Lo stagno è un elemento appartenente al Gruppo 14 e al 5° Periodo avente configurazione elettronica [Kr] 4d10,5s2, 5p2
Lo stagno è presente per lo 0.001% circa sulla crosta terrestre. E’ uno dei metalli noto da più tempo. Già prima del 2000 a.C. costituendo uno dei metalli per ottenere il bronzo. Il suo minerale, la cassiterite, SnO2, si trova nei giacimenti pegmatici granitici o in rocce magmatiche intrusive dette greisen o in filoni idrotermali di media ed alta temperatura o in depositi alluvionali. La cassiterite ha un alto peso specifico ( 6.9 g/cm3) ed è particolarmente stabile alla disgregazione e alla corrosione.
Giacimenti
I giacimenti del Sud-Est asiatico disseminati attraverso la Thailandia, penisola della Malacca, fino alle isole del Borneo, Giava e Sumatra sono di origine alluvionale. Questa area geografica costituisce la principale zona stannifera del mondo, sia per il tipo di giacimenti, sia per la loro abbondanza. La seconda zona stannifera è quella della Bolivia, i cui giacimenti sono di origine primaria e si trovano incassati in rocce dure. Le miniere boliviane sono quindi sotterranee e di difficile accesso in quanto si trovano sulla Cordigliera delle Ande ad altezze che arrivano fino a 4000 m. Infine anche la Nigeria dà un contributo alla produzione mondiale di stagno: i suoi giacimenti sono del tipo del Sud-Est asiatico, sebbene non così ricchi e numerosi. Altre importanti zone stannifere, anche se non molto estese si trovano nello Zaire, in Australia e in Inghilterra.
Produzione
La cassiterite proveniente dalla miniera viene concentrata per levigazione, dato il suo alto peso specifico, e in seguito si procede all’estrazione del metallo, previo arrostimento a circa 1000 °C per liberarlo dallo zolfo e dall’arsenico presenti. Oltre ai solfuri di arsenico, antimonio e zinco, la cassiterite può contenere anche wolframmite (Fe,Mn)WO4 e scheelite CaWO4.
La prima è eliminata magneticamente, la seconda per disgregazione in carbonato di sodio in modo da ottenere il wolframato di sodio Na2WO4 solubile da cui si può recuperare il tungsteno. Il minerale èpoi ridotto con carbone secondo la reazione
SnO2 + C → Sn + CO2
Per evitare la formazione di silicati stannosi, resistenti alla riduzione, si aggiunge ossido di calcio in eccesso che forma un silicato CaSiO3 con la silice contenuta nella ganga. Da questo processo si ottiene lo stagno greggio che è raffinato per elettrolisi in acido solforico diluito o per liquefazione. Quest’ultima tecnica si basa sulla fusione dello stagno greggio alla più bassa temperatura possibile permettendo ai cristalli di leghe stagno-ferro e ferro-arsenico, che hanno punto di fusione superiori a quella dello stagno di separarsi.
Dato l’alto prezzo dello stagno è stato messo a punto un metodo per il recupero dei rottami di banda stagnata. Questi sono trattati con cloro secco per formare cloruro di stagno (IV) che può essere distillato. La maggior parte del cloruro di stagno così prodotto era un tempo impiegato nella produzione del sale di Pink (NH4)2SnCl6 esaclorostannato di ammonio di colore rosa usato come mordente per la seta. Attualmente è trasformato per idrolisi in biossido di stagno per essere poi trattato come la cassiterite naturale.
Proprietà e usi
Lo stagno ha numero atomico 50 e peso atomico 118.70 u.m.a. ed è l’elemento che ha il maggior numero di isotopi stabili. A seconda della temperatura si presenta in tre modificazioni cristalline:
α Sn (grigio) → β Sn (bianco) → γ Sn
la forma cristallina stabile è lo stagno bianco con struttura tetragonale e peso specifico 7.28 g/cm3 : in questa forma è bianco argenteo, malleabile e duttile e può essere lavorato a martello in lamine sottilissime. Al di sotto dei 13.2 °C e in presenza di germi cristallini, lo stagno bianco si trasforma in stagno grigio che ha peso specifico 5.76 g/cm3 e un reticolo tipo diamante.
La trasformazione avviene lentamente e provoca uno sbriciolamento del metallo. Il fenomeno è conosciuto come “ peste dello stagno”. Lo stagno γ è rombico ed estremamente fragile.
Lo stagno è stabile all’aria e viene attaccato da acido cloridrico sia concentrato che diluito e da acido solforico e acido nitrico diluiti a freddo secondo la reazione:
Sn + 2 H+→ Sn2+ + H2
L’acido nitrico concentrato lo ossida a SnO2 ·n H2O. Gli idrossidi concentrati lo sciolgono a caldo con formazione di stannati.
Il metallo è stabile all’azione di acidi organici, come l’acido acetico e l’acido citrico e agli alcali diluiti ed è impiegato per questa sia caratteristica nella fabbricazione di contenitori per cibi, sotto forma di banda stagnata.
La maggior parte della banda stagnata si prepara immergendo in un bagno di stagno fuso lamierini di ferro mordenzati con acido cloridrico. Il processo può anche può anche essere effettuato per via elettrolitica e questo sistema permette un notevole risparmio di metallo. Gli altri impieghi dello stagno sono:
- produzione di bronzi
- metalli antifrizione
- anticrittogamici come il TBTO (tris-n-butil ossido di stagno) che impiegato nell’industria della carta, del legno e delle pitture sottomarine antivegetative.