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El estaño tiene el número atómico 50 y el símbolo Sn que proviene del latín « stannum ». Es un metal pobre del grupo 14 de la tabla periódica. Existen diez isótopos estables de este elemento. Estos tienen masas iguales a 120, 118 y 116. El Sn puede presentarse en estados de oxidación cero, +II y +IV. El cuerpo simple estaño es un sólido metálico cuando está a temperatura ambiente. Esta sustancia se conoce desde la Antigüedad. Siempre ha servido para proteger la vajilla y para preparar el bronce. También se ha utilizado desde hace mucho tiempo para soldaduras. No es muy tóxico y raramente se encuentra en estado nativo. Se extrae de un mineral llamado « casiterita » en forma de óxido SnO2. Aquí hay más detalles sobre este elemento químico.
El Sn se presenta en forma de un metal gris plateado. Es maleable y moderadamente dúctil a temperatura ambiente. Es altamente cristalizado y la deformación de una lámina realizada con este material produce ruido. Se dice que el estaño « grita » o « llora ». Este es el fenómeno de maclado. Este elemento resiste a la corrosión por el agua de mar y por el agua dulce. Sin embargo, los ácidos fuertes pueden atacarlo. Su resistencia es principalmente de naturaleza cinética. De hecho, el potencial normal del par Sn2+Sn es de -0,136 V. Por lo tanto, el agua y el oxígeno pueden atacar termodinámicamente este elemento.
El estaño tiene tres variedades alotrópicas (formas cristalinas) que dependen de la presión atmosférica. Entre 13 °C y 162 °C, tiene una estructura tetragonal (forma β) que es el Sn blanco, de densidad igual a 7,28 g/cm-3. Por encima de 162 °C, tiene una estructura ortorrómbica (forma γ) quebradiza que es posible pulverizar con un mortero. Por debajo de 13 °C, el Sn blanco se vuelve lentamente gris. Tiene una estructura de diamante (forma α), de densidad igual a 5,75 g/cm-3.
Esta transformación y la variación de densidad que sigue afectan al comportamiento mecánico del material. Así, a menos de 50 °C, la transformación es rápida, lo que hace que el elemento sea pulverulento (se convierte en polvo). Se habla entonces de « peste » o « lepra del estaño ». Esta última expresión se utiliza cuando el caso es superficial. Los soldados de Napoleón describieron especialmente este fenómeno durante la campaña de Rusia. Es totalmente lógico que hicieran esta observación, ya que los botones de sus pantalones eran de Sn.
La deposición controlada del elemento en fase gaseosa sobre un sustrato sólido da una monocapa de átomos de Sn con estructura hexagonal. Se trata del estaneno (aislante topológico bidimensional), similar al grafeno.
El estaño tiene 40 isótopos conocidos con un número de masa que va de 99 a 138. También posee 32 isómeros nucleares, de los cuales 10 son estables y tres son potencialmente radiactivos. Sin embargo, no se ha podido observar ninguna desintegración hasta el momento. Esto hace del Sn el elemento con la mayor cantidad de isótopos estables, justo por delante del xenón. Se presume que esta propiedad se debe al hecho de que la sustancia posee 50 protones (número mágico).
El uso y el conocimiento del estaño en toda la Tierra se remontan a la Prehistoria. Este elemento es uno de los constituyentes de la metalurgia del bronce. La sustancia debe su nombre al latín « stannum » o « stagnum ». Se trata de una mezcla de plata y plomo.
Los griegos y los mesopotamios fueron quienes lo utilizaban a principios de la edad del bronce. En esa época, el elemento explotado generalmente se extraía en Afganistán. Para encontrar el Sn, los barcos fenicios pasaron por las columnas de Hércules y luego se dirigieron hacia Bretaña y Cornualles. El estaño era conocido especialmente bajo el nombre « κασσίτερος » en griego antiguo.
Tras esto, Julio César señaló la explotación de mineral de Sn en Bretaña. En lugar de situarlo en Cornualles, lo sitúa erróneamente en el centro del país.
La metalurgia de este elemento consiste en reducir el óxido SnO2 en carbono a alta temperatura.
Sin embargo, es posible contar con el circuito de reciclaje que puede producir el 30% del elemento. De hecho, se puede encontrar este último en una aleación llamada « hojalata ». Es un acero recubierto de 0,3% de estaño destinado a protegerlo. Es recuperable principalmente mediante tratamiento con sosa a 70 °C. El acero conserva su estado metálico, mientras que el Sn es atacado. Este genera iones estanato SnO44- que se reducen a Sn metálico por electrólisis.
Además, hay que precisar que ya no existen minas de estaño en Francia desde 1975. Las últimas, situadas en Bretaña, entre ellas la de Saint-Renan, producían en total 500 t/año.
Las reservas mundiales de Sn están actualmente situadas mayoritariamente en Malasia. Allí se explota la casiterita mediante dragado de fondos submarinos. Sin embargo, esto genera problemas ambientales importantes. China e Indonesia dominan la producción mundial minera de este elemento. Estos dos países suministran aproximadamente la mitad del mineral de todo el planeta. Birmania supera a Perú y se sitúa en tercer lugar en la fabricación de concentrados de Sn. La mayoría de su producción (aproximadamente 30 mil t en 2021) proviene de una región semiautónoma controlada por el ejército unido del Estado Wa. Esto se encuentra en la frontera chino-birmana.
Actualmente, los bronces se componen de Cu y Sn. En el pasado, el término « estaño » designaba todas las aleaciones de cobre. También era conocido bajo el nombre de « bronce », sin que la composición de la aleación fuera más precisa. El elemento era conocido desde la Antigüedad y ha marcado la edad del bronce.
Las otras aleaciones son conocidas por ser menos notorias y los términos que las describen son más precisos. Por otra parte, ya no se utiliza el plomo-estaño, a veces llamado « metal blanco », para el contacto alimentario debido a la toxicidad del Pb. Sin embargo, sigue sirviendo para la soldadura.
El « metal inglés » representa una aleación de Sn (70 a 94%), de Sb (5 a 24%) y de Cu (5%). Se utiliza especialmente para fabricar vajillas y objetos de decoración.
El plomo tipográfico es una aleación destinada a la fabricación de caracteres tipográficos. Su constitución es de aproximadamente 5% de Sn, 70% de Pb y 25% de Sb. Anteriormente, las proporciones eran de 15% de Sn, 80% de Pb y 5% de Sb.
La concepción de ciertos vidrios necesita el óxido de estaño SnO2 como opacificante. Gracias al SnCl4, es posible preparar los derivados organoestánnicos. Además, actúa como catalizador de Friedel-Crafts en reacciones de acilación, alquilación y ciclación.
Los estanatos SnO44- constituyen fuentes de Sn para los estañados electrolíticos. Por otra parte, el Sn(C7H15COO)2 constituye un catalizador que sirve para la producción de espumas de poliuretano. Los organoestánnicos tienen un uso mundial de 50.000 t/año. El más utilizado es especialmente el tributilestaño n-(C4H9)3Sn-H. Se utiliza en las pinturas navales antiincrustantes. Después tenemos los dialquilestaños (20.940 t). Se trata de un estabilizador térmico del PVC. Luego podemos citar el dilaurato de dibutilestaño (C32H64O4Sn) que es un catalizador en la fabricación de cauchos de silicona. Finalmente, tenemos el óxido de tributilestaño (C24H54OSn2), un fungicida necesario para la preservación de la madera. También sirve como pintura para cascos de barcos para impedir la fijación de algas. Sin embargo, hay que notar que puede dañar el medio ambiente. Su uso está por tanto limitado por el momento.
El elemento puede presentarse en forma pura o aleada en la concepción de diversos objetos. Es posible ponerlo en contacto con los alimentos. Para este fin, las hojas de estaño pueden servir para conservar carne y roquefort. Los tubos flexibles destinados al embalaje de productos pastosos para protegerlos del aire también estaban inicialmente fabricados a base de esta sustancia.
En 1841, un fabricante de colores al óleo propone por primera vez el tubo de pintura flexible de estaño. El objeto servirá para los cosméticos, la pasta de dientes y los productos alimenticios hacia principios del siglo XX. Sin embargo, más tarde, el aluminio y el material plástico reemplazaron al estaño, debido a su bajo costo.
Las vajillas y ciertos objetos decorativos son mayoritariamente de « metal inglés » de composición variable. También se puede encontrar Sn en las figuritas de soldados llamados « de plomo ». De hecho, estos objetos decorativos se componen de estaño fundido o en aleación con plomo. El bronce es la aleación llamada « noble » en la fundición de esculturas realizadas a base de este material. También ha servido para los cañones en la antigua artillería. En la grifería, este elemento constituye una aleación intermedia entre el latón y el bronce. Se utiliza especialmente un 10% con 3% de zinc. Por otra parte, la soldadura se hace con un metal de aporte constituido de aleación de estaño. Habitualmente, se encuentra esto en electrónica. También es posible encontrar este elemento en la aleación de las monedas. Las de 50 céntimos, 20 céntimos y 10 céntimos de euro lo contienen en un 1%. A temperaturas relativamente elevadas, la aleación Nb3Sn es superconductora. Se supone que es la sucesora del niobio-titanio que está destinado a aplicaciones a gran escala. La aleación de Newton es de 50% de Bi, 20% de Pb y 30% de Sn. Con bajo punto de fusión (98 °C), sirve de radioprotección. Este elemento también sirve como auxiliar de fabricación. El proceso más conocido para la del vidrio plano es el flotado sobre lecho de Sn en fusión llamado vidrio « float » o vidrio flotado.
Para el tubo de órgano, el estaño da una sonoridad agradable y resiste bien a la corrosión. También mantiene un hermoso color para los tubos de « muestra ». Los fabricantes de órganos raramente utilizan el Sn puro. Utilizan más bien una aleación del elemento. Puede tratarse de un 50% de Sn con Pb, Cu y trazas de otros metales como el Sb.
Las campanas se funden principalmente en bronce. Para ello, se componen también de estaño entre 21,5 y 24%. La dureza del metal depende del contenido de Sn. Así, este último también actúa sobre la calidad del sonido de la campana.
La aleación juega un papel importante en la sonoridad de un platillo. Aparte del modo de fabricación, la composición del metal es diferente si éste está concebido para ganar su estructura por martillado. El B8 (CuSn8) con 8% de estaño y 92% de cobre forma parte de las aleaciones más comunes. También podemos citar el B20 (CuSn20) con 20% de Sn y 80% de Cu.
El Sn no figura generalmente en la fabricación de los instrumentos de la familia de los metales. La excepción es que lo está en las soldaduras con ayuda de aleación que contiene estaño.
El estañado consiste en recubrir una pieza metálica de una fina capa de Sn o de una aleación plomo-estaño.
Así, se estaña el vidrio para obtener espejos y ollas de Cu protegidas del óxido de cobre tóxico (cardenillo). Gracias a este método, también se pueden obtener conductores eléctricos, mejorar los contactos y facilitar la soldadura de componentes.
La hojalata constituye una chapa fina de acero dulce estañada principalmente por electrodeposición. Sirve para fabricar embalajes metálicos como las latas de conserva.
El Sn puro (sin plomo) forma « whiskers » en un circuito impreso. Se trata de hilos micrométricos que pueden provocar cortocircuitos. Los « whiskers » tardan meses en formarse, sin que se sepa cómo. En este caso, se supone que la intensidad del campo magnético es la razón. A pesar de todo, es posible remediarlo. Se considera que la adición de trazas de otros metales en el momento del depósito de la capa de estaño es muy eficaz.
Este elemento no es tóxico. Sin embargo, a menudo está asociado con trazas de plomo que, ellos sí lo son.
En los países ricos, la impregnación de las poblaciones humanas es casi sistemática. Sin embargo, las proporciones son aún mal conocidas, debido a la variación generada por numerosos parámetros. Estos últimos pueden ser ambientales, alimentarios, etc.
En Francia, en 2018, « Volet périnatal », un programa nacional de biovigilancia, publica una evaluación. El tema es especialmente la impregnación de las mujeres embarazadas por el cobalto, por otros 12 metales o metaloides y por algunos contaminantes orgánicos. Esto se hizo con ocasión del seguimiento de una cohorte (Cohorte Elfe) de 4.145 mujeres embarazadas. Esta concernía especialmente a mujeres que dieron a luz en Francia en 2011 excluyendo Córcega y TOM. Así, la dosificación urinaria de 990 mujeres embarazadas que acudieron a la maternidad mostró una casi omnipresencia del estaño en el medio ambiente. De hecho, el 91% de las muestras de orina presentaban una media geométrica de 0,29 μg/l y de creatinina de 0,39 μg/g. Estos resultados son bastante similares a los recogidos fuera de Francia. Estos estudios se han realizado especialmente en adultos en general, pero no solo en mujeres embarazadas.
Según el contexto perinatal francés de 2011, se estima que el riesgo de impregnación por el elemento aumenta con el consumo de agua del grifo. Esto se debe a la frecuencia del Sn en los productos de soldadura de las canalizaciones o en ciertos materiales que entran en contacto con el agua que bebemos.
Este elemento puede servir para la fabricación de objetos decorativos. Presenta un brillo bastante bajo en comparación con otros metales, pero es suficiente para ser difícil de replicar.
Es posible encontrar hilo para bordar 169-estaño en los repertorios comerciales. También existen materiales de construcción de hormigón encerado Sn.
El nombre de este elemento designa un color frecuentemente utilizado en el ámbito de la moda. Designa un matiz de gris que no puede tener la apariencia del metal. En la decoración y la construcción, contribuye a la composición de superficies grises con cierto brillo.
Este elemento constituye el componente principal de un pigmento amarillo histórico que servía sobre todo en el arte bizantino para los iconos y los mosaicos. Hablamos especialmente del oro musivo que no es otro que un bisulfuro de estaño de aspecto dorado. Presenta finas plaquetas que dan un resplandor a la obra. En el Colour Index, su referencia es PY38. El uso del producto, sin embargo, ya no es actual, porque éste es tóxico. Actualmente se utilizan polvos de bronce.
En el folklore francés, se llama a los 10 años de matrimonio « bodas de estaño ». Por otra parte, el nombre de este elemento representa el cuarto nivel en la progresión de la cerbatana deportiva.
Fabre d’Églantine también hizo una propuesta. En este caso, se trata de asociar cada día del calendario republicano a uno de los objetos que constituyen la verdadera riqueza nacional. Esto en sustitución de los santos del calendario romano. Así, el estaño corresponde al 26º día del mes de nivoso.
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