Kalay

Kalay, iki ana allotropik formda bulunur: oda sıcaklığında kararlı olan ve metalik özellikler gösteren beyaz kalay (β-kalay) ile 13,2 °C'nin altında kararsız hale gelerek toz haline dönüşen gri kalay (α-kalay). Bu dönüşüm, özellikle soğuk iklimlerde kalay objelerin parçalanmasına neden olabilen kalay vebası olarak bilinir. Kimyasal olarak, +2 ve +4 olmak üzere iki yaygın oksidasyon durumunda bulunur; +4 oksidasyon durumu daha kararlıdır.

Doğada serbest halde bulunmayıp, genellikle oksit minerali olan kassiterit (kalay taşı, SnO₂) formunda bulunur. Dünya'daki başlıca kalay rezervleri ve üretimi Çin, Endonezya, Myanmar, Peru, Brezilya ve Bolivya gibi ülkelerde yoğunlaşmıştır. Kalayın ana cevheri olan kassiterit, yüksek sıcaklıklarda karbon veya karbon monoksit ile indirgenerek metalik kalaya dönüştürülür.

Kalayın insanlık tarihindeki önemi, Tunç Çağı ile başlamıştır. Bakır ile karıştırıldığında daha sert ve dayanıklı bir alaşım olan tuncu (bronz) oluşturması, alet ve silah yapımında devrim yaratmıştır. Antik Mısır, Mezopotamya ve Roma medeniyetleri tuncun yaygın kullanıcıları olmuştur.

Günümüzde kalay, birçok endüstriyel alanda kullanılmaktadır. En yaygın kullanımlarından biri, çelik gibi diğer metalleri korozyondan korumak amacıyla kalay kaplamadır. Özellikle gıda ve içecek ambalajlarında kullanılan konserve kutuları, iç yüzeyleri kalay ile kaplanmış çelikten yapılır. Bu kaplama, gıdaların bozulmasını önler ve raf ömrünü uzatır.

Kalayın önemli alaşımları arasında, elektrik ve elektronik sektöründe kullanılan lehim (geleneksel olarak kurşun ile alaşım, günümüzde çevre dostu kurşunsuz lehimlerde gümüş ve bakır ile), yatak metalleri (babit metal) ve süs eşyalarında kullanılan kalay alaşımı (pewter) bulunur. Ayrıca, organik kalay bileşikleri, bazı biyositlerde, mantar ilaçlarında ve PVC stabilizatörlerinde kullanılmıştır, ancak toksisiteleri nedeniyle kullanımları kısıtlanmıştır. Düz cam üretiminde kullanılan float cam sürecinde erimiş kalay banyosu, cam levhaların pürüzsüz yüzeyini oluşturmak için kritik bir rol oynar.

Metalik kalay genellikle insan sağlığı için düşük toksisiteye sahip olsa da, özellikle organik kalay bileşikleri toksik olabilir ve çevresel etkileri bulunmaktadır. Bu bileşiklerin deniz ekosistemleri üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle birçok ülkede kullanımları kısıtlanmıştır. Madencilik ve üretim süreçleri de çevresel düzenlemelerle yakından izlenmektedir.