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Medalla de estaño afectada por plagas de estaño La peste del estaño es una transformación alotrópica autocatalítica del elemento estaño , que causa el deterioro de los objetos d...

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Medalla de estaño afectada por plagas de estaño

La peste del estaño es una transformación alotrópica autocatalítica del elemento estaño , que causa el deterioro de los objetos de estaño a bajas temperaturas. La peste del estaño también se ha denominado enfermedad del estaño , [ 1 ] tizón del estaño , plaga del estaño , [ 2 ] o lepra del estaño . [ 3 ] Es un proceso autocatalítico que se acelera una vez que comienza. Se documentó por primera vez en la literatura científica en 1851, tras observarse en los tubos de los órganos de tubos de iglesias medievales que habían experimentado climas fríos. [ 4 ]

Con la adopción de la Directiva sobre Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) de 2003 en Europa, y regulaciones similares en otros lugares, las aleaciones de soldadura tradicionales de plomo/estaño en los dispositivos electrónicos han sido reemplazadas por estaño casi puro, lo que ha introducido la peste del estaño y problemas relacionados, como los bigotes de estaño . [ 5 ] [ 6 ]

transformación alotrópica

A 13,2 °C (55,8 °F) o menos, el estaño puro se transforma del alótropo metálico plateado y dúctil de la forma β del estaño blanco al estaño gris frágil y no metálico de la forma α con una estructura cúbica de diamante . La transformación es lenta para iniciarse debido a una alta energía de activación, pero la presencia de germanio (o estructuras cristalinas de forma y tamaño similares) o temperaturas muy bajas de aproximadamente −30 °C ayudan a la iniciación. También hay un gran aumento de volumen de alrededor del 27 % asociado con el cambio de fase al alótropo no metálico de baja temperatura. Esto frecuentemente hace que los objetos de estaño (como botones) se descompongan en polvo durante la transformación, de ahí el nombre de peste de estaño . [ 7 ] La descomposición se autocatalizará , por lo que la reacción se acelera una vez que comienza. La mera presencia de peste de estaño conduce a más peste de estaño. Los objetos de estaño a bajas temperaturas simplemente se desintegrarán.   

Transformación alotrópica del estaño.
Formas alotrópicas del estaño.

Prevención

La peste del estaño se puede evitar mediante la aleación con pequeñas cantidades de metales o semimetales electropositivos solubles en la fase sólida del estaño, por ejemplo, antimonio o bismuto , que impiden el cambio de fase.

Las impurezas (por ejemplo, Al, Zn, etc.) reducen la temperatura de transformación muy por debajo de 0 °C (32 °F) . Con la adición de antimonio o bismuto, la transformación podría no ocurrir en absoluto, aumentando la durabilidad. [ 8 ] Los grados comerciales de estaño (con un contenido de estaño del 99,8 %) resisten la transformación debido al efecto inhibidor de pequeñas cantidades de bismuto, antimonio, plomo y plata presentes como impurezas. [ 9 ]  

Historia

tubos de órgano

Los informes sobre la peste del estaño en los tubos de los órganos de las iglesias aparecieron ya en 1467 en la iglesia de San Jaime, Lübeck , Alemania. [ 4 ] Informes similares aparecieron en Italia en la iglesia de San Nicolás en Almenno San Salvatore en 1558, en la catedral de Prato en 1588 y en Castelferretti en 1700. [ 10 ] [ 4 ]

OL Erdman fue el primero en publicar el problema de la peste del estaño en una revista de química en 1851, [ 11 ] habiendo observado pústulas y descamación en órganos de tubos en el Castillo de Moritzburg . [ 4 ]

Otros ejemplos históricos

Botones de Napoleón

A menudo se cuenta la historia de los hombres de Napoleón congelándose en el crudo invierno ruso , con sus ropas desintegrándose a medida que la peste del estaño destruía los botones. Aunque los botones de los uniformes de esa época eran generalmente de hueso para los soldados rasos y de latón para los oficiales, [ 12 ] algunos de los regimientos en la campaña tenían botones de estaño y la temperatura alcanzó valores suficientemente bajos (por debajo de -40  °C o °F). [ 13 ]

Sin embargo, la historia parece ser una leyenda urbana , ya que ninguno de los relatos de los numerosos supervivientes menciona problemas con los botones de estaño. [ 13 ] Los críticos de la teoría también señalan que cualquier estaño que se hubiera utilizado habría sido bastante impuro y, por lo tanto, más tolerante a las bajas temperaturas. Las pruebas de laboratorio sobre el tiempo necesario para que el estaño sin alear desarrolle daños significativos por plagas de estaño a bajas temperaturas es de aproximadamente 18 meses, lo que es más del doble de la duración de la invasión. [ 14 ]

Se ha sugerido que la leyenda es una amalgama de informes sobre bloques de estaño Banca que se desintegraron por completo en un almacén de aduanas en San Petersburgo en 1868, informes rusos anteriores sobre botones fundidos para uniformes militares que resultaron dañados, [ 15 ] [ 16 ] y el estado desesperado del ejército de Napoleón, que había convertido a los soldados en mendigos harapientos. [ 13 ] [ 17 ]

Expedición de Scott a la Antártida

En 1910, el explorador polar británico Robert Scott esperaba ser el primero en llegar al Polo Sur , pero fue superado por el explorador noruego Roald Amundsen . A pie, la expedición avanzó penosamente por los desiertos helados de la Antártida , marchando hacia depósitos de comida y queroseno depositados en el camino. A principios de 1912, en el primer depósito, no había queroseno; las latas —soldadas con estaño— se habían vaciado . La causa de las latas vacías podría haber estado relacionada con la peste del estaño. [ 14 ] Sin embargo, las latas de estaño fueron recuperadas y no se encontró peste del estaño cuando fue analizada por el Instituto de Investigación del Estaño. [ 18 ] [ 16 ] Por lo tanto, algunos observadores simplemente culpan a la mala calidad de la soldadura, ya que se han descubierto latas de estaño de más de 80 años en edificios antárticos con la soldadura en buen estado.

La plaga del estaño moderna desde la adopción de RoHS

En 2017, en el Centro Conjunto de Fabricación y Tecnología del Arsenal de Rock Island , en Rock Island, Illinois , se vertió estaño refundido afectado por la peste del estaño en moldes para lingotes .

Con la adopción en 2003 de la Directiva sobre Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) en la Unión Europea , la prohibición de la mayoría de los usos del plomo en California y regulaciones similares en otros lugares, el problema de la corrosión del estaño ha reaparecido, [ 19 ] ya que algunos fabricantes que antes usaban aleaciones de estaño/plomo ahora usan predominantemente aleaciones a base de estaño. Por ejemplo, los cables de algunos componentes eléctricos y electrónicos están chapados con estaño puro. En ambientes fríos, este puede cambiar a estaño gris de modificación α , que no es conductor de electricidad y se desprende de los cables. Después de recalentarse, vuelve a cambiar a estaño blanco de modificación β , que es conductor de electricidad. Este ciclo puede causar cortocircuitos eléctricos y fallas en los equipos. Estos problemas pueden ser intermitentes a medida que las partículas de estaño en polvo se mueven.

Véase también

  • Enfermedad del bronce : destrucción de artefactos de bronce por corrosión.
  • Intermetálico oro-aluminio : da lugar a la plaga púrpura o plaga blanca , otro modo de fallo de los componentes electrónicos debido a la formación de una sustancia cristalina.
  • Plaga de zinc : deterioro del zinc mediante un proceso de corrosión intercristalina no relacionado.

Referencias

  1. ↑ Barthelmy, Michael (1997). Problemas con recubrimientos de estaño puro (PDF) (Informe). NASA.
  2. ↑ Carrlee, Ellen (2003). "¿Causa daños el control de plagas a bajas temperaturas? Revisión de la literatura y estudio observacional de artefactos etnográficos" . Journal of the American Institute for Conservation . 42 (2): 141– 166. doi : 10.1179/019713603806112732 .
  3. ↑ Anuario de Órgano . Vol. 22–23 . Universidad de Virginia. 1992. pág. 136 – vía Google Books.  
  4. 1 2 3 4 Bucur, Voichita (2019). "Degradación de tubos de órgano e instrumentos de viento metal". Manual de materiales para instrumentos musicales de viento . Springer. pp. 637–678 . doi : 10.1007/978-3-030-19175-7_18 . ISBN  978-3-030-19174-0.
  5. ↑ Burns, Neil Douglas (octubre de 2009), "Un fallo de la plaga del estaño", Journal of Failure Analysis and Prevention , 9 (5): 461– 465, doi : 10.1007/s11668-009-9280-8 , ISSN 1864-1245 , S2CID 136953708  (Impreso) ISSN 1547-7029 
  6. ↑ Control de plagas de estaño Laboratorio Nacional de Física, www.npl.co.uk Archivado el 5 de mayo de 2020 en Wayback Machine
  7. ↑ Janey Levy Tin , The Rosen Publishing Group, 2009, ISBN 1-4358-5073-4, página 20
  8. ↑ Schwartz, Mel (2002). "Estaño y aleaciones, propiedades". Enciclopedia de materiales, piezas y acabados (2.ª ed.). CRC Press. ISBN  978-1-56676-661-6.
  9. ↑ "Aleaciones de estaño: características y usos" . Energía nuclear . Consultado el 4 de noviembre de 2022 .
  10. ↑ Chiavari, C.; Martini, C.; Poli, G.; Prandstraller, D. (2006). "Deterioro de tubos de órgano ricos en estaño" . Journal of Materials Science . 41 (6): 1819– 1826. Bibcode : 2006JMatS..41.1819C . doi : 10.1007/s10853-006-2896-0 . hdl : 11380/310414 . ISSN 0022-2461 . 
  11. ^ Erdmann, OL (1851). "Ueber eine merkwürdige Structurveränderung bleihaltigen Zinnes" . Revista para la química práctica . 52 (1): 428– 431. doi : 10.1002/prac.18510520153 . ISSN 0021-8383 . 
  12. ↑ Emsley, John (1 de octubre de 2011) [2001]. Los componentes básicos de la naturaleza: una guía AZ de los elementos (Nueva ed.). Nueva York, Estados Unidos: Oxford University Press . pág. 552. ISBN   978-0-19-960563-7Solo los oficiales tenían botones metálicos, y estos eran de latón.
  13. 1 2 3 Öhrström, Lars (2013). El último alquimista en París . Oxford, Reino Unido: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-966109-1.
  14. 1 2 Adams, Cecil (2 de mayo de 2008). "¿Contribuyó la enfermedad del estaño a la derrota de Napoleón en Rusia?" . The Straight Dope . Recuperado el 17 de agosto de 2010 .
  15. ↑ Fritsche, Carl (1869). "Ueber eigenthumlich modificacirtes Zinn" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 2 : 112– 113. doi : 10.1002/cber.18690020156 . Archivado desde el original el 5 de noviembre de 2020 . Consultado el 10 de septiembre de 2019 .
  16. 1 2 Gilberg, Mark (junio de 1991). "Historia de la peste del estaño: la enfermedad del museo" . Boletín AICCM . 17 ( 1–2 ): 3–20 . doi : 10.1179/bac.1991.17.1-2.001 . ISSN 1034-4233 . Archivado del original el 6 de junio de 2024. Recuperado el 6 de julio de 2023 . 
  17. ↑ Zamoyski, Adam (2004). La marcha fatal de Napoleón sobre Moscú . Nueva York, NY: Harper Perennial.
  18. ↑ Latas de alimentos históricas abiertas . El estaño y sus usos. N.° 39, pág. 6. 1957
  19. ↑ Sampson, Michael J. (22 de junio de 2010). Electrónica sin plomo; impacto en la electrónica espacial (PDF) . Primer taller de tecnología electrónica del programa de piezas y embalajes electrónicos de la NASA (NEPP), NASA GSFC, Greenbelt, MD, EE. UU.: NASA.{{cite conference}}: CS1 mantenimiento: ubicación ( enlace )