锡的金属特性
元素属性
锡是一种碳族元素,原子序数为50,原子量为118.71。元素名来自拉丁语。大约在公元前2000年,人类开始使用锡。锡在地壳中的含量为0.004%,几乎全部以锡石(氧化锡)的形式存在,此外还有极少量的硫化锡矿石。锡中有14种同位素,其中10种是稳定同位素,即:锡112,114,116。
锡质软,易弯曲,熔点231.89℃,沸点2260℃。有三种同素异形体:
白锡为四方晶系,晶胞参数为:a=0.5832nm,c=0.3181nm。该晶胞含有4个锡原子,密度为7.28 g/cm3,硬度为2,延展性好。
灰锡是菱形立方晶系,其晶胞参数为:a=0.6489nm,晶胞含有8个Sn原子,密度为5.75 g/cm3。
脆性锡为正交晶系,密度为6.54克/立方厘米。
二氧化锡保护膜在空气中的锡表面形成稳定,受热加速氧化反应;锡在加热下与卤素反应生成四卤化锡;它也能与硫反应;锡对水稳定,在稀酸中能缓慢溶解,在浓酸中能迅速溶解;锡能溶于强碱溶液;在氯化铁、氯化锌等盐类的酸性溶液中会被腐蚀。
锡是一种银白色的软金属,比重为7.3,熔点很低,只有232℃。如果你把它放在煤球炉里,它会像水银一样融化成液体。锡很软,你可以用刀切开它。锡的化学性质非常稳定,在常温下不易被氧气氧化,所以常常保持着闪亮的银色。锡无毒,所以人们常把它镀在铜锅内壁,防止铜和温水形成有毒的铜锈(碱式碳酸铜)。牙膏壳也往往是锡做的(牙膏壳是两层锡做的,中间夹一层铅)。近年来,中国逐渐用铝代替锡制造牙膏外壳。焊料中还含有锡,一般含有61%的锡,有些是铅和锡各占一半,有些是由90%的铅、6%的锡和4%的锑组成。
可锻性
锡在室温下具有延展性。特别是在100℃时,延展性非常好,可以开发成极薄的锡箔。通常,人们用锡纸包装香烟和糖果,以防止它们受潮(近年来,中国逐渐用铝箔代替锡纸。铝箔和锡纸很容易区分——锡纸比铝箔亮很多)。但是锡的延展性很差,一拉就会断,不能拉成细丝。
事实上,锡只有在室温下才有延展性。如果温度降到-13.2℃以下,就会逐渐变成像煤灰一样的松散粉末。特别是在-33℃或有红色盐的酒精溶液(sncl 4·2 NH 4 cl)存在时,这种变化的速度大大加快。好的锡壶会自动变成一堆粉末。这种锡“病”还可以传染给其他“健康”的锡器皿,称为“锡疫”。锡瘟疫的原因是锡的晶格发生了变化:在室温下,锡是四方晶体结构,称为白锡。当你弯曲一根锡棒时,你经常可以听到噼啪声。这是因为四方的白锡晶体在弯曲时相互摩擦而发出声音。低于-13.2℃时,白色锡转变为无定形的灰色锡。结果,那块锡变成了一团粉末。
由于锡怕冷,所以冬天要特别注意不要冻住锡器。有很多铁器一般都是用锡焊的,冻不起来。1912年,国外一支南极探险队去南极探险,用的汽油桶都是锡焊的。在南极冰天雪地里,焊锡变成了粉末状的灰锡,汽油都漏了出来。
锡不仅怕冷,而且怕热。在161℃以上,白锡转变为菱面体晶体结构的菱面体锡。斜锡很脆,一敲就会碎,延展性很差。它被称为“脆锡”。白锡、灰锡和脆锡是锡的三种同素异形体。
锡是惰性的,不与空气和水反应。与浓盐酸反应生成氯化亚锡;它不与稀硫酸反应,而与浓热硫酸反应生成硫酸锡(ⅳ);用浓热硝酸生成β-锡酸。
来源
锡是著名的“五金”——金、银、铜、铁、锡之一。早在古代,人们就发现并使用了锡。在我国的一些古墓中,经常会发掘出一些锡锅、锡烛台等锡器皿。据考证,在中国周朝时期,锡器的使用非常普遍。在埃及的古墓中也发现了锡日用品。
中国锡矿资源丰富,尤其是云南个旧,是世界闻名的“锡都”。此外,广西、广东、江西等省也产锡。1800年世界锡年产量只有4000吨,1900年8.5万吨,1940年25万吨,现在已经超过60万吨。
但砷与锡伴生,其化合物是砷的主要成分。
根据中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心发表的论文,砷作为锡的伴生矿,由于利用价值低,已成为废弃的尾矿。到2008年,我国至少有1167000吨砷残留在环境中,相当于数百万吨砷散落在旷野,被雨水冲刷,注入河流,渗入土壤。
使用
金属锡主要用于制造合金。
硫化锡是锡和硫的化合物,颜色与黄金相似,常用作黄金颜料。
二氧化锡,锡和氧的化合物。锡在空气中常温下不被氧化,在强烈加热时变成二氧化锡。二氧化锡是一种不溶于水的白色粉末,可用于制作搪瓷、白釉和乳白色玻璃。从1970开始,人们就用它来防止空气污染——汽车尾气中往往含有有毒的一氧化碳气体,但在二氧化锡的催化下,300℃时大部分可转化为二氧化碳。