El פַּח, הוא אחד היסודות השייכים לקבוצת המתכות המצויות בטבלה המחזורית הכימית, הוא ממוקם במיקום מספר 14 של הטבלה האמורה. במאמר הבא נדע כל מה שקשור ליסוד המתכתי הזה.
מה זה פח?
פח מורכב מסוג של יסוד מתכתי שנמצא בתוך קבוצה מס' 14 של הטבלה המחזורית, הנמצאת בין אינדיום לאנטימון. המספר האטומי שלו = 50, יש לו מסה אטומית של כ-118,71 יחידות, והוא מיוצג על ידי הסמל הכימי "Sn", שהוא קיצור של השפה הלטינית Stannum.
הפח מורכב מסוג מתכת דל מאוד, שכן הוא מורכב מהיסוד ה-49 בשכיחותו בקרום כדור הארץ, הנכלל ב-0,0002% מהמבנה הגיאולוגי. מצד שני, כדי להשתמש בו באופן מסחרי, יש להפיק אותו ממינרלים שונים, מכולם המינרל החשוב ביותר הוא קסטיריט.
יסוד זה נודע מהעת העתיקה ביותר. עם זאת, זה לא הגיע עד לשנת 1854, כאשר המדען הנודע בשם יוליוס פלגרין היה האדם שהצליח לתעד אותו כמעמד של יסוד שנאמר כהלכה.
מי גילה את זה?
אין שם סופי שניתן להגדיר כאדם שגילה את המתכת הזו שנקראת פח, אולם גילויה מתוארך ל-2 שנה לפני הספירה במקומות כמו המזרח הקרוב וגם הבלקן. כאשר הוא נמצא, עלייתו הייתה אגרסיבית במקצת, בניגוד מברונזה, אולם באותו אופן הוא נשאר באותו סיווג וליוותה את כל המתיישבים בתקופת הברונזה.
חשיבותה של המתכת החדשה הזו הפכה מצוינת לייצור כלי נשק וגאדג'טים ארוכי טווח שהם פרקטיים יותר מאלה העשויים מעצמות ואבנים. למסחר לא לקח הרבה זמן לשלב פח בעסקאות מרובות. סוחרים החלו להפיץ בדיל ברחבי אירופה וחלק גדול ממצרים.
מאפיינים ומאפיינים
המאפיינים והמאפיינים של פח הם כדלקמן:
- פח הוא סוג של מתכת לאחר המעבר הממוקמת בגוש "P" של הטבלה המחזורית.
- היא מורכבת ממעין מתכת הדומה מבחינה כימית לגרמניום וגם לעופרת.
- בדיל, לעומת זאת, אם הוא משולב עם נחושת לייצור ברונזה, מעורבב גם עם עופרת, ניוביום, זירקוניום, ועוד רבים אחרים, כדי ליצור סגסוגות.
- פיוטר מורכב מסוג אחר של סגסוגת של בדיל ונחושת, אשר שונה בהרכב הגבוה של בדיל, שהוא 85-90%, ובנוכחות של אנטימון ועופרת.
ישנן כ-2 צורות עיקריות של פח שהן:
- הפח הלבן
- הפח האפור
במקרה של פח לבן, זו בדרך כלל הגרסה הנפוצה ביותר בשימוש הקהילות. אלמנט מסוג זה הוא זה עם נקודת ההיתוך הנמוכה ביותר מבין כל היסודות בקבוצה 14. את הייצור העולמי של פח מובילה בעיקר מדינת סין, אשר ב-2011 הכילה במאגרים הגדולים של מינרלים כמות של 1,5 מיליון טון של פח. אמרה מתכת. מדינות אחרות עם עתודות פח ענקיות הן:
- מלזיה
- פרו
- אינדונזיה
- Brasil
- בוליביה
- רוסיה
- תאילנד
- אוסטרליה
תכונות גשמיות
התכונות הפיזיקליות של יסוד זה הן כדלקמן:
- נקודת ההיתוך של זה היא בערך 232 מעלות צלזיוס.
- נקודת הרתיחה מגיעה בטמפרטורה של כ-2602 מעלות צלזיוס.
- מצב הצבירה הרגיל הוא בדרך כלל מוצק.
- במקרה של פח לבן יש לו צפיפות שהיא = 7365 ק"ג/מ"ר3, בעוד הצפיפות של פח אפור היא = 5769 ק"ג/מ"ר3.
- במצבו המוצק הוא יכול ליצור מבנה גבישי של גיאומטריה טטראגונלית, זה בעיקר במקרה של פח לבן או הקוביות שהוא פח אפור.
- מבחינה אורגנולפטית מדובר בסוג של מתכת רכה עם סוג של צבע לבן או אפילו אפרפר, חסרת ריח וגם בעלת מרקם מתכתי.
- בסולם Mohs יש לו קשיות = 1,5.
- במקרה של פח לבן זה מוליך חשמלי וגם פח שחור הוא מוליך למחצה.
- פח אפור מורכב מדיאמגנטי ובמקרה של פח לבן הוא פרמגנטי.
- פח הופך לאחד מה מוליכים בטמפרטורות מתחת ל-269,28 מעלות צלזיוס.
תכונות כימיות
התכונות הכימיות של יסוד זה הן כדלקמן:
- התכונות האטומיות של יסוד זה מורכבות מכ-50 פרוטונים, כ-50 אלקטרונים וכ-69 נויטרונים.
- מדובר בסוג של מתכת עמיד בפני קורוזיה במים, אולם הוא חלש מפני התקפה של בסיסים וחומצות.
- הפח הופך לזרז לתגובות המצויות בתמיסות חמצן.
- מחלקת האלוטרופיה שלו היא שמאפשרת לו להתקיים בתוך הטבע בכ-2 זנים שונים, הנקראים אלפא, שהוא פח אפור, ובטא, שהוא פח לבן.
- השאיפה וגם צריכה של תרכובות בדיל אורגניות נוטות לפגוע במערכת העצבים, במערכת הנשימה ובמקביל במוח.
- פח לבן הפך באופן ספונטני לפח אפור כאשר הוא נמצא בטמפרטורות מתחת ל-13,2 מעלות צלזיוס. סוג זה של תופעה ידוע בשם "מכת הפח".
תכונות מכאניות
במקרה של מאפיינים מכניים הם הבאים:
- הפח הלבן הוא מתכת ניתנת לגייסה וגמישה מאוד, בעוד שפח אפור שביר הרבה יותר.
- חוסר הפרופורציה של חומרי הפח הלבן נוצר על ידי תנודות הקול המסוימות, שהן תוצר של החיכוך בין הגבישים המולקולריים.
שימושים ויישומים
- דרגת העמידות שיש לפח בפני קורוזיה היא הבסיסית ליכולת להגן על חומרים כגון ברזל, עופרת, אבץ או פלדה.
- החלק הגדול של ייצור הפח משמש לסוג העיבוד של הסוגים השונים של סגסוגות. הסגסוגת העיקרית לכך היא ברונזה.
- פח – סגסוגות עופרת משמשות כהלחמות רכות במעגלים חשמליים, לעומת זאת, אלו המשתתפים בייצור היריעות לשפופרות של כלי נגינה. הוא משמש גם לייצור פחיות שימור מזון.
- בתחום המדעי, סגסוגות פח - ניוביום הן אלו שבולטות בהפיכתן לחלק בלתי נפרד מהסלילים של מגנטים מוליכים-על במעבדות ובמרכזי מחקר ברוב העולם.
- רכיבים אחרים של פח מנוצלים בייצור קוטלי פטריות, פיגמנטים, משחות שיניים ועוד רבים אחרים.
- הפח משמש גם להטבעת מטבעות, לטיפול בזכוכית ולהפחתת שבירותה.
- סוג זה של מתכת הוא זה שמתערב בסביבה התעשייתית, בשימוש בייצור אמייל קרמי ובמעטפה האטומה של בקבוקי יין.
איפה זה נמצא?
פח הוא סוג של יסוד הממשיך להיות מוצר בסיסי בייצור של מחוזות סיניים כמו יונה, חצי האי המלזי, דבון וקורנוול, האחרון ממוקם באנגליה. הם גם כאלה שמתעלים במדינות כמו:
- גרמניה
- פורטוגל
- צרפת
- הרפובליקה הצ'כית
- ספרד
- דרום אפריקה
- אירן
- סוריה
- מצרים
למרות ש-3 המדינות הן ברמות נמוכות מאוד. סוג זה של מינרל התגלה על ידי המתיישבים בימי קדם, בין הסגסוגות עם מתכות אחרות במצבו הטבעי.
איך משיגים אותו?
רכישת הפח במצב הטבעי מגיעה ממינרל הנקרא קסיטריט, שם הוא מופיע כסוג של תחמוצת בדיל "IV", אולם לרוב הוא נתון לשיטות כרייה. הליך השגת הפח הוא כזה המורכב משחיקת האבן עם סוג המינרל ובמקביל טבילתה בדיל דו חמצני למספר דקות כך שהחלקיק הטהור והמקורי צף.
לאחר מכן הוא יעבור תהליך של צלייה והתכה בסוג של תנור הדהוד המלווה בכמה גרמים של קולה שמונחים לכמה שעות. לאחר התהליך יש לשפוך את התערובת הסופית למיכל מיוחד ובסיומו מתקבל ה-Pure Tin.
