בדיל

בדיל (בלטינית: Stannum, באנגלית: Tin) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי Sn ומספרו האטומי 50.

בדיל

אנטימון - בדיל - אינדיום
Ge Sn Pb       50 Sn                                                                                                                                                                                                                                                                                           הטבלה המחזורית
נתונים בסיסיים
מספר אטומי	50
סמל כימי	Sn
סדרה כימית	מתכות
מראה
ימין: אפור (אלוטרופ אלפא); שמאל: כסוף (אלוטרופ בטא, מתכתי)
תכונות אטומיות
משקל אטומי	118.710 u
רדיוס ואן דר ואלס	217 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 8, 18, 18, 4
תכונות פיזיקליות
צפיפות	7,310 kg/m3
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
נקודת רתיחה	2,875.15K (2,602°C)
נקודת התכה	505.08K (231.93°C)
לחץ אדים	5.78E-21Pa ב-505K
מהירות הקול	2,500 מטר לשנייה ב-293.15K
שונות
אלקטרושליליות	1.96
קיבול חום סגולי	228 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	9.17 106/m·Ω
מוליכות חום	66.6 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	708.6 kJ/mol

היסטוריה

הבדיל הוא אחת משש המתכות המוזכרות בספר במדבר:

אַךְ אֶת הַזָּהָב וְאֶת הַכָּסֶף אֶת הַנְּחֹשֶׁת אֶת הַבַּרְזֶל אֶת הַבְּדִיל וְאֶת הָעֹפָרֶת. כָּל דָּבָר אֲשֶׁר יָבֹא בָאֵשׁ תַּעֲבִירוּ בָאֵשׁ וְטָהֵר...

— ספר במדבר, פרק ל"א, פסוקים כ"ב–כ"ג

מקורו בעת העתיקה ובמיוחד בתקופת הארד (או בשמו הלועזי הברונזה) היה מאזור פרס ועילם. כעשירית מהארד שהוא סגסוגת נחושת ובדיל הגיע מהבדיל והשאר מנחושת, ומרכז המסחר בבדיל והעברתו לממלכות המערב והדרום בתקופת הברונזה התיכונה הייתה העיר מארי על ברך הפרת, כיום בגבול סוריה ועיראק.

תכונות

הבדיל הוא מתכת נוחה לעיצוב שאינה מתחמצנת בקלות ועמידה בפני קורוזיה. הבדיל נמצא בטבע בעיקר במינרל קסיטריט (Cassiterite), שהוא תחמוצת הבדיל, SnO₂.

בדיל ניתך בטמפרטורה נמוכה וכאשר מכופפים מוט בדיל נשמע צליל אופייני ("צעקת הבדיל" או "בכי הבדיל") הנובע מהימצאות גבישים תאומים.

אלוטרופיה

"דבר של בדיל" – מדליה עשויה בדיל ועליה אזורים שעברו שינוי מצב אלוטרופי, מהצורה המתכתית לצורת "בדיל אפור" (אלוטרופ α)

לבדיל שתי צורות אלוטרופיות. האחת, המכונה צורה β, בדיל לבן או בדיל מתכתי, היא צורה היציבה בטמפרטורת החדר. האחרת, המכונה בדיל α או בדיל אפור, אינו מתכתי, כיוון שהוא יוצר סריג אטומרי המורכב אטומים הקשורים קוולנטית, כך שאין אלקטרונים חופשיים להולכה חשמלית, בדומה למבנה הפחמן ביהלום (הנמצא באותו טור בטבלה המחזורית). צורת α יציבה יותר תרמודינמית בטמפרטורות הנמוכות מ 13.2°C, אך אי-ניקיונות, דוגמת אלומיניום או אבץ, מורידים את טמפרטורת המעבר לפחות מ-0°C. בתנאי קור בדיל מתכתי (אלוטרופ β) עובר שינוי ספונטני, אוטו-קטליטי, לבדיל אפור (אלוטרופ α), תופעה הידועה כ"דבר של בדיל". תופעה זו תועדה בימי הביניים באירופה כאשר התגלו צינורות פגועים של עוגבי כנסיות. תופעה זו יוחסה גם לפגיעה בקופסאות שימורים שלקח רוברט פלקון סקוט למסעו באנטארקטיקה ולפגיעה בכפתורי המדים של חיילי נפוליאון במלחמתו ברוסיה, אם כי מהימנותם ההיסטורית של סיפורים אלו מוטלת בספק.

שימושים

בדיל טהור

הבדיל משמש לציפוי עופרת, אבץ או פלדה למניעת קורוזיה. פלדה מצופה בדיל היא החומר הנפוץ ביותר לייצור קופסאות שימורים לצורך אחסון מזון.

חלונות זכוכית מיוצרים לעיתים על ידי הצפת הזכוכית המותכת על גבי בדיל נוזלי על מנת להשיג לוחות שטוחים.

סגסוגות

סגסוגות בדיל חשובות:

• ארד (ברונזה) – סגסוגת בדיל ונחושת.
• פיוטר – סגסוגת 85%-96% בדיל והשאר נחושת או עופרת.
• מתכת הלחמה – סגסוגות שאיתן מלחימים מעגלים אלקטרוניים. משמש להלחמת רכיבים אלקטרוניים בלוחות או במעגלים אלקטרוניים. יתרונו הוא טמפרטורת ההתכה הנמוכה יחסית.

מלחים

מלחי הבדיל חשובים ל:

• בדיל כלורי משמש כחומר צובע בהדפסי כותנה.
• ריסוס מלחי בדיל על זכוכית יוצר שכבה מוליכה חשמלית. ציפוי כזה משמש לתאורת לוחות מכשירים והגנה על שמשות רכב מהצטברות קרח.

מוליכות-על

מחצב בדיל

בדיל הופך למוליך-על מתחת ל-3.72°K. תרכובת ניאוביום-בדיל (Nb₃Sn) משמשת לייצור מסחרי של תיילים למגנטים מוליכי-על.

צורה בטבע

ישנן 35 מדינות הכורות בדיל ברחבי העולם, כמעט בכל יבשת ישנה מדינה בעלת מכרה בדיל חשוב. בדיל מתכתי מופק ממחצביו בעזרת פחם בכבשן. היסוד לא נמצא בכמויות גדולות בקרום כדור הארץ – ריכוזו הוא 2 חלקים למיליון (ppm), לעומת אבץ לדוגמה, שנמצא בריכוז 94 חלקים למיליון.

כמעט חצי מהבדיל המופק בעולם מגיע מדרום־מזרח אסיה. למרות שבדיל נמצא במספר מחצבים, מחצב הבדיל המסחרי היחידי הוא SnO₂.

איזוטופים

לבדיל יש את מספר האיזוטופים היציבים הגבוה ביותר – 10. בנוסף לכך, 18 איזוטופים בלתי יציבים נוספים ידועים.

אמצעי זהירות

כמויות בדיל זעירות שנמצאות במזון משומר אינן מזיקות לאדם, אך ישנן תרכובות בדיל אורגניות רעילות שמצריכות טיפול מיוחד.

ראו גם

• חייל בדיל
• חייל הבדיל
• המקורות והסחר בבדיל בעת העתיקה

קישורים חיצוניים

• בדיל, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• בדיל באתר המחלקה להוראת מדעים של מכון ויצמן למדע.
• בדיל ב-Webelements (אנגלית)
• סרטון הדגמה והסבר על "צעקת הבדיל"
• פרק 77 – דברי הימים: בדיל ויעבור -על הסוחרים האשורים בכניש בפודקאסט דברי הימים בהגשת אילן אבקסיס
• ד"ר יניב עובדיה‏, האם המתכות שחודרות לאוכל שלנו מסוכנות לבריאות?, באתר וואלה, 21 באוקטובר 20193
• בדיל, דף שער בספרייה הלאומית