UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRENTO
FACOLTA’ DI INGEGNERIA

 

 

Corso di laurea in

INGEGNERIA DEI MATERIALI



METALLURGIA DEI METALLI NON FERROSI

 

Anno accademico 2007-2008

 

Lo stagno

 

 

Docente: prof. Diego Colombo

 

Realizzato da: Matteo Tonolli

 

 

 

Indice

BREVE INTRODUZIONE

CARATTERISTICHE GENERALI

FORME ALLOTROPICHE DELLO STAGNO

PARAMETRI ELETTRICI E CALORIMETRICI DELLO STAGNO

CENNI STORICI

ABBONDANZA SULLA CROSTA TERRESTRE

CASSITERITE

COMPOSTI PRINCIPALI DELLO STAGNO

PRODUZIONE DELLO STAGNO

CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI PRINCIPALI A BASE STAGNO

UTILIZZO DELLO STAGNO

APPLICAZIONI

BANDA STAGNATA

LEGHE DELLO STAGNO

CLASSIFICAZIONE DELLE PRINCIPALI LEGHE DELLO STAGNO

LEGA PIOMBO-STAGNO

BRONZI

ALCUNI USI INDUSTRIALI DEI COMPOSTI DI STAGNO

UTILIZZO DEI COMPOSTI ORGANOSTAGNO

LO STAGNO NELL’AMBIENTE

EFFETTI DELLO STAGNO SULLA SALUTE

EFFETTI AMBIENTALI DELLO STAGNO

BIBLIOGRAFIA

 

 

STAGNO

 

 

BREVE INTRODUZIONE

 

Lo stagno è un elemento metallico di simbolo Sn e numero atomico 50 appartenente al gruppo IVB (o 14) della tavola periodica.
Manufatti di stagno sono stati rinvenuti nelle tombe degli antichi egizi che probabilmente consideravano questo elemento come una diversa forma di piombo. Durante l'impero romano fu esportato in grandi quantità dalla Cornovaglia e utilizzato in diverse attività artigianali. La forma più comune fonde a 232 °C, bolle a circa 2260 °C, ha densità relativa 7,28, peso atomico pari a 118,69 e la sua resistenza a trazione è 27 MPa. È scarso e poco diffuso sulla crosta terrestre; il suo più importante minerale è la cassiterite.

Lo stagno è un metallo molto ricercato e utilizzato in numerosi processi industriali. Sotto forma di latta, viene usato come sottile rivestimento protettivo per contenitori di rame, per metalli di vario genere con cui si producono scatole e manufatti simili. È importante nella preparazione di leghe molto comuni, quali il bronzo (stagno e rame), la lega per saldatura (stagno e piombo) e il metallo per cuscinetti (stagno, piombo e antimonio) . Viene anche usato in lega con il titanio nell'industria aerospaziale e come componente di qualche insetticida. Il solfuro stannico (detto oro musivo) viene utilizzato in polvere per ricoprire materiali in solfato di calcio o legno.

 

 

CARATTERISTICHE GENERALI

 

Lo stagno è un elemento chimico nella tavola periodica che ha simbolo Sn e numero atomico 50. La sua posizione nella tavola periodica lo colloca tra l’indio e l’antimonio.

 

indiostagno – antimonio

Ge
Sn
Pb  
 
 

 

tavola periodica, stagno

Tavola periodica

 

 

 

 

 

 

 

 È un metallo lucente di colore bianco argenteo con sfumature bluastre, tenero e malleabile può essere laminato fino a uno spessore di 0,015 mm.

 

 

 È leggermente più duro del piombo e ha una conducibilità elettrica pari a circa un settimo di quella dell’argento. Resiste bene alla corrosione e non si ossida facilmente all’aria, infatti lo si usa in molte leghe e per ricoprire altri metalli più vulnerabili. Questo metallo resiste alla corrosione da acqua marina, distillata e da acqua potabile, ma può essere attaccato da acidi forti, da alcali e da sali acidi e lo si scioglie in acidi minerali. Lo stagno agisce da catalizzatore in presenza di ossigeno disciolto nell'acqua, che accelera l'attacco chimico.

 

Generalità

Nome, Simbolo, Numero atomico

stagno, Sn, 50

Serie chimica

metalli del blocco p

Gruppo, Periodo, Blocco

14 (IVA), 5 , p

Densità, Durezza

7310 kg/m3, 1.5

Aspetto

grigio argenteo, lucido
aspetto dello stagno

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le sue proprietà fisiche e atomiche sono:

 

Proprietà fisiche

Stato a temperatura ambiente

solido

Punto di fusione

505,08 K (231,93°C)

Punto di ebollizione

2875 K (2602°C)

Volume molare

16,29 · 10-6 m3/mol

Calore di evaporazione

295,8 kJ/mol

Calore di fusione

7,029 kJ/mol

tensione di vapore

5,78 · 10-21 Pa a 505 K

Velocità del suono

2500 m/s at 293.15 K

Proprietà atomiche

Peso atomico

118,710 uma

Raggio atomico (calc.)

145 (145) pm

Raggio covalente

141 pm

Raggio di van der Waals

217 pm

Configurazione elettronica

[Kr]4d10 5s2 5p2

elettroni (e-) per livello energetico

2, 8, 18, 18, 4

Stati di ossidazione

4,2 (anfotero)

Struttura cristallina

tetragonale

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lo stagno si ottiene soprattutto dalla cassiterite che è un minerale in cui è presente sotto forma di ossido.

 

Cassiterite

 

e dalla stannite.

 

Stannite

 

Il metallo in getti ha una struttura cristallina e la superficie presenta cristalli dendritici quando viene colato in una forma d’acciaio.

 

 

FORME ALLOTROPICHE DELLO STAGNO

 

Lo stagno presenta un interessante polimorfismo. La forma più comune è la β che è stabile sopra i 13,2°C e di essa si parla di stagno bianco o metallico perchè è di colore argenteo lucente. La struttura cristallina è con reticolo tetragonale a corpo centrato e a caldo è molto malleabile infatti attorno ai 100°C si può ridurre in fogli sottilissimi; sopra i 161°C diventa invece fragilissimo per il passaggio alla forma rombica (stagno γ). Sotto i 13,2°C è stabile la forma α (stagno grigio). La sua struttura cristallina è cubica (simile a quella del diamante) e questa forma allotropica si presenta appunto come una polvere grigia.

 

Stagno alfa : densità 5,769 g/cm-3; numero di coordinazione 4

 

Stagno beta : densità 7,265 g/cm-3; numero di coordinazione 6

 

Fogli di stagno beta

 

La trasformazione da alfa a beta avviene con una riduzione di volume e richiede una distorsione strutturale lungo l’asse c ed è notevole il fatto che la densità aumenti del 26% nella forma stabile ad alta temperatura (fase beta).

La trasformazione in fase alfa è assai lenta (che spiega la minore densità dello stagno α) e con forte diminuzione delle proprietà metalliche: tuttavia in pratica essa non si compie spontaneamente per la presenza di tracce anche minime di piombo, antimonio, bismuto o argento che la ritardano, ma si compie solo a temperature molto basse (-50 °C) oppure per contatto con particelle di stagno grigio già formato. Si parla di peste dello stagno.

La peste dello stagno è un fenomeno che avviene quando si raffredda da solido il metallo. Lo stagno bianco si riconverte lentamente nella forma allotropica alfa e ciò viene favorito da impurità di alluminio e zinco presenti nel metallo: per impedire questa trasformazione vengono aggiunte allo stagno puro piccole quantità di antimonio e bismuto.

 

 

PARAMETRI ELETTRICI E CALORIMETRICI DELLO STAGNO

 

Varie

Elettronegatività

1,96 (Scala di Pauling)

Calore specifico

228 J/(kg*K)

Conducibilità elettrica

9.17 · 106/m·ohm

Conducibilità termica

66,6 W/(m*K)

Energia di prima ionizzazione

708,6 kJ/mol

Energia di seconda ionizzazione

1411,8 kJ/mol

Energia di terza ionizzazione

2943,0 kJ/mol

Energia di quarta ionizzazione

3930,3 kJ/mol

Energia di quinta ionizzazione

7456 kJ/mol

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lo stagno ha molti isotopi e uno di questi, 119Sn (spin nucleare ½) è particolarmente importante sia per esperimenti di risonanza magnetica nucleare che di spettroscopia nucleare Mössbauer.

 

Isotopi più stabili

iso

NA

TD

DM

DE

DP

112Sn

0,97%

Sn è stabile con 62 neutroni

114Sn

0,65%

Sn è stabile con 64 neutroni

115Sn

0,34%

Sn è stabile con 65 neutroni

116Sn

14,54%

Sn è stabile con 66 neutroni

117Sn

7,68%

Sn è stabile con 67 neutroni

118Sn

24,23%

Sn è stabile con 68 neutroni

119Sn

8,59%

Sn è stabile con 69 neutroni

120Sn

32,59%

Sn è stabile con 70 neutroni

121Snm

55anni

IT
β-

0,006
0,394

121Sb

122Sn

4,63%

Sn è stabile con 72 neutroni

124Sn

5,79%

Sn è stabile con 74 neutroni

126Sn

sintetico

1 · 105 anni

β-

0,380

126Sb

iso = isotopo
NA = abbondanza in natura
TD = tempo di dimezzamento
DM = modalità di decadimento
DE = energia di decadimento in MeV
DP = prodotto del decadimento

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CENNI STORICI

 

Lo stagno (dal latino stannum) è stato uno dei primi metalli ad essere scoperto, e fin dall'antichità venne intensivamente usato per il suo effetto come legante del rame, di cui aumenta di molto la durezza e le doti meccaniche formando la lega nota come bronzo, in uso fino dal 3500 a.C. L'attività di estrazione mineraria dello stagno iniziò presumibilmente in Cornovaglia e a Dartmoor in età classica: grazie ad esso queste regioni svilupparono un fitto commercio con le aree civilizzate del Mar Mediterraneo. Lo stagno puro non venne usato in metallurgia fino al 600 a.C.

In epoca moderna l'alluminio ha soppiantato alcuni usi dello stagno, ma il termine stagnola è ancora, a volte, impropriamente usato per ogni metallo argenteo in forma di fogli sottili.

 

 

ABBONDANZA SULLA CROSTA TERRESTRE

 

Circa 35 paesi nel mondo hanno miniere di stagno in attività, e praticamente in ogni continente c'è un importante produttore di stagno. Lo stagno metallico si produce riducendo il minerale con carbone in una fornace a riverbero. L'elemento stagno è relativamente scarso nella crosta terrestre, con una abbondanza relativa di circa 2 ppm, a paragone con le 94 ppm per lo zinco, le 63 ppm per il rame e le 12 ppm per il piombo. La maggior parte dei giacimenti di stagno del mondo sono di natura alluvionale, e metà di essi è nel sudest asiatico. I più importanti paesi produttori di stagno sono: Indonesia, Malesia, Bolivia, Cina e Nigeria. L'unico minerale importante dal punto di vista estrattivo è la cassiterite (SnO2), ma piccole quantità di stagno si possono ottenere anche da solfuri complessi come stannite (Cu2FeSnS4), cilindrite, frankeite, canfieldite e teallite.

 

 

CASSITERITE

 

Image:CassiteriteUSGOV.jpg

Cassiterite

 

Il termine deriva dal greco kassiteros=stagno, i romani denominarono Cassiterides la Cornovaglia, uno dei ben noti luoghi di provenienza del minerale.

 

Caratteristiche generali

Cristallizzazione

Sistema tetragonale

Composizione chimica

Ossido di stagno

Formula chimica

SnO2 (Sn fino al 78,6%)

Durezza

6-7

Densità

6,8-7,1 (nelle pietre trasparenti 6,7-6,8)

Rifrazione

Doppia,uniassica

Indice di rifrazione

n ω=1,9966

n ω=2,0934

Doppia rifrazione

+0,096

Dispersione

Grado tra B-G=0,071

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

È un minerale tra i principali, se non il principale, dai quali si estrae lo stagno, perciò apprezzatissimo in commercio. La cassiterite si trova particolarmente in filoni, connessa a rocce eruttive granitiche, dove è accompagnata da quarzo, topazio, apatite, wolframite ed altri minerali. Abbondante nella catena metallifera sassone-boema, nella Cornovaglia, nella penisola Malacca, nell’Indocina, in Australia, in Bolivia, nel Massico, in California e nella Carolina del Nord (USA).Big Photo  Si forma per azione di vapori bollenti sprigionatisi dal sottosuolo e generalmente associata ai minerali sopra descritti; in alcune località però, come ad esempio nella Malacca, in Tasmania, nelle Indie olandesi, la cassiterite è stata trovata in depositi in posto formati dalla disgregazione delle rocce che la contengono.

I suoi cristalli più o meno tozzi sono di colore vario: giallognolo, biancastro-rosso, bruno-colofonia, bruno sino a nero. La lucentezza è viva, tendente all’adamantino; si presta perciò a buona politura. Raramente trasparente sino ad opaca. Come gemma possiede una rifrazione di valore tra le più alte.

È facilmente confondibile con altre pietre nere opache quali: granato (melanite), tormalina nera (sciorlo); la bruno-giallognola semitrasparente o trasparente con sfalerite (blenda).

 

 

COMPOSTI PRINCIPALI DELLO STAGNO

 

Lo stagno forma composti in corrispondenza dei suoi stati di ossidazione +2 e +4 (composti stannosi e stannici). Lo stato di ossidazione +4 è il più stabile in soluzione alcalina, per cui i composti corrispondenti allo stato +2 si comportano generalmente in tali condizioni da riducenti; l'opposto può verificarsi in soluzione acida. Esistono anche composti nei quali lo stagno ha numero di ossidazione +3, in seguito alla presenza di legami SnSn.

Il cloruro stannoso (SnCl2) è un solido cristallino, energico riducente, molto usato come reagente analitico e nelle preparazioni organiche, per ottenere altri composti dello stagno e in galvanotecnica.

Il biossido di stagno (SnO2), costituente del minerale cassiterite e che si ottiene in forma di polvere biancastra per ossidazione diretta del metallo, serve nell'industria ceramica e del vetro, nella fabbricazione di materiali dielettrici e refrattari, per preparare catalizzatori, nell'industria tessile.

Il tetracloruro di stagno (SnCl4) è un liquido incolore, fumante all'aria, mentre il suo pentaidrato SnCl4∙5H2O, è una massa solida, bianca; già usato nella carica della seta naturale, trova impiego come catalizzatore e nella preparazione di composti organici dello stagno.

Lo stannato sodico, Na2[Sn(OH)6], è costituito da cristalli o polvere bianca solubili in acqua ed è usato nelle operazioni di stagnatura, come ausiliario nell'industria tessile sia come mordente sia come anticombustibile per il cotone.

Tra gli idruri, sono noti i composti Sn2H6 e SnH4, che presentano strutture analoghe rispettivamente a quelle dell'etano e del metano.

Tra i solfuri si ricordano il monosolfuro di stagno, SnS (solfuro stannoso), il disolfuro, SnS2 (solfuro stannico), che si discioglie nelle soluzioni acquose dei solfuri alcalini o di ammonio con formazione di ioni tritiostannato (IV)  [SnS3]2-,e tetratiostannato (IV)  [SnS4]4-.

In entrambi i suoi stati di ossidazione lo stagno forma numerosi complessi con leganti sia inorganici che organici. Nello stato +2 in particolare si hanno complessi (con leganti anionici ma anche con specie neutre) generalmente a numero di coordinazione 3, piramidali, come gli ioni triidrossostannato (II) [Sn(OH)3]- e trifluorostannato (II) [SnF3]-. Esistono anche complessi dello Sn (II) a coordinazione diversa da 3, oppure polinucleari. Nello stato +4 lo stagno forma invece complessi generalmente a numero di coordinazione 6, ottaedrici, come per esempio gli anioni esaidrossostannato (IV) [Sn(OH)6]2- ed esaclorostannato (IV) [SnCl6]2-. Sono noti anche complessi dello Sn (IV) a coordinazione diversa da 6,come per esempio lo ione [SnCl5]-.

 

 

PRODUZIONE DELLO STAGNO

 

La maggior parte dello stagno viene estratta da depositi alluvionali di cassiterite mediante processi di levigazione e infine di flottazione per eliminare i solfuri di altri metalli. Si possono così ottenere concentrati a elevato tenore (90-95%) in SnO2, i quali, dopo arrostimento in aria, possono essere utilizzati per la riduzione con carbone. La reazione di produzione dell’elemento stagno si può schematizzare come:

 

SnO2 + 2C Sn + 2CO

 

La facilità con cui la cassiterite viene ridotta a stagno con carbone incandescente spiega perché lo stagno e le sue leghe fossero conosciuti nel mondo antico. La tecnologia moderna ha introdotto l’uso dei forni a riverbero a 1200-1300°C. Il problema chimico principale nella riduzione di SnO2  nasce dalla presenza di Fe nei minerali, il che porta ad un prodotto duro con proprietà inaccettabili. Con riferimento ai diagrammi di Ellingham si vede che -∆G(SnO2) è molto vicino a quello di FeO/Fe3O4  e soltanto di  80 KJ mol-1 al di sopra della linea di riduzione di FeO ad Fe a 1000-1200°C. È quindi essenziale ridurre i minerali di cassiterite/ossido di ferro ad una pressione di ossigeno abbastanza elevata da prevenire una estesa riduzione del ferro. Ciò possibile con un processo a due stadi in cui lo stagno fuso impuro proveniente dal processo iniziale di riduzione con carbone, viene vigorosamente agitato in atmosfera di O2 che ossida il ferro. Il processo viene effettuato avendo cura di ripulire la massa dalle scorie con una lunga pertica di legno verde o, alternativamente, con un getto di aria compressa.

Una notevole quantità di stagno viene anche recuperata da rottami di leghe (bronzi, residui di saldature) che vengono di norma rifusi o riciclati a qualche stadio del processo di produzione del metallo, e soprattutto dai rottami ferrosi stagnati (latta). I rottami possono venire trattati con cloro a temperatura ambiente recuperando lo stagno volatile come SnCl4 oppure trattati con soluzioni alcaline ottenendo una soluzione contenente stagno che viene sottoposta a elettrolisi.

 

 

CLASSIFICAZIONE DEI PRODOTTI PRINCIPALI A BASE STAGNO

 

Lo stagno viene usato negli ottoni, nei bronzi, nei metalli babbit e nelle leghe per brasatura dolce. Lo stagno contenente lo 0,4% di rame viene usato come stagnola e per tubi pieghevoli. Una delle applicazioni più importanti è per la produzione di lamiera stagnata e come materiale per elettroplaccatura. Lo stagno elettroplaccato (elettroplated tin) ha un bel colore bianco, dà una finitura protettiva durevole e ha un effetto lubrificante come superficie di cuscinetto. Lo stagno standard della London Metal Exchange deve contenere più del 99,75% di stagno. La qualità più comune è nota come stagno grado A. Lo stagno malese è puro al 99,895%. Negli stati uniti, le specifiche federali per lo stagno in pani prevedono un grado di purezza minimo del 99,80%. Lo stagno in pani è stagno vergine colato in forme di pietra. Persino piccole tracce di impurezze influiscono sulle proprietà fisiche dello stagno; il piombo rende più tenero il metallo, mentre l’arsenico e lo zinco lo induriscono. Un’ aggiunta dello 0,3% di nichel raddoppia la resistenza a trazione, il 2% di rame ne aumenta la resistenza meccanica del 150%.

Lo stagno puro fonde rapidamente, ma piccole quantità di impurezze ampliano l’intervallo di fusione. La polvere di stagno, usata per produrre leghe sinterizzate, è pura al 99,8% e varia da 100 a 300 mesh. I cristalli di stagno usati nell’industria chimica sono cloruro di stagno, o cloruro stannoso, SnCl22H2O, in grani cristalli incolori o in scaglie bianche idrosolubili che fondono a 245°C. Vengono usati anche per la stagnatura per immersione dei metalli e per sensibilizzare il vetro e la plastica prima della metallizzazione.

L’ossido di stagno, o ossido stannoso, è una polvere fine nera e cristallina di formula SnO e si produce ossidando lo stagno in polvere. Viene usata come opacizzante in smalti ceramici, come colore ceramico, come abrasivo e come rivestimento per vetro conduttivo. Come colore per ceramiche è stabile alla luce e resiste agli acidi. Con l’ossido di cobalto e magnesio produce un colore azzurro cielo detto azzurro ceruleo. Viene usato anche con l’ossido di rame per produrre vetro color rosso rubino. L’ossido tannico è una polvere bianca usata nelle vetrinature ceramiche come opacizzante e per il colore. Una quantità anche di solo l’1-2% dà fluidità e lucentezza al vetro. Con cromati e calce si ottengono i rosa e i bordeaux negli smalti e con composti di vanadio i gialli. Con cloruro d’oro si ottengono smalti per gioielleria di colore rosso brillante. Protectain è il nome dato dal Tin Research Institute a una pellicola sottile e invisibile di ossido sulla lamiera stagnata per proteggerla contro le macchie di zolfo e per costituire una base per la verniciatura. Si ottiene immergendo la lamiera in una soluzione di fosfato trisodico, dicromato di sodio e idrossido di sodio. Lo stannato potassico K2SnO33(H20), o lo stannato sodico Na2SnO33(H20), possono essere usati per stagnatura per immersione dell’alluminio. Entrambi sono sotto forma di cristalli bianchi idrosolubili. Il termine organostagno in genere si riferisce ai composti di butile del metallo usati come catalizzatori o stabilizzatori al calore e alla luce dei polimeri vinilici. Il prodotto Stan-Guard 100 è un composto liquido stagno butile contenente zolfo e usato come stabilizzante in fogli rigidi di PVC. Il maleato di butile stagno in polvere è efficace come stabilizzante alla luce. Il prodotto Hollicide LT-125 della R. M. Hollingshead Corp. è un organotrialchil-stagno usato come battericida nella lavorazione della carta e dei tessuti; può essere usato in una vasta gamma di pH.

 

 

UTILIZZO DELLO STAGNO 

 

Swing LatheLo stagno ha impieghi diversificati anche se non vastissimi. Non viene quasi mai utilizzato puro (perché troppo tenero) ma quasi sempre in lega con altri metalli. Un'importante applicazione dello stagno, che assorbe circa il 35% dei consumi totali, è quella della stagnatura superficiale protettiva di leghe ferrose (latta) e di altri metalli. La stagnatura, che viene realizzata con il solo stagno o con leghe contenenti anche zinco, cadmio o nichel, può venire eseguita sia per immersione nel metallo fuso sia per via elettrolitica da soluzioni alcaline (è il processo più impiegato). Alcuni sali organici vengono usati in agricoltura come anticrittogamici e come alghicidi nelle risaie. Numerosi composti organici dello stagno sono impiegati come stabilizzatori per materie plastiche, in particolare per pvc. Anche in sintesi organica sono state trovate applicazioni per alcuni composti organometallici contenenti stagno, come il dibutil stagno ossido [(C4H9)6Sn2O] o l'idruro di tributilstagno (C4H9)3SnH, un agente riducente le cui reazioni di riduzione decorrono con meccanismo radicalico.

 

 

APPLICAZIONI

 

Lo stagno si lega facilmente col ferro ed è stato usato in passato per rivestire piombo, zinco e acciaio per impedirne la corrosione.
I contenitori, lattine e scatolette, in banda stagnata (lamierino di acciaio stagnato) sono tuttora largamente usati per conservare i cibi, un uso che copre gran parte del mercato mondiale dello stagno metallico. Oltre alla forma metallica trovano largo impiego industriale diversi dei numerosi composti, organici ed inorganici, dello stagno IV.

 

Altri usi:

  • Alcune importanti leghe dello stagno sono: il bronzo nelle sue varie formulazioni (come la lega campanaria e il bronzo fosforoso), l'ottone, il metallo di Babbit, leghe die casting, il peltro, la lega da saldatore, il princisbecco e il white metal.
  • Il sale di stagno più importante è il cloruro di stagno, che si usa come agente riducente e come mordente nella stampa calico. Quando dei sali di stagno vengono spruzzati sul vetro, si forma un rivestimento elettricamente conduttivo: questo fenomeno viene sfruttato nella fabbricazione di pannelli luminosi e per frangivento antighiaccio.
  • Il vetro delle finestre è molto spesso fabbricato raffreddando il vetro fuso facendolo galleggiare sopra una massa di stagno fuso, per ottenere una superficie piatta (processo Pilkington).
  • Lo stagno si usa anche nelle saldature per unire tubi di piombo ed entra nella composizione delle più diffuse leghe per saldatura utilizzate per componenti e circuiti elettronici, in leghe per bronzine, nella fabbricazione del vetro e in una vasta gamma di processi chimici.
  • Fogli di stagno (carta stagnola) erano un imballaggio per cibo e medicinali (ormai sono stati soppiantati da sottilissimi fogli di alluminio laminato).
  • Composti dello stagno si usano nelle vernici antivegetative con cui è dipinta l'opera morta delle navi, per impedire il proliferare di alghe, crostacei e molluschi su di essa.
  • Si usa stagno negli anodi della protezione catodica per renderli attivi.

 

Lo stagno diventa superconduttore al di sotto dei 3,72 K: è stato il primo superconduttore scoperto, e l'effetto Meissner, una delle caratteristiche dello stato di superconduttività, è stato osservato per la prima volta in cristalli superconduttori di stagno. La lega niobio-stagno Nb3Sn è usata commercialmente per fabbricare cavi per magneti superconduttori grazie all'alta temperatura critica (18 K) e l'alto valore critico di campo magnetico (25 T). Un magnete superconduttore di un paio di chilogrammi di massa può generare lo stesso campo di un magnete convenzionale pesante molte tonnellate.

 

 

BANDA STAGNATA

 

Fra tutte le lamiere rivestite la banda stagnata è quella che viene prodotta in maggiore quantità. Si ottiene prevalentemente per elettrodeposizione. All'uscita dalle vasche di stagnatura elettrolitica si ha un prodotto dall'aspetto opaco e molto poroso. Per rendere il rivestimento brillante e più compatto si procede ad una fusione del medesimo ad una temperatura di 250°C (in questo modo si forma un film di lega ferro-stagno particolarmente aderente alla base), mentre per evitare l'opacizzazione si effettuano trattamenti di ossidazione (elettrochimica o chimica), di oliatura, ecc.. Lo stagno è un metallo anfotero che resiste bene in ambienti a pH non molto lontani dalla neutralità. A causa della elevata sovratensione del processo di sviluppo di idrogeno, la velocità di corrosione dello stagno è molto lenta anche in acidi deaerati e non ossidanti. L'utilizzazione della banda stagnata (nonostante l'alto costo del metallo) per la costruzione di contenitori di sostanze alimentari deriva essenzialmente da due circostanze: da un lato, dal  fatto che i sali di stagno non sono tossici, anche se la loro presenza in tenori sufficientemente elevati non è comunque tollerata; dall'altro, dal fatto che lo stagno conferisce un'effettiva protezione alla lamiera poiché in ambienti costituiti da sostanze alimentari esso è in generale anodico rispetto al ferro per cui lo protegge. Questa fortunata circostanza si verifica per lo stagno, che in altri ambienti è invece catodico rispetto al ferro, a causa di anioni presenti  proprio nelle sostanze alimentari, che da una parte tendono a passivare il ferro e dall'altra complessano gli ioni stannosi. Pertanto, l'azione aggressiva di questi ambienti sulla banda stagnata non porta alla dissoluzione delle parti in ferro scoperte e quindi a diretto contatto con le sostanze alimentari per la protezione catodica conferita a queste ultime dalle circostanti superfici ricoperte da stagno. A sua volta in questi ambienti lo stagno viene corroso lentamente per sviluppo di idrogeno grazie all'elevata sovratensione di tale processo sia sullo  stagno stesso sia sulle piccole aree di ferro passivo per le quali inoltre gli ioni standosi agiscono da inibitori catodici. Si può tuttavia avere un attacco sensibile in presenza di sostanze depolarizzanti che fungono da reagenti catodici. Nei casi in cui l'ambiente non è invece in grado di passivare il ferro o di complessate sufficientemente lo stagno, l'usuale ordine di nobiltà tra questi due metalli è rispettato. In questi casi l'attacco corrosivo si concentra sulle piccole aree di ferro scoperto che funzionano da anodo e, dato il rapporto estremamente sfavorevole delle aree, l'effetto perforante è rapido.

 

 

LEGHE DELLO STAGNO

 

Lo stagno entra nella composizione di numerose leghe a basso punto di fusione impiegate nella saldatura di metalli, in circuiti elettrici, in sistemi di allarme antincendio e nelle leghe antifrizione (a base di stagno, rame, antimonio oppure alluminio) usate soprattutto nell'industria automobilistica. La lega dello stagno con il 5% di antimonio viene impiegata per giunzioni di tipo meccanico (tubi di rame, per esempio nei circuiti frigoriferi), per connessioni in apparecchiature elettriche (migliore conducibilità, rispetto allo stagno-piombo) e per giunti a contatto con alimenti (scatolame). La lega con 4-5% di argento è usata nelle connessioni di strumenti di misura, dove è richiesta una buona conducibilità elettrica. La brasatura dell'alluminio e delle sue leghe impiega formulazioni che contengono zinco (a partire dal 9%) oppure iridio (dal 12 a oltre il 50%), con eventuale aggiunta di piombo quando le giunzioni devono resistere alle basse temperature; queste ultime leghe sono usate anche per giunzioni metallo-vetro e metallo-ceramica. Nella fabbricazione di oggetti ornamentali viene usato, quale sostituto economico dell'argento, il peltro, una lega di stagno con 1-8% di antimonio e 0,25% di rame, preferibilmente senza piombo (meno dello 0,5%) perché rende opaco il metallo ed è tossico. La lega dello stagno con piccole quantità di rame (meno dell’1%) viene impiegata per tubetti metallici deformabili.

 

 

CLASSIFICAZIONE DELLE PRINCIPALI LEGHE DELLO STAGNO

 

Leghe da saldatori

Sono leghe stagno/piombo contenenti di norma il 33% di Sn in peso, ma con una variabilità tra il 2 e il 63% a seconda dell’uso; talvolta vengono aggiunti Cd, Ga, In o Bi per aumentarne la fusibilità.

Bronzo

Il bronzo è una lega tra lo stagno e il rame, di norma con il 5-10% di Sn, spesso contenente anche P o Zn che ne facilitano la fusione ed impartiscono maggiore elasticità e resistenza alla tensione. Il “metallo per cannoni” contiene circa 85%Cu, 5%Sn, 5%Zn, 5%Pb. Anche le leghe per le monete e medaglie contengono spesso piccole quantità di Sn. La produzione mondiale di bronzi si avvicina alle 500000 tonnellate annua.

Babbit

Sono leghe ad alta tolleranza introdotte da I. Babbit nel 1839. Le due composizioni principali sono 80-90%Sn, 0-5%Pb, 5%Cu; e 75%Pb, 12% Sn, 13%Sb, 0-1%Cu. Queste leghe presentano le caratteristiche di un materiale duro inserito in un amatrice tenera e vengono ustae soprattutto per vagoni ferroviari, locomotive diesel, ecc..

Peltro

Composizioni tipiche sono 90-95%Sn, 1-8%Sb, 0,5-3%Cu. Queste leghe decorative possono essere laminate, ritorte, piegate ed adattate in ogni forma; sono molto usate per servizi da caffé o the, vassoi, piatti, boccali,candelabri, ciotole e coppe. Una lega simile con il 90-95% di Sn e contenente anche Pb ed altri elementi è di grande valoe e, per le sue qualità tonali, viene usata per costruire canne d’organo; ad esempio l’organo del Victoria Albert Hall a londra ha 10000 canne contenenti circa 150 tonnellate di Sn.

Di tipo metallico (0,5%)

Sono a base di piombo, stagno e antimonio. Queste leghe, basate sul piombo, contengono antimonio e stagno in rapporto 2:1 in peso; la loro resistenza all’usura e durezza aumentano con il contenuto di Sb e Sn: nelle leghe linotype (5%Sn, Durezza Brinnel 21), stereotipe (7%Sn, DB 23), monotype (8%Sn, DB 25) e da fonderia (12%Sn, DB 32).

Altri usi specialistici di stagno e delle sue leghe sono bagni di metallo fuso nella produzione di vetri ricoperti e la lega Nb3Sn per magneti superconduttori.

 

 

LEGA PIOMBO-STAGNO 

 

Per molto tempo le leghe Pb-Sn sono state le uniche utilizzate per la brasatura, comunemente indicata come “saldatura a stagno”. Questo è dovuto a vari motivi, tra cui la disponibilità delle materie prime, il costo relativamente basso e le buone caratteristiche di queste leghe, come l’ottima bagnabilità e la buona resistenza.

Nelle leghe per brasatura, la trasformazione allotropica dello stagno da fase alfa a fase beta è considerata un potenziale pericolo, in particolare perché essa risulta “contagiosa”. In altri termini, nuclei di stagno a accelerano la trasformazione nello stagno ancora non trasformato. L’aggiunta di elementi in lega riduce il rischio di avere la trasformazione in stagno α. Lo stagno puro fonde a 232°C ed ha una tensione superficiale di 550mN/m alla temperatura di fusione.

La presenza di Pb come elemento in lega allo stagno fornisce diversi vantaggi: riduce la tensione superficiale dello Sn puro facilitando la bagnabilità, impedisce la trasformazione dello stagno b in stagno alfa, facilita la diffusione degli altri metalli nello stato fuso permettendo una veloce formazione di legami intermetallici.

Il piombo forma un eutettico con lo stagno alla temperatura di 183°C e ad una composizione del 63% in peso di Sn e 37%di Pb. Alcune fonti in letteratura riportano la composizione eutettica al 61.9% di Sn, ma le pubblicazioni che trattano di brasatura indicano come composizione eutettica 63Sn-37Pb. Il diagramma di stato del sistema Pb-Sn è rappresentato in figura. 

 

Diagramma di stato Pb-Sn 

 

Le leghe utilizzate in elettronica sono la lega eutettica (63Sn-37Pb) e la lega quasi eutettica (60Sn-40Pb). E’ interessante esaminare la microstruttura di queste leghe in funzione della loro composizione. Raffreddando un liquido con composizione eutettica si ottiene una microstruttura come quella illustrata nella figura sottostante, in cui particelle scure di fase ricca di piombo sono disperse in una matrice chiara ricca di stagno.

 

Microstruttura della lega Pb-Sn eutettica (63Sn-37Pb) 

 

Raffreddando un liquido con composizione quasi eutettica 60Sn-40Pb si ha prima la nucleazione di cristalli di fase ricca di Pb che inizia ad una temperatura di circa 189°C, mentre il liquido attorno tende ad arricchirsi di stagno. Raffreddando ulteriormente, quando si raggiunge la temperatura eutettica la fase ancora liquida solidifica con una microstruttura pari a quella della lega eutettica. Il risultato è una microstruttura eutettica in cui sono dispersi cristalli di fase ricca di Pb. Il comportamento è lo stesso per la lega 50Sn-50Pb, con la differenza che si forma una maggiore quantità di fase ricca di Pb pro-eutettica.  

 

Microstruttura della lega 60Sn-40Pb.

 

Sono visibili i cristalli di fase ricca di Pb dispersi nella matrice eutettica 

 

Microstruttura della lega 50Sn-50Pb

 

 

BRONZI

 

L’ottone è forse la lega al rame più conosciuta e contiene, in genere, il 70% in peso di rame e il 30% di zinco; l’ottone ha un reticolo fcc, come il rame puro, in quanto gli atomi di zinco sono tali da poter sostituire gli atomi di rame nelle posizioni reticolari, purché non superino il 40% in peso della lega, che rappresenta il limite di solubilità dello zinco nel rame. L’ottone è tecnologicamente molto interessante per alcune sue caratteristiche: la soluzione solida di rame e zinco è meccanicamente più resistente del rame da solo, e lo zinco è meno costoso del rame. Si ha, quindi, a disposizione una lega meno cara e più resistente, da impiegare al posto del rame tutte le volte che ciò è possibile. Questa riserva è motivata, ad esempio, dalla conducibilità elettrica relativamente bassa dell’ottone che non può sostituire il rame in molte applicazioni elettriche.

Con Bronzo s’intende una lega tra Rame e Stagno in cui il rame risulta essere il metallo preponderante. Inutile dire come tale lega sia quasi inutilizzata con solo i due classici costituenti. Vengono, infatti, soventemente addizionati altri elementi alla lega base onde poterne variare, e migliorare, le proprietà meccaniche e chimiche. Tali elementi sono, tipicamente, il piombo, lo zinco, il manganese, il fosforo, il nickel e il silicio.

Il termine Bronzo si estende anche alle leghe Rame-Alluminio; leghe a base di rame che contengono, rispettivamente, percentuali di alluminio variabili dal 5 al 12% (ed eventualmente ferro, nichel, manganese, silicio, ecc.). Come si è visto, quindi, il bronzo è un termine che racchiude in se un’ampia varietà di leghe metalliche delle proprietà estremamente variabili.

 

Bronzi a base stagno

Tale tipologia di bronzi è forse la più classica e, sicuramente, la più antica. L’aggiunta di stagno, in percentuale crescente, da origine a leghe che presentano un incremento alla durezza e buone caratteristiche meccaniche. Queste leghe sono lavorabili plasticamente e si possono laminare, estrudere, forgiare, stampare e trafilare. Viene qui sotto riportato il diagramma di fase della lega rame stagno:

 

 

Diagramma di fase rame-stagno

 

Aumentando la percentuale di stagno si ricavano leghe con durezza maggiore e, quindi, minore malleabilità. Fino al 6% di stagno, si ha un bronzo malleabile, dal 6 al 18% di stagno si ha una lega molto resistente tipica per costruire armature e cuscinetti. Solitamente si riscontra, come limite di malleabilità a caldo o a freddo, il 15% di stagno in lega. Percentuali maggiori rendono infatti processi impieganti tale tipo di lavorazione proibitivi. Le leghe con percentuali attestate attorno al 22% sono comunemente impiegate per fusi quali campane e, fino a non molte decadi fa, cannoni. Leghe con il 33% di stagno formano una lega durissima impiegata in ambienti di nicchia per apparecchi di uso specifico data la sua elevata fragilità.

Le leghe bronzee hanno una colorazione che varia a seconda della percentuale di stagno apparendo rosso dorato in forte presenza di Rame. Colore che sbiadisce verso pallidi gialli argentati all’aumentare delle percentuali del metallo alligante.

Vengono qui sotto riportati gli andamenti delle proprietà principali del bronzo classico al variare delle percentuali di stagno presente:

 

Variazione di TS e allungamento % contro percentuale Sn in Cu

 

 

Durezza Vickers contro percentuale Sn in Cu

 

 

Velocità di rilassamento sforzi contro percentuale di Sn in Cu

 

 

Conduttività elettrica contro percentuale di Sn in Cu

 

La lega binaria rame stango è solitamente piuttosto rara e non infrequentemente sono presenti in lega anche altri metalli quali zinco piombo e fosforo a coadiuvare lo stagno per portare, alla lega, le seguenti proprietà: il Piombo abbassa la temperatura di fusione del metallo, lo rende più colante allo stato fuso e più malleabile a freddo; il piombo facilita anche il lavoro di ritocco durante la fase di rifinitura lo Zinco riduce la ritenzione dei gas che si formano, nella massa metallica, durante la fusione. Ne risulta così una materia più compatta e pulita da impurità gassose che possono portare ad infragilimento dovuto a locale amplificazione degli sforzi; il fosforo aggiunto sotto forma di fosforo di rame, viene utilizzato come disossidante del metallo in fusione. Quando la percentuale risulta poi compresa tra lo 0.1 e lo 0.2 se ne ricava un aumento della durezza della lega.

Le leghe bronzee manifestano un’elevata resistenza alla corrosione e questo ne spiega il larghissimo uso in ambienti che presentano atmosfere fortemente aggressive e corrosive.

Un altro tipico impiego dei bronzi è, indubbiamente, la costruzione di bronzine e cuscinetti. Tale scelta viene motivata dal basso coefficiente d’attrito che si instaura, solitamente, tra questa lega e i normali acciai meccanici.

 

 

ALCUNI USI INDUSTRIALI DEI COMPOSTI DI STAGNO

 

L’ossido di SnIV è molto usato nell’industria della ceramica per opacizzare smalti e rivestimenti vetrosi. Data la sua insolubilità ( o meglio scarsa solubilità) nei vetri e negli smalti serve anche come base per pigmenti; ad esempio SnO2/V2O5 giallo, SnO2/Sb2O5 grigio-blu, SnO2/Cr2O3 rosa. In questi ultimi, con colori che variano dal rosa pallido al marrone scuro, si ha probabilmente incorporamento di CrIII al posto di SnIV, e concomitante lacuna di ioni ossido nel reticolo cristallino; possono essere rappresentati con la formula [SnIV1-2x CrIII2x(o)x]. D’altra parte, i rivestimenti vetrosi basati su Sn ed Sb sono probabilmente dovuti a sostituzione riduttiva senza la presenza di siti vacanti, ad esempio (SnIV1-3x SnIIx SbV2xO-II2). In questi usi si consumano circa 3500 tonnellate di SnO2 all’anno. Un esempio famigliare agli utenti della sotterranea di Londra è il colore blu-grigio usato nella Victoria-line, completata nel 1969; il colore è basatosi di un sistema di ossidi di stagno e antimonio con una piccola aggiunta di V2O5 per controllare la tinta blu. Un’applicazione analoga alla precedente è l’uso dei vapori di SnCl4 per indurire bottiglie di vetro fabbricate di fresco, depositandovi un film trasparente ed indivisibile di SnO2 (<0,1 μm) che viene quindi incorporato nella superficie del vetro. Ciò aumenta la forza e la resistenza all’abrasione del vetro per cui le bottiglie così trattate possono essere fabbricate notevolmente più leggere, senza perdere in robustezza. Quando lo spessore del film di SnO2 è simile alla lunghezza d’onda della luce visibile, si hanno effetti da interferenza su film sottile ed i vetri acquistano un attraente iridescenza. Films leggermente più spessi formano strati conduttori; questi dopo un drogaggio con Sb o F, possono venir usati come elettrodi, congegni elettro-luminescenti (per pannelli luminosi e ed insegne di bassa luminosità negli aerei, nei cinema, ecc..), lampade fluorescenti, coperture in vetri antistatiche, tubi trasparenti da forno, parabrezza antighiaccio (specie per aerei), ecc.. Un’altra proprietà di questi films più spessi è quella di riflettere un’alta percentuale della radiazione infrarossa (termica) restando trasparenti alla radiazione visibile; è quindi ovvia la loro applicazione per isolare termicamente i vetri delle finestre.

Va anche ricordato l’uso di sitmei di ossidi di stagno come catalizzatori eterogenei. I sistemi più vecchi ed ampiamente coperti da brevetti, sono rappresentati da catalizzatori misti di ossidi di stagno e vanadio per l’ossidazione di composti aromatici quali benzene, toluene, xileni,e naftaline e nella sintesi di acidi e anidridi organici. Più di recente sistemi di ossidi misti Sn/Sb sono stati utilizzati nell’ossidazione selettiva e nella amminossidazione del propilene ad acroleina, edell’acido acrilico ad acrilonitrile.

I composti di stagno sono anche di grande importanza industriale nella catalisi omogenea. L’impiego di SnCl4come catalizzatori di Friedel-Crafts nell’acilazione omogenea e nelle reazione di alchilazione e ciclizzazione è noto da diversi decenni. I composti di stagno più comunemente usati in catalisi omogenea sono peraltro i Sali di Sn(II) di acidi organici (acetato, oleato, stearato, ossalato ed ottanoato) per il trattamento degli elastomeri siliconici, ed, impiego ancora più importante, nella produzione di schiume poliuretaniche. Il consumo mondiale di catalizzatori a base di stagno supera, soltanto per queste ultime applicazioni,le 1000 tonnellate annue.

 

 

UTILIZZO DEI COMPOSTI ORGANOSTAGNO

 

Lo stagno non è superato da nessun altro metallo, nella molteplicità delle applicazioni dei suoi composti organometallici. Il primo composto di organostagno venne sintetizzato nel 1849, ma le applicazioni su grande scala sono recenti; le cifre relative alla produzione industriale di composti di organostagno sono aumentate più di 600 volte dal 1950. I composti di organostagno sono soprattutto usati (66%) come agenti stabilizzanti di plastiche PVC; in loro assenza, questi polimeri alogenati vengono rapidamente degradati dal calore, dalla lucee dall’ossigeno a prodotti scoloriti e fragili. Gli stabilizzanti più efficaci sono R2SnX2 dove R è un residuo alchilico (di solito n-ottil) ed X è un gruppo laureato, maleato, ecc.. Per il confezionamento dei cibi sono stati approvati il polimero cis-butenedioato [Oct12Sn-OC(O)CH=CHC(O)O]n, e l’S,S-bis(iso-ottil mercaptoetanoato) Oct12Sn[SCH2C(O)OOct1]2 che vengono usati quando sono richiesti materiali non tossici ad alta trasparenza. Si ritiene che tali composti si comportino da stabilizzanti così efficaci in quanto (i) inibiscono la deidroclorurazione scambiando i loro gruppi anionici X con i siti reattivi Cl nel polimero, (ii) reagiscono con HCl che viene prodotto e quindi lo asportano, impedendo che catalizzi ulteriori eliminazioni e, (iii) agiscono da antiossidanti e quindi prevengono il decadimento del polimero innescato dall’ossigeno atmosferico.

I composti di organostagno trovano un’altra importante applicazione come agenti per la “vulcanizzazione” dei siliconi a temperatura ambiente; i tre composti più comunemente usati sono Bu2SnX2 con X=acetato, 2-etil-esanoato o laurato. Gli stessi composti vengono impiegati per catalizzare l’addizione degli alcoli agli isocianati nella produzione dei poliuretani.

I composti di organostagno sono anche molto usati (30%) come pesticidi in agricoltura ed in questo campo i triorganoderivati sono i prodotti più attivi; l’importanza di tale applicazione può essere facilmente dedotto dal fatto che più di un terzo dei raccolti alimentari mondiali vengono persi ogni anno per infezioni da funghi, batteri, insetti o gramigne. Il grande vantaggio dei composti di organostagno in queste applicazioni sta nel fatto che la loro azione atossica è selettiva e vi è quindi scarso pericolo per le forme di vita superiori (mammiferi); inoltre, i loro prodotti inorganici di degradazione sono completamente atossici. Bun3SnOH e Ph3SnOAc controllano la crescita di funghi come la ruggine delle patate o analoghe infezioni della barbabietola da zucchero, delle arachidi e del riso. Eliminano anche i piccoli ragni rossi dalle mele e dalle pere. Altri composti R3SnX sono efficaci nel contenere la crescita degli insetti, agendo come sterilizzanti chimici o uccidendole larve. O(SbBun3)2 è un eccellente conservante per il legno ed a questo scopo sono anche utilizzati derivati di Ph3Sn- e (cicloesil)3Sn-. Applicazioni analoghe sono quelle come anti-incrostanti marini per battelli rivestiti in legno; vernici contenenti derivati di Bun3Sn- e Ph3Sn- rilasciano lentamente questi gruppi e conservano a lungo la loro azione protettiva contro l’attacco di cirripiedi o di vermi del legno del tipo Teredo. Cellulosa e prodotti in lana vengono analogamente protetti contro i funghi e le tarme.

Di recente in Giappone si è introdotto l’organoderivato R2SnCl2 come alternativa ad SnCl4 per ricoprire i vetri con un sottile film di SnO2, dato che si tratta di un solido non corrosivo, è più facile da maneggiare. La superficie di vetro viene trattata con vapori di Me2SnCl2 sopra i 450°C e, a seconda dello spessore della pellicola di ossido prodotta, il vetro viene indurito e la superficie può essere resa resistente ai graffi, lucente e capace di condurre l’elettricità.

 

 

LO STAGNO NELL’AMBIENTE

 

L'ossido di stagno è insolubile e molto resiste alla corrosione, quindi la quantità di stagno in terreni ed acque naturali è bassa. La concentrazione nel terreno è generalmente compresa tra 1 e 4 ppm ma alcuni terreni ne contengono meno di 0,1 ppm mentre la torba può contenere fino a 300 ppm.

Ci sono pochi minerali contenenti piombo, ma soltanto uno è importante dal punto di vista commerciale ed e' la cassiterite. La zona estrattiva principale si trova nella cintura dello stagno che va dalla Cina attraverso la Tailandia, Birmania e la Malesia fino alle isole dell'Indonesia. La Malesia produce il 40% dello stagno del mondo. Le altre aree estrattive principale sono Bolivia e Brasile. La produzione globale è al di sopra delle 140,000 tonnellate all'anno e le riserve realizzabili ammontano a più di 4 milioni di tonnellate. I concentrati dello stagno sono prodotti intorno alle 130,000 tonnellate all'anno.

 

Precauzioni

Le piccole quantità di stagno che si possono trovare nei cibi in scatola non sono dannose per gli esseri umani. Però, i composti trialchilici e triarilici dello stagno sono biocidi, e devono essere maneggiati con molta attenzione.

 

 

EFFETTI DELLO STAGNO SULLA SALUTE

 

Lo stagno e' applicato in varie sostanze organiche. I legami organici dello stagno costituiscono la forma di stagno più pericolosa per gli esseri umani. Malgrado il pericolo essi sono applicati in tantissime industrie, come l'industria di vernici e l'industria di plastica e in agricoltura attraverso gli antiparassitari. Il numero di applicazioni dei composti di stagno organico sta ancora aumentando, nonostante siamo a conoscenza delle conseguenze dell'avvelenamento da stagno. Gli effetti dei composti organici dello stagno possono variare. Dipendono dal tipo di sostanza presente e dell'organismo che vi è esposto. Trietilstagno è il composto organico dello stagno più pericoloso per gli esseri umani. Ha legami idrogeno relativamente corti. Quando i legami a idrogeno diventano più lunghi il composto di stagno diventa meno pericoloso per la salute umana. Gli esseri umani possono assorbire stagno attraverso gli alimenti, la respirazione ed attraverso la pelle. causando effetti acuti così come effetti di lunga durata.



Gli effetti acuti sono:
- Irritazione a occhi e pelle
- Mal di testa
- Mal di pancia
- Malessere e stordimento
- Forte sudorazione
- Assenza di respiro
- Problemi di utinazione

Gli effetti a lungo termine sono:
- Depressione
- Danni al fegato
- Malfunzionamento del sistema immunitario
- Danno ai cromosomi
- Scarsità di globuli rossi
- Danni al cervello (causanti rabbia, disturbi al sonno, vuoti di memoria e mal di testa)

 

 

EFFETTI AMBIENTALI DELLO STAGNO

 

Lo stagno come in singoli atomi o molecole non e' molto tossico per alcun tipo di organismo, la forma tossica è la forma organica. I componenti organici dello stagno possono mantenersi nell'ambiente per un lungo periodo di tempo. Sono molto persistenti e non abbastanza biodegradabili. I microrganismi hanno molta difficoltà a scindere i composti di stagno organico che si sono accumulati nell'acqua del terreni in molti anni. Le concentrazioni di stagno organico aumentano ancora a causa di ciò.

Lo stagno organico può diffondersi attraverso i sistemi idrici una volta adsorbito sulle particelle di fango. Sono note per causare moltissimi danni agli ecosistemi acquatici, poiché sono molto tossiche per i funghi, le alghe ed il fitoplancton. Il fitoplancton è un collegamento molto importante nell'ecosistema acquatico, poiché fornisce ossigeno ad altri organismi acquatici. È inoltre una parte importante del ciclo alimentare acquatico. Esistono molti tipi differenti di stagno organico che possono variare notevolmente in tossicità. Tributilstagno è il composto di stagno più tossico per pesci e funghi, mentre il trifenilstagno è molto più tossico per il fitoplancton. Lo stagno organico e' noto per disturbare lo sviluppo, la riproduzione, i sistemi enzimatici ed i modelli di alimentazione degli organismi acquatici. L'esposizione principalmente avviene nello strato superiore dell'acqua, dove i composti di stagno organico si accumulano.

 

 

BIBLIOGRAFIA

 

Manuale dei materiali per l’ingegneria ; a cura di AIMAT McGraw-Hill

Manuale dei materiali; Gorge S. Brady, Henry R. Clauser

Chimica degli elementi; N.N. Greenwood, A. Earnshaw

Gemmologia: pietre preziose, perle, coralli,avorio; Cavenago, Bignami; Hoepli

www.lenntech.com

www.chimica-online.it

www.tecnologiaindustriale.it

www.ing.unitn.it/~colombo

www.mindat.org

www.wikipedia.it