Priče o elementima #11: kositar – metal koji se može prehladiti

Pričao mi je otac kako je u školi s drugom djecom sakupljao staniol kojim je bila omotana čokolada da bi se u Africi krstili „mali crnčići“. Kakve veze ima sakrament krštenja sa čokoladom i kositrenom folijom (staniolom)? Pa, eto, ima: kada bi misionari došli u Afriku pokazali bi djeci staniol od kojeg su se odbijale zrake žarkoga sunca. Djeca bi potrčala prema onome što svjetluca, a tamo su ih već čekali misionari koji su ih prskali svetom vodom i od njih tjerali vraga: „Apage, Satanas!“ i „Vade retro, Satanas!“

To je, jasno je, priča za malu djecu, poput one o rodi, jer kako bi im se moglo objasniti da je staniol napravljen od kositra, a kositar je – danas bismo rekli – vrijedna sekundarna sirovina. Staniol se talio, kositar prodavao, a od prikupljenog novca potpomagao se rad misionara na “crnom kontinentu”. No to nije jedina zanimljiva priča o kositru.

Za kositar se veže i Aetna fumans chymicorum, dimeća Etna kemičara – koju je njemački kemičar Libavius napravio u laboratoriju.

Tvorac tog veličanstvenog pokusa Andreas Libavius (1550. – 1616.) zvao se zapravo Andreas Libau. Proslavio se knjigom Alchemia iz 1597. godine u kojoj – unatoč naslovu – nema ništa od alkemijske mistike, a ponajmanje će čitatelj u njoj naći uputu za pravljenje kamena mudraca. To je bio udžbenik kemije, pun opisa kemikalija i postupaka namijenjenima prije svega liječnicima koji su tada sami priređivali lijekove. No vratimo se Libaviusovom vulkanu.

Njegova Etna bila je posuda napunjena kositrovim amalgamom, slitinom „dva dijela kositra i četiri dijela žive“ ili – može se i tako reći – otopinom kositra u živi. Kada je u tu tekućinu dodao „korozivni sublimat“, prah živina(II) klorida (HgCl₂), iz nje su počeli izbijati mlazevi pare, baš kao iz Etne na Siciliji. Riječ je bila zapravo o reakciji redukcije živina(II) klorida kositrom pri čemu je nastajao kositrov(IV) klorid i dakako elementarna živa (Hg⁰), Sn + 2 HgCl₂ → SnCl₄ + Hg, uz oslobađanje topline. Kositrov tetraklorid se pušio jer je reagirao s vlagom iz zraka te se kristalizirao u obliku „kositrenog maslaca“, SnCl₄·5H₂O, mekane kristalne mase koja se, poput maslaca, tali pri 60 ^oC. Tako je, eto, pripremio novi spoj kositra koji je u njegovu čast dobio ime spiritus fumans Libavii (Libaviusove dimeće pare) ili pak sal volatilis Libavii (Libaviusova hlapljiva sol), koji međutim nije ni plin ni kruta tvar nego tekućina s vrelištem 114 ^oC.

Ako kažem da je kositar kemijski element koji najviše nalikuje olovu, nisam rekao nešto jako mudro, jer do tog zaključka može doći svatko tko ga potraži u periodnom sustavu elemenata: odmah će vidjeti da se kositar (Sn) nalazi odmah iznad olova (Pb). To su znali još stari Rimljanii bez znanja periodnog sustavakada su kositar zvali plumbum album – bijelo olovo. Ali to ne znači da kositar nema svoju narav. On se razlikuje od olova kao magarac od konja ili leća od graha. To kažem zato jer je mnogo lakši od olova – gustoća olova je 11,3 g cm^-3, dok gustoća kositra iznosi 7,3 g cm^-3, što znači da je malo lakši od željeza (7,9 g cm^-3). I talište mu je niže – olovo se tali na 327, a kositar već na 232 ^oC.

Sve ga to čini metalom kao stvorenim za lijevanje, a usto se dobro dade kovati i izvlačiti u tanke listiće – u već spomenuti staniol („staniol“ dolazi očito od stannum, latinskog imena za kositar). Od njega su se izrađivali tanjuri, a lijevanje stakla po rastaljenom kositru omogućilo je industrijsku proizvodnju ravnoga, prozorskoga stakla. Od kositra su se lijevali ne samo kositreni vojnici nego i skulpture. Fernkornov kip svetog Jurja, njegova konja i zmaja, koji se nalazi u Zagrebu ispred kazališta, na Trgu Republike Hrvatske izliven je upravo iz tog metala.

Sve bi to bilo divno i krasno da kositar nema svoju boljku. Tu boljku bismo bolje mogli zvati teškom bolešću jer je riječ o „kositrenoj kugi“. Uzrok joj je postojanje nemetalne i metalne alotropske modifikacije. Nemetalna modifikacija (alfa-kositar) je siva te ima strukturu dijamanta. Metalna modifikacija (beta-kositar) je dakako sjajna i kovka, no postoji još jedna metalna, no lomljiva modifikacija kositra, gama-kositar (krhki kositar). U kojem će se obliku kositar nalaziti ovisi o temperaturi. Do temperature od 13,2 ^oC stabilan je α-Sn, da bi potom prednost dao drugoj modifikaciji, β-Sn, koja pak pri 161 ^oC prelazi u „krhki kositar“, γ-Sn. Iz toga proizlazi da se kositar ne smije ohladiti ispod 13,2 ^oC jer će se pretvoriti u sivi prah ili će se, češći slučaj, osuti sivim mrljama kao da je dobio kugu. Kako su se nekoć gumbi za vojničke uniforme izrađivali od kositra, njihovo je nepažljivo čuvanje moglo imati nesagledive posljedice. Neki je ruski časnik zbog toga bio strijeljan!

Ipak se ne trebamo se bojati za svetog Jurja kada se temperatura u Zagrebu spusti ispod 13 ^oC. Već male primjese drugih metala dobra su preventiva protiv bolesti kositra. To nije teško postići jer je kositar metal koji se lako legira. Kositar ulazi u mnoge slitine s bakrom i olovom, a sa cirkonijem, titanijem i platinom gradi intermetalne spojeve vrlo visokog tališta – Zr₃Sn₂ se tali tek pri 1985 ^oC.

Što reći o njegovim spojevima? Pojavljuju se, poput olova, u dva oksidacijska stanja, kositar(II) i kositar(IV). Njegov hidrid, stanan (SnH₄), sličan je hidridu arsena (AsH₃) i antimona (SnH₃) jer je, kao i ta dva hidrida, plin koji se grijanjem raspada na metal i vodik, tvoreći „zrcalo“, u ovom slučaju kositreno. I da se na kraju vratimo na Libaviusove pare: kositrov(IV) klorid ne valja otapati u vodi, jer će s njom reagirati dajući koloidne čestice kositrova(IV) oksida, SnO₂. Tako smo, eto, uz kositrov maslac dobili i kositrovo mlijeko.

Nenad Raos, rođen u Zagrebu 1951., je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik časopisa Priroda i urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Piše za časopis Čovjek i svemir, te mrežne stranice Panopticum i, naravno, Bug-online. Autor je 16 znanstveno-popularnih knjiga, od kojih treba izvojiti „Kemijski leksikon u stripu“, „Metali života – metali smrti“ te „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.