Stagno (elemento chimico)

Lo stagno è un elemento chimico nella tavola periodica che ha simbolo Sn e numero atomico 50. Questo metallo di post-transizione argenteo e malleabile, che non si ossida facilmente all'aria e resiste alla corrosione, si usa in molte leghe e per ricoprire altri metalli più vulnerabili alla corrosione. Lo stagno si ottiene soprattutto dalla cassiterite (un minerale in cui è presente sotto forma di ossido) e dalla stannite.

Caratteristiche

Lo stagno è un metallo malleabile e molto duttile bianco argenteo, con una struttura cristallina particolare che provoca uno stridio caratteristico quando una barra di stagno viene piegata (il rumore è causato dalla rottura dei cristalli): se riscaldato, perde la sua duttilità e diventa fragile. Questo metallo resiste alla corrosione da acqua marina, da acqua distillata e da acqua potabile, ma può essere attaccato da acidi forti, da alcali e da sali acidi. Lo stagno agisce da catalizzatore in presenza di ossigeno disciolto nell'acqua, che accelera l'attacco chimico.

Forme allotropiche

Lo stagno solido a temperature normali ha due forme allotropiche. Sotto i 13,2 è stabile la forma allotropica alfa, detta stagno grigio, che ha una struttura cristallina cubica molto simile al silicio e al germanio. Sopra la temperatura limite di 13,2 °C invece è stabile la seconda forma allotropica, stagno beta, detto anche stagno bianco con una struttura cristallina tetragonale.

Stagno alfa: densità 5,769 g/cm³; numero di coordinazione 4

Stagno beta: densità 7,265 g/cm³; numero di coordinazione 6

Se raffreddato da solido, lo stagno bianco si riconverte lentamente nella forma allotropica alfa, un fenomeno noto come peste dello stagno che 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.

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, il bronzo fosforoso e il bronzo statuario), il metallo di Babbitt, 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 (è il famoso processo Pilkington).
• Lo stagno si usa anche nelle saldature per unire tubi di rame e 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 organici dello stagno si usano nelle vernici antivegetative con cui è dipinta l'opera viva delle navi, per impedire il proliferare di alghe, crostacei e molluschi su di essa (per esempio il Tributil Stagno Ossido – TBTO).

Lo stagno diventa superconduttore al di sotto dei 3,72: è stato uno dei primi superconduttori scoperti (il primo è mercurio allo stato solido) 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 ). Un magnete superconduttore di un paio di chilogrammi di massa può generare lo stesso campo di un magnete convenzionale pesante molte tonnellate.

Storia

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.

Nel 1900 la Malesia produceva la metà di tutto lo stagno a livello mondiale; l'estrazione vi ebbe inizio dopo che nel 1853 l'Inghilterra soppresse l'imposta su questo metallo.

Nell'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

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. 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, cilindrite, franckeite, canfieldite e teallite.

Composti

Ossidi

• Diossido di stagno (SnO₂)
• Monossido di stagno (SnO)

Alogenuri

• Cloruro stannico (SnCl₄)
• Cloruro stannoso (SnCl₂)
• Bromuro stannico (SnBr₄)

Isotopi

Lo stagno è l'elemento con

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.

Citazioni letterarie

• Allo stagno è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi.
• Viene citato in "Oceano Mare" di Alessandro Baricco, quando lo scrittore (parlando in prima persona) descrive la situazione dei naufraghi sulla zattera, che "si tenevano pezzi di stagno sotto la lingua per resistere alla sete"

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1.
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998.

Voci correlate

• Solfato stannoso
• Stagno nativo
• Bromuro stannico
• Diossido di stagno

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• (EN) Tin, su periodic.lanl.gov, Los Alamos National Laboratory.
• (EN) Tin, su WebElements.com.
• (EN) Tin, su EnvironmentalChemistry.com.