ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับดีบุก

ดีบุกเป็นองค์ประกอบที่อาจเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับการใช้งานในกระป๋องกระป๋อง - ซึ่งทุกวันนี้มักจะเป็นอลูมิเนียมจริง ๆ แม้แต่กระป๋องดีบุกดั้งเดิมที่แนะนำครั้งแรกในปี 1800 ส่วนใหญ่เป็นเหล็กที่ชุบด้วยดีบุก

ดังนั้นดีบุกอาจไม่ถ่อมตัว แต่ก็ไม่สำคัญ โลหะนี้ใช้เพื่อป้องกันการกัดกร่อนและผลิตแก้ว มันมักจะพบผสมหรือผสมกับโลหะอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นพิวเตอร์ส่วนใหญ่เป็นกระป๋อง

แหล่งที่มาของดีบุก

ดีบุกค่อนข้างหายากทำเพียงประมาณ 2 ส่วนต่อล้านของเปลือกโลกโลกตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ดีบุกสกัดจากแร่ต่าง ๆ ส่วนใหญ่จาก Cassiterite (SNO₂- โลหะผลิตจากการลดแร่ออกไซด์ด้วยถ่านหินในเตาเผา

มีดีบุกน้อยมากในสหรัฐอเมริกาส่วนใหญ่ในอลาสกาและแคลิฟอร์เนีย ตามที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอสอาลามอสโลหะส่วนใหญ่ผลิตในมาลายาโบลิเวียอินโดนีเซีย Zaire ไทยและไนจีเรีย

การใช้ดีบุก

บางทีการใช้ดีบุกที่สำคัญที่สุดในอดีตคือการทำบรอนซ์ - โลหะผสมของทองแดงและดีบุกหรือโลหะอื่น ๆ - ที่เปลี่ยนอารยธรรมโดยนำในยุคสำริด ผู้คนเริ่มทำหรือซื้อขายสำหรับเครื่องมือและอาวุธสีบรอนซ์ในเวลาที่ต่างกันขึ้นอยู่กับภูมิศาสตร์ แต่ยุคสำริดเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าได้เริ่มต้นประมาณ 3300 ปีก่อนคริสตกาลในตะวันออกใกล้

เพียงแค่ข้อเท็จจริง

ตามที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วเชิงเส้นของเจฟเฟอร์สันแห่งชาติคุณสมบัติของดีบุกคือ:

• จำนวนอะตอม (จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส): 50
• สัญลักษณ์อะตอม (บนตารางธาตุขององค์ประกอบ): SN
• น้ำหนักอะตอม (มวลเฉลี่ยของอะตอม): 118.710
• ความหนาแน่น: 7.287 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
• เฟสที่อุณหภูมิห้อง: ของแข็ง
• จุดหลอมเหลว: 449.47 องศาฟาเรนไฮต์ (231.93 องศาเซลเซียส)
• จุดเดือด: 4,715 F (2,602 C)
• จำนวนไอโซโทป (อะตอมขององค์ประกอบเดียวกันที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน): 51, 8 เสถียร
• ไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด: SN-112 (ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ 0.97 เปอร์เซ็นต์), SN-114 (0.66 เปอร์เซ็นต์), SN-115 (0.34 เปอร์เซ็นต์), SN-116 (14.54 เปอร์เซ็นต์), SN-117 (7.68 เปอร์เซ็นต์), SN-118 (24.22 เปอร์เซ็นต์) (5.79 เปอร์เซ็นต์)

โลหะเก่า

การใช้งานของดีบุกเป็นสีบรอนซ์ย้อนกลับไป 5,000 ปี มันก็ปรากฏขึ้นเป็นครั้งคราวในบันทึกทางโบราณคดีด้วยตัวเอง ตัวอย่างเช่นนักวิจัยขุดที่วัดชาวยิวในกรุงเยรูซาเล็มในปี 2554 ค้นพบชิ้นส่วนขนาดปุ่มที่ประทับด้วยคำพูดของอาราเมอิกสำหรับ "บริสุทธิ์เพื่อพระเจ้า" ตราประทับนี้อาจถูกนำมาใช้เพื่อทำเครื่องหมายวัตถุบริสุทธิ์สำหรับพิธีกรรมสำหรับพิธีกรรมตามรายงานในหนังสือพิมพ์ Haaretz-

นอกเหนือจากบรอนซ์แล้วการมีส่วนร่วมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Tin ต่อมนุษยชาติอาจเป็นกระป๋องที่ต่ำต้อย กระป๋องมีต้นกำเนิดในปัญหาไม้ยืนต้นของวิธีการเลี้ยงกองทัพบก ตามที่สถาบันผู้ผลิตสามารถ (ใช่แม้กระทั่งกระป๋องมีองค์การการค้า) นโปเลียนโบนาปาร์ตเสนอรางวัลในปี 1795 ให้กับทุกคนที่สามารถหาวิธีรักษาอาหารเพื่อการใช้งานทางทหาร ในปี ค.ศ. 1810 เชฟชาวฝรั่งเศส Nicolas Appert ได้รับรางวัล 12,000-Franc Prize โดยการประดิษฐ์ Canning-กระบวนการปิดผนึกอาหารหรือเครื่องดื่มในขวดหรือขวดด้วยการใช้น้ำเดือด

การค้นพบนี้ล้างหนทางสำหรับการประดิษฐ์ของดีบุกสามารถเพียงหนึ่งปีต่อมา ในปี ค.ศ. 1810 พ่อค้าชาวอังกฤษปีเตอร์ดูแรนด์ได้รับสิทธิบัตรในการใช้เหล็กสีกระป๋องเพื่ออาหาร ดีบุกต่อต้านการกัดกร่อนทำให้เป็นสิ่งที่ครอบคลุมสำหรับเหล็กที่ค่อนข้างถูก

ดีบุกสามารถมาถึงชายฝั่งอเมริกันในปี 1818 และ Thomas Kensett & Co บริษัท ผู้ผลิตได้จดสิทธิบัตรกระป๋องในอเมริกาในปี 1825 สงครามกลางเมืองทำให้เกิดความนิยมที่เพิ่มขึ้นของกระป๋องที่เพิ่มขึ้น

ความมั่งคั่งของดีบุกสิ้นสุดลงในช่วงกลางปี ​​20^ไทยอย่างไรก็ตามศตวรรษเมื่อ Coors Brewery แนะนำอลูมิเนียมแรก อลูมิเนียมที่มีราคาถูกกว่าเบาและรีไซเคิลได้อย่างรวดเร็วเหนือดีบุกและเหล็กกล้าอย่างรวดเร็ว

แต่ดีบุกยังคงมีการใช้งาน ดีบุกบวกองค์ประกอบไนโอเบียมทำให้โลหะ superconductive ใช้สำหรับลวด โลหะผสมดีบุก/ตะกั่วใช้ทำบัดกรี โลหะทองแดงและโลหะอื่น ๆ ผสมกับดีบุกเพื่อทำพิวเตอร์ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นโลหะทั่วไปสำหรับเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร และกระจกหน้าต่างจะได้รับพื้นผิวเรียบเนียนจากแม่พิมพ์ของดีบุกที่หลอมเหลวซึ่งเป็นวิธีที่เรียกว่ากระบวนการ Pilkington-

ใครจะรู้?

• ทองเหล่านั้นรูปปั้นออสการ์ไม่ใช่ทองคำที่เป็นของแข็ง จริง ๆ แล้วพวกเขากำลังชุบด้วยทองคำด้วยทองคำ และโลหะ Britannia ทำจากดีบุกประมาณ 92 เปอร์เซ็นต์(ส่วนที่เหลือคือทองแดงและพลวง)
• sn? สัญลักษณ์อะตอมของดีบุกไม่ควรเป็น TN แทนหรือไม่? ที่จริงแล้ว SN นั้นสั้นสำหรับคำภาษาละตินสำหรับดีบุกดีบุก-
• เมื่อดีบุกงอที่อุณหภูมิห้องมันจะทำให้ไฟล์เสียงลวก ๆ เสียงแหลมสูงรู้จักกันในชื่อ "Tin Cry" ที่เกิดจากการเสียรูปของผลึกดีบุก
• ต่ำกว่า 13 องศาเซลเซียสดีบุกกลายเป็นรูปแบบที่เรียกว่า "อัลฟ่า-ติน" กระป๋องสีเทาแป้งนี้เป็น allotrope ซึ่งเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันขององค์ประกอบ Alpha Tin เป็นเซมิคอนดักเตอร์ แต่ยากที่จะทำตามที่นักเคมี Andrea Sellaของ University College London

งานวิจัยปัจจุบัน

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยด้านเทคโนโลยีรู้สึกตื่นเต้นเกี่ยวกับกราฟีนชั้นอะตอมเดียวของคาร์บอนที่ยากกว่าเพชรและยืดได้เหมือนยาง เป็นไปได้อย่างสิ้นเชิงที่การล่วงหน้าไฮเทคครั้งต่อไปเช่นกราฟีนจะมาจากดีบุกต่ำต้อย

นักวิจัยคือมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC ของกรมพลังงานได้คิดค้นชั้นหนึ่งของดีบุกหนา ๆ ที่พวกเขากำลังเรียกสแตนเนน

Stanene มีความพิเศษเพราะเป็นวัสดุแรกที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยประสิทธิภาพ 100 เปอร์เซ็นต์ที่อุณหภูมิห้อง การเพิ่มบางส่วนฟลูออรีนอะตอมรักษาประสิทธิภาพนี้จนถึงและเกินอุณหภูมิที่ชิปคอมพิวเตอร์ทำงาน - สูงถึงประมาณ 212 F (100 C)

“ ตามกฎหมายของมัวร์จำนวนทรานซิสเตอร์ในวงจรบูรณาการหนาแน่นได้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าประมาณทุก ๆ สองปี” นักวิจัยการศึกษายงซุตอนนี้นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Tsinghua ในกรุงปักกิ่งกล่าวกับ Live Science "เป็นผลให้ความหนาแน่นพลังงานของวงจรรวมเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณนำไปสู่ปัญหาร้ายแรงของการใช้พลังงานและการกระจายความร้อน"

Xu และทีมงานของเขารวมถึงนักฟิสิกส์ Shoucheng Zhang ที่ Stanford รู้ว่าพวกเขาต้องการองค์ประกอบหนักที่มีคุณสมบัติของสิ่งที่เรียกว่า "ฉนวนโทโพโลยี" ฉนวนโทโพโลยีเป็นวัสดุที่ดำเนินการไฟฟ้าตามพื้นผิว แต่ไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าในการตกแต่งภายใน

“ ฉนวนโทโพโลยีจำนวนมากได้รับการประดิษฐ์โดยองค์ประกอบที่หนักรวมทั้งปรอทบิสมัท, พลวง, เทลลูเรียมและซีลีเนียม” Xu กล่าว "ไม่มีใครเป็นตัวนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบที่อุณหภูมิห้อง"

ดีบุกไม่เคยศึกษาเพื่อจุดประสงค์นี้มาก่อน แต่ Xu และเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าเมื่อมีการจัดเรียงอะตอมดีบุกในชั้นเดียวของรังผึ้งคุณสมบัติขององค์ประกอบจะเปลี่ยนไป มันกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบที่อุณหภูมิห้องโดยไม่มีอิเล็กตรอนจรจัดเพียงตัวเดียวที่หายไปนักวิจัยรายงานในเดือนพฤศจิกายน 2014

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำด้วย Stanene ควรสร้างความร้อนน้อยลงและดึงพลังงานน้อยกว่าซิลิคอนของพวกเขา

Xu และผู้ทำงานร่วมกันของเขาสร้างกระป๋องชั้นเดียวด้วยกระบวนการที่เรียกว่า Epitaxy ลำแสงโมเลกุลซึ่งควบแน่นองค์ประกอบของก๊าซในชั้นบาง ๆ ภายในสุญญากาศ มันเป็นกระบวนการที่ท้าทาย Xu กล่าวว่าต้องใช้อุณหภูมิที่แน่นอนและความเร็วในการเติบโตของชั้นเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างอะตอมนั้นถูกต้อง ทีมหวังที่จะพัฒนาวิธีที่ถูกกว่าและง่ายขึ้นในการสร้าง Stanene ในอนาคต

“ ขั้นตอนต่อไปคือการเติบโตตัวอย่าง Stanene คุณภาพสูงในขนาดใหญ่จากนั้นใช้วัสดุสำหรับการวิจัยขั้นพื้นฐานและการใช้งานจริง” Xu กล่าว

ติดตามวิทยาศาสตร์สด@livescience-Facebook-Google+-

ทรัพยากรเพิ่มเติม

• Jefferson Lab: The Element Tin
• ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos: ดีบุก
• ราชสมาคมเคมี: ดีบุก