metaus. Lo pus conegut es probablament la cassiterita en causa de son importància economica. Pasmens, existís tanben l'estannita, la cilindrita, la franckeita, la canfieldita e la teallita.

Metallurgia de l'estanh

Principis de produccion 

Dins la natura, se l'estanh pòu existir sota forma nativa, lei depaus son rars e lei quantitats fòrça feblas. Lo minerau principau qu'es esplechat per l'industria miniera es la cassiterita, un oxid de formula SnO2. Pasmens, aqueu minerau es sovent mesclat amb d'autrei compausats quimics e la concentracion d'estanh es rarament superiora a 4%. L'objectiu dau procès de produccion es donc de concentrar la cassiterita avans de la redurre, en preséncia de carbòni, per produrre lo metau a l'estat pur.

Lei premiereis etapas varian segon lei jaciments e leis impuretats que vènon amb la cassiterita. Lei pus frequentas son lo fèrre, lo manganès e lo tungstèn que pòdon aver un interès comerciau pròpri. La preparacion dau minerau compren dos ensembles d'etapas. Lo premier es basat sus de netejatges dau minerau amb de giscles d'aiga sota pression. Lo segond emplega de metòdes de trissatge, de flotacion e de separacion magnetica ò mecanica.

Après aver agantat una concentracion de cassiterita sufisenta, lo minerau es cremat e tractat per una solucion acida (lixiviacion) que permet d'eliminar divèrseis impuretats e d'agantar de concentracions d'estanh situadas entre 50% e 60%. La reduccion es sovent realizada dins un forn electric a partir d'una mescla de minerau, de còc e de fondant a una temperatura situada entre 800 e  °C. Un premier tractament permet de recuperar una fasa d'estanh liquid cubèrt per una escòria solida contenent lo fèrre e 10 a 15% d'estanh. Lo segond tractament es unicament aplicat a l'escòria. Per aquò, la partida solida es mesclada amb una preparacion a basa de còc, de cauç e de fèrrosilici. S'obtèn alora un produch trifasat. La fasa inferiora es facha d'estanh liquid (qu'es recuperat), la fasa intermediària es compausada de fèrrosilici e lo rèsta es format per leis impuretats solidas. Lo metau obtengut après aqueu procès contèn generalament 0,5% d'impuretats e existís tres procès generaus d'afinatge (liquacion, oxidacion ò filtracion) que permèton de la demenir a 0,03%.

Reciclatge 

Lo reciclatge de l'estanh es una tecnica utilizada dins lei país que tènon pas ò pauc de jaciments de cassiterita. Pasmens, presenta de dificultats importantas de mesa en òbra car lei concentracons dins leis objèctes recuperats son sovent feblas (10% en mejana dins lei bronzes e 2 g/m² dins leis objèctes de fèrre blanc). De mai, leis aciers eissits dei procès contènon sovent de traças d'estanh que limitan seis utilizacions.

Dos ensembles de metòdes de reciclatge existisson. Lo premier es basat sus de tecnicas d'electrolisi e permet de recuperar d'estanh pur utilizable en metallurgia. Permetent de produrre de clorur d'estanh (II), lo segond es basat sus un corrent de clòr destinat a la tenchura.

Produccion e aplicacions

Produccion 

Au començament dau sègle XXI, la produccion d'estanh a luòc dins lei regions tenent de jaciments importants de cassiterita. Dins leis ans 2010, lei resèrvas principalas identificadas se trobavan en China, en Indonesia, en Brasil, en Malàisia e dins lei regions andinas. Pasmens, d'esfòrç importants de recèrca son en cors per descubrir de jaciments novèus car lei resèrvas mondialas (4,8 milions de tonas) semblan insufisentas a respècte de la produccion ( tonas en 2011). Lei productors pus importants èran China ( t), Indonesia ( t), Peró ( t), Bolívia ( t) e Brasil ( t).

Utilizacions e aplicacions

Proteccion còntra la corrosion 

L'estanh pur es sovent utilizat per protegir lo fèrre ò l'acier còntra la corrosion ò còntra l'accion de produchs quimics (inorganics ò organics). Aquela utilizacion es frequenta dins lo domeni alimentari car lei saus pus frequents de l'estanh son pas toxics. En particular, l'estanh intra dins la fabricacion dau fèrre blanc qu'es una tòla d'acier doç cubèrta per un jaç fin d'estanh. Es fòrça utilizat per la fabricacion d'embalatges alimentaris (consèrvas, botelhons...) ò industriaus (pòt de pintura...).

Aliatges 

La fabricacion de bronze, aliatge entre l'estanh e lo coire, es l'aplicacion pus anciana de l'estanh. La fabricacion d'aquel aliatge es relativament aisada e la concentracion d'estanh pòu i agantar 35%. Dins aquò, a partir de 15%, lei bronzes vènon durs e fragils, çò que limita lor usatge a la fabricacion d'objèctes particulars (campanas, miraus...). En dessota de 15%, l'addicion d'estanh permet de demenir lo ponch de fusion dau coire e de melhorar lei caracteristicas mecanicas dau materiau. Istoricament importants car definisson l'Edat dau Bronze, aqueleis aliatges son uei totjorn utilizats per fabricar de pèças mecanicas per motlatge ò per deformacion. En particular, permèton de fabricar de materiaus antifriccion gràcias a sei proprietats plasticas.

L'estanh fòrma pereu d'aliatges amb lo plomb e l'antimòni. L'aliatge plomb-estanh es utilizat per la brasadura. Dich metau blanc, aquel aliatge dèu pas èsser confondut amb lo fèrre blanc car lo plomb pòu entraïnar d'intoxicacions grèvas. Amb l'antimòni, l'estanh es sovent utilizat per fabricar d'aliatges destinats a la fabricacion d'objèctes de decoracion.

Organostannics 

Leis organostannics son sintetizats a partir d'una reaccion entre un organomagnesian e un alogenur d'estanh. An d'aplicacions variadas en causa de sa toxicitat (proteccion dei còcas de naviris còntra leis algas) ò de sei proprietats quimics (reactius en quimia organica, estabilizacion de polimèrs, lubrificants... etc.).

Toxicologia 

L'estanh metallic e la màger de sei saus son pas toxics per l'èsser uman. En revènge, pòu èsser associat amb de traças de plomb, element fòrça toxic. De mai, un nombre important d'organostannics presentan una toxicitat ò de riscs importants per l'environament. Son donc l'objècte d'una legislacion estricta dins mai d'un país mai sa degradacion lenta constituís una question de tèrme lòng en causa dei quantitats ja presentas dins leis ecosistèmas.

Annèxas

Liames intèrnes 

 Bronze.
 Fèrre blanc.
 Lèpra de l'estanh.
 Metau.
 Organostannics.

Bibliografia 

 (en) Oleg D. Neikov, Handbook of Non Ferrous Metal Powders, Elsevier, 2009.

Nòtas e referéncias 

Element quimic