Kalayın Fiziksel Kimyasal Özellikleri ve Alışımları

Kalaydan yapılmış bir tabak

Atom numarası Z = 50, atom ağırlığı M =118,69, simgesi Sn olan ve ele­mentleri sınıflandırma çizelgesinin IV-b sütununda yer alan element. Doğal kalay, atom ağırlıkları 112 ve 124 olan izotoplardan oluşur. Kalayı ham olarak bulmak olasıdır (Afrika’ da ve Sibirya’da), ama daha çok, Sn0₂ formüllü bir maden filizi olan kasiterit biçiminde ortaya çıkar; Bo­livya’da, daha karmaşık bir maden fi­lizi olan Cu₂FeSnS„ formüllü stannit ile karşılaşılır.

Kalayın Metalürjisi ve Fiziksel Özellikleri

Kasiteritin kavrulması, kükürtün elen­mesini ve arseniğin toplanmasını sağ­lar. Elde edilen “siyah kalay” (yakla­şık % 80’i Sn0₂‘dir), 1 200°C’ta dö­ner alevli izabe fırınlarında karbon aracılığıyla indirgenir. Katışkı olarak kalan metaller, yükseltgenme yoluyla ayrılırlar.

Kalayın üç alotrop çeşidi vardır. Alı­şılmış sıcaklık koşullarında kararlı olan çeşit, beyaz kalay ya da P- kalaydır. Bu, 7,28 yoğunluklu, az sert ve dövülgen, beyaz bir metaldir. Bü­küldüğünde, metali oluşturan billurla­rın zorlanmasıyla oluşan bir ses (ka­lay sesi) duyulabilir. 161 °C’m üstün­de, p-kalay Y – kalaya ya da kırılgan kalaya dönüşür; bu kalayın yoğunlu­ğu 6,5’tir, 232°C’ta erir ve 2 270°C’a doğru kaynar. Düşük sıcaklıkta, p – ka­lay, yoğunluğu 5,75 olan a -kalay ya da gri kalaya dönüşür. Bu dönüşüm sı­rasında, kalay toz haline gelir.

Kalayın Kimyasal Özellikleri

Kalay, az indirgen bir metaldir. At­mosfer etkisine direnç gösterdiğin­den, çeşitli metallerin (demir, bakır, vb.) kalaylanmasında kullanılır. Yük­sek sıcaklıkta, oksijenli ortamda yükseltgenerek Sn0₂ dioksiti verir ve tu­tuşarak beyaz bir alevle yanar. Deri­şik ve sıcak bazlar bile kalayı etkile­mezler. Aynı şey, seyreltik hidroklorik asit ve nitrik asit için de söz konu­sudur. Ama bu asitler derişik olduk­larında, kalayı etkileyip kompleks ha­line getirirler. Kalay, bileşiklerinde, II ve IV yükseltgenme derecelerinde bulunur. Kalay (II) klorüre (SnCl₂) ço­ğunlukla kalay tuzu adı verilir ve de­mirin elektrolizle kalaylanmasına ya­rar. Ayrıca, demir (III) oksit ve man­ganez dioksitli boyarmaddelerin ren­gini giderir. Kalay (IV) klorür ya da kalay tetraklorür, kalayın halojenürleri arasmda en önemlisidir. 1605’te Libavius tarafından bulunan bu mad­deye, uzun süre Libavius’un dumanlı çözeltisi adı verilmiştir. Havada duman salan, —33°C’ta katılaşan ve 114°C’ta kaynayan renksiz bir sıvıdır. Sanayide hazırlanması, beyaz-demi- rin (kullanılmış konserve kutulan) ka­laydan arındırılması yoluyla, kalayın toplanmasına yaramaktaydı: Yağlar­dan arındırdıktan sonra, beyaz- demire. normal sıcaklıkta klor etki et­tirilir, akan kalay tetraklorür de top­lanırdı. SnCL ,5H₂ O hidrat, boyama­da pekiştiriri madde olarak kullanılır. Kalay (II) ve kalay (IV) klorürlerin ka­rışımı, altın tuzlarını Cassius purpurası adı verüen bir çökelti oluşturarak indirger; bu çökelti seramikçilikte sır olarak kullandır. Pişirme derecesine göre, pembe, kahverengi-kırmızı, ya da mor tonlar verir. Kalay (II) oksit (SnO) amfoterdir, yani ayrım gözetme­den hem bazik oksit, hem de asidik ok­sit olarak davranabilir. Billurlu kalay dioksit (Sn0₂) cam ya da beyaz sır el­de etmek amacıyla camcılıkta ve se­ramikçilikte kullanılır.

Fransa’da, Dunkergue ikınlarında, elektrolizle kalaylama işleminin yapıldığı bir tesisten görünüş.

Kalayın Alaşımları

Kalayın alaşımları dört kümede sınıf­landırılabilirler.

—   Tunçlar, % 25’e kadar kalay içe- rebilen, bakır ve kalay alaşımlarıdır.

—   Sürtünme önleyici alaşımların kul­lanım alanına bağb olan bileşimleri vardır. Genel olarak, % 60-90 kalay, antimon (% 5-15), bakır (% 5-10) ve kurşun (% 15’e kadar) içerirler.
—     Lehimler, düşük ergime noktalı metallerin (genellikle kalay ve kur­şun) alaşımlarından oluşur. Kurşun­ların lehimleri % 25 kalay içerir. Ka­zanların ve çinkoların lehimlerinde % 30-40 kalay vardır. Tenekelerin le­himleriyse % 45-65 kalay içerir.

—   Ev gereçlerinde kullanılan alaşım­lar, kalaydan başka, genellikle daha sert olmalarını sağlayan, antimon içe­rirler (% 15-20).

—   Basımcılıkta kullanılan harfler, % 65 kurşun, % 25 antimon ve % 10 ka­lay İle hazırlanırlar.

—     Çok kolay eriyebilen alaşımlar (Darcet, Lipowitz, Cerrolow, vb. ala­şımları) kalay, kurşun, bizmut, kadmiyum, indiyum içerirler.