Tin pest: Sự phân rã Thiếc - Khi kim loại cũng chết vì cóng !
Tin pest - Hiện tượng phân rã thiếc và 12 mol kim loại này đã thay đổi thế giới như thế nào ?
Napoleon xâm lượt Nga năm 1812
Tháng 6, năm 1812, 600.000 lính dưới sự chỉ huy Napoleon tiến hành xâm lược nước Nga nhằm biến nơi đây trở thành thuộc địa và mở ra nước đi chiến lượt nhằm thâu tóm toàn bộ khu vực châu Âu, với điều kiện vô cùng khắc nghiệt thì trang phục của lính của Pháp hầu như đáp ứng đầy đủ và tưởng chừng như đã nắm chắc phần thắng ở trong tay do sự chênh lệch về lượng binh sĩ.
Nhưng sau khoảng 3 tháng, số lượng binh sĩ này càng sụt giảm, một phần do lính bị thương hay tử trận và một phần khác là do chết rét. Bạn không nghe nhầm đâu, là chết rét đấy. Chắc bạn không thể tin được một đội quân hùng hậu như vậy mà phải để lính của mình chết vì rét.
Đó là vào khoảng tháng 8 tháng 9, khoảng thời gian chuyển mùa, toàn bộ nước nga chuyển sang mùa đông với cái lạnh thấu xương của nhiệt độ đá đông, dĩ nhiên áo ấm sẽ là một điều kiện cấp thiết, nhưng hầu hết quần áo của binh sĩ đều bị rách tả tơi do các cúc áo nát tan thành bột mịn!
Các cúc áo này được làm từ Thiếc, với quân số khổng lồ đến thế thì nếu lượng thiếc trong cúc áo đó quy đổi ra thành mol thì nó lên đến 17 mol phân tử ! Một kim loại kiên cố, bóng loáng, có thể sánh vai ngang với sắt thép như vậy chỉ đúng khi nó đang ở dạng thù hình β - Beta.
Giống như kim cương vậy, dạng thù hình của kim cương là than, đen xì và giòn dễ gãy và thiếc cũng không ngoại lệ. Dạng thù hình α - Alpha của Thiếc có màu xám xịt, vô cùng giòn, không có cấu trúc bền vững và khổ nỗi nó chuyển đổi khi nhiệt độ môi trường giảm xuống dưới 13,2 °C.
Bạn có thể chứng kiến hiện tượng đó qua video thí nghiệm dưới đây:
Tại nhiệt độ này thanh thiếc bóng lưỡng và cứng rắn sẽ biến thành một đống bột mịn xám xịt. Các cúc áo của binh sĩ sẽ làm những nạn nhân đầu tiên, 17 mol phân tử hóa bột, các mấu giữ của quần áo bị rã ra, toàn bộ quần áo của các binh sĩ bị rách tả tơi, dưới cái lạnh - 40°C, lính của Napoleon suy sụp tinh thần, chết vì cóng, chính nó đã làm thay đổi cục diện của trận chiến và từ đó thay đổi cả một lịch sử.
Bạn thấy 17 mol phân tử này ảnh hưởng đến lượt sử con người như thế nào chưa? Nếu hiện tượng này không xảy ra thì có thể trận chiến của quân Pháp đã thắng, lãnh thổ bành trướng của nó sẽ khiến cho hàng loạt các nước lân cận bị xâm lược, bản đồ thế giới bây giờ cũng có thể đã thay đổi. Và cũng có thể cả châu Âu bây giờ cũng là của Pháp, Việt Nam của chúng ta cũng không ngoại lệ.
Cơ chế của hiện tượng phân rã thiếc là gì ?
Khi nhiệt độ xuống dưới 13,2°C, cấu hình electron của thiếc chuyển về lại dạng có mức năng lượng thấp hơn, cụ thể là [Kr] 4d¹⁰5s²5p² thành [Kr] 4d¹⁰5s¹5p³, từ đó kéo cho toàn bộ cấu trúc mạng tinh thể phải thay đổi theo, hiện tượng tạo mầm của mạng α bắt đầu xuất hiện.
Khi một mầm tinh thể của dạng α tạo thành sẽ sinh ra công tác động đến các mạng lân cận và khiến cho hiện tượng phân rã thiếc lan tỏa nhanh chóng, phá hủy bề mặt từ ngoài vào trong. Khi hiện tượng phân rã sảy ra thì không thể phục hồi được vì các vết nứt cho phép không khí được xen lấn vào, các cấu tử Thiếc tiếp xúc trở thành dạng oxit nên hầu hết các nạn nhân của quá trình này đều trở thành phế phẩm. Ngoài ra, dạng thù hình α có phần thể tích lớn hơn, khiến cho sự giãn nở thể tích của các phần bị chuyển đổi gia tăng lên khoảng 27%, các vùng bị chuyển hóa phồng lên.
Trên danh nghĩa để xảy ra hiện tượng là 13,2°C, nhưng thực tế, hiện tượng này xảy ra ở nhiệt độ thấp rất nhiều hơn, có thể dưới - 16°C do sự xuất hiện của các hợp kim khác như Bitmut, Antimon, ...Vậy nên để hạn chế và tránh hiện thượng phân rã của thiết, các nhà nghiên cứu phối trộn nó thành các hợp kim ở các thành phần tỉ lệ tối ưu.
Các nạn nhân khác của Tin-pest
Sự xuống cấp của các mối hàn và linh kiện điện tử vào mùa đông
Trong vài thập kỷ qua, hàn chì thiếc đã rất được ưa chuộng hơn để ghép nối và hàn các linh kiện điện tử. Tuy nhiên, kể từ năm 2006, với việc thông qua chỉ thị RoHS (Restrict of Hazardous Substances: Chỉ thị về hạn chế các chất nguy hiểm của châu Âu) , ngành công nghiệp điện tử đã trải qua một cuộc cách mạng không có chì.
Điều này khiến cho các bảng mạch điện tử vào mùa đông bị hư hại trầm trọng, hậu quả về thiệt hại của các thiết bị điện tử bắt đầu được chú ý hơn và thay thế chì bằng các hợp kim khác như Bimut hoặc là Antimon.
Một mối hàn thiếc bị biến dạng trong linh kiện của điện thoại
Chuyến thám hiểm Nam Cực định mệnh - Terra Nova
Với mục tiêu là những người đầu tiên được ghi nhận đến Nam Cực, ngày 29 tháng 11 năm 1910, Robert Scott cùng 4 cộng sự đã bắt đầu chuyến thám hiểm đoạt mệnh.
Một trong những nhu cầu thiết yếu để sống xót trên một chuyến thám hiểm băng giá là lương thực và dầu hỏa. Nhưng cái tai hại là dầu hỏa của nhóm được đựng ở trong các lon làm từ ... Thiếc. Và điều gì đến cũng đã đến, hiện tượng phân rã thiếc khiến cho hầu hết dầu hỏa trong các lon không cánh mà bay, không dầu hỏa thì không có nước để uống, để sửi ấm, tinh thân các thành viên trong đoàn suy sụp và hàng loạt các quyết định sai lầm và dại dột từ đó sinh ra.
Và cuối cùng nhóm 5 người của Scott tử nạn trong chuyến hành trình trở về từ cực; một số thi thể, nhật ký và ảnh của họ đã được một nhóm tìm kiếm tìm thấy 8 tháng sau đó.
Các tuyến đường đến Nam Cực do Scott và các cộng sự thực hiện
Cây thánh giá tưởng niệm đoàn Terra Nova xấu số
Tài liệu tham khảo:
Mình là Bách Việt, đây là bài viết đầu tiên của mình trên spiderum và bài viết sẽ được share trên fanpage Chemists and Science do khoa Hóa của trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, mong các bạn đọc tận hưởng bài viết và cho mình nhận xét nhé <3
Fanpage khoa học khoa hóa:
#Khoahockhoahoa #ChemistsandScience #Viearth
Phạm Bách Việt
@vietstun057
Khoa học - Công nghệ
/khoa-hoc-cong-nghe
Bài viết nổi bật khác
- Hot nhất
- Mới nhất