Қоңыр: қасиеттері мен қолданылуы

Кіріспе

Тін – химиялық элемент; оның символы Sn (латын тілінен stannum сөзінен) және атомдық нөмірі 50. Күміс түсті металл, қалайы аз күшпен кесілетіндей жұмсақ, ал қалайыдан жасалған таяқшаны қолмен оңай бүгіруге болады. Бүгілген кезде, қалайы кристалдарының өзгеруі салдарынан "қалайдың жылауы" деп аталатын дыбыс естіледі. Қалайы элементтердің периодтық жүйесінің 14-тобындағы пост-өткізімді металл. Ол негізінен касситерит минералынан алынады, оның құрамында қалайы оксиді болады. Қалайы 14-топтағы германий және қорғасын көршілерімен химиялық ұқсастықтарды көрсетеді және екі негізгі тотығу күйіне ие: +2 және сәл тұрақтырақ +4. Қалайы Жер бетіндегі 49-шы ең көп таралған элемент және 10 тұрақты изотопы бар, бұл периодтық жүйедегі ең көп тұрақты изотоптардың саны болып табылады, себебі оның "жақсы" протон саны бар. Оның екі негізгі аллотроптық түрлері бар: бөлме температурасындағы тұрақты аллотроп – β-қалайы, күміс ақ түсті, икемді металл; ал төмен температурада ол алмастың кубикалық құрылымына ие, аздап тығыздығы жоғары сұр α-қалайы. Металл қалайы ауа мен суда оңай тотықпайды. Үлкен масштабта қолданылған алғашқы қалайы қорытпасы – қола, ол 1/8 қалайыдан және 7/8 мыстан (сәйкесінше 12,5% және 87,5%) тұрады, б.з.д. 3000 жылдан бері қолданылып келеді. Б.з.д. 600 жылдан кейін таза металл қалайы өндірілді. Пьютер – 85–90% қалайыдан тұратын қорытпа, ал қалған бөлігі әдетте мыс, антимон, висмут және кейде қорғасын мен күмістен тұрады, ол қола дәуірінен бері ыдыс-аяқ жасау үшін қолданылып келеді. Қазіргі заманда қалайы көптеген қорытпаларда қолданылады, ең бастысы – 60% немесе одан да көп қалайыдан тұратын қалайы-қорғасын жұмсақ тілеуіштерде, сондай-ақ оптоэлектрондық қолданыстарда индий-қалайы оксидінен жасалған мөлдір, электр өткізгіш пленкаларды өндіруде қолданылады. Тағы бір маңызды қолданысы – болатты коррозияға төзімді қалайымен қаптау. Органикалық емес қалайының аз уыттылығына байланысты, қалайымен қапталған болат азық-түлік қаптамасы ретінде, "қалайы банкалар" ретінде кеңінен қолданылады. Кейбір органотин қосылыстары өте улы болуы мүмкін.

Физикалық

Қалай – жұмсақ, иілгіш, созылатын және жоғары кристалды күміс түсті ақ металл. Қалайды бүгендегенде, кристалдардың өзгеруінен туындайтын «қалайдың сыңғыры» деп аталатын сыңғырлау дыбысы естіледі. β-қалай, сондай-ақ ақ қалай деп аталатын, бөлме температурасында және одан жоғары температурада тұрақты элементтік қалайдың аллотроптық (құрылымдық) түрі. Ол металл және иілгіш, денеорталық тетрагональды кристалдық құрылымы бар. α-қалай немесе сұр қалай – металдық емес форма. Ол 13,2 °C (56 °F) төмен температурада тұрақты және сынғыш. α-қалай алмаз және кремний сияқты алмаздық кубикалық кристалдық құрылымға ие. α-қалайдың металдық қасиеттері жоқ, себебі оның атомдары электрондар еркін қозғала алмайтын коваленттік құрылымды құрайды. α-қалай – бұл қарапайым сұр ұнтақ материал, оның арнайы жартылай өткізгіш қолданудан басқа кең таралған қолданысы жоқ. Суық жағдайда β-қалай спонтанды түрде α-қалайға айналуға бейім, бұл құбылыс «қалай ауруы» немесе «қалай зиянкестері» деп аталады. Расталмаған дереккөздерде 1812 жылы Наполеонның Ресей жорығы кезінде температура мұздай болып, әскерлердің формасындағы қалайы түймелер уақыт өте келе ыдырап, Grande Armée жеңіліске ұшырауына себеп болды деген аңыз бар. α-β түрлену температурасы 13,2 °C (56 °F), бірақ қоспалар (мысалы, Al, Zn және т.б.) оны 0 °C (32 °F) төмендетеді. Антимон немесе висмут қосылғанда түрлену мүлдем болмауы мүмкін, бұл беріктікті арттырады. Саудалық сападағы қалай (99,8% қалайдан тұрады) кішкене мөлшердегі висмут, антимон, қорғасын және күміс қоспаларының тежеу әсерінен түрленуге төзімді. Мыс, антимон, висмут, кадмий және күміс сияқты қоспа элементтері қалайдың қаттылығын арттырады. Қалай оңай қатты, сынғыш интерметалдық фазаларды құрайды, олар көбінесе қажет емес. Ол көптеген металдар мен элементтермен ерітіндіге жақсы араласпайды, сондықтан қалайдың қатты ерігіштігі төмен. Қалай бисмутпен, галлиймен, қорғасынмен, таллиймен және мырышпен жақсы араласады, қарапайым эвтектикалық жүйелерді құрайды және зерттелген алғашқы суперөткізгіштердің бірі болды. Мейснер эффектісі – суперөткізгіштердің ерекшеліктерінің бірі, алғаш рет суперөткізгіш қалай кристалдарында ашылған. Қалай, оттегі бар ерітіндіде химиялық реакцияны қозғаушы катализатор ретінде әрекет етеді және химиялық реакцияның жылдамдығын арттыруға көмектеседі.

Tin is a soft, malleable, ductile and highly crystalline silvery white metal. When a bar of tin is bent a crackling sound known as the "tin cry" can be heard from the twinning of the crystals. β tin, also called white tin, is the allotrope (structural form) of elemental tin that is stable at and above room temperature. It is metallic and malleable, and has body centered tetragonal crystal structure. α tin, or gray tin, is the nonmetallic form. It is stable below 13.2 °C (56 °F) and is brittle. α tin has a diamond cubic crystal structure, as do diamond and silicon. α tin does not have metallic properties because its atoms form a covalent structure in which electrons cannot move freely. α tin is a dull gray powdery material with no common uses other than specialized semiconductor applications. In cold conditions β tin tends to transform spontaneously into α tin, a phenomenon known as "tin pest" or "tin disease". Some unverifiable sources also say that, during Napoleon's Russian campaign of 1812, the temperatures became so cold that the tin buttons on the soldiers' uniforms disintegrated over time, contributing to the defeat of the Grande Armée, a persistent legend. The α β transformation temperature is 13.2 °C (56 °F), but impurities (e. g. Al, Zn, etc.) lower it well below 0 °C (32 °F). With the addition of antimony or bismuth the transformation might not occur at all, increasing durability. Commercial grades of tin (99.8% tin content) resist transformation because of the inhibiting effect of small amounts of bismuth, antimony, lead, and silver present as impurities. Alloying elements such as copper, antimony, bismuth, cadmium, and silver increase the hardness of tin. Tin easily forms hard, brittle intermetallic phases that are typically undesirable. It does not mix into a solution with most metals and elements so tin does not have much solid solubility. Tin mixes well with bismuth, gallium, lead, thallium and zinc, forming simple eutectic systems. and was one of the first superconductors to be studied. The Meissner effect, one of the characteristic features of superconductors, was first discovered in superconducting tin crystals. Tin acts as a catalyst triggering a chemical reaction of a solution containing oxygen and helps to increase the speed of the chemical reaction that results.

Изотоптар

Қалайдың он тұрақты изотопы бар, бұл кез келген элементтің арасындағы ең көп көрсеткіш. Олардың массалық сандары: 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 және 124. 120-қалай барлық қалайдың шамамен үштен бірін құрайды. 118-қалай және 116-қалай да көп кездеседі. 115-қалай – ең сирек кездесетін тұрақты изотоп. Жұп массалық саны бар изотоптардың ядролық спині жоқ, ал тақ массалық саны барлардың ядролық спині 1/2-ге тең. Қалайдың осынша көп тұрақты изотоптарының болуына себеп – оның атомдық санының 50-ге теңдігі, бұл ядролық физикадағы «магиялық сан». Қалай – молекулалық салмағына және химиялық ығысуларына сүйенетін ЯМР спектроскопиясы арқылы анықтау және талдау өте оңай элементтердің бірі, бұл ығысулар тетраметилқалайға қатысты анықталады.

Тұрақты изотоптардың ішінде 115-қалайдың жылдам нейтрондарға қатысты нейтронды ұстау қимасы жоғары, ол 30 барнға тең. 117-қалай 2,3 барн қимасымен бір саты төмен тұр, ал 119-қалайдың қимасы 2,2 барнға сәл кіші. Бұл қималар жақсы белгілі болғанға дейін, қалай-қорғасын қорытындысын жылдам реакторлар үшін реактор салқындатқышы ретінде пайдалану ұсынылды, себебі оның балқу температурасы төмен. Қазіргі зерттеулер қорғасын немесе қорғасын-висмут салқындатқыштарына бағытталған, өйткені екі ауыр металл да жылдам нейтрондар үшін дерлік мөлдір, өте төмен нейтронды ұстау қималарына ие. Қалай немесе қалай-қорғасын салқындатқышын пайдалану үшін, қалайды алдымен 115, 117 және 119 қалай изотоптарын жою үшін изотоптарды бөлуден өткізу қажет. Бұл үш изотоптың үлесі табиғи қалайдың шамамен 17%-ын құрайды, бірақ ұстау қимасының көп бөлігін құрайды. Қалған жеті изотоптың ішінде 112-қалайдың ұстау қимасы 1 барнға тең. Табиғи қалайдың 82,7%-ын құрайтын қалған алты изотоптың ұстау қимасы 0,3 барн немесе одан аз, бұл оларды қорғасын мен висмут сияқты нейтрондарға тиімді түрде мөлдір етеді. Қалайдың 99-дан 139-ға дейінгі массалық сандары бар 31 тұрақсыз изотопы бар. Тұрақсыз қалай изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі бір жылдан кем, тек 126-қалайдың жартылай ыдырау мерзімі шамамен 230 000 жылды құрайды. 100-қалай және 132-қалай – «қос магиялық» ядросы бар өте сирек нуклидтердің екеуі. Олар тұрақсыз болғанымен, нейтрон-протон арақатынасы өте тепе-тең емес, сондықтан 100-қалайдан жеңіл және 132-қалайдан ауыр қалай изотоптары одан да тұрақсыз. 111 және 131 аралығындағы қалай изотоптары үшін тағы 30 метатұрақтайтын изомерлер анықталды, ең тұрақтысы – 43,9 жыл жартылай ыдырау мерзіміне ие 121m-қалай. Қалайдың тұрақты изотоптарының салыстырмалы айырмашылықтарын олардың жұлдыздық нуклеосинтез кезінде қалай қалыптасуымен түсіндіруге болады. 116-дан 120-ға дейінгі қалай s-процесінде (баяу нейтронды ұстау) көптеген жұлдыздарда түзіледі, бұл оларды ең көп таралған қалай изотоптарына айналдырады, ал 122 және 124-қалай тек суперновалардағы r-процесінде (жылдам нейтронды ұстау) түзіледі және олар сирек кездеседі. 117-ден 120-ға дейінгі қалай изотоптары да r-процесінде өндіріледі. 112, 114 және 115-қалай изотоптары s немесе r процестерінде маңызды мөлшерде өндірілмейді және олардың шығу тегі жақсы түсінілмеген p-ядроларының қатарына жатады. Олардың пайда болуы туралы кейбір теорияларға протонды ұстау және фотодизинтеграция жатады. 115-қалай тікелей және ұзақ өмір сүретін 115-индийдің қызы ретінде s-процесінде ішінара өндірілуі мүмкін.

Of the stable isotopes, tin 115 has a high capture cross section for fast neutron energies, at 30 barns. Tin 117 ranks one below, with a cross section of 2.3 barns, while tin 119 has a slightly smaller cross section of 2.2 barns. Before these cross sections were well known, it was proposed to use tin lead solder as a reactor coolant for fast reactors because of its low melting point. Current studies are for lead or lead bismuth reactor coolants because both heavy metals are nearly transparent to fast neutrons, with very low capture cross sections. In order to use a tin or tin lead coolant the tin would first have to go through isotopes separation to remove the 115, 117 and 119 tin isotopes. Combined, these three isotopes make up about 17% of natural tin but represent nearly all of the capture cross section. Of the remaining seven isotopes tin 112 has a capture cross section of 1 barn. The other six isotopes forming 82.7% of natural tin have capture cross sections of 0.3 barns or less making them effectively transparent to neutrons, like lead and bismuth are. Tin has 31 unstable isotopes, ranging in mass number from 99 to 139. The unstable tin isotopes have half lives of less than a year except for tin 126, which has a half life of about 230,000 years. Tin 100 and tin 132 are two of the very few nuclides with a "doubly magic" nucleus which despite being unstable, as they have very uneven neutron–proton ratios, are the endpoints beyond which tin isotopes lighter than tin 100 and heavier than tin 132 are much less stable. Another 30 metastable isomers have been identified for tin isotopes between 111 and 131, the most stable being tin 121m, with a half life of 43.9 years. The relative differences in the number of tin's stable isotopes can be explained by how they are formed during stellar nucleosynthesis. Tin 116 through tin 120 are formed in the s process (slow neutron capture) in most stars which leads to them being the most common tin isotopes, while tin 122 and tin 124 are only formed in the r process (rapid neutron capture) in supernovae and are less common. Tin isotopes 117 through 120 are also produced in the r process Tin isotopes 112, 114, and 115, cannot be made in significant amounts in the s or r processes and are among the p nuclei whose origins are not well understood. Some theories about their formation include proton capture and photodisintegration. Tin 115 might be partially produced in the s process both directly and as the daughter of long lived indium 115.

Этимология

"Тин" сөзі герман тілдерінде ортақ және оны протогерман тілінің қайта құрылған "tin om" сөзіне дейін табуға болады; оған туысқан сөздер ретінде неміс тіліндегі "Zinn", швед тіліндегі "tenn" және голланд тіліндегі "tin" жатады. Ол индоевропалық тілдердің басқа тармақтарында табылмайды, тек герман тілінен алынған сөздер арқылы (мысалы, ирланд тіліндегі "tinne" ағылшын тілінен). Латын тіліндегі "stannum" атауы бастапқыда күміс пен қорғасын қоспасын білдірген, бірақ төртінші ғасырда "тин" деген мағынаға ие болды. Алдыңғы латын сөзі "plumbum candidum", яғни "ақ қорғасын" болған. "Stannum", көрінетіндей, ертедегі "stāgnum" сөзінен (сол мағынаны білдіретін) шыққан. "Stannum"/"stāgnum" сөзінің шығу тегі белгісіз; ол индоевропалық тілдерге дейінгі болуы мүмкін. "Мейерс Конверсация Лексиконы" болса, "stannum" корн тіліндегі "stean" сөзінен шыққандығын және біздің заманымыздың бірінші ғасырларында Корнуолл аймағының тиннің негізгі көзі болғанын көрсетеді.

Тарих

Қалайыны өндіру және пайдалануды б.з.д. 3000 жылға дейін, қола дәуірінің бастапқы кезеңіне дейін қана соққан кезде, әртүрлі металл құрамы бар полиметалл кендерінен жасалған мыс заттардың физикалық қасиеттерінің өзгешелігі байқалды. Ең ертедегі қола бұйымдарының құрамында қалайы немесе мырыш мөлшері 2%-дан кем болған және олар мыс кеніндегі іздік металлдардың әсерінен кездейсоқ қоспаның нәтижесі деп саналады. Мысқа екінші металл қосылғанда, оның қаттылығы артады, балқу температурасы төмендейді және құю процесі жақсартады, себебі балқыма сұйықтанып, тығыз, кеуекті емес металлға айналады. Осының нәтижесінде сирек қалайы металға деген сұраныс артты және қалайының алыс көздерін қола дәуірі мәдениеттерінің нарықтарымен байланыстыратын сауда желісі қалыптасты. Касситерит – қалайының оксид түрі, қалайының бастапқы көзі болған. Басқа қалайы кендері, мысалы, станнит сияқты, сирек кездесетін сульфидтер, оларды өңдеу үшін күрделі балқыту процесі қажет. Касситерит көбінесе аллювиалды арналарда, плацерлік шөгінділер түрінде жиналады, өйткені ол бірге кездесетін гранитке қарағанда қатты, ауыр және химиялық тұрақтырақ.

Құралымдар және химия

Құрамындағы көптеген қосылыстарда қалайы II немесе IV тотығу күйінде болады. Еківалентті қалайы бар қосылыстар еківалентті қалайы қосылыстары деп, ал төртвалентті қалайы бар қосылыстар төртвалентті қалайы қосылыстары деп аталады.

Гидридтер

Станан, қалайы +4 тотығу күйінде, тұрақсыз. Дегенмен, органотин гидридтері жақсы белгілі, мысалы, трибутильтин гидриді (Sn(C4H9)3H).

Органотин қосылыстары

Органотин қосылыстары, кейде станандар деп аталады, қалай-көміртекті байланыстары бар химиялық қосылыстар. Қалай қосылыстарының арасында органикалық туындылары коммерциялық жағынан ең пайдалы. Көптеген органотин қосылыстары ауа мен суға тұрақты, түссіз сұйықтықтар немесе қатты заттар болып табылады. Олар төртбұрышты геометриялық пішінге ие. Тетраалкил және тетраарильтин қосылыстарын Гриньяр реагенттерін қолдану арқылы алуға болады.

Баға және алмасу

Қалай 1921 жылдан бастап өндіруші елдер мен тұтынушы елдер арасындағы күрделі келісімдерге байланысты минералды тауарлардың арасында ерекше болып табылады. Алдыңғы келісімдер көбінесе бейресми сипатта болды және 1956 жылы «Бірінші халықаралық қалайы келісіміне» әкелді, ол 1985 жылы күйреген келісімдер сериясының біріншісі болды. Осы келісімдер арқылы Халықаралық қалайы кеңесі (ITC) қалайы бағасына елеулі әсер етті. ITC төмен баға кезеңдерінде буферлік қорына қалай сатып алу арқылы бағаны қолдады, ал жоғары баға кезеңдерінде қордан сату арқылы бағаны тежеуге мүмкіндік алды. Бұл еркін нарыққа қарсы бағытталған тәсіл, тұтынушы елдерге қалайдың жеткілікті мөлшерде түсуін және өндіруші елдерге пайда әкелуді қамтамасыз ету мақсатында жасалды. Алайда, буферлік қор жеткілікті көлемде болмағандықтан, осы 29 жылдың көп бөлігінде қалайы бағасы өсті, кейде күрт өсті, әсіресе 1973 жылдан 1980 жылға дейін, көптеген әлемдік экономикаларды қинаған инфляция кезінде. 2007–2008 жылдардағы экономикалық дағдарыстан кейін тұтынудың қалпына келуімен және одан әрі өсуімен байланысты 2010 жылы баға қайтадан өсті. 2021 жылғы жаһандық жеткізу тізбегі дағдарысының салдарынан 2020–2021 жылдары қалайы бағасы шамамен екі есеге өсті және 30 жылдан астам уақыт ішіндегі ең үлкен жылдық өсімді көрсетті. Халықаралық қалайы қауымдастығы 2021 жылы әлемдік тазартылған қалайы тұтынуы 7,2 пайызға өседі деп болжады, ал 2020 жылы COVID-19 пандемиясы жаһандық өндіріс салаларын бұзғандықтан 1,6 пайызға төмендеді.

Қолданбалар

2018 жылы өндірілген қалайының жартысына жуық бөлігі дәнекерлеуге қолданылды. Қалғаны қалайымен қаптауға, қалайы химиялық заттарына, мыс және қола қорытпаларына, сондай-ақ арнайы мақсаттағы қолдануларға бөлінді.

Тінтуір

Қалай бұрыннан-ақ 5-70% салмақ бойынша (w/w) қорғасынмен қорытпа құрамында, әсіресе тістеуге қолданылып келген. Қалай мен қорғасын 61.9% қалайы және 38.1% қорғасын салмақ пропорциясында (атомдық пропорциясы: 73.9% қалайы және 26.1% қорғасын) эвтектикалық қоспаны құрайды, оның балқу температурасы 183 °C (361.4 °F). Мұндай тістеулер көбінесе құбырларды немесе электр тізбектерін біріктіру үшін қолданылады. 2006 жылғы 1 шілдеде Еуропалық Одақтың Электр және Электрондық Жабдықтар Қалдықтары Директивасы (WEEE Директивасы) және Қауіпті Заттарды Шектеу Директивасы күшіне енгеннен бері, мұндай қорытпалардағы қорғасын мөлшері азайды. Қорғасынға ұшырау қауырсың денсаулық проблемаларымен байланысты болғанымен, қорғасынсыз тістеудің де өз қиындықтары бар, оның ішінде жоғары балқу температурасы және электрлік проблемаларды тудыратын қалайының жіп тәрізді өсуі. Қорғасынсыз тістеулерде қалайының бүлінуі пайда болуы мүмкін, бұл тістелген біріктірудің бұзылуына әкеледі. Жаңа қорытпалар ізделіп табылуда, бірақ біріктірудің беріктігі мәселесі әлі де шешілмеген. Көп қолданылатын қорғасынсыз қорытпа 99% қалайы, 0.7% мыс және 0.3% күмістен тұрады.

Қағазданған

Қалай темірмен оңай байланысады және коррозияны болдырмау үшін қорғасын, мырыш және болатты қаптау үшін қолданылады. Қалаймен қапталған (немесе қалайталған) болат ыдыстар тағамды сақтау үшін кеңінен қолданылады, және бұл металл қалайының нарығының үлкен бөлігін құрайды. Тағамды сақтауға арналған қалайы ыдыс алғаш рет 1812 жылы Лондонда жасалды. Британ тілінде сөйлейтіндер мұндай ыдыстарды "қалай ыдыс" дейді, ал АҚШ тілінде сөйлейтіндер оларды "консерві" немесе "қалай консерві" дейді. Мұндай қолданыстың бірі – Австралияда "сыраның банкасы" деген мағына беретін "тинни" немесе "тинни" деген сленг сөзі. Қалай сыбызғысы қалаймен қапталған болаттан алғашқы рет көптеп өндірілгендіктен осылай аталды. Мыс ыдыстар, мысалы, қазандықтар мен табалар жиі қалайдың жұқа қаптамасымен қапталады, электропластика немесе дәстүрлі химиялық әдістер арқылы, себебі қышқыл тағамдармен мыс ыдыстарды қолдану зиянды болуы мүмкін.

Арнайы қорытпалар

Қалайы басқа элементтермен бірігіп, түрлі пайдалы қорытпаларды құрайды. Қалайы ең көп мыспен қорытылады. Пьютер 85–99% қалайыдан тұрады, ал подшипник металдарында да қалайының үлесі жоғары болады. Бронза көбінесе 12% қалайы қосылған мыстан жасалады, ал фосфор қосылғанда фосфорлы бронза алынады. Белл металл да мыс-қалайы қорытпасы болып табылады, құрамында 22% қалайы бар. Қалайы кейде монеталар жасауға қолданылған; ол бір кезде американдық және канадалық центтердің құрамында бір цифрлы пайызды (әдетте бес пайыз немесе одан аз) құраған. Мұндай монеталардың негізгі металлы мыс болғандықтан, кейде мырыш та қосылады, сондықтан оларды бронза немесе латунь қорытпасы деп атауға болады. Ниобий-қалайы қосылысы Nb3Sn жоғары сындық температурасы (18 К) және сындық магниттік өрісі (25 Т) үшін суперөткізгіш магниттердің орамдарында қолданылады. Салмағы екі килограммнан аспайтын суперөткізгіш магнит, тонна салмақтағы дәстүрлі электромагниттің магниттік өрісін тудыра алады. Цирконий қорытпаларына ядролық отынды қаптау үшін қалайдың шағын пайызы қосылады. Құбырлы аспаптардағы металл құбырлардың көпшілігі қалайы-қорғасын қорытпасынан жасалған, ең көп таралған құрамы 50/50. Құбырдағы қалайының мөлшері оның дыбысын анықтайды, себебі қалайы қалаған тональды резонансқа ие. Қалайы-қорғасын қорытпасы салқындағанда, ең алдымен қорғасын фазасы қатаяды, содан кейін эутектикалық температураға жеткенде, қалған сұйықтық қабатты қалайы-қорғасын эутектикалық құрылымын құрайды, ол жылтыр болады; қорғасын фазасымен салыстырғанда, дақты немесе жолақты әсер тудырады. Бұл металл қорытпасы дақты металл деп аталады. Құбырлар үшін қалайыны пайдаланудың басты артықшылықтары – оның сыртқы түрі, өңдеуге ыңғайлылығы және коррозияға төзімділігі.

Оптоэлектроника

Индий мен қалайының оксидтері электр тогын өткізеді және мөлдір болып келеді, олар сұйық кристалды дисплейлер сияқты оптоэлектроникалық құрылғыларда қолданылатын мөлдір, электр өткізгіш қабықшалар жасау үшін пайдаланылады.

Басқа қолданбалар

Пункттелген қалайымен қапталған болат, сонымен қатар тесілген қалайы деп аталады, – Орталық Еуропада пайда болған, функционалды және сәндік үй заттарын жасауға арналған қолөнер шеберлерінің әдісі. Декоративтік ою-өрнектер жергілікті дәстүрлерге және шебердің шеберлігіне байланысты алуан түрлі болып келеді. Бұл қолөнердің ең көп таралған түрі – тесілген қалайы шамдар. Шамның жарығы тесілген ою-өрнек арқылы бөлмеде әдемі жарық үлгісін құрайды. Шамдар және басқа да тесілген қалайыдан жасалған заттар еуропалықтардың алғашқы қоныстанған кезінен бастап Жаңа әлемде жасалған. Белгілі бір мысал – Пол Ревердің есімімен аталатын Ревер шамдары. Көне заманда Альп тауларының кейбір аймақтарында ешкі немесе қойдың мүйізін кестелеп, қалайы панельге алфавит пен 1-ден 9-ға дейінгі сандарды түйреп шығаратын. Бұл оқу құралы тиімділігімен көзге түсіп, «қалайы мүйіз» деп аталды. Қазіргі заманғы көшірмелері жүректер мен лала гүлдері сияқты мотивтермен безендірілген. Америкада тоңазытқыштар пайда болғанға дейін пісірілген және азық-түлік сақтауға арналған шкафтар қолданылды. Бұл әртүрлі стильдегі және өлшемдегі ағаш шкафтар болатын, олар еденге қойылатын немесе ілінетін типтес, мақсаты – зиянкестер мен жәндіктерден қорғау және бұзылуға жатқызылатын азық-түлікке шаңның түсуін болдырмау. Бұл шкафтардың есіктерінде және кейде қабырғаларында қалайы пластиналар орнатылған, оларды үй иесі, жиһаз жасаушы немесе қалайы шебері әртүрлі ою-өрнектермен түйреп шығарған, бұл ауа айналымын қамтамасыз ететін және шыбықтардың кіруіне кедері келтіретін. Осы заттардың қазіргі заманғы көшірмелері Солтүстік Америкада кең таралған. Терезе шынысы көбінесе балқытылған шыныны балқытылған қалайының үстіне құйып жасалады (құйылған шыны), нәтижесінде тегіс және мінсіз бет пайда болады. Бұл процеске «Пилкингтон процесі» деп те айтылады. Қалайының кейбір беттері литий-ионды аккумуляторларда қолданылатын карбонат негізді электролиттердің ыдырауын катализдейтін болғандықтан, оның қолданылуы шектеулі. Тін(II) фториді кейбір тіс күтімі өнімдеріне фторид (SnF2) түрінде қосылады. Тін(II) фторидін кальцийлі абразивтермен араластыруға болады, ал натрий фториді кальций қосылыстарының қатысуында бірте-бірте биологиялық белсенділігін жояды. Сондай-ақ, ол гингивитпен күресте натрий фторидінен тиімдірек екені дәлелденді. Лазерлік плазма жасау үшін қалай нысана ретінде қолданылады, ол экстремалды ультракөк сәулелі литография үшін жарық көзі ретінде қызмет етеді.

Punched tin plated steel, also called pierced tin, is an artisan technique originating in central Europe for creating functional and decorative housewares. Decorative piercing designs exist in a wide variety, based on local tradition and the artisan. Punched tin lanterns are the most common application of this artisan technique. The light of a candle shining through the pierced design creates a decorative light pattern in the room where it sits. Lanterns and other punched tin articles were created in the New World from the earliest European settlement. A well known example is the Revere lantern, named after Paul Revere. Before the modern era, in some areas of the Alps, a goat or sheep's horn would be sharpened and a tin panel would be punched out using the alphabet and numbers from one to nine. This learning tool was known appropriately as a "tin horn". Modern reproductions are decorated with such motifs as hearts and tulips. In America, pie safes and food safes were in use in the days before refrigeration. These were wooden cupboards of various styles and sizes – either floor standing or hanging cupboards meant to discourage vermin and insects and to keep dust from perishable foodstuffs. These cabinets had tinplate inserts in the doors and sometimes in the sides, punched out by the homeowner, cabinetmaker, or a tinsmith in varying designs to allow for air circulation while excluding flies. Modern reproductions of these articles remain popular in North America. Window glass is most often made by floating molten glass on molten tin (float glass), resulting in a flat and flawless surface. This is also called the "Pilkington process". Tin is used as a negative electrode in advanced Li ion batteries. Its application is somewhat limited by the fact that some tin surfaces catalyze decomposition of carbonate based electrolytes used in Li ion batteries. Tin(II) fluoride is added to some dental care products as stannous fluoride (SnF2). Tin(II) fluoride can be mixed with calcium abrasives while the more common sodium fluoride gradually becomes biologically inactive in the presence of calcium compounds. It has also been shown to be more effective than sodium fluoride in controlling gingivitis. Tin is used as a target to create laser induced plasmas that act as the light source for extreme ultraviolet lithography.

Органотин қосылыстары

Органотин қосылыстары ең көп қолданылады. Әлемдік өнеркәсіптік өндіріс шамамен 50 000 тоннадан аспайды.

ПВХ тұрақтандырғыштар

Органотин қосылыстарының ең маңызды коммерциялық қолданылуы – ПВХ пластиктерін тұрақтандыру. Мұндай тұрақтандырғыштар болмаған жағдайда ПВХ жылу, жарық және атмосфералық оттегінің әсерінен жылдам тозады, нәтижесінде түсі өзгерген, нашарлаған өнімдер пайда болады. Қалайы, пластик материалдан алынып тасталатын HCl-ды бөліп шығаратын, тұрақсыз хлорид иондарын (Cl−) бейтараптандырады. Көбінесе қолданылатын қалайы қосылыстары – дибутилтин дихлоридінің карбон қышқылы туындылары, мысалы дилаурат.

Биоцидтер

Кейбір органотин қосылыстары салыстырмалы түрде уытты, олардың пайдасы мен зияны бар. Олар биоцидтік қасиеттеріне байланысты фунгицидтер, пестицидтер, суда өсетін балдырларға қарсы препараттар, ағаш сақтағыштар және су түсетін беттерге қарсы бояулар ретінде қолданылады. Трибутильтин қағаз фабрикаларында лайды бақылау және өнеркәсіптік суды дезинфекциялау сияқты түрлі өнеркәсіптік мақсаттарда да қолданылады. Бұрын трибутильтин кемелерге жағылатын бояуға қоспа ретінде қолданылып, кемелердің қабығында организмдердің өсуін тежеуге көмектескен, бірақ органотин қосылыстары кейбір теңіз жануарлары үшін (мысалы, иттің құлағы) жоғары уыттылыққа ие, тұрақты органикалық ластаушылар екені анықталғаннан кейін қолданылуы азайды. Еуропалық Одақ 2003 жылы органотин қосылыстарын қолдануға тыйым салды. Осы қосылыстардың теңіз өміріне зияны және кейбір теңіз түрлерінің көбеюі мен өсуіне келтіретін зақымдар туралы алаңдаушылықтар туғандықтан, көптеген елдер органотин қосылыстарын белгілі бір ұзындықтан асатын кемелерде ғана қолдануға шектеу қойды. Осы тұрақтылығы және кеме бояуының құрамына енгізілуі салдарынан, теңіз кемежайларының жанындағы теңіз шөгінділерінде трибутильтиннің жоғары концентрациясы табылған. Трибутильтин неогостроподтарда кем дегенде 82 түрінде импосекс белгісін анықтау үшін биомаркер ретінде қолданылады. Кемелердің әрекетіне байланысты жергілікті жағалау аймақтарында ТБТ деңгейінің жоғары болуы моллюскаларға кері әсерін тигізді. ТБТ-ның жоғары деңгейі сүтқоректілердің эндокринді бездеріне, репродуктивті және орталық нерв жүйесіне, сүйек құрылысына және асқазан-ішек жолына зиян келтіруі мүмкін.

Литий-ионды аккумуляторлар

Калай литий металымен бірнеше металл аралық фазалар түзеді, оны аккумуляторларға қолдану үшін әлеуетті тартымды материал етеді. Литиймен қорыту кезінде қалайдың үлкен көлемдік кеңеюі және төмен электрохимиялық потенциалдарда қалайдың органикалық электролит интерфейсінің тұрақсыздығы коммерциялық жасушаларда қолданудың ең басты қиындықтары болып табылады. Sony компаниясы 2000-шы жылдардың соңында шығарған Nexelion жасушаларында кобальт пен көміртекті қалай металл аралық қосылысы қолданылды. Белсенді материалдың құрамы шамамен Sn0.3Co0.4C0.3. Зерттеулер көрсеткендей, тетрагональдық (бета) Sn-нің тек кейбір кристаллдық жақтары ғана жағымсыз электрохимиялық белсенділікке жауап береді.

Сақтық шаралары

Қалайы металлынан, оның оксидтерінен және тұздарынан улану жағдайлары дерлік белгісіз. Ал кейбір органотин қосылыстары цианидтей улы болады. Жұмыс орнында қалайыға ұшырау тыныс алу, терімен және көзбен тікелей жанасу арқылы мүмкін. АҚШ Еңбек қауіпсіздігі және денсаулық сақтау басқармасы (OSHA) жұмыс орнында қалайыға рұқсат етілген шекті мөлшерді 8 сағаттық жұмыс күні ішінде 2 мг/м3 деп белгілеген. Ұлттық Еңбек қауіпсіздігі және денсаулық сақтау институты (NIOSH) 8 сағаттық жұмыс күніне 2 мг/м3 ұсынылатын шекті мөлшерді (REL) анықтады. 100 мг/м3 деңгейінде қалайы адам өмірі мен денсаулығына дереу қауіпті.