Propiedades Mecánicas y Químicas Del Estaño

Propiedades mecánicas y químicas El estaño es un metal blanco y suave que tiene resistencia a la corrosión y buenas propiedades de lubricación. Sufre una transformación polimórfica desde la estructura normal tetragonal (estaño blanco) hasta una forma cubica (estaño gris) a una temperatura de 55.8 °F. Esta transformación se acompaña de un cambio de densidad desde 7.30 hasta 5.75, y la expansión resultante da lugar a la desintegración del metal a un polvo grueso; sin embargo, la transformación es muy lenta y se necesita un considerable subenfriamiento para iniciarla. Las impurezas comunes en el estaño tienden a retrasar o inhibir el cambio, así que, en condiciones ordinarias, la transformación no tiene importancia. Debido al aspecto moteado de los objetos de estaño que sufren esta descomposición, a esta acción se la denomina comúnmente enfermedad del estaño o peste del estaño. Al doblar una barra de estaño ordinaria, ésta emite un sonido crepitante llamado grito del estaño, producido por la fricción de los cristales. Algunas propiedades del material son: 

El estaño es poco dúctil y muy maleable.



Es un metal blando.



Tiene buena maquinabilidad.



Tiene baja elasticidad.



Tiene alta plasticidad.



Dos tipos de estaño: estaño blanco tetragonal, estaño gris cúbico

En la siguiente tabla se muestran las algunas de las propiedades físicas y químicas más importantes del estaño:

Nombre, símbolo, Nombre, símbolo, número  número

Estaño, Sn, 50

Serie química

Metal del bloque  p

Estado de la materia

Sólido

Grupo, periodo, Grupo, periodo, bloque  bloque

14, 5, 14,  5, p  p

Punto de fusión

505,08 K 505,08  K (231,93 ºC)

Densidad, dureza Densidad,  dureza Mohs

7310 kg/m 7310  kg/m3, 1,5

Punto de ebullición

2875 K (2602 ºC)

Entalpía de vaporización

295,8 kJ/mol 295,8  kJ/mol

Entalpía de fusión

7,029 kJ/mol

Apariencia

Gris plateado brillante 125px

Propiedades atómicas 

Prop iedad es física s 

Masa atómica

118,710 u 118,710  u

Presión de vapor

5,78 × 10 -21 Pa a 505 K

Radio medio†

145 pm 145  pm

Velocidad del sonido

2500 m/s 2500  m/s a 293,15 K

Radio atómico calculado

145 pm

Resistencia a la tracción

5 kg/mm2

Radio covalente

180 pm

Radio de Van der Waals

217 pm

Electronegatividad

1,96 (Pauling)

Configuración Configuración electrónica

[Kr]4d [Kr] 4d10 5  5s s2 5p2

Calor específico

228 J/(kg*K) 228  J/(kg*K)

Estados de oxidación (Óxido)

4,2 (anfótero)

Conductividad eléctrica

9,17 10 6 m-1· Ω-1

Estructura cristalina

Tetragonal, cúbica

Conductividad térmica

66,6 W/(m·K) 66,6  W/(m·K)

Inform ación ación diversa 

En siguiente tabla aparecen la composición nominal y las propiedades mecánicas típicas de algunas aleaciones al estaño.

 Aleación

Composición nominal (%)

Condición

Resistencia tensil (/ )

Resistencia a la cedencia (/ )

Elongación (% en 2 plg)

BHN

…

Fundido

3100

…

551 

5.3

…

…

80% de reducción

4000

…

…

…

…

…

…

Fundido

5900

…

38

…

…

…

…

5

Lamina

4600

3600

491

…

70 63

…

…

6800 7500

…

… 321

12 14

91

4.5

4.5

…

…

9300

44002

2

17

89

7.5

3.5

…

…

11200

61002

…

24

84

8

8

…

…

Fundido Fundido Fundido moldeado en frio Fundido moldeado en frio Fundido en dado

…

…

30 37

…

…

10000

…

1

30

65

15

2

18

…

Fundido en dado

7800

…

1.5

23

92

8

…

…

…

Fundido moldeado en frio

7200

…

…

20

91

7

2

…

…

Lamina recocida

8600

…

40

9.5

Sn

Sb

Cu

Pb

Ag

Estaño (puro)

99.8

…

…

…

Estaño duro

99.6

… 

0.4

95

5

95

Soldadura de estaño al antimonio Soldadura estaño-plata Soldadura suave

Babbit al estaño

Metal blanco

…

Peltre

1

 En 4 plg.  Cedencia compresiva (0.125% de deformación).

2

Usos y aplicaciones Más de la mitad del estaño primario utilizado en estados unidos se aplica para recubrir otros metales, principalmente al acero en la manufactura de botes. La tubería de cobre recubierta de estaño es útil para manejar aguas dulces que contienen grandes porcentajes de dióxido de carbono y oxígeno. El uso del estaño como un elemento de aleación en cobre, plomo y aluminio se muestra a continuación:

Aleación

-Bronce (aleación de cobre y estaño)

- Metal de soldar (aleación de estaño y plomo)

Composición

-Cobre: 80% -Estaño: 2% - 20%

Aplicaciones

Campanas, engranajes, esculturas…

-Estaño: 60% -Para soldaduras blandas. -Plomo: 30% -Estaño: 40%

-Metal de imprenta (aleación de estaño, plomo y antimonio)

-Aleaciones antifricción (aleación de cobre antimonio y plomo añadido al estaño)

-Aleaciones de bajo punto de fusión ( bismuto cadmio

-Plomo: 50%

-Para cojinetes.

-Antimonio: 10% -Estaño: 15% -Cobre: 80%

-Para cojinetes y rodamientos.

-Antimonio: 5% -Bismuto: 25% – 30% -Cadmio: 30%

y plomo al estaño

-Fabricación de fusibles eléctricos, y en la industria aeroespacial, espadas…

-Plomo – estaño: 60% - Se prefieren para equipo eléctrico y electrónico

Soldaduras estañoantimonio o estaño-plata

-Estaño: 95% -Plata o Antimonio: 5%

porque tienen mayor conductividad eléctrica que aquellas con alto contenido de plomo

Otras principales aplicaciones del estaño son:

1) Se usa como revestimiento protector del cobre, del hierro y de diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva.

2) Se usa también para disminuir la fragilidad del vidrio. 3) Los compuestos de estaño se usan para fungicidas, tintes, dentífricos (SnF2) y pigmentos. 4) Se usa en etiquetas. 5) Se usa en el recubrimiento del acero: hojalata. El estaño es atacado por los ácidos y por las bases, por lo que hay que evitar el traslado de estos productos en recipientes estañados de hojalata.

6) Se usa como material de aporte en soldadura blanda con cautín, bien puro o aleado. La directiva RoHS prohíbe el uso de plomo en la soldadura de determinados aparatos eléctricos y electrónicos.

7) El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de los esmaltes cerámicos.

8) Es usado también en el sobretaponado de botellas de vino, en forma de cápsula. Su uso se extendió tras la prohibición del uso del plomo en la industria alimenticia. España es uno de los mayores fabricantes de cápsulas de estaño.

9) Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales.

10) El peltre es una aleación de estaño, plomo y antimonio utilizada para utensilios decorativos. El estaño también es utilizado en aleaciones de prótesis dentales, aleaciones de bronce y aleaciones de titanio y cir conio.

Conclusiones El estaño es un metal con una diversidad de usos bastante amplia, desde lo que es su uso para la elaboración de latas para alimentos hasta la fabricación de soldaduras para componentes eléctricos y electrónicos. Este metal desempeña un papel muy importante en el caso de las soldaduras blandas, ya que se prefiere este material a otros debido a sus buenas propiedades eléctricas, aleado junto con la plata o el antimonio se produce las mejores soldaduras para componentes electrónicos, ya que esta combinación es mejor que con plomo debido a la contaminación que genera este último. A pesar de todas las buenas aplicaciones del estaño descritas anteriormente en el trabajo también hay varios inconvenientes. Se sabe que causa mucho daño en los ecosistemas acuáticos, ya que es muy tóxico para los hongos, las algas y el fitoplancton. Se sabe que los estaños orgánicos (tóxicos) alteran el crecimiento, la reproducción, los sistemas enzimáticos y los esquemas de alimentación de los organismos acuáticos. La exposición tiene lug ar principalmente en la capa superior del agua, ya que es ahí donde los compuestos orgánicos del estaño se acumulan.