Amigos,
Readers may remember that I have had an interest in tin pest for some time. Tin pest can occur if nearly-pure tin is exposed to cold temperatures (<13.2oC) for long periods of time. At the end of this post, I provide a short summary of the tin pest phenomenon. See this striking time lapse video of tin pest forming; I assume the time period is over many months.
El motivo de esta entrada es que una investigadora especializada en la Edad Media, Beata Lipińska, de Polonia, está estudiando la «plaga del estaño» y sus efectos en la cultura medieval, sobre todo en los tubos de los órganos de iglesia. Se ha puesto en contacto conmigo para ver si puedo ayudarla a encontrar artículos que aborden la «plaga del estaño» desde un punto de vista ahistórico. Si los lectores tienen alguna referencia que pueda ser de utilidad para Beata, por favor, pónganse en contacto con ella directamente en [email protected].
Figura 1. Formas de la «plaga del estaño» en una aleación de Sn 0,05 Cu procedente de Plumbridge. Véase el artículo citado más abajo.
¿QUÉ ES EL ESTAÑO?
El estaño es un metal alotrópico, lo que significa que presenta diferentes estructuras cristalinas en función de las condiciones de temperatura y presión. El estaño tiene dos formas alotrópicas. El estaño beta «normal» o blanco tiene una estructura cristalina tetragonal estable, con una densidad de 7,31 g/cm³. Al enfriarse por debajo delos 13,2 °C, el estaño beta se transforma lentamente en estaño alfa. El estaño «gris» o alfa tiene una estructura cúbica y una densidad de tan solo 5,77 g/cm³. El estaño alfa es además un semiconductor, no un metal. La expansión del estaño al pasar de blanco a gris provoca que la mayoría de los objetos de estaño se desmoronen.
La conversión a gran escala del estaño blanco en gris tarda unos 18 meses. La imagen, que probablemente sea la fotografía moderna más famosa de la «plaga del estaño», muestra el fenómeno con bastante claridad.
This photo is titled "The Formation of Beta-Tin into Alpha-Tin in Sn-0.5Cu at T <10oC" and is referenced from a paper by Y. Karlya, C. Gagg, andW.J.Plumbridge, "Tin pest in lead-free solders", inSoldering and Surface Mount Technology, 13/1 [2000] 39-40.
Este fenómeno se conoce desde hace siglos y existen muchas historias interesantes, probablemente apócrifas, sobre la «plaga del estaño». Quizá la más famosa sea la de los botones de estaño de las chaquetas de los soldados de Napoleón, que se desintegraron a causa de la «plaga del estaño» durante su retirada de Moscú. Otra anécdota habitual durante la Edad Media era que Satanás era el culpable del deterioro de los tubos de estaño de los órganos de las iglesias del norte de Europa, ya que la «plaga del estaño» suele dar la impresión de que el estaño se ha «enfermado».
Al principio, la «peste del estaño» se denominaba «enfermedad del estaño» o «plaga del estaño». Creo que el nombre «peste del estaño» proviene de la traducción al alemán de la palabra «plaga» (es decir, en alemán, «plaga» se dice «pest»).
Para la mayoría de las personas con algunos conocimientos sobre materiales, la conversión del estaño beta en estaño alfa a temperaturas más bajas parece contrario a lo que cabría esperar. Normalmente, los materiales se contraen a temperaturas más bajas; no se expanden. Aunque parece que el mecanismo no se comprende del todo, es probable que se deba a que el estaño alfa gris tiene una entropía menor que el estaño beta blanco. Al eliminarse el calor a temperaturas más bajas, un estado de menor entropía sería probablemente más estable.
Dado que la conversión en estaño gris requiere expansión, la «plaga del estaño» suele iniciarse en un borde, una esquina o una superficie. La iniciación del proceso puede tardar decenas de meses, pero una vez que comienza, la conversión puede ser rápida, provocando fallos estructurales en cuestión de meses.
Although tin pest can form at <13.2oC, most researchers believe that the kinetics are very sluggish at this temperature. There seems to be general agreement in the literature that the maximum rate of tin pest formation occurs at -30 to -40oC.
Salud,
Dr. Ron
