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优势矿物品种
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自然锡
自然锡
英文名
Tin
化学式
Sn
分类
自然元素
晶系
四方晶系
硬度
1-2
比重
7.286
颜色
锡白
条痕
灰白色
光泽
金属光泽
透明度
不透明
解理
没有观察到
断口
参差不齐的
晶体常态:谷物和掘金队以一毫米


 锡是一种化学元素,象征  锡(拉丁语:锡的)和原子序数50的。它是一个主族金属,周期表中的组14中。锡示出两个相邻的第14族元素,锗,铅的化学相似性,有两个可能的氧化态,+2和稍微更稳定4。Tin是第49次的最丰富的元素,并具有与10稳定同位素,周期表中的最大数量的稳定同位素。获得主要来自矿物锡石,它的发生二氧化锡,SNO 2天。

 

这银色,可锻铸后过渡金属还没有在空气中容易氧化,并且被用于其它金属涂层,以防止腐蚀。自公元前3000年以来的大规模使用,是第一合金,青铜,锡和铜的合金。公元前600年后,纯金属锡。从青铜时代直到20世纪,这是一种通常由铜,锑,铅,其余的85%至90%的锡合金,铅锡合金,用于餐具。在近代锡用于在许多合金,最显着的锡/铅软钎料,通常含有60%或更多的锡。另一个大的应用程序的锡,镀锡钢耐腐蚀。由于其低毒性,镀锡的金属也用于食品包装,锡罐,这是由主要钢给予名称。

特点

物理性质

锡是一种可塑性,韧性和高结晶度的银白色金属。当锡酒吧弯曲时,发出声响称为锡哭可以听到由于孪生晶体。锡熔化在一个低的温度约232℃,这是进一步减少到177.3℃的11-nm的颗粒。

β -锡(金属的形式,或白锡)在和高于室温的温度,它是稳定的,具有延展性。与此相反,α -锡(非金属的形式,或灰色锡),13.2℃以下是稳定的,是脆的。Α锡具有钻石立方晶体结构,类似的金刚石,硅或锗。α-锡有没有在所有的金属特性,因为它的原子形成共价键结构,电子不能自由移动。这是一个沉闷的灰色粉状材料,没有常见的用途,除少数专业半导体应用。这两个同素异形体,α -锡和β-锡,更常见的被称为灰锡和白锡,分别。存在两个更多的同素异形体,γ,σ,在温度高于161℃和压力以上几个GPA。该α-β转变温度虽然名义上是13.2℃,杂质(例如Al,Zn等),降低化转变温度低于0°C,和时加入的Sb或Bi的 ​​转变可能不会发生在所有,增加了锡的耐久性。

锡(99.8%)的商品级的抗蚀剂的变换,因为铋,锑,铅和银作为杂质存在的少量的抑制作用。合金元素如铜,锑,铋,镉,银,增加其硬度。锡的倾向,而很容易形成硬,脆的金属间化合物相,这往往是不可取的。它不一般其他金属形成固溶体宽范围,并且有几个元素,具有明显的固体锡中的溶解度。简单共熔的系统,然而,发生与铋,镓,铅,铊和锌。

锡成为超导体低于3.72 K.事实上,锡是待研究的第一超导体之一; Meissner效应,超导体的特征之一,是首次发现的超导锡晶体。

化学性能。

田耐腐蚀水,酸和碱,但可以被攻击。锡可以高度抛光和用作其他金属的保护涂层。在这种情况下,形成一个保护性的氧化层的使用,以防止进一步氧化。此氧化层上形成锡和锡合金。锡作为催化剂当氧是在溶液中,并有助于加速化学攻击。

同位素

天是稳定同位素,10的最大数量的元素,这其中就包括所有这些原子质量在112和124之间,除113,121和123。其中,最丰富的,而120锡(在几乎三分之一的所有锡),118锡,116锡含量最少的是115锡。拥有即使是质量数的同位素有没有核自旋,而奇有一个自旋为1/2。锡,而其三种常见的同位素115锡,117 Sn和119 Sn的,是其中最简单的元素进行检测和分析用NMR光谱,并引用其化学位移对SnMe 4。

大量的稳定同位素被认为是直接导致锡拥有原子数为50,这是在核物理学“幻数”。有28个额外的不稳定的同位素,是众所周知的,涵盖所有其余的99和137之间的原子量。除了 ​​从126锡,其中有一个半衰期为23万年,所有的放射性同位素的半衰期不到一年。100的放射性核素拥有一个“双魔”核Sn是一个,并,相对最近发现,在1994年。另外30个亚稳态异构体同位素的特点为在111和131之间,最稳定的是121米锡,具有半衰期为43.9年。

词源

英语单词“锡”是日耳曼的相关字等,但不是在其他部门的印欧语,但在其他日耳曼语言,德国,瑞典田纳西州,荷兰锡,ZINN借贷(如爱尔兰tinne)。它的起源是未知之数。

拉丁名锡原来的意思银和铅的合金,就意味着“锡”在第4个世纪BCE(以较早者为准)拉丁词,它是铅,提出了 “白铅,锡显然来自一个的早期stāgnum(这意味着同样的事情),原产地为“锡”的浪漫和凯尔特人的条款。起源的锡 / stāgnum是未知的,它可能是前印欧语。迈尔斯Konversationslexikon推测相反,锡衍生从康沃尔stean,康沃尔在公元第一世纪的证明,是锡的主要来源。

历史

锡提取和使用可追溯至公元前3000年左右的青铜时代的开始,当它形成不同金属含量的金属矿石,铜的对象有不同的物理性质。最早的青铜对象有锡或砷含量小于2%,因此,认为是由于铜矿石中的金属含量的跟踪结果非故意合金化。的第二金属为铜的添加增加其硬度,降低熔融温度,并提高了铸造工艺制造更多的流体的熔体冷却到较致密,较少的海绵状金属。这是一个重要的创新,允许更复杂的形状,在封闭的模具铸造的青铜时代。砷青铜对象首先出现在近东,砷是常见的与铜矿,但很快就意识到健康风险和追求要少得多危险锡矿石的来源,早在青铜时代的开始。这创造了罕见的锡金属的需求,并形成了贸易网络,与遥远的锡青铜时代文化的市场。[ 需要的引证 ]

氧化锡锡,锡石(SNO ),是最有可能在远古时代的原始来源,锡。锡矿石的其他形式较丰富的硫化物,如锡矿冶炼过程中,需要一个更复杂的。锡石堆积砂矿的事实,这是很难的,更重,更耐化学腐蚀的花岗岩,它通常形成的冲积渠道。这些存款可以很容易地看到在河岸锡石通常为黑色,紫色或其他颜色深,该功能利用由青铜时代早期的淘金者。[ 需要的引证 ]这很可能是最早的存款在本质上是冲积,并可能利用相同的方法,用于平移金砂矿。

化合物和化学

在绝大多数及其化合物,锡的氧化态II或IV。

无机化合物

卤化的化合物是已知的两个氧化态。对于锡(IV),公知的所有四个卤化物:SNF 的SnCl 4,SnBr 4,4,和SNI 4。较重的三个成员是易失性的低分子化合物,而四氟化是聚合物材料。所有四个卤化锡(II):的SNF 2,氯化锡2,SnBr 2,和SNI 2。所有聚合物固体。这八个化合物,只有的碘化物是有色的。

氯化锡(II)(也称为氯化亚锡)是最重要的商业意义上的卤化锡。示出的路线,以这样的化合物,氯与金属锡反应,得到的SnCl 4,而盐酸的反应和锡给出的SnCl 2和氢气。或者氯化锡4和Sn相结合,氯化亚锡通过这个过程被称为comproportionation:

氯化亚锡4 +锡氯化亚锡2 →2

锡可以形成许多的氧化物,硫化物,和其他的硫属化物衍生物。氧化钛的SnO 2(锡石)形成当锡被加热时,在空气存在下。的SnO 2活性剂是两性的,这意味着它在酸性和碱性溶液溶解。与该结构也有锡酸盐[Sn的(OH)6 ] 2,如K 2 [锡(OH)6 ],虽然自由锡酸H 2 [锡(OH)6 ]是未知的。锡的硫化物存在于+2和+4氧化态:锡(II)硫化物和锡(IV)硫醚(镶嵌金)。

氢化物

锡烷(SNH 4)中,其中的锡是+4氧化态的,是不稳定的。然而,公知的有机锡氢化物,如氢化三丁基锡(锡(C 4 H 9)3 H )。这些化合物释放瞬态三丁锡基团,稀有的锡化合物(Ⅲ)的例子。

有机锡化合物

有机锡化合物,有时也称为锡,锡-碳键的化合物。的锡化合物,有机衍生物是最有用的市售。某些有机锡化合物是剧毒的,并已被用作杀虫剂。报告的第一个有机锡化合物为碘化diethyltin((C 2 ħ 5)2 2 SNI ),于1849年由爱德华·弗兰克兰。

大多数的有机锡化合物是无色的液体或固体,对空气和水稳定。他们采用的四面体构型。四烷基和tetraaryltin化合物可以使用格氏试剂的制备:

氯化亚锡4 + 4 RMgBr→R 4 SN + 4 MgBrCl

的混合卤化物,烷基,这是比较常见的,更重要的商业比四价衍生物,准备通过再分配反应:

氯化亚锡4 + R 锡→2氯化亚锡2 ŕ 2

二价有机锡化合物是罕见的,但更常见的比现有的二价有机锗和有机硅化合物。由锡(Ⅱ)享有更大的稳定化是由于“惰性对效应”。有机锡(II)化合物包括的两个stannylenes(式:R 2锡,如看到的单峰卡宾)和distannylenes(R 4 Sn的2),这是大致相当于烯烃。这两个类都表现出不寻常的反应。

发生

产生锡通过S-过程中低质量恒星(0.6〜10倍,太阳的群众)。它的出现,通过β衰变的重同位素铟。

锡是第49个最丰富的元素在地壳中,2 ppm的75 ppm的锌,铜50 ppm的,和14 ppm的铅。

锡不发生作为本机的元件,但必须从各种矿石中提取。锡石锡(SnO 2)是唯一的商业上重要的锡源,虽然少量的锡回收从复杂的硫化物如锡矿,cylindrite,franckeite,canfieldite和teallite。与锡矿物几乎总是与花岗岩,通常在1%的氧化锡的含量水平。

由于较高的比重的二氧化锡,约80%的雷区锡是从二次存款下游发现从主矿脉。田经常被冲到下游,在过去的颗粒和回收存放在山谷或在海上。开采锡的最经济的方法是通过疏浚,液压方法或露天开采。世界上大部分锡产生从砂矿,其中可能含有低至0.015%的锡。

据估计,在2008年1月,有610万吨小学的经济可采储量,从已知的基础储量为1100万吨。下面列出的与已知储量最大的国家。

锡产量估计在历史上不同的经济可行性和开采技术的发展动态,但据估计,在目前的消费率和技术,地球将运行,可在40年内开采的锡。然而莱斯特·布朗提出的锡可以运行在20年的基础上每年2%的增长率外推的一个极端保守的。

仲或废料,锡的金属源也是一个重要的。通过二次生产或回收废锡,锡的复苏正在迅速增加。鉴于美国既没有开采自1993年以来,也没有冶炼锡,这是自1989年以来最大规模的二级生产商,在2006年回收了近14000吨。

据报道,位于蒙古南部的新增存款,而在2009年,新的锡矿床被发现在南美洲的哥伦比亚,哥伦比亚CI,森密诺尔集团SAS。

生产

锡的,所产生的碳热还原的氧化物矿石与碳或焦炭。可以使用这两种反射炉和电炉。

采矿和冶炼

行业

最大的10家企业生产的大多数在2007年世界锡。目前尚不清楚这些公司包括我在Bisie,刚果民主共和国,这是控制由一个叛徒民兵和生产15,000吨的锡冶炼。世界锡在伦敦金属交易所(LME)的交易,来自8个国家,在17个品牌。

锡的价格每吨为2008年11月24号在美国11900美元。价格达成的近每吨25,000美元的新高,2008年5月,主要是因为从印尼锡产量减少的影响。

交易

  • 伦敦金属交易所(LME),合约市场
  • 吉隆坡锡市场(KLTM“),合同市场
  • 印尼锡交易所(INATIN),仅现货市场锡将正式现在提供在2012年1月12日(2012年2月1日推迟至10日中国农历新年假期)

应用

在2006年,大约有一半产生的锡焊料中使用。其余的分为电镀锡,锡化工,黄铜和青铜,和特殊的用途。

焊接

锡一直被用来作为焊料合金的形式中,与铅,锡占5〜70%w / w的。锡形成低共熔混合物,含有63%的锡和37%的铅与铅。这种焊料主要用于连接管道或电路的焊料的。由于欧盟废弃电气电子设备指令“(WEEE指令)和限制使用某些有害物质指令(RoHS)2006年7月1日起生效,这种合金中铅的使用有所减少。更换的铅存在很多问题,包括较高的熔点,并形成锡晶须导致电气问题。可以发生在无铅焊料锡瘟,导致焊接接头的损失。更换合金正在迅速地被发现,虽然联合完整性的问题依然存在。

镀锡

锡业转债容易铁和用于涂层铅或锌与钢,以防止腐蚀。镀锡钢容器被广泛用于食品保鲜,这形成了一个大的一部分,金属锡的市场。1812年在伦敦首次制造一个用于保存食品马口铁罐。英式英语讲者称之为“罐”,而扬声器的美式英语称他们为“罐”或“锡罐”。一个由此衍生的使用俚语“tinnie”或“细小”的意思是“一罐啤酒”。锡笛是所谓的,因为它是第一个大规模生产的镀锡钢板。

专业合金

锡与其他元素组合形成了一个广泛的各种有用的合金。Tin是最常用的与铜的合金。白镴是85-99%的锡;市侩以及金属具有高百分比的锡。青铜主要是铜(锡12%),而另外的磷,使磷青铜。贝尔金属也是铜和锡的合金,含22%的锡。锡也有时被用来铸币,例如,它一旦形成一个单一的数字百分比的美国和加拿大的硬币。由于铜是这些硬币往往是主要的金属,锌,以及有时会出现,这在技术上被称为青铜和/或黄铜合金。

铌-锡化合物铌3 Sn的市售用作导线的超导磁体,由于材料的高临界温度(18 K)和临界磁场(25 T)。体重只有一对夫妇公斤的超导磁体能够产生磁场与传统的电磁称重吨。

甲加入百分之几的锡是常用的锆合金的核燃料的包层。

大多数的金属管在管风琴的不同量的锡/铅合金制成的,用50%/ 50%,是最常见的。管道中的锡的量定义的管道的基调,因为锡是最音调谐振所有金属[ 可疑-讨论 ]。的锡/铅合金的冷却时,引线冷却速度稍快,并产生一个斑驳或斑点效果。该金属合金被称为为斑疹金属。使用锡的管道的主要优点,包括它的外观,它的加工性,和耐腐蚀性能。

其他应用程序

打孔,也被称为刺穿锡,锡是用于创建功能性和装饰用品,原产于欧洲中部的一个工匠技术。装饰穿孔设计中存在的品种繁多,根据地理或工匠的个人创作。打孔锡灯笼是最常见的应用程序,这种工匠的技术。光的蜡烛闪闪发光的镂空设计创建了一个坐在房间里的装饰灯​​模式。打孔锡的灯笼等打孔锡文章中创建新的世界最早的欧洲结算。一个著名的例子是,保罗·里维尔的名字命名的该的里维尔型灯笼。

在当今时代,在一些地区的阿尔卑斯山,羊或羊的角磨锡板将冲出使用字母和数字从一到九。这个学习工具,适当被称为“喇叭”。现代仿古装饰的心“和”郁金香“等图案。

在美国,馅饼保险箱和食品保险箱投入使用的前几天制冷。这些不同的样式和大小 - 无论是落地式或悬挂式橱柜,为了阻止害虫,昆虫和防止灰尘易腐食品的木柜子。这些橱柜马口铁插入在门的两侧,有时冲出的房主,细木工或锡匠,在不同的设计,让空气流通。在北美的现代复制品,这些物品仍然很受欢迎。

车窗玻璃是最经常通过浮动熔融玻璃的熔融锡(创建浮法玻璃)上,以产生一个平坦的表面上。这就是所谓的“皮尔金顿进程”。

锡也被用来作为先进的锂离子电池中的负极。它的应用是比较有限的事实,一些锡表面催化分解碳酸酯类电解液,锂离子电池在使用。

锡(II),氟化添加氟化亚锡(SNF 2)一些牙齿护理产品。锡(II),氟化可以与钙磨料混合,而更常见的氟化钠逐渐成为生物活性的结合钙化合物。它也被证明是更有效比在控制牙龈炎的氟化钠。

有机锡化合物

的所有化学锡化合物,有机锡化合物的使用最频繁。全球工业生产可能超过50,000吨。

PVC稳定剂

有机锡化合物的主要的商业应用是在稳定聚氯乙烯塑料。在这样的稳定剂的情况下,PVC否则迅速降解加热下,光,与大气中的氧,得到变色,脆的产品。锡清理不稳定的氯离子(Cl - ),否则将启动的HCl从塑料材料中的损失。典型的锡化合物,如二月桂酸二丁基二氯化锡的羧酸衍生物。

杀菌剂

有机锡化合物,可以具有相对高的毒性,这是有利的和有问题的。它们已被用于他们/作为杀真菌剂,杀虫剂,杀藻剂,木材防腐剂,防污剂的杀生物效果。三丁基锡氧化物被用作木材防腐剂。三丁基锡作为船舶涂料的添加剂,以防止海洋生物生长的船舶上,使用下降后,有机锡化合物被确认为持久性有机污染物的一些海洋生物,具有极高的毒性,例如狗岩螺。在2003年,欧盟禁止使用有机锡化合物,而这些化合物的毒性,对海洋生物和一些海洋物种的繁殖和生长的影响,(一些报告描述了生物对海洋生物的影响,在浓度为1纳克的关注每升),导致在世界范围内禁止由国际海事组织。目前许多国家限制使用有机锡化合物超过25米长的船舶。

有机化学

一些锡试剂在有机化学中是有用的。以最大的应用,氯化亚锡是一种常见的还原剂为硝基和肟基转化为胺。有机锡化合物与有机卤化物或拟Stille反应夫妇。

注意事项

中毒从锡的金属,其氧化物,和其盐的情况下是“几乎未知”。另一方面,某些有机锡化合物是几乎一样有毒氰化物。