Kalay

Kalay, ₅₀Sn

Kalay
Allotropları	alpha, α (gri); beta, β (beyaz)
Görünüm	gümüşi beyaz (beta, β) veya gri (alfa, α)
Standart atom ağırlığı Ar, std(Sn)	7002118710000000000♠118.710(7)
Periyodik tablodaki Kalay
Ge ↑ Sn ↓ Pb indiyum ← kalay → antimon
Atom numarası (Z)	50
Grup	14. grup (karbon grup)
Period	periyot 5
Blok	p-blok
Element kategorisi	Geçiş sonrası metal
Elektron konfigürasyonu	[Kr] 4d10 5s2 5p2
Kabuk başına elektron	2, 8, 18, 18, 4
Fiziksel özellikler
STP de Faz	katı
Erime noktası	505.08 K ​(231.93 °C, ​449.47 °F)
Kaynama noktası	2875 K ​(2602 °C, ​4716 °F)
Yoğunluk (r.t. yakın)	beyaz, β: 7.265 g/cm3 gri, α: 5.769 g/cm3
sıvı olduğunda ( m.p.)	6.99 g/cm3
Isı entalpisi	beyaz, β: 7.03 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	beyaz, β: 296.1 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	beyaz, β: 27.112 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	−4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 (bir amfoterik oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.96
İyonlaşma enerjisi	1.: 708.6 kJ/mol 2.: 1411.8 kJ/mol 3.: 2943.0 kJ/mol
Atom yarıçapı	deneysel: 140 pm
Kovalent yarıçapı	139±4 pm
Van der Waals yarıçapı	217 pm
kalay spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	​hacim merkezli dörtgen beyaz (β)
Kristal yapı	​yüz merkezli elmas kübik gri (α)
Sesin hızı klay çubuk	2730 m/s (r.t.) (yuvarlama)
Termal Genleşme	22.0 µm/(m·K) (25 °C)
Termal iletkenlik	66.8 W/(m·K)
Elektriksel direnç	115 nΩ·m (at 0 °C)
Manyetik sıralama	gri: diyamanyetik beyaz (β): paramanyetik
Manyetik alınganlık	(beyaz) +3.1·10−6 cm3/mol (298 K)
Young modülü	50 GPa
Kayma modülü	18 GPa
Bulk modülü	58 GPa
Poisson oranı	0.36
Brinell sertliği	50–440 MPa
CAS Numarası	7440-31-5
Tarihçe
Keşfeden	MÖ 3500 civarında
kalay ana izotopları
İzo­top Bol­luk Half-life (t1/2) Bozunma modu Boz­unma 112Sn 0.97% kararlı 114Sn 0.66% kararlı 115Sn 0.34% kararlı 116Sn 14.54% kararlı 117Sn 7.68% kararlı 118Sn 24.22% kararlı 119Sn 8.59% kararlı 120Sn 32.58% kararlı 122Sn 4.63% kararlı 124Sn 5.79% kararlı 126Sn izi 2.3×105 y β− 126Sb

Kalay, sembolü Sn ve atom numarası 50 olan kimyasal bir elementtir. Kalay, karakteristik olarak soluk sarı bir renge sahip gümüşi bir metaldir. Kalay, indiyum gibi, fazla kuvvet olmadan kesilecek kadar yumuşaktır. Bir kalay kalay büküldüğünde, kalay kristallerinin yeniden şekillendirilmesinin bir sonucu olarak “kalay ağlaması” duyulabilir; bu özellik indiyum, kadmiyum ve donmuş cıva ile paylaşılır. Katılaştırmadan sonra saf kalay, çoğu metale benzer ayna benzeri bir görünüm sağlar. Bununla birlikte, çoğu kalay alaşımında (kalay gibi), metal donuk gri bir renkle katılaşır. Kalay, elementlerin periyodik tablosunun 14. grubunda bir geçiş sonrası metaldir. Esas olarak, stannik oksit SnO₂ içeren mineral kasititten elde edilir. Kalay, grup 14, germanyum ve kurşun içindeki komşularının her ikisine de kimyasal bir benzerlik gösterir ve +2 ve biraz daha kararlı +4 olmak üzere iki ana oksidasyon durumuna sahiptir. Kalay, Dünyadaki en bol 49. elementtir ve 10 kararlı izotopla, sihirli proton sayısı sayesinde periyodik tablodaki en fazla kararlı izotoplara sahiptir. İki ana allotrop vardır: oda sıcaklığında, kararlı allotrop β-kalay, gümüş-beyaz, dövülebilir bir metaldir, ancak düşük sıcaklıklarda, elmas kübik yapıya sahip daha az yoğun gri α-kalay haline dönüşür. Metalik kalay havada kolayca oksitlenmez.

Büyük çapta kullanılan ilk kalay alaşımı, M.Ö. 3000'den itibaren  ¹⁄₈ kalay ve  ⁷⁄₈ bakırdan yapılmış bronzdur. MÖ 600'den sonra saf metalik kalay üretildi. Kalanı yaygın olarak bakır, antimon ve kurşun içeren %85-90 kalay alaşımı olan kalaydan yapılmış, Tunç Çağı'ndan 20. yüzyıla kadar sofra takımı için kullanıldı. Modern zamanlarda, kalay, çoğu alaşımda, özellikle %60 veya daha fazla kalay olan kalay / kurşun yumuşak lehimlerde ve optoelektronik uygulamalarda indiyum kalay oksit şeffaf, elektriksel olarak iletken filmlerin üretiminde kullanılır. Kalay için bir başka büyük uygulama, çeliğin korozyona dayanıklı kalay kaplamasıdır. İnorganik kalayın düşük toksisitesi nedeniyle, kalay kaplı çelik teneke kutular olarak gıda ambalajı için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bazı organotin bileşikleri siyanür kadar toksik olabilir.

Tarihçe

Plougrescant-Ommerschans tipinin tören dev bronz kısa kılıçı, Plougrescant, Fransa, MÖ 1500–1300.

Kalay ekstraksiyonu ve kullanımı, farklı metal içerikli polimetalik cevherlerden oluşan bakır nesnelerin farklı fiziksel özelliklere sahip olduğu gözlendiğinde, M.Ö. 3000 yıllarında Bronz Çağının başlangıcına tarihlenebilir. En eski bronz nesneler %2'den daha az kalay veya arsenik içeriğine sahiptir ve bu nedenle bakır cevherindeki eser metal içeriğinden dolayı kasıtsız alaşımlaşmanın sonucu olduğuna inanılmaktadır. Bakıra ikinci bir metal ilavesi sertliğini arttırır, erime sıcaklığını düşürür ve daha yoğun, daha az süngerimsi bir metale soğuyan daha akışkan bir eriyik üreterek döküm işlemini geliştirir. Bu, Bronz Çağı'nın kapalı kalıplarında dökülen çok daha karmaşık şekillerin elde edilmesine izin veren önemli bir yenilikti. Arsenik bronz cisimler ilk olarak, yakın zamanda arseniklerin bakır cevheri ile ilişkili olduğu yaygın olarak ortaya çıkar, ancak sağlık riskleri hızla gerçekleşti ve çok daha az tehlikeli kalay cevherlerinin kaynağı arayışı Bronz Çağının başlarında başladı. Bu, nadir kalay metal talebini yarattı ve uzak kalay kaynaklarını Bronz Çağı kültürlerinin pazarlarına bağlayan bir ticaret ağı oluşturdu.

Kalayın kalay oksit formu olan kasiterit (SnO₂) büyük olasılıkla eski zamanlarda orijinal kalay kaynağıydı. Kalay cevherlerinin diğer formları, daha fazla eritme işlemi gerektiren stannit gibi daha az miktarda bulunan sülfürlerdir. Kasiterit, eşlik eden granitten daha sert, daha ağır ve kimyasal olarak daha dirençli olduğundan alüvyon kanallarında plaser birikintileri olarak birikir. Kasiterit genellikle siyah veya genellikle koyu renklidir ve bu birikintiler nehir kıyılarında kolayca görülebilir. Alüvyon (plaser) birikintileri tesadüfen toplanmış ve altın kaydırmaya benzer yöntemlerle ayrılmış olabilir.

Karakteristikleri

Fiziksel

Kalay yumuşak, sünek ve son derece kristalimsi gümüşi beyaz bir metaldir. Bir kalay büküldüğünde, kristallerin eşleştirilmesinde "kalay çığlığı" olarak bilinen bir çatırtı sesi duyulabilir. Kalay, grup 14'teki en düşük sıcaklık olan yaklaşık 232 °C (450 °F) düşük sıcaklıklarda erir. Erime noktası ayrıca 11 nm parçacıklar için 177.3 °C'ye (351.1 °F) düşürülür.

Oda sıcaklığında ve üzerinde stabil olan β-kalay (metalik form veya beyaz kalay, BCT yapısı) dövülebilir. Aksine, 13.2 °C'nin (55.8 °F) altında stabil olan α-kalay (metalik olmayan form veya gri kalay) kırılgandır. α-kalay, elmas, silikon veya germanyum benzeri bir elmas kübik kristal yapıya sahiptir. α-kalay metalik özelliklere sahip değildir, çünkü atomları elektronların serbestçe hareket edemediği kovalent bir yapı oluşturur. Birkaç özel yarı iletken uygulama dışında yaygın bir kullanımı olmayan donuk gri bir toz malzemedir. Bu iki allotrop, α-kalay ve β-kalay, daha yaygın olarak sırasıyla gri kalay ve beyaz kalay olarak bilinir. 161 °C'nin (322 °F) üzerindeki sıcaklıklarda ve birkaç GPa'nın üzerindeki basınçlarda iki tane daha allotrop, γ ve σ bulunur. Soğuk koşullarda, β-kalay kendiliğinden "kalay zararlı" veya "kalay hastalık" olarak bilinen bir fenomen olan a-kalay'e dönüşme eğilimindedir. Bazı doğrulanamayan kaynaklar, Napolyon'un 1812'deki Rus seferi sırasında, sıcaklıkların o kadar soğuk hale geldiğini, asker üniformaları üzerindeki teneke düğmelerin zamanla dağıldığını ve muhtemelen arka planı olmayan kalıcı bir efsane olan Grande Armée'nin yenilgisine katkıda bulunduğunu söyleniyor.

Α-β dönüşüm sıcaklığı nominal olarak 13.2 °C (55.8 °F) olmasına rağmen, safsızlıklar (örn. Al, Zn, vb.) Geçiş sıcaklığını 0 °C'nin (32 °F) çok altına düşürür ve antimon veya bizmut, dönüşüm hiç gerçekleşmeyebilir, kalayın dayanıklılığını arttırır.

Ticari kalay (%99,8) kaliteleri, safsızlık olarak bulunan az miktarda bizmut, antimon, kurşun ve gümüşün inhibe edici etkisi nedeniyle dönüşüme direnç gösterir. Bakır, antimon, bizmut, kadmiyum ve gümüş gibi alaşım elementleri sertliğini arttırır. Kalay, genellikle istenmeyen sert, kırılgan intermetalik fazlar oluşturma eğilimindedir. Genel olarak diğer metallerde geniş katı çözelti aralıkları oluşturmaz ve az sayıda element kalayda kayda değer katı çözünürlüğe sahiptir. Bununla birlikte, basit ötektik sistemler bizmut, galyum, kurşun, talyum ve çinko ile ortaya çıkar.

Kalay, 3.72 K'nin altında bir süperiletken olur ve incelenecek ilk süperiletkenlerden biriydi; süperiletkenlerin karakteristik özelliklerinden biri olan Meissner etkisi ilk önce süper iletken kalay kristallerinde keşfedildi.

Kimyasal

Kalay, sudaki korozyona karşı dayanıklıdır, ancak asitler ve alkaliler tarafından saldırıya uğrayabilir. Kalay son derece cilalanabilir ve diğer metaller için koruyucu kaplama olarak kullanılır. Koruyucu bir oksit (pasivasyon) tabakası, kalay ve diğer kalay alaşımlarında oluşan oksidasyonu önler. Kalay, oksijen çözeltide olduğunda bir katalizör görevi görür ve kimyasal reaksiyonu hızlandırmaya yardımcı olur.

İzotopları

Kalay, atom, kütle sayısı 112, 114 ila 120, 122 ve 124 olan on kararlı izotopa sahiptir ve herhangi bir elementin en fazla sayısıdır. Bunlardan en bol olanı ¹²⁰Sn (tüm kalayın neredeyse üçte biri), ¹¹⁸Sn ve ¹¹⁶Sn, en azı ise ¹¹⁵Sn'dir. Kütle sayılarına sahip izotopların nükleer dönüşü yoktur, tek olanların dönüşü +1/2'dir. Kalay, üç yaygın izotopu olan ¹¹⁶Sn, ¹¹⁸Sn ve ¹²⁰Sn ile NMR spektroskopisi ile tespit edilmesi ve analiz edilmesi en kolay elementler arasındadır ve kimyasal kaymaları SnMe
4'ye atıfta bulunmaktadır.

Bu çok sayıda kararlı izotopun nükleer fizikteki bir "sihirli sayı" olan atom sayısı 50'nin doğrudan bir sonucu olduğu düşünülmektedir. Kalay ayrıca 99 ila 139 arasında kalan tüm atomik kitleleri kapsayan 31 kararsız izotopta meydana gelir. ¹²⁶Sn dışında, yarı ömrü 230.000 yıl olan tüm radyoizotopların yarı ömrü bir yıldan daha azdır. 1994 ve ¹³²Sn'de keşfedilen radyoaktif ¹⁰⁰Sn, "iki kat büyülü" çekirdeği olan birkaç nüklitten ikisidir: kararsız olmasına rağmen, çok dallanmış proton-nötron oranlarına sahip olmakla birlikte, kararlılığın hızla düştüğü uç noktaları temsil ederler. Başka 30 metastabil izomer, 111 ila 131 arasında izotoplar için karakterize edilmiştir, en kararlı olanı, yarı ömrü 43.9 yıl olan ^121mSn'dir.

Tin kararlı izotoplarının bolluklarındaki göreli farklılıklar, yıldız nükleosentezindeki farklı oluşum biçimleri ile açıklanabilir. ¹¹⁶Sn ila ¹²⁰Sn dahil çoğu yıldızda s-sürecinde (yavaş nötron yakalama) oluşur ve bu nedenle en yaygın izotoplardır, ¹²²Sn ve ¹²⁴Sn ise süpernovadaki r-işleminde (hızlı nötron yakalama) oluşur ve daha azdır. (¹¹⁷Sn ila ¹²⁰Sn izotopları da r-işleminden katkılar alır.) Son olarak, en nadir protonca zengin izotoplar (1¹¹²Sn, ¹¹⁴Sn, ve ¹¹⁵Sn,) s- veya r-işlemlerinde önemli miktarlarda yapılamaz ve kökenleri henüz tam olarak anlaşılamayan p-çekirdekleri arasında düşünülür. Oluşumları için bazı spekülatif mekanizmalar arasında proton yakalama ve fotodisintegrasyon bulunur, ancak ¹¹⁵Sn s-sürecinde kısmen hem doğrudan hem de uzun ömürlü ¹¹⁵In'in kızı olarak üretilebilir.

Bileşikler ve kimya

İnorganik bileşikler

Halid bileşikleri her iki oksidasyon durumu için bilinir. Sn (IV) için dört halidin hepsi iyi bilinmektedir: SnF₄, SnCl₄, SnBr₄ ve SnI₄. Üç daha ağır eleman uçucu moleküler bileşiklerdir, oysa tetraflorür polimeriktir. Dört halojenürün tamamı Sn(II) için de bilinir: SnF₂, SnCl₂, SnBr₂ ve SnI₂. Hepsi polimerik katılardır. Bu sekiz bileşikten sadece iyodürler renklidir.

Kalay (II) klorür (kalay klorür olarak da bilinir) ticari anlamda en önemli kalay halojenürdür. Bu tür bileşiklere giden yolları gösteren klor, SnCl₄ verecek şekilde kalay metal ile reaksiyona girerken, hidroklorik asit ve kalay reaksiyonu SnCl₂ ve hidrojen gazı üretir. Alternatif olarak SnCl₄ ve Sn, ortaklaştırma adı verilen bir işlemle kalay klorüre birleştirilir:

SnCl₄ + Sn → 2 SnCl₂

Kalay birçok oksit, sülfid ve diğer kalkojenid türevleri oluşturabilir. Dioksit SnO₂ (kasiterit), kalay hava varlığında ısıtıldığında oluşur. SnO₂ amfoteriktir, yani hem asidik hem de bazik çözeltilerde çözülür. [Sn(OH)₆]²⁻ gibi K₂[Sn(OH)₆] yapısına sahip stantanlar da bilinmektedir, bununla birlikte serbest stannik asit H₂[Sn(OH)₆] bilinmemektedir.

Kalay sülfürleri hem +2 hem de +4 oksidasyon durumlarında bulunur: kalay (II) sülfür ve kalay (IV) sülfür (mozaik altın).

Hidrürler

+4 oksidasyon durumunda kalay içeren Stannane (SnH₄) kararsızdır. Bununla birlikte, organotin hidridler iyi bilinmektedir, örn. tributiltin hidrid (Sn(C₄H₉)₃H). Bu bileşikler, kalay (III) bileşiklerinin nadir örnekleri olan geçici tributil kalay radikallerini serbest bırakır.

Organotin bileşikleri

Bazen stannanlar olarak adlandırılan organotin bileşikleri kalay-karbon bağları olan kimyasal bileşiklerdir. Kalay bileşiklerinden, organik türevler ticari olarak en yararlı olanlardır. Bazı organotin bileşikleri oldukça toksiktir ve biyosit olarak kullanılmıştır. Bildirilecek ilk organotin bileşiği, 1849'da Edward Frankland tarafından bildirilen dietiltin diiyodit ((C₂H₅)₂SnI₂) idi.

Çoğu organotin bileşiği, renksiz sıvılar veya havaya ve suya karşı kararlı katılardır. Dört yüzlü geometriyi benimserler. Tetraalkil- ve tetraariltin bileşikleri Grignard reaktifleri kullanılarak hazırlanabilir:

SnCl
4 + 4 RMgBr → R
4Sn + 4 MgBrCl

Ticari olarak tetraorgano türevlerinden daha yaygın ve daha önemli olan karışık halid-alkiller, yeniden dağıtım reaksiyonları ile hazırlanır:

SnCl
4 + R
4Sn → 2 SnCl₂R₂

İki değerlikli organotin bileşikleri, ilgili iki değerlikli organogermanyum ve organosilikon bileşiklerinden daha yaygın olmasına rağmen, nadirdir. Sn (II) tarafından sağlanan daha büyük stabilizasyon, "inert çift etkisi" ile ilişkilendirilir. Organotin (II) bileşikleri, kabaca alkenlere eşdeğer olan hem stanenlenleri (formül: R₂Sn, tekli karbenlerde görüldüğü gibi) hem de distannilenleri (R₄Sn₂) içerir. Her iki sınıf da olağandışı reaksiyonlar sergiler.

Oluşum

Kalayın ana cevheri olan cassiterite örneği

WDünya kalay madeni rezervleri (ton, 2011)

Country	Reserves
Çin Halk Cumhuriyeti	1,500,000
Malezya	250,000
Peru	310,000
Endonezya	800,000
Brezilya	590,000
Bolivya	400,000
Rusya	350,000
Avustralya	180,000
Tayland	170,000
Other	180,000
Total	4,800,000

Kalay, düşük ila orta kütleli yıldızlarda (Güneş'in 0.6 ila 10 katı kütlelerde) uzun s-işlemi ile ve son olarak da indiyumun ağır izotoplarının beta bozunması ile üretilir.

Kalay, Dünya'nın kabuğunda en bol bulunan 49. elementtir, çinko için 75 ppm, bakır için 50 ppm ve kurşun için 14 ppm ile karşılaştırıldığında 2 ppm'yi temsil eder.

Kalay, doğal element olarak oluşmaz, ancak çeşitli cevherlerden çıkarılmalıdır. Kasiterit (SnO₂), ticari olarak önemli tek kalay kaynağıdır, ancak küçük miktarlarda kalay, stannit, silindir, franckeit, canfieldit ve teallite gibi karmaşık sülfidlerden geri kazanılır. Kalaylı mineraller hemen hemen her zaman granit kaya ile ilişkilidir, genellikle% 1 kalay oksit içeriği seviyesinde.

Kalay dioksitin daha yüksek özgül ağırlığı nedeniyle, mayınlı kalayın yaklaşık %80'i birincil yakıtlardan aşağı akışta bulunan ikincil birikintilerden kaynaklanır. Kalay genellikle geçmişte aşağı akışta yıkanmış ve vadilerde veya denizde biriken granüllerden geri kazanılır. Kalay madenciliğinin en ekonomik yolları, tarama, hidrolik veya açık çukurlardır. Dünyadaki kalayın çoğu, %0.015 kadar az kalay içerebilen plaser yataklarından üretilir.

2011 yılında, çoğunlukla Çin (110.000 ton), Endonezya (51.000 ton), Peru (34.600 ton), Bolivya (20.700 ton) ve Brezilya'da (12.000 ton) yaklaşık 253.000 ton kalay çıkarıldı. Kalay üretimi tahminleri tarihsel olarak ekonomik fizibilite dinamikleri ve madencilik teknolojilerinin gelişimi ile değişmiştir, ancak mevcut tüketim oranları ve teknolojilerinde, Dünya'nın 40 yıl içinde maden yapabilen kalaydan tükeneceği tahmin edilmektedir. Lester Brown, kalayın yılda %2 büyümenin aşırı muhafazakar bir ekstrapolasyonuna dayanarak 20 yıl içinde tükenebileceğini önerdi.

İkincil veya hurda kalay da metalin önemli bir kaynağıdır. Kalayın ikincil üretim yoluyla geri kazanılması veya hurda kalayın geri dönüşümü hızla artmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri ne 1993'ten beri madencilik ne de 1989'dan bu yana kalay eritirken, 2006'da yaklaşık 14.000 ton geri dönüşüm sağlayan en büyük ikincil üretici olmuştur.

Moğolistan'da yeni yataklar bildirildi ve 2009'da Kolombiya'da Seminole Group Colombia CI, SAS tarafından yeni teneke yatakları keşfedildi.

Ekonomik olarak geri kazanılabilir kalay rezervleri

Yıl	Milyon ton
1965	4,265
1970	3,930
1975	9,060
1980	9,100
1985	3,060
1990	7,100
2000	7,100
2010	5,200

Üretim

Kalay, oksit cevherinin karbon veya kok ile karbotermik olarak indirgenmesiyle üretilir. Hem yankıcı fırın hem de elektrikli fırın kullanılabilir.

Sanayi

En büyük on şirket 2007 yılında dünyanın kalayının çoğunu üretti.

Dünyanın kalayının çoğu, 8 ülkeden, 17 marka altında Londra Metal Borsası'nda (LME) işlem görmektedir.

1985 yılında çökünceye kadar kalayın fiyatını kontrol etmek için 1947'de bir Uluslararası Kalay Konseyi kuruldu. 1984 yılında Avustralya, Bolivya, Endonezya, Malezya, Nijerya, Tayland ve Zaire ile üye olarak Kalay Üreten Ülkeler Derneği kuruldu.

Fiyat ve borsalar

Dünya üretimi ve fiyatı (ABD borsası) kalay.

Kalay, üretici ülkeler ile 1921 yılına dayanan tüketici ülkeler arasındaki karmaşık anlaşmalar nedeniyle diğer mineral ürünler arasında benzersizdir. Daha önceki anlaşmalar biraz resmi olmayan ve düzensiz olma eğilimindeydi ve 1985'te etkili bir şekilde çökmüş olan sürekli olarak numaralandırılmış bir dizinin ilki olan 1956'da "Birinci Uluslararası Kalay Anlaşması" na yol açtı. Bu anlaşmalarla, Uluslararası Kalay Konseyi (ITC) kalay fiyatları üzerinde önemli bir etkiye sahipti. ITC, tampon stoğu için kalay satın alarak düşük fiyat dönemlerinde kalay fiyatını destekledi ve stoktan kalay satarak yüksek fiyat dönemlerinde fiyatı kısıtlayabildi. Bu, tüketici ülkelerine yeterli kalay akışı ve üretici ülkeler için kar sağlamak üzere tasarlanmış, anti-serbest piyasa yaklaşımıydı. Bununla birlikte, tampon stoku yeterince büyük değildi ve bu 29 yılın çoğunda kalay fiyatları bazen keskin bir şekilde yükseldi, özellikle 1973'ten 1980'e kadar yaygın enflasyon birçok dünya ekonomisini rahatsız etti.

1970'lerin sonunda ve 1980'lerin başında, ABD Hükümeti kalay stokları kısmen tarihsel olarak yüksek kalay fiyatlarından yararlanmak için agresif bir satış modundaydı. 1981-82 yıllarındaki keskin durgunluğun kalay endüstrisinde oldukça sert olduğu kanıtlandı. Kalay tüketimi önemli ölçüde azaldı. ITC, tampon stoğu için hızlandırılmış satın alma yoluyla gerçekten dik düşüşlerden kaçınabildi; bu faaliyet ITC'nin kaynaklarını arttırmak için bankalardan ve metal ticaret şirketlerinden geniş borç almasını gerektiriyordu. ITC, kredi limitine ulaşana kadar 1985 sonlarına kadar borçlanmaya devam etti. Hemen, büyük bir "kalay krizi" takip etti - kalay yaklaşık üç yıl boyunca Londra Metal Borsası'nda işlem yapmaktan çıkarıldı, ITC kısa süre sonra çözüldü ve şimdi serbest piyasa ortamında kalay fiyatı keskin bir şekilde 4 dolara düştü ve 1990'larda bu seviyede kaldı. Fiyat, 2010-09 dünya ekonomik krizini takiben tüketimde bir toparlanma ile 2010 yılına kadar tekrar artmış, yeniden stoklama ve dünyadaki gelişmekte olan ekonomilerdeki tüketimin devam eden büyümesine eşlik etmiştir.

London Metal Exchange (LME) kalay için ana ticaret sitesidir. Diğer kalay sözleşme pazarları Kuala Lumpur Kalay Pazarı (KLTM) ve Endonezya Kalay Borsasıdır (INATIN).

Yıllar boyunca kg başına fiyat:

Kalay (Kg başına ABD doları)

	2008	2009	2010	2011	2012
Price	18.51	13.57	20.41	26.05	21.13

Uygulamalar

2018'de lehimde üretilen tüm kalayın yarısından azı kullanıldı. Geri kalanı kalay kaplama, kalay kimyasalları, pirinç ve bronz alaşımları ve niş kullanımları arasında bölündü.

Lehim

Kalay, lehim olarak kurşun içeren alaşımlarda, ağırlıkça %5 ila 70 miktarında kullanılmıştır. Kurşunlu kalay, erime sıcaklığı 183 °C (361.4 °F) olan ağırlık oranı %61.9 kalay ve %38.1 kurşun (atom oranı: %73.9 kalay ve %26.1 kurşun) ötektik bir karışım oluşturur. Bu tür lehimler öncelikle boruları veya elektrik devrelerini birleştirmek için kullanılır. Avrupa Birliği Atık Elektrikli ve Elektronik Ekipman Direktifi (WEEE Direktifi) ve Tehlikeli Maddelerin Sınırlandırılması Direktifi 1 Temmuz 2006 tarihinde yürürlüğe girdiği için, bu tür alaşımlardaki kurşun içeriği azalmıştır. Kurşunun değiştirilmesi, daha yüksek bir erime noktası ve elektrik problemlerine neden olan teneke bıyıkların oluşumu da dahil olmak üzere birçok soruna sahiptir. Kalay zararlısı kurşunsuz lehimlerde meydana gelebilir ve lehimli eklemin kaybına yol açar. Eklem bütünlüğü sorunları devam etse de, yedek alaşımlar hızla bulunur.

Kalay kaplama

Kalay, demire kolayca yapışır ve korozyonu önlemek için kurşun, çinko ve çeliği kaplamak için kullanılır. Kalay kaplı çelik kaplar gıdaların korunması için yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu metalik kalay pazarının büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Gıdaları korumak için teneke kutu, ilk olarak 1812'de Londra'da üretildi. İngiliz İngilizcesi konuşanlara "teneke", Amerikan İngilizcesi konuşanlara ise "teneke kutu" veya "teneke kutu" diyoruz. Bu tür bir kullanımın bir türevi, Avustralya'daki "bira kutusu" anlamına gelen argo terimi "tinnie" veya "tinny" dir. Kalay düdüğü denir, çünkü ilk önce kalay kaplı çelikten seri olarak üretilmiştir. Tencereler ve tavalar gibi bakır pişirme kapları, asitli yiyeceklerin bakır ile kombinasyonu toksik olabileceğinden, genellikle ince bir kalay kaplamasıyla kaplanır.

Özel alaşımlar

Kalay, diğer elementlerle kombinasyon halinde çok çeşitli yararlı alaşımlar oluşturur. Kalay en yaygın olarak bakır ile alaşımlanır. Kalay %85-99 kalay ve kurşun alaşımıdır; taşıyıcı metal de yüksek oranda kalay içerir. Bronz çoğunlukla bakırdır (%12 kalay), fosfor ilavesi fosfor bronz verir. çan metali aynı zamanda %22 kalay içeren bakır-kalay alaşımıdır. Kalay bazen sikkede kullanılmıştır; örneğin, bir zamanlar Amerikan ve Kanada peni'lerinin tek haneli yüzdesini (genellikle yüzde beş veya daha az) oluşturdu. Bakır genellikle bu tür madeni paralarda, bazen çinko da dahil olmak üzere ana metaldir, bunlara bronz ve / veya pirinç alaşımları denebilir.

Niyobyum-kalay bileşiği Nb₃Sn, yüksek kritik sıcaklığı (18 K) ve kritik manyetik alanı (25 T) nedeniyle süper iletken mıknatısların bobinlerinde ticari olarak kullanılır. İki kilogram kadar az bir süper iletken mıknatıs, ton ağırlığında geleneksel bir elektromıknatısın manyetik alanını yapabilir.

Nükleer yakıtın kaplanması için zirkonyum alaşımlarına az miktarda kalay eklenir.

Bir boru organındaki metal boruların çoğu kalay / kurşun alaşımlıdır, 50/50 en yaygın bileşimdir. Borudaki kalay oranı borunun tonunu tanımlar, çünkü kalay arzu edilen bir ton rezonansına sahiptir. Bir kalay / kurşun alaşımı soğuduğunda, önce kurşun faz katılaşır, daha sonra ötektik sıcaklığa ulaşıldığında geri kalan sıvı, parlak olan ve kalay fazı ile kontrast benekli veya lekeli bir etki oluşturan katmanlı kalay / kurşun ötektik yapıyı oluşturur. Bu metal alaşımına benekli metal denir. Borular için kalay kullanmanın başlıca avantajları, görünümü, işlenebilirliği ve korozyona karşı direncidir.

Optoelektronik

İndiyum ve kalay oksitleri elektriksel olarak iletken ve şeffaftır ve sıvı kristal ekranlar gibi Optoelektronik cihazlardaki uygulamalarla şeffaf elektrik iletken filmler yapmak için kullanılır.

Diğer uygulamalar

Kalaylı tapak

Delinmiş kalay olarak da adlandırılan delikli kalay kaplı çelik, hem işlevsel hem de dekoratif ev eşyaları oluşturmak için Orta Avrupa'da menşeli bir esnaf tekniğidir. Dekoratif delici tasarımlar, yerel geleneklere ve zanaatkârların kişisel yaratımlarına dayanarak çok çeşitli şekillerde mevcuttur. Delikli kalay fenerler, bu esnaf tekniğinin en yaygın uygulamasıdır. Delinmiş tasarımda parlayan bir mum ışığı, oturduğu odada dekoratif bir ışık deseni oluşturur. Fenerler ve diğer delinmiş teneke ürünler Yeni Dünya'da en eski Avrupa yerleşiminden oluşturuldu. İyi bilinen bir örnek, Paul Revere'nin adını taşıyan Revere feneridir.

Modern dönemden önce, Alplerin bazı bölgelerinde bir keçi veya koyun boynuzu sivriltilerek ve bir ila dokuz arasındaki alfabe ve sayılar kullanılarak bir teneke panel delinebilirdi. Bu öğrenme aracı uygun şekilde "korna" olarak biliniyordu. Modern reprodüksiyonlar kalpler ve laleler gibi motiflerle dekore edilmiştir.

Amerika'da, buzdolabından önceki günlerde pasta kasaları ve gıda kasalarında kullanılıyordu. Bunlar, çeşitli stil ve boyutlarda ahşap dolaplardı - zemin ayakta veya asılı dolaplar, haşarat ve böcekleri caydırmak ve bozulabilir gıda maddelerinden tozdan uzak tutmak anlamına geliyordu. Bu dolaplar, kapılarda ve bazen yanlarda, sinekler hariç hava sirkülasyonuna izin vermek için çeşitli tasarımlarda ev sahibi, dolap üreticisi veya bir tinsmith tarafından delinmiş teneke ekler içeriyordu. Bu makalelerin modern reprodüksiyonları Kuzey Amerika'da popülerliğini korumaktadır.

Pencere camı çoğunlukla erimiş kalay (düz cam) üzerinde erimiş camın yüzmesi ile yapılır, bu da düz ve kusursuz bir yüzeye neden olur. Buna "Pilkington süreci" de denir.

Kalay, gelişmiş Li-ion bataryalarda negatif elektrot olarak da kullanılır. Uygulanması, bazı kalay yüzeylerin Li-ion pillerinde kullanılan karbonat bazlı elektrolitlerin ayrışmasını katalizleyen gerçeği ile sınırlıdır.

Bazı diş bakım ürünlerine kalay florür (SnF₂) olarak kalay (II) florür eklenir. Kalay (II) florür kalsiyum aşındırıcılar ile karıştırılabilirken, daha yaygın sodyum florür kalsiyum bileşikleri varlığında yavaş yavaş biyolojik olarak inaktif hale gelir. Diş eti iltihabının kontrol edilmesinde sodyum florürden daha etkili olduğu gösterilmiştir. Kalay, Extreme ultraviyole litografi için ışık kaynağı olarak işlev gören lazerle indüklenen plazmaları oluşturmak için de hedef olarak kullanılır.

Organotin bileşikleri

Kalayın tüm kimyasal bileşiklerinden organotin bileşikleri en yoğun şekilde kullanılır. Dünya çapında endüstriyel üretim muhtemelen 50.000 tonu aşıyor.

PVC stabilizatörleri

Organotin bileşiklerinin büyük ticari uygulaması PVC plastiklerin stabilizasyonundadır. Bu gibi stabilizatörlerin yokluğunda, PVC ısı, ışık ve atmosferik oksijen altında hızla bozularak renksiz, kırılgan ürünlere yol açar. Kalay, aksi takdirde plastik malzemeden HC1 kaybını başlatacak olan kararsız klorür iyonlarını (Cl⁻) temizler. Tipik kalay bileşikleri, dilaurat gibi dibutiltin diklorürün karboksilik asit türevleridir.

Biyosidler

Bazı organotin bileşikleri hem avantajları hem de problemleri olan nispeten toksiktir. Mantar öldürücü, böcek ilacı, yosun öldürücü, ahşap koruyucu ve zehirli boya maddesi olarak biyosidal özellikler için kullanılırlar. Tributiltin oksit, ahşap koruyucu olarak kullanılır. Tributyltin, gemilerde deniz organizmalarının büyümesini önlemek için gemi boyası için katkı maddesi olarak kullanıldı, organotin bileşikleri, bazı deniz organizmaları (örneğin köpek salyangozu) için son derece yüksek bir toksisiteye sahip kalıcı organik kirleticiler olarak kabul edildikten sonra kullanım azaldı. AB, 2003 yılında organotin bileşiklerinin kullanımını yasaklarken, bu bileşiklerin deniz yaşamı üzerindeki toksisitesi ve bazı deniz türlerinin üremesine ve büyümesine zarar verme endişeleri (bazı raporlar, deniz yaşamı üzerindeki litre başına 1 nanogram konsantrasyonunda biyolojik etkileri açıklamaktadır. ) Uluslararası Denizcilik Örgütü tarafından dünya çapında yasak getirmiştir. Birçok ülke artık organotin bileşiklerinin kullanımını 25 m'den (82 ft) daha uzun kaplarla kısıtlamaktadır.

Organik Kimya

Bazı kalay reaktifleri organik kimyada faydalıdır. En büyük uygulamada, kalay klorür, nitro ve oksim gruplarının aminlere dönüştürülmesi için yaygın bir indirgeyici maddedir. Stille reaksiyonu organotin bileşiklerini organik halidler veya psödohalidlerle birleştirir.

Li-ion piller

Kalay, lityum metal ile metaller arası birkaç faz oluşturur ve bu da onu pil uygulamaları için potansiyel olarak çekici bir malzeme haline getirir. Kalayın lityum ile alaşımlanması üzerine büyük hacimsel genişlemesi ve düşük elektrokimyasal potansiyellerde kalay-organik elektrolit arayüzünün kararsızlığı ticari hücrelerde istihdam için en büyük zorluklardır. Sorun Sony tarafından kısmen çözüldü. Kobalt ve karbon içeren kalay metaller arası bileşik, 2000'lerin sonunda piyasaya sürülen Nexelion hücrelerinde Sony tarafından uygulanmıştır. Aktif malzemenin bileşimi yaklaşık olarak Sn_0.3Co_0.4C_0.3'tür. Son araştırmalar, tetragonal (beta) Sn'nin sadece bazı kristalin fasetlerinin istenmeyen elektrokimyasal aktiviteden sorumlu olduğunu göstermiştir.

Önlemler

Kalay metal, oksitleri ve tuzlarından zehirlenme vakaları neredeyse bilinmemektedir. Öte yandan, bazı organotin bileşikleri siyanür kadar zehirlidir.

İşyerinde teneke maruz kalma solunum, cilt teması ve göz teması ile ortaya çıkabilir. İş Sağlığı ve Güvenliği İdaresi (OSHA), 8 saatlik bir çalışma günü boyunca işyerinde kalay maruziyet için yasal sınırı (izin verilen maruz kalma sınırı) 2 mg/m³ olarak belirlemiştir. Ulusal İş Sağlığı ve Güvenliği Enstitüsü (NIOSH) 8 saatlik bir iş günü için önerilen 2 mg/m³'lük maruz kalma sınırını (REL) belirlemiştir. 100 mg/m³ seviyelerinde, kalay hemen yaşam ve sağlık için tehlikelidir.