8.7.6: Química del Estaño (Z=50)

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Mencionado en las escrituras hebreas, el estaño es de orígenes antiguos. El estaño es un elemento del Grupo 14 (la familia del carbono) y tiene propiedades principalmente metálicas. El estaño tiene un número atómico 50 y una masa atómica de 118.710 unidades de masa atómica.

Introducción

Mencionado en las escrituras hebreas, el estaño es de orígenes antiguos. Los primeros herreros de metal aprendieron rápidamente que la mezcla de cobre con estaño creaba un metal más duradero (bronce) y es principalmente por sus aleaciones que el estaño se valora hoy en día. El nombre del dios etrusco Tinia, el símbolo químico del estaño se toma del estano latino. El metal es de color blanco plateado y muy suave cuando está puro. Tiene el aspecto de aluminio recién cortado, pero la sensación de plomo.

El estaño pulido es ligeramente azulado. Se ha utilizado desde hace muchos años en el recubrimiento de latas de acero para alimentos porque es más resistente a la corrosión que el hierro. Forma una serie de aleaciones útiles de bajo punto de fusión (soldaduras) que se utilizan para conectar circuitos eléctricos. Doblar una barra de estaño produce un característico sonido chillido llamado “tin cry”. El estaño comparte similitudes químicas con el germanio y el plomo. La minería del estaño comenzó en Australia en 1872 y hoy en día el estaño se usa ampliamente en la industria y el comercio.

Tabla 1: Propiedades básicas del estaño
color	blanco con tinte azulado
dureza	más suave que el oro, más duro que el plomo
radio atómico	140pm
densidad	5.77g/cm ³
punto de fusión	232 grados Celsius
punto de ebullición	2623 grados Celsius
conductividad eléctrica	cerca de 1/7 el de plata
potencial de electrodo	>0.192V
primera energía de ionización	709 kJ/mol
Radio Iónico	93 pm

Reacciones del estaño

Hidrógeno	Estaño no afectado
Nitrógeno	El estaño lo absorbe en lugar de hidrógeno en descarga eléctrica
Argón	No hay señales de una combinación de estaño con argón
Flúor	No reacciona con el estaño a bajas temperaturas, pero a 100 grados centígrados forman flúor estánnico.Quizás uno de los compuestos de estaño más familiares\(SnF_2\), el fluoruro de estaño (II), tiene el nombre comercial de fluoristán y se encuentra en algunas pastas dentales fluoradas.
Cloro	Actúa sobre el estaño a temperatura ambiente
Bromo	Actúa sobre el estaño a temperatura ambiente
Azufre	Se une directamente con el estaño cuando se calienta
Selenio	Reacciona vigorosamente con estaño
Telurio	Reacciona vigorosamente con estaño
Nitrógeno	Formas sobre compuesto por unión directa con estaño
Arsénico	Reacciona con estaño bajo calor y luz
Antimonio	Se disuelve por estaño fundido

Reacción del estaño con oxígeno

Cuando se calienta en él, el estaño produce óxido estánnico

\[Sn_{(s)} + O_{2(g)} \rightarrow SnO_{2(s)}\]

Reacción del estaño con agua (vapor)

\[Sn_{(s)} + 2H_2O_{(g)} \rightarrow SnO_{2(s)} + 2H_{2(g)}\]

Isótopos

Se conocen 10 isótopos estables del estaño, la mayoría de los elementos de la tabla periódica. Este elevado número de isótopos estables podría atribuirse al hecho de que el número atómico de\(\ce{^{50}Sn}\) es un 'número mágico' en la física nuclear.

Cuadro 4: Isótopos de estaño
Isótopo	% Abundancia Natural
112 amu	0.95%
116 amu	14.24%
117 amu	7.57%
118 amu	24.01%
119 amu	8.58%
120 amu	32.97%
122 amu	4.71%
124 amu	5.98%

Alótropos de Estaño

El estaño tiene 3 alótropos: estaño alfa, beta y gamma. El estaño alfa es la forma más inestable de estaño. El betaestaño es el alótropo más comúnmente encontrado del estaño y el estaño gamma solo existe a temperaturas muy altas.

Estados de oxidación del estaño

El estaño, aunque se encuentra en el Grupo 14 de la tabla periódica, es consistente con la tendencia encontrada en el Grupo 13 donde el estado de oxidación inferior se ve favorecido más abajo en un grupo. El estaño puede existir en dos estados de oxidación, +2 y +4, pero el estaño muestra una tendencia a existir en el estado de oxidación +4.

Compuestos Comunes de Estaño

El estaño forma dos óxidos principales, SnO y SnO _{2 (anfóteros).}

Configuración de electrones de estaño

El estaño tiene una configuración electrónica en estado base de 1s ² ^{2s 2} 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ² y puede formar compuestos covalentes de estaño (II) con sus dos electrones p desapareados. En la figura tridimensional a continuación, la primera y más interna capa de electrones está representada por electrones azules, la segunda capa de electrones compuesta por ocho electrones está representada por electrones rojos, la tercera capa que contiene dieciocho electrones se representa con electrones verdes, y el siguiente electrón externo nuevamente contiene dieciocho electrones y se representa en púrpura.

Usos del estaño

Los primeros herreros de metal aprendieron rápidamente que la mezcla de cobre con estaño creaba un metal más duradero (bronce) y es principalmente por sus aleaciones que el estaño se valora hoy en día. Casi la mitad del metal de estaño producido se utiliza en soldaduras, que son aleaciones de bajo punto de fusión que se utilizan para unir alambres. Las soldaduras son importantes en el trabajo de electricistas y plomería. El estaño también se utiliza como recubrimiento para plomo, zinc y acero para evitar la corrosión. Las latas de hojalata son ampliamente utilizadas para almacenar alimentos; la primera lata se utilizó en Londres en 1812.

Preguntas

Encuentra el estado de oxidación del estaño en los siguientes compuestos:

a. SnCl^2 respuesta:2

b. SnO^2 respuesta:4

Escribe una ecuación para la reacción del estaño con el agua. ¿Bajo qué condiciones tiene lugar esta reacción?

respuesta: Sn (s) + 2H ₂ O (g) → SnO ₂ (s) + 2H ₂ (g) La reacción se lleva a cabo si el agua se calienta a una temperatura alta para formar vapor.

Cuál de estas reacciones tiene lugar.

a. estaño con oxígeno Respuesta: SI

b. estaño con hidrógeno Respuesta: NO

c. estaño con argón Respuesta: NO

d. estaño con cloro Respuesta: SI

Arregle lo siguiente en orden de aumento del radio atómico: Sn, K, Ag, C, Pb

Respuesta: C<Sn<Pb<Ag<K

Arreglar lo siguiente en orden decreciente de la energía de ionización: Sn, Si, Pb, I, In.

Respuesta: Si> I > Sn > In > Pb

Referencias

Harwood, William S.; Arenque, F. Geoffrey; Madura, Jeffry D.; y Petrucci, Ralph H. Química general: principios y aplicaciones modernas. Pearson Education, Inc: Nueva Jersey, 2007.
Bailar, J.C.; Emeleo, H.J.; Nyholm, Sir Ronald; Trotman-Dickenson, A.F. Química Inorgánica Integral. Pergamon Press: Oxford, 1973.
Hampel, Clifford A.; Jacobson, C.A. Enciclopedia de reacciones químicas. Reinhold Publishing Corporation: Nueva York, 1958.
Mellor, J.W. Un tratado integral sobre química inorgánica y teórica. Longmans, Green and Co.: Nueva York, 1927.

Colaboradores y Atribuciones

Taylor Hughes, (UCSB)