锡
锡,TIN,是个古英文字,Sn的符号由stannum而来,这是锡的拉丁名,史前时代即已发现。
一、锡的基本知识
元素符号Sn,银白色金属,在元素周期表中属ⅣA族,原子序数50,原子量118.69,常见化合价为+4、+2。
锡是古代较早发现的金属之一。在自然界中没有单质状态的锡存在,它的发现比
铜稍晚。
锡是熔点比较低的金属,它的低熔点使它成为焊料的主要成分。
锡元素有白锡、灰锡、脆锡三种同素异形体。在不同环境下,锡可以有不同的结晶状态。在室温和高于室温的条件下,最稳定的形态是白锡,白锡是一种可锻金属。当温度在13℃以下时,锡的结晶点阵就会重新排列,原子之间的空隙就会加大,形成一种新的结晶形态,即灰锡。灰锡就失去了金属特性而成为一种半导体。在不同结晶点阵之间的,接触处发生的内应力使金属锡碎裂成粉末。周围介质的温度愈低,晶体形态转变的速度就愈快。这种转变在零下33℃时速度最快:温度一降到零下,白锡就失去光泽,变成暗灰色,最后碎裂成粉末。人们称这种现象为“锡疫”。附带要说明的是,未染上“锡疫”的锡板,一旦和有“锡疫”的锡板接触,也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。
科学家们已经找到了预防“锡疫”的物质,其中的一种就是铋。铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵,使其状态稳定化,完全消除产生“锡疫”的可能性。
含有52%的铋与32%的铅和16%的锡的合金,在开水里就能熔化,它的熔点只有95℃。与此形成鲜明对照的是:锡的熔点是232℃;铋的熔点是271℃;铅的熔点是327℃。合金的熔点大大低于组成它的每种纯金属的熔点。含镓和铟的锡合金熔点更低,其中一种合金的熔点为10.6℃。低熔点合金可用来制作电熔丝。
二氯化锡和氧化锡可用作棉布和丝绸的媒染剂,二氯化锡还可作还原剂,脱色剂,电镀时用它镀锡。为了给瓷器和玻璃着上红色,可采用一种叫做卡修斯的紫色染料,它是在二氯化锡中加入氯化金溶液时形成的。硫酸锡,即彩色金,可用作金色颜料。
白锡可制成家用器皿,也可以镀在铜和铁的表面上。镀锡的铁片常称为“马口铁”,铁表面的锡层保护了铁,使之不受腐蚀。但是一旦锡层出现了破损,铁被腐蚀的速度就会加快。这是因为铁比锡活泼,在它们共同接触电解质溶液时,就形成了原电池,铁作为原电池的负极逐渐被氧化,这在化学上称为电化腐蚀。
锡是毒性极小的金属,锡的盐类对人体完全无害,与食品接触也不会产生有害物质,可以抵抗氧、水和有机酸的腐蚀。于是,锡的这种性能得到了充分的发挥,现在,世界上锡的总产量的一半左右是用来生产制造罐头用的铁皮,很薄的一层镀锡铁皮就可以为人们贮藏上百万吨的肉、鱼飞水果和蔬菜。锡当之无愧地赢得了“罐头金属”的称号。
科学家们进行了大量的分析和反复的试验得出结论证实:氟的存在就表明可能有锡矿。在史前期,锡是以一种复杂的物质形式存在的,在这种复杂的物质中氟是必不可少的成分。后来,锡和锡的化合物逐渐形成一种沉积物,即后来的矿床。而氟就滞留在沉积物附近。这一发现不仅有助于测定锡很可能出现的地区,而且也可预示锡的储量的大小。
二、锡的用途
锡很容易与
铁结合,它被用来做铅、锌和钢的防腐层。涂锡的钢罐多用于贮藏食物,这是金属锡的一个重要市场。
其它用途:
◆锡是一些重要合金如青铜的组成部分。
◆氯化锡在印刷术中被用作一种还原剂和媒染剂。锡盐喷在玻璃上可以形成导电的涂层。这些涂层被用在防冻玻璃上。
◆一般玻璃板是将熔化的玻璃浇在锡板上形成的,来保证玻璃面的平坦和光滑。
◆焊锡含锡用来连接管道和电子线路。此外锡还被用在多种化学反应中。
◆锡纸常用来包装食物或药品。
◆制造镀锡铁(马口铁),可制作罐头容器。
在3.75K的低温下锡成为超导体。锡是最早被发现的超导体之一。超导体的一个特别特征,迈斯纳效应,就是首先在锡晶体中被发现的。由于铌-锡-混合物Nb3Sn拥有较高的临界温度(18K)和较高的临界磁场(25特斯拉),它被用来制作商业的超导电磁铁的线。一个数千克重的超导电磁铁的可以产生与一个数吨重的普通电磁铁产生的磁场相比。
全球年锡用量约为30万吨。其中约35%用为焊锡,30%用为锡片和30%用为化学原料或颜色。由于越来越多的锡-铅-焊锡被无铅焊锡(含95%以上的锡)代替,全球的锡用量每年约提高10%。2003年在伦敦金属交易所上锡的价格为每吨五千美元左右,2004年的价格达每吨八千到一万美元。2003年世界上最大的十个用锡国为中国、美国、日本、德国、其它欧洲国家总计、韩国、其它亚洲国家总计、台湾、英国和法国。