iso:isotopo NA: abbondanza in natura TD:tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento
Lostagno è unelemento chimico nellatavola periodica che hanumero atomico 50 e simboloSn, derivante dastannum, il nomelatino dell'elemento. È il quarto elemento del gruppo 14 del sistema periodico, collocato tragermanio epiombo. Questo metallo di post-transizione argenteo e malleabile, che non siossida facilmente all'aria e resiste allacorrosione, si usa in molteleghe e per ricoprire altri metalli più vulnerabili alla corrosione. Lo stagno si ottiene soprattutto dallacassiterite, unminerale in cui è presente comebiossido (SnO2), e dallastannite.
Lo stagno è un metallo molto malleabile e molto duttile[1] bianco argenteo, con una struttura cristallina particolare che provoca uno stridio caratteristico quando una barra di stagno viene piegata (ilrumore è causato dalla rottura dei cristalli): se riscaldato, perde la sua duttilità e diventa fragile. Questo metallo resiste alla corrosione daacqua marina, daacqua distillata e daacqua potabile, ma può essere attaccato daacidi forti, daalcali e da sali acidi. Lo stagno agisce dacatalizzatore in presenza diossigeno disciolto nell'acqua e accelera l'attacco chimico.
Lo stagno solido a temperature normali ha dueforme allotropiche. Sotto i13,2 °C è stabile la forma allotropica alfa, dettastagno grigio, che ha unastruttura cristallina cubica analoga a quella delsilicio e delgermanio. Sopra la temperatura limite di 13,2 °C invece è stabile la seconda forma allotropica, stagno beta, detto anchestagno bianco con una struttura cristallina tetragonale.
Stagno alfa: densità 5,769 g/cm³; numero di coordinazione 4
Stagno beta: densità 7,265 g/cm³; numero di coordinazione 6
Se raffreddato da solido, lo stagno bianco si riconverte lentamente nella forma allotropica alfa. Questo fenomeno per cui il metallo diventa polveroso e friabile, noto comepeste dello stagno, viene sfavorito da impurità dialluminio ezinco presenti nel metallo che ne abbassano la transizione a 0 gradi. Per impedire del tutto questa trasformazione vengono aggiunte allo stagno puro piccole quantità diantimonio ebismuto.
Mentre lo stagno bianco è un metallo, lo stagno grigio, come il silicio e il germanio, è un materialesemiconduttore intrinseco, ma con unband gap nullo.[2][3]
Lo stagno si lega facilmente con ilferro ed è stato usato in passato per rivestirepiombo,zinco eacciaio per impedirne la corrosione. I contenitori, lattine e scatolette, inbanda stagnata (lamierino di acciaio stagnato) sono tuttora largamente usati per conservare i cibi, un uso che copre gran parte del mercato mondiale dello stagno metallico. Oltre alla forma metallica trovano largo impiego industriale diversi dei numerosi composti, organici ed inorganici, dello stagno IV.
Il sale di stagno più importante è ilcloruro di stagno che si usa come agente riducente e come mordente nellastampa calico. Quando dei sali di stagno vengono spruzzati sul vetro, si forma un rivestimento elettricamente conduttivo: questo fenomeno viene sfruttato nella fabbricazione di pannelli luminosi e per frangivento antighiaccio.
Il vetro delle finestre è molto spesso fabbricato raffreddando il vetro fuso facendolo galleggiare sopra una massa di stagno fuso, per ottenere una superficie piatta (è il famosoprocesso Pilkington).
Lo stagno si usa anche nelle saldature per unire tubi di rame e di piombo ed entra nella composizione delle più diffuseleghe per saldatura utilizzate per componenti e circuiti elettronici, in leghe perbronzine, nella fabbricazione del vetro e in una vasta gamma di processi chimici.
Fogli di stagno (carta stagnola) erano un imballaggio per cibo e medicinali. Ormai sono stati soppiantati da sottilissimifogli di alluminio laminato.
Composti organici dello stagno si usano nelle verniciantivegetative con cui è dipinta l'opera viva delle navi per impedire il proliferare di alghe, crostacei e molluschi su di essa (per esempio ilTributil Stagno Ossido – TBTO).
Lo stagno diventasuperconduttore sotto3,72 K: è stato uno dei primi superconduttori scoperti (il primo èmercurio allo stato solido) e l'effetto Meissner, una delle caratteristiche dello stato di superconduttività, è stato osservato per la prima volta in cristalli superconduttori di stagno. La leganiobio-stagno Nb3Sn è usata commercialmente per fabbricare cavi permagneti superconduttori grazie all'alta temperatura critica (18 K) e l'alto valore critico di campo magnetico (25 T). Un magnete superconduttore di un paio di chilogrammi di massa può generare lo stesso campo di un magnete convenzionale pesante molte tonnellate.
Lo stagno (dal latinostannum) è stato uno dei primi metalli ad essere scoperto, e fin dall'antichità venne intensivamente usato per il suo effetto come legante delrame, di cui aumenta di molto la durezza e le doti meccaniche formando la lega nota comebronzo, in uso fino dal3500 a.C. L'attività di estrazione mineraria dello stagno iniziò presumibilmente inCornovaglia e aDartmoor in età classica: grazie ad esso queste regioni svilupparono un fitto commercio con le aree civilizzate delMar Mediterraneo. Lo stagno puro non venne usato in metallurgia fino al600 a.C.
Le attività estrattive ebbero un'impennata verso la metà delXIX secolo dopo la scoperta delle proprietà del metallo nella conservazione dei cibi e la sua conseguente diffusione.[4] Nel1900 laMalaysia produceva la metà di tutto lo stagno a livello mondiale; le estrazioni erano aumentate dopo che nel1853 l'Inghilterra aveva soppresso l'imposta su questo metallo.
Nell'epoca moderna l'alluminio ha soppiantato alcuni usi dello stagno, ma il terminestagnola è ancora usato per ogni metallo argenteo in forma di fogli sottili.
Circa 35 paesi nel mondo hannominiere di stagno in attività e praticamente in ogni continente c'è un importante produttore di stagno. Lo stagno metallico si produce riducendo il minerale concarbone in unafornace a riverbero. L'elemento stagno è relativamente scarso nellacrosta terrestre, con un'abbondanza relativa di circa 2 ppm, a paragone con le 94 ppm per lo zinco, le 63 ppm per il rame e le 12 ppm per il piombo. La maggior parte deigiacimenti di stagno del mondo sono di naturaalluvionale e metà di essi è nelsudest asiatico. L'unico minerale importante dal punto di vista estrattivo è lacassiterite (SnO2), ma piccole quantità di stagno si possono ottenere anche dasolfuri complessi comestannite,cilindrite,franckeite,canfieldite eteallite.
Lo stagno è l'elemento conil maggior numero diisotopi stabili, dieci; questi comprendono tutti quelli connumeri di massa che vanno da 112 e 124, ad eccezione di 113, 121 e 123. Di questi, quelli più abbondanti sono120Sn (almeno un terzo di tutto lo stagno),118Sn e116Sn, mentre quello meno abbondante è115Sn. Gli isotopi che possiedono numeri di massa pari non hannospin nucleare, mentre quelli dispari hanno uno spin di ½+. Lo stagno, insieme ai suoi tre isotopi più comuni115Sn,117Sn e119Sn, è tra gli elementi più facili da rilevare e analizzare mediante laspettroscopia NMR e i suoispostamenti chimici sono raffrontati rispetto allo SnMe4.[6][7]
Si pensa che questo ampio numero di isotopi sia un risultato diretto dello stagno che hanumero atomico di 50, che nella fisica nucleare è un "numero magico". Ci sono 28 isotopi instabili aggiuntivi che sono noti, che abbracciano tutti quelli rimanenti con numeri di massa compresi tra 99 e 137. A parte lo126Sn, che ha un'emivita di 230 000 anni, tutti gli isotopi radioattivi hanno un'emivita di meno di un anno. Lo100Sn radioattivo è uno dei pochi nuclidi che possiedono un nucleo "doppiamente magico" e fu scoperto in tempi relativamente recenti, nel 1994.[8] Altri 30isomeri metastabili sono stati caratterizzati per gli isotopi tra 111 e 131, il più stabile dei quali è lo121mSn, con un'emivita di 43,9 anni.
Le piccole quantità di stagno che si possono trovare nei cibi in scatola non sono dannose per gli esseri umani. Però, i compostitrialchilici etriarilici dello stagno sonobiocidi, e devono essere maneggiati con molta attenzione.
