Eztainu

Ez da erraz herdoiltzen, eta, beraz, oso erabilgarria da korrosioari aurre egiteko. Eztainua kolore zuri-zilarkarako metala da. Zinka baino gogortasun txikiagoa du, eta beruna baino handiagoa 100 °C-ko tenperaturan, oso harikortasun eta xaflagarritasun handia du, eta, horrela, eztainuzko orriak lortu daitezke, hamarren bat milimetroko lodierakoak. Beroan, oso hauskorra da, eta hauskortu daiteke. Azido indartsuek kalte egiten diote. Giro-tenperaturan (20 °C) elementu solido bat da. Xaflakorra da, eta, tenperatura horretan, gainazala oxidatzen zaio. Efektu horri esker, korrosioarekiko erresistentea da. Gainera, aleazio askotan aurkitzen da. Metal horren barra bat tolestean, eztainuaren garrasia izeneko soinu bereizgarri bat sortzen da, barra osatzen duten kristalen marruskaduragatik. Ezaugarri deigarrienetako bat da, baldintza termiko jakin batzuetan eztainuaren izurria jasaten duela. Eztainu puruak bi aldaera alotropiko ditu: eztainu zuria, normala, metalikoa, eroale elektrikoa, egitura tetragonala duena eta 13,2 °C-tik gorako tenperaturetan egonkorra dena, eta eztainu grisa, hauts ez-metalikoa, erdieroalea, 13,2 °C-tik beherako tenperaturetan egitura kubiko eta egonkorra, oso hauskorra eta zuriak baino pisu espezifiko txikiagoa duena.

Lehenengo formak kristalinoa da; bigarrena, berriz, 18 °C baino gutxiagoko tenperaturan egonkorra, hauts forman agertzen da. Tenperatura honen azpitik, eztainu zuria eztainu gris bihurtzen da, zenbat eta tenperatura txikiagoa izan, gero eta azkarrago. Eztainu oso elementu urria da Lurrean; bakarrik % 0.001 da, nahiz eta mineral forman kontzentraturik agertu, garrantzitsuena cassiterita izanez, SnO2.

Eztainua metal xaflakorra da, biguna, harikorra eta zilar-kolore zurikoa, oso kristalinoa. Eztainu barra bat tolesten denean, kristaletako bikien ondorioz sortzen den «eztainuaren garrasia» soinua entzuten da^[2]. Eztainua 232 °C (449,6 °F) inguruko tenperatura baxuetan urtzen da, 14. taldeko baxuenak. Fusio-puntua are gehiago murrizten da 177,3 °C-era (351,1 °F) 11 nm-ko partikulen kasuan^[3][4].

β-eztainua (forma metalikoa, edo eztainu zuria, BCT egitura), giro-tenperaturan egonkorra da, eta, haren gainetik, xaflakorra. α-eztainua (forma ez-metalikoa edo eztainu grisa), berriz, egonkorra da 13,2 °C-etik behera (55,8 °°F), eta hauskorra da. α-eztainuak diamantearen, silizioaren edo germanioaren antzeko kristal-egitura kubikoa du. α-eztainuak ez du propietate metalikorik bere atomoek egitura kobalente bat eratzen dutelako, non elektroiak ezin diren aske mugitu. Hauts itxurako material gris motela da, eta erdieroaleen aplikazio espezializatu gutxi batzuk baino ez du beste erabilerarik. Bi alotropo horiek, α-eztainua eta β-eztainua, eztainu grisa eta eztainu zuria izenez ezagutzen dira, hurrenez hurren. Beste bi alotropo ere badaude, γ eta σ, 161 °C-etik gorako tenperaturetan (321,8 °F) eta zenbait GPa-tik gorako presioetan^[5]. Hotz kondizioetan, β eztainua, berez, α eztainu bihurtzen da; eztainuaren izurria edo eztainuaren gaixotasuna esaten zaio fenomeno horri. Egiaztatu ezin diren iturri batzuek diote Napoleonen 1812ko kanpaina errusiarrean, tenperaturak hain hotz bihurtu zirela soldaduen uniformeetako eztainuzko botoiak denborarekin desegin zirela, eta horrek Grande Arméeren porrotean lagundu omen zuen^[6]. Ekineko kondaira da, ziur aski gertakarietan benetako ondoriorik izan ez zuena^[7][8][9].

α-β transformazio-tenperatura nominalki 13,2 °C (55,8 °F) bada ere, ezpurutasunak (adibidez, Al, Zn, etab.) trantsizio-tenperatura 0 °C-etik (32,0 °F) oso behera jaisten dute, eta, antimonioa edo bismutoa gehitzean, transformazioa ez litzateke inola ere gertatuko, eta eztainuaren iraunkortasuna areagotuko litzateke^[10].

Eztainuaren maila komertzialek (% 99,8) eraldaketari eusten diote ezpurutasun gisa dauden bismuto, antimonio, berun eta zilar kantitate txikien efektu inhibitzailearen ondorioz. Kobrea, antimonioa, bismutoa, kadmioa eta zilarra gisako aleazio-elementuek gogortasuna handitzen dute. Eztainuak nahiko erraz eratzen ditu metal arteko fase gogor eta hauskorrak, eta ez dira egokiak izaten. Beste metal batzuetan, oro har, ez du disoluzio solidoaren tarte handirik eratzen, eta elementu gutxik dute disolbagarritasun solido nabarmenik eztainuan. Hala ere, eutektiko-sistema sinpleak ematen dira bismutoarekin, galioarekin, berunarekin, talioarekin eta zinkarekin^[10].

Eztainua 3,72 K^[11] baino gutxiagorekin supereroale bihurtzen da, eta aztertu zen lehen supereroaleetako bat izan zen; Meissner efektua, supereroaleen ezaugarri bereizgarrietako bat, eztainuzko kristal supereroaleetan aurkitu zen lehen aldiz^[12].

Eztainuak korrosioari aurre egiten dio, baina azidoek eta alkaliek eraso diezaiokete. Eztainua oso leundua izan daiteke, eta beste metal batzuk babesteko geruza gisa erabiltzen da^[2]. Oxido babes-geruza batek (pasibazioa) oxidazio handiagoa eragozten du, eztainuan eta beste eztainu-aleazio batzuetan sortzen den oxidazio bera^[13].​ Eztainuak katalizatzaile gisa jokatzen du oxigenoa disolbatuta dagoenean, eta erreakzio kimikoa bizkortzen laguntzen du^[2].

Eztainuak hamar isotopo egonkor ditu, 112, 114 eta 120, 122 eta 124 masa atomikodunekin, edozein elementuk baino kopuru handiagoa. Horietatik, ugarienak ¹²⁰Sn (eztainu osoaren ia herena), ¹¹⁸Sn eta ¹¹⁶Sn dira; urriena, berriz, ¹¹⁵Sn da. Masa-zenbaki bikoitia duten isotopoek ez dute espin nuklearrik; bakoitiek, berriz, +1/2ko espina dute. Eztainua, bere hiru isotopo arruntekin, ¹¹⁶Sn, ¹¹⁸Sn eta ¹²⁰Sn, erresonantzia magnetiko nuklearraren espektroskopia bidez detektatzeko eta aztertzeko elementurik errazenetako bat da, eta bere lerrakuntza kimikoak SnMe-ren aurrean erreferentzia dute^[14].

Ustez, isotopo egonkorren kopuru handi hori 50 zenbaki atomikoaren emaitza zuzena da, «zenbaki magiko bat» fisika nuklearrean. Eztainua 31 isotopo ezegonkorretan ere agertzen da, eta 99tik 139 arteko gainerako masa atomiko guztiak hartzen ditu. ¹²⁶Sn-tik kanpo, 230.000 urteko batez besteko bizitzarekin, erradioisotopo guztiek urtebete baino gutxiagoko batez besteko bizitza dute. ¹⁰⁰Sn erradioaktiboa, 1994an aurkitua, eta ¹³²Sn-a dira nukleo «magiko bikoitza» duten nukleido bakanetako bi: ezegonkorrak izan arren, protoi-neutroi erlazio oso asimetrikoak dituztenez, amaiera puntuak adierazten dituzte non hortik aurrera egonkortasuna azkar erortzen den^[15].​ 111 eta 131 isotopoentzako beste 30 isomero metaegonkor bereizi dira, egonkorrena ^121mSn-a izanik, eta batez besteko bizitza 43,9 urtekoa da^[16].

Eztainuaren isotopo egonkor ugaritasunen ezberdintasun erlatiboak azal daitezke izar-nukleosintesian eratzeko dituzten moduengatik. ¹¹⁶Sn-tik ¹²⁰Sn-ra arte, berau barne, s-an (neutroien harrapaketa geldoa) eratzen dira izar gehienetan, eta, beraz, isotopo ohikoenak dira; ¹²²Sn eta ¹²⁴-a, berriz, supernobetako r-prozesuan (neutroien harrapaketa azkarra) soilik eratzen dira, eta ez dira hain ohikoak. ¹¹⁷Sn-tik ¹²⁰Sn-ra arte ere r prozesuaren ekarpenak jasotzen dituzte. Azkenik, protoietan aberatsak diren isotopo bakanenak, ¹¹²Sn, ¹¹⁴Sn eta ¹¹⁵Sn, ezin dira kantitate esanguratsuetan sortu s edo r prozesuetan, eta p nukleoen artean sartzen dira, zeinen jatorria oraindik ez den ongi ezagutzen. Horien eraketarako mekanismoetako batzuk protoien harrapaketa eta fotodesintegrazioari buruzko espekulazioak dira, nahiz eta ¹¹⁵Sn-a partzialki ere sor litekeen s prozesuan, bai zuzenean, bai bizitza luzeko ¹¹⁵In-en alaba gisa^[17].

Eztainua oso metal erabilia da munduko ehunka prozesu industrialetan. Garbia denean, altzairua estaltzeko erabiltzen da latorria eratuz, baita nahastura asko lortzeko ere:

• Brontzea: Kobrea eta eztainuaren nahasturetarako.
• Soldatzeko metala: Beruna eta eztainuaren nahastura.
• Berunezko aleazioan erabiltzen da, musika-organoen hodien xafla egiteko.
• Soldagailu elektrikoarekin egindako soldadura bigunetan, garbiarekin zein aleazioz, ekarpen-material gisa erabiltzen da, zuhurtasunez. RoHS zuzentarauak debekatu egiten du beruna erabiltzea aparatu elektriko eta elektroniko jakin batzuen soldaduran.
• Badaude beste zenbait nahastura eztainuarekin, eta, industria aeroespazialean, titanioarekin nahasturik erabiltzen da, baita intsektizida batzuen osagai gisa ere.
• Beiraren hauskortasuna txikitzeko ere erabiltzen da.
• Eztainuzko konposatuak fungizida, tindagai, hortzetako pasta eta pigmentuetarako erabiltzen dira.
• Etiketetan erabiltzen da.
• Eztainua zeramikaren industrian ere erabiltzen da esmalte zeramikoak egiteko. Bere funtzioa honako hau da: bajan eta altan opakutzaile bat da. Goi-geruzan, ehunekoaren proportzioa altuagoa da behe-tenperaturan baino.
• Ardo botilen gain-buxaduran ere erabiltzen da, kapsula moduan. Elikagaien industrian beruna erabiltzea debekatu ostean zabaldu zen erabilera. Espainia eztainuzko kapsulen fabrikatzaile handienetako bat da.

Eztainuaren erabilera Ekialde Hurbilean eta Balkanetan hasi zen, K.a. 4000 inguruan. Kobrearekin aleazioan erabili zen material berri bat sortzeko, brontzea, eta, horrela, «Brontze Aroa» deritzona sortu zen. Aleazio berriaren garrantziak, zeinarekin harrizkoak edo hezurrezkoak baino arma eta erreminta eraginkorragoak egin zitekeen, Antzinate osoan, merkataritza bizia sortu zuen eztainuzko hobietatik urrutira zeuden herriekin^[18] .

Brontzezko lehen objektuek % 2tik beherako eztainu edo artseniko edukia zuten; beraz, badirudi kobre mineralean aurkitutako metalezko aztarnen edukiagatik nahi gabe sortutako aleazio baten emaitza direla^[19].​ Kobreari bigarren metal bat gehitzeak gogortasuna handitzen du; fusio-tenperatura murrizten du, eta galdaketa-prozesua hobetzen du, masa urtu jariakorrago bat sortzen baitu hozten dena metal dentsoago eta ez hain harroa lortu arte.​ Hori berrikuntza garrantzitsua izan zen, Brontze Aroko molde itxietan urtutako forma askoz konplexuagoak ahalbidetu zituena. Brontze-arsenikoko objektuak Ekialde Hurbilean agertzen dira lehenik, non artsenikoa kobre-mineralarekin batera egon ohi den, baina osasunerako arriskuak azkar agertu ziren, eta eztainu-mineralen iturrien bilaketa, askoz ere arrisku gutxiagokoak, Brontze Aroaren hasieran hasi zen.​ Horrek eztainu metal arraroaren eskaria sortu zuen, eta eztainu iturri urrunak Brontze Aroko kulturen merkatuekin lotu zituen merkataritza sare bat osatuz^{[erreferentzia behar]}.

Kasiterita, Cassiterita izenez ere ezaguna (SnO₂), eztainu-oxidoaren forma, ziurrenik eztainuaren jatorrizko iturria izan zen antzinatean. Eztainuzko mineralen beste forma batzuk sulfuroak dira, urriagoak, hala nola estannita, zeinak galdaketa-prozesu konplexuagoa behar duten. Kasiterita alubioi-kanaletan metatzen da plazer-metaketa gisa, harekin batera doan granitoa baino gogorragoa, astunagoa eta kimikoki erresistenteagoa baita^[20]. Kasiterita beltza edo, eskuarki, iluna izaten da, eta metaketa horiek erraz ikus daitezke ibaiertzetan. Alubioi-metaketak, ustekabean, urrea astintzearen antzeko metodoen bidez jaso eta bereizi izan dira^[21].

Bi prozesuren bitartez lortu daiteke eztainua:

• Kasiteritaren erredukzio pirometalurgikoaren bidez: Kasiterita ezpurutasunetatik banantzen da, eta erreberbero labe batera bidaltzen da, non 1200-1300 °C-ko tenperaturaz koke ikatzaren bidez eztainu purura erreduzitzen den. SnO₂ + 2 C --> 2 CO + Sn Geroago, fintzen da ezpurutasun guztietatik banantzeko (batez ere burdina eta kobrea), azkenik metala lortuz % 99,8ko purutasunarekin^[22][23][24].
• Burdinzuritik, errekuperazio elektrolitikoaren bidez: Burdinzuria eztainuzko geruza bat duen altzairua da. Kontserba industriak duen kontsumo handiarengatik, zenbait metodo landu izan dira eztainua lortzeko horretatik abiatuz. Merkeena sodio hidroxidoko disoluzio batean burdinzuria sartzea da; horrek eztainua disolbatzen du, eta, ondoren, metala lortzen da disoluzio hartan elektrolisia aplikaturik.

Eztainuzko oinarria duten aleazioek (metal zuriak ere esaten zaie) kobrea, antimonioa eta beruna izaten dute. Aleazio horiek propietate mekaniko desberdinak dituzte, konposizioa zein den^[25].

Eztainu, kobre eta antimoniozko aleazio batzuk marruskaduraren aurkako material gisa erabiltzen dira kojineteetan, zizailadura-erresistentzia eta atxikidura txikia dutelako^[25].

Eztainu- eta berun-aleazioak zenbait konposiziotan eta urtze-puntutan merkaturatzen dira. Aleazio eutektikoak % 61,9 eztainua eta % 38,1 beruna du, eta urtze-puntua 183 °C da^[26].​ Eztainu-berun gainerako aleazioak urtze- eta solidotze-prozesuetan fase solidoaren eta fase likidoaren artean oreka dagoen tenperatura-tarte batean urtzen dira, eta solidotze-prozesuan fase solidoa bereizi egiten da; ondorioz, kristal-egitura desberdinak sortzen dira. Fase likidora iristeko tenperatura txikiagoa behar duen aleazio eutektikoa, oso erabilia da osagai elektronikoen soldadura bigunean, osagai horien gainberotzeak eragindako kalte-probabilitateak murrizteko. Eztainuan eta berunean oinarritutako aleazio batzuek, gainera, antimonio-proportzio txikiak dituzte (% 2,5 inguru). Berunezko aleazioen arazo nagusia da hondakinen ingurumen-inpaktu potentziala, eta, horregatik, berunik gabeko aleazioak garatzen ari dira, hala nola eztainu-zilar-kobre aleazioak edo eztainu-kobre aleazio batzuk.

Peltrea eztainu, berun eta antimoniozko aleazio bat da, dekorazio tresnetarako erabiltzen dena. Eztainua hortz-protesien aleazioetan, brontze-aleazioetan eta titanio eta zirkonio aleazioetan ere erabiltzen da^[25].

Eztainu-ekoizle nagusiak dira: Txina, Malaysia, Peru, Indonesia, Bolivia eta Brasil (bereziki Minas Gerais estatuan)^[27] (batez ere Minas Gerais estatuan)^[28].

3TG izeneko gatazka-mineralen taldeko kide da. Talde hori osatzen dute: cassiteritak, wolframitak, koltanak eta urreak. Mineral talde hau ezagunagoa da bere metal deribatu erabilienen ingelesezko siglengatik: tin (eztainua), tungsten (tungstenoa), tantalio (tantaloa) eta gold (urrea (3TG)). Hala mineralak nola metal eratorriak baliabide kritikoak dira hainbat industriarentzat, hala nola elektronikarentzat, automobilgintzarentzat eta hegazkingintzarentzat, eta nazioarteko legediek erregulatzen dituzte, hala nola Dodd Frank lege estatubatuarrak (1502 atala) edo EBko Gatazka Materialen Erregulazioak, askotan gatazka-eremuetan erauzten baitira mineral horiek eta gatazka horiek finantzatzeko eta iraunarazteko balio baitute^[20][17].​

• .
• Lide, David R., ed. Handbook of Chemistry and Physics. (87.. argitaraldia) Boca Raton, Florida: CRC Press, Taylor & Francis Group ISBN 978-0-8493-0487-3..
• Emsley, John. (2001). «Tin» Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press, 445–450 or. ISBN 978-0-19-850340-8..
• Txantiloi:Greenwood&Earnshaw2nd
• Heiserman, David L.. (1992). «Element 50: Tin» Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York: TAB Books ISBN 978-0-8306-3018-9..
• MacIntosh, Robert M.. (1968). «Tin» in Clifford A. Hampel The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation, 722–732 or..
• Stwertka, Albert. (1998). «Tin» Guide to the Elements. (Revised. argitaraldia) Oxford University Press ISBN 978-0-19-508083-4..