Estaño

Estaño (Sn), elemento químico perteneciente a la familia del carbono, Grupo 14 (IVa) de la tabla periódica. Es un metal blando, de color blanco plateado con un matiz azulado, conocido por los antiguos en el bronce, una aleación con el cobre. El estaño se utiliza mucho en el revestimiento de las latas de acero utilizadas como contenedores de alimentos, en los metales utilizados para los rodamientos y en las soldaduras.

Historia

Los orígenes del estaño se pierden en la antigüedad. Los bronces, que son aleaciones de cobre y estaño, fueron utilizados por los humanos en la prehistoria mucho antes de que se aislara el metal de estaño puro. Los bronces eran comunes en la Mesopotamia temprana, el valle del Indo, Egipto, Creta, Israel y Perú. Gran parte del estaño utilizado por los primeros pueblos mediterráneos procedía, al parecer, de las islas Scilly y Cornualles, en las Islas Británicas, donde la extracción de estaño se remonta al menos al 300-200 a.C. Las minas de estaño funcionaban en los dominios inca y azteca de Sudamérica y Centroamérica antes de la conquista española. El símbolo Sn para el estaño es una abreviatura de la palabra latina para el estaño, stannum.

El estaño tuvo una repercusión directa en la historia de la humanidad, principalmente a causa del bronce, aunque podía utilizarse por sí mismo, como demuestran un anillo de estaño y una botella de peregrino encontrados en una tumba egipcia de la XVIII dinastía (1580-1350 a.C.). Los chinos ya extraían estaño hacia el año 700 a.C. en la provincia de Yunnan. También se ha encontrado estaño puro en Machu Picchu, la ciudadela de montaña de los incas.

Usos

El estaño tiene muchos usos. Adquiere un alto brillo y se utiliza para recubrir otros metales para evitar la corrosión, como en las latas de estaño, que están hechas de acero recubierto de estaño. Las aleaciones de estaño son importantes, como la soldadura blanda, el estaño, el bronce y el bronce fosforado. Una aleación de niobio y estaño se utiliza para los imanes superconductores.

La mayoría de los vidrios para ventanas se fabrican haciendo flotar vidrio fundido sobre estaño fundido para producir una superficie plana. Las sales de estaño pulverizadas sobre el vidrio se utilizan para producir revestimientos conductores de la electricidad.

La sal de estaño más importante es el cloruro de estaño (II), que se utiliza como agente reductor y como mordiente para teñir el percal y la seda. El óxido de estaño (IV) se utiliza para la cerámica y los sensores de gas. El estannato de zinc (Zn2SnO4) es un retardante del fuego utilizado en plásticos.

Algunos compuestos de estaño se han utilizado como pintura antiincrustante para barcos y botes, para evitar los percebes. Sin embargo, incluso en niveles bajos estos compuestos son mortales para la vida marina, especialmente para las ostras. En la actualidad, su uso se ha prohibido en la mayoría de los países.

latas fabricadas con estaño

Presencia y distribución

El elemento está presente en las rocas ígneas de la corteza terrestre en un 0,001% aproximadamente, lo que es escaso pero no raro; su abundancia es del mismo orden de magnitud que la de elementos técnicamente útiles como el cobalto, el níquel, el cobre, el cerio y el plomo, y es esencialmente igual a la abundancia del nitrógeno. En el cosmos hay 1,33 átomos de estaño por cada 1 × 106 átomos de silicio, una abundancia aproximadamente igual a la del niobio, el rutenio, el neodimio o el platino. Desde el punto de vista cósmico, el estaño es un producto de la absorción de neutrones. Cabe destacar su riqueza en isótopos estables.

El estaño se encuentra en granos del metal nativo, pero principalmente como óxido estannífero, SnO2, en el mineral casiterita, el único mineral de estaño de importancia comercial. El metal se obtiene de la casiterita por reducción (eliminación del oxígeno) con carbón o coque en hornos de fundición. No se conocen depósitos de alta calidad. Las principales fuentes son depósitos aluviales, con una media de 0,01% de estaño. Las minas de estaño más antiguas fueron las de Cornualles, que se explotaron al menos desde la época de los fenicios, pero que ya no tienen importancia, y las de España. En Bolivia y Cornualles hay yacimientos de hasta un 4% de estaño. China lideró la producción mundial de estaño a principios del siglo XXI, con casi la mitad de toda la producción; Indonesia, Perú y Bolivia también fueron los principales productores. Se han ideado varios procesos para recuperar el metal de la chatarra de estaño o de los artículos estañados. (Para un tratamiento completo de la extracción, el refinado y la recuperación del estaño, véase el tratamiento del estaño).

Propiedades del elemento

El estaño no es tóxico, es dúctil, maleable y se adapta a todo tipo de trabajos en frío, como el laminado, el hilado y la extrusión. El color del estaño puro se mantiene durante la exposición porque se forma espontáneamente una fina e invisible película protectora de óxido estannífero por reacción con el oxígeno del aire. El bajo punto de fusión del estaño y su firme adhesión a las superficies limpias de hierro, acero, cobre y aleaciones de cobre facilitan su uso como material de revestimiento resistente a la oxidación. El estaño existe en dos formas diferentes, o alótropos: la forma familiar, el estaño blanco (o beta), y el estaño gris (o alfa), que es polvoriento y de poca utilidad. La forma gris cambia a la blanca por encima de los 13,2 °C (55,8 °F), rápidamente a temperaturas superiores a los 100 °C (212 °F); la transformación inversa, llamada plaga de estaño, se produce a bajas temperaturas y dificulta seriamente el uso del metal en regiones muy frías. Este cambio es rápido sólo por debajo de -50 °C (-58 °F), a menos que sea catalizado por el estaño gris o el estaño en el estado de oxidación +4, pero se evita mediante pequeñas cantidades de antimonio, bismuto, cobre, plomo, plata u oro normalmente presentes en las calidades comerciales de estaño.

El estaño blanco tiene una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo, y el estaño gris tiene una estructura cúbica centrada en la cara. Cuando se dobla, el estaño emite un “grito” espeluznante cuando sus cristales se aplastan entre sí. El estaño es atacado por ácidos y álcalis fuertes, pero las soluciones casi neutras no le afectan de forma apreciable. El cloro, el bromo y el yodo reaccionan con el estaño, pero el flúor sólo lo hace lentamente a temperatura ambiente. Las relaciones entre las modificaciones alotrópicas del estaño pueden representarse como transformaciones de un tipo de cristal a otro a temperaturas específicas:

Figura que muestra las modificaciones alotrópicas del estaño a diferentes temperaturas.

(Las flechas dobles significan que la transformación se produce en ambas direcciones, a medida que el estaño se calienta o se enfría).

El estaño existe en dos estados de oxidación, +4 y +2. El estaño elemental se oxida fácilmente al ion dipositivo en solución ácida, pero este ion Sn2+ se convierte en el ion Sn4+ por muchos agentes oxidantes suaves, incluido el oxígeno elemental. La oxidación en condiciones alcalinas da normalmente el estado tetrapositivo (Sn4+). En un medio alcalino, el estaño dipositivo (Sn2+) se desproporciona fácilmente a estaño tetrapositivo y al elemento libre.

Referencias

  • W. M. Haynes, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, 95th Edition, Internet Version 2015, accessed December 2014.
  • Tables of Physical & Chemical Constants, Kaye & Laby Online, 16th edition, 1995. Version 1.0 (2005), accessed December 2014.
  • J. S. Coursey, D. J. Schwab, J. J. Tsai, and R. A. Dragoset, Atomic Weights and Isotopic Compositions (version 4.1), 2015, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, accessed November 2016.
  • T. L. Cottrell, The Strengths of Chemical Bonds, Butterworth, London, 1954.
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