Kalay

Özellikler

Kalay atom numarası 50, sembolü Sn olan kimyasal bir elementtir. Kalay, görünüş olarak soluk sarı gümüşi bir metaldir. Kalay, indiyum gibi, fazla kuvvet uygulanmadan kesilebilecek kadar yumuşaktır. Bir kalay çubuğu büküldüğünde, kalay kristallerinde ikizleşmenin bir sonucu olarak "kalay çığlığı" olarak adlandırılan ses duyulabilir; bu özellik indiyum, kadmiyum, çinko ve donmuş cıva elementlerinde de görünür. Katılaştıktan sonra saf kalay, çoğu metal gibi ayna benzeri bir görünüm sağlar. Bununla birlikte, çoğu kalay alaşımı, metal donuk gri bir renk şeklinde katılaşır.

Kalay, periyodik elementler tablosunun 14. grubunda yer alan bir geçiş metalidir. Kalay, grup 14'teki komşularının her ikisine, germanyum ve kurşuna kimyasal bir benzerlik gösterir ve iki ana oksidasyon durumuna sahiptir: +2 ve daha kararlı +4. Kalay, dünyadaki en bol 49. elementtir ve 10 kararlı izotop ile sihirli proton sayısı sayesinde periyodik tablodaki en fazla kararlı izotopa sahip elementtir. İki ana allotropa sahiptir. Bunlar; oda sıcaklığında, kararlı allotrop β-kalaydır, gümüşi beyaz, dövülebilir bir metaldir, ancak düşük sıcaklıklarda, elmas kübik yapıya sahip daha az yoğun gri α-kalaya dönüşür.

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Bu element, yer kabuğundaki magmatik kayalarda yaklaşık %0,001 oranında bulunur. Bolluğu kobalt, nikel, bakır, seryum ve kurşun gibi teknik olarak yararlı elementlerle aynı büyüklüktedir ve esasen azot bolluğuna eşittir. Kozmosta, 1×106 silikon atomu başına 1.33 kalay atomu vardır; bu, kabaca niyobyum, rutenyum, neodim veya platininkine eşit bir bolluktur. Kozmik olarak kalay, nötron emiliminin bir ürünüdür.

Kalay, doğal metal olarak, ticari öneme sahip tek kalay minerali olan kasiteritte stanik oksit, SnO₂ olarak bulunur. Metal, kassiteritte, eritme fırınlarında kömür veya kok ile indirgenerek elde edilir. Başlıca kaynağı, ortalama %0.01 kalay içeren alüvyal birikintilerdir.

Uygulama ve Kullanım Alanları

Kalay'ın birçok kullanım alanı vardır. Cila gerektirir ve kalay kaplı çelikten yapılmış teneke kutularda olduğu gibi korozyonu önlemek için diğer metalleri kaplayarak kullanılır. Süper iletken mıknatıslar için bir niyobyum-kalay alaşımı kullanılır. Çoğu pencere camı, düz bir yüzey oluşturmak için erimiş camın erimiş kalay üzerine yüzdürülmesiyle yapılır. Cama püskürtülen kalay tuzları, elektriksel olarak iletken kaplamalar üretmek için kullanılır.

Bazı kalay bileşikleri, midyeleri önlemek için gemiler ve tekneler için kirlenme önleyici boya olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, düşük seviyelerde bile, bu bileşikler deniz yaşamı, özellikle istiridye için ölümcüldür. Artık çoğu ülkede kullanımı yasaklanmıştır.

Tarihi

Kalay çıkarımı ve kullanımı, farklı metal içerikli polimetalik cevherlerden oluşan bakır nesnelerin farklı fiziksel özelliklere sahip olduğu gözlendiğinde, M.Ö.3000 yıllarında Tunç Çağı'nın başlangıcına tarihlenebilir.^[1] En eski bronz nesneler %2'den daha az kalay veya arsenik içeriğine sahipti. Bu nedenle bakır cevherindeki eser metal içeriğinden dolayı bilinçsiz alaşımlamanın sonucu olduğuna inanılıyor.^[2] Arsenikli bronz nesneler ilk olarak, arseniğin bakır cevheri ile bağlantılı olarak yaygın olarak bulunduğu Yakın Doğu'da ortaya çıktı, ancak sağlık riskleri hızla fark edildi ve çok daha az tehlikeli kalay cevherlerinin kaynak arayışı Bronz Çağı'nın başlarında başladı.^[3] Bu, kalay metaline olan talebi yarattı ve uzaktaki kalay kaynaklarını Bronz Çağı kültürlerinin pazarlarına bağlayan bir ticaret ağı oluşturdu.

Etimolojisi

Kalay isminin kökeni tarihte çok net değildir. Bazı bilim insanları, adının Etrüsk tanrısı Tinia'dan geldiğine inanmaktadır. Orta Çağ boyunca, metal Latince adı "stannum" olarak biliniyordu. Bu isimden dolayı elementin sembolü "Sn" olarak kullanılmaktadır.

Önlem ve Güven

Kalayın Sağlık Etkileri

Kalay esas olarak çeşitli organik maddelerde bulunmaktadır. Organik kalay bağları, insanlar için en tehlikeli kalay şeklidir. Tehlikelere rağmen boya sanayi ve plastik sanayi gibi çok sayıda sanayide ve tarımda zirai ilaçlarda bulunmaktadır. Organik kalaylı maddelerin etkileri değişebilmektedir. Var olan maddenin türüne ve ona maruz kalan insana bağlıdırlar. Trietiltin insanlar için en tehlikeli organik kalay maddesidir. Nispeten kısa hidrojen bağlarına sahiptir. Hidrojen bağları uzadığında, insan sağlığı için daha az tehlikeli hale gelmektedir.

Akut etkiler:

• Göz ve cilt tahrişleri
• Baş ağrısı
• Karın ağrıları
• Hastalık ve baş dönmesi
• Şiddetli terleme
• Nefes darlığı
• İdrar yapma sorunları

Uzun vadeli etkiler:

• Depresyonlar
• Karaciğer hasarı
• Bağışıklık sistemlerinin arızalanması
• Kromozomal hasar
• Kırmızı kan hücresi eksikliği
• Beyin hasarı (öfke, uyku bozuklukları, unutkanlık ve baş ağrısına neden olur)

Kalayın Çevreye Etkileri

Kalay tek atom veya molekül olarak herhangi bir organizma için çok toksik değildir. Toksik formu organik formdur. Organik kalay bileşenleri ortamda uzun süre kalabilir. Çok kalıcıdırlar ve biyolojik olarak yeterince parçalanamazlar. Mikroorganizmalar, uzun yıllar su topraklarında birikmiş organik kalay bileşiklerini parçalamada büyük sorun yaşarlar. Buna bağlı olarak organik kalay konsantrasyonları hala yükselmektedir.

Organik kalaylar, çamur partikülleri üzerinde absorbe edildiğinde su sistemlerine yayılabilir. Mantarlar, algler ve fitoplanktonlar için çok toksik oldukları için sucul ekosistemlere büyük zarar verdikleri bilinmektedir. Fitoplankton, diğer su organizmalarına oksijen sağladığı için sucul ekosistemde çok önemli bir bağlantıdır. Aynı zamanda sucul besin zincirinin de önemli bir parçasıdır.

İlginç Bilgiler ve Diğer

• Kalay ilk olarak MÖ 3.500 civarında şu anda Türkiye olarak bilinen bölgede çıkarıldı ve işlendi.
• MÖ 3.500: Eski metal işçileri, daha dayanıklı ve daha uzun süre keskin kalan alet ve silahlara dönüştürülebilecek çok daha sert bir bronz oluşturmak için nispeten yumuşak bakırı kalayla birleştirmeyi öğrendiler. Bu keşif, yaklaşık 2.000 yıl süren Bronz Çağı olarak bilinen dönemi başlattı.