Номер 11, страница 17 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Возможно, что одной из причин поражения армии Наполеона в России в 1812 г. было то, что пуговицы на мундирах солдат были оловянные. Когда ударили сильные морозы, эти пуговицы превратились в порошок.

Объясните причину этого явления, названного впоследствии «оловянная чума».

Явление, описанное в задаче и названное «оловянной чумой», является физико-химическим процессом, в основе которого лежит аллотропия олова. Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде нескольких простых веществ, называемых аллотропными модификациями, которые различаются по строению и свойствам.

При температурах выше $13.2 \text{ °C}$ олово существует в виде устойчивой металлической модификации — белого олова (β-Sn). Это пластичный металл серебристо-белого цвета с тетрагональной кристаллической решеткой, из которого и были изготовлены пуговицы.

Однако при охлаждении ниже критической температуры $13.2 \text{ °C}$ белое олово становится термодинамически нестабильным и начинает самопроизвольно превращаться в другую модификацию — серое олово (α-Sn). Серое олово — это хрупкий полупроводник серого цвета с кубической кристаллической решеткой, подобной структуре алмаза. Внешне оно представляет собой порошок.

Этот фазовый переход сопровождается резким изменением физических свойств. Плотность серого олова ($ρ_{α} \approx 5.77 \text{ г/см}^3$) значительно ниже плотности белого олова ($ρ_{β} \approx 7.31 \text{ г/см}^3$), что приводит к увеличению объема примерно на 27%. Из-за такого сильного расширения в металле возникают внутренние напряжения, которые разрушают его структуру. В результате блестящие металлические пуговицы рассыпались в серый порошок.

Процесс превращения ускоряется при дальнейшем понижении температуры (наиболее быстро он идет при температуре около $-33 \text{ °C}$) и является автокаталитическим: наличие очагов серого олова катализирует дальнейшее превращение. Именно из-за способности «заражать» соседние участки металла, распространяясь подобно болезни, явление и получило свое название — «оловянная чума».

Таким образом, сильные морозы, с которыми столкнулась армия Наполеона в России, создали идеальные условия для этого процесса, что и привело к разрушению оловянных пуговиц на мундирах солдат.

Ответ: Причиной превращения оловянных пуговиц в порошок является аллотропическое превращение олова, известное как «оловянная чума». При низких температурах (ниже $13.2 \text{ °C}$) металлическое белое олово (β-Sn) самопроизвольно переходит в порошкообразное серое олово (α-Sn). Этот переход сопровождается значительным увеличением объема, что и приводит к разрушению изделий из олова.