錫(化學元素)
錫,金屬元素,一種略帶藍色的白色光澤的低熔點金屬元素,
在化合物內是二價或四價,不會被空氣氧化,
主要以二氧化物(錫石)
和各種硫化物(例如硫錫石)的形式存在。
元素符號Sn。錫是大名鼎鼎的“五金”
——金、銀、銅、鐵、錫之一。
早在遠古時代,人們便發現並使用錫了。
在我國的一些古墓中,
便常發掘到一些錫壺、錫燭臺之類錫器。
據考證,我國周朝時,錫器的使用已十分普遍了。
在埃及的古墓中,也發現有錫制的日常用品。
元素性質
錫,碳族元素,原子序數50,
原子量118.71,元素名來源於拉丁文。
在約西元前2000年,人類就已開始使用錫。
錫在地殼中的含量為0.004%,
幾乎都以錫石(氧化錫)的形式存在,
此外還有極少量的錫的硫化物礦。
錫有14種同位素,其中10種是穩定同位素,
分別是:錫112、114、115、116、117、118、119、120、122、124。
金屬錫柔軟,易彎曲,熔點
有三種同素異形體:
白錫為四方晶系,晶胞參數:a=0.5832nm,c=0.3181nm,晶胞中含4個Sn原子,密度
灰錫為金剛石形立方晶系,晶胞參數:a=0.6489nm,晶胞中含8個Sn原子,密度
脆錫為正交晶系,密度
在空氣中錫的表面生成二氧化錫保護膜而穩定,加熱下氧化反應加快;
錫與鹵素加熱下反應生成四鹵化錫;也能與硫反應;錫對水穩定,能緩慢溶於稀酸,較快溶於濃酸中;
錫能溶於強鹼性溶液;在氯化鐵、氯化鋅等鹽類的酸性溶液中會被腐蝕。
錫是銀白色的軟金屬,
比重為7.3,熔點低,只有
你把它放進煤球爐中,
它便會熔成水銀般的液體。
錫很柔軟,用小刀能切開它。
錫的化學性質很穩定,
在常溫下不易被氧氣氧化,
所以它經常保持銀閃閃的光澤。
錫無毒,人們常把它鍍在銅鍋內壁,
以防銅溫水生成有毒的銅綠。
牙膏殼也常用錫做(牙膏殼是兩層錫中央著一層鉛做成的。
近年來,我國已逐漸用鋁代替錫製造牙膏殼)。
焊錫,也含有錫,一般含錫61%,
有的是鉛錫各半,也有的是由90%鉛、6%錫和4%銻組成。
展性
錫在常溫下富有展性。特別是在
平常,人們便用錫箔包裝香煙、糖果,以防受潮(近年來,我國已逐漸用鋁箔代替錫箔。
鋁箔與錫箔很易分辨——錫箔比鋁箔光亮得多)。不過,錫的延性卻很差,一拉就斷,不能拉成細絲。
其實,錫也只有在常溫下富有展性,
如果溫度下降到
它竟會逐漸變成煤灰般鬆散的粉末。
特別是在
這種變化的速度大大加快。
一把好端端的錫壺,會“自動”變成一堆粉末。
這種錫的“疾病”
還會傳染給其他“健康”的錫器,
被稱為“錫疫”。
造成錫疫的原因,是由於錫的晶格發生了變化:
在常溫下,錫是正方晶系的晶體結構,叫做白錫。
當你把一根錫條彎曲時,常可以聽到一陣嚓嚓聲,這便是因為正方晶系的白錫晶體間在彎曲時相互摩擦,發出了聲音。
在
由於錫怕冷,因此在冬天要特別注意別使錫器受凍。
有許多鐵器常用錫焊接的,也不能受凍。
1912年,國外的一支南極探險隊去南極探險,所用的汽油桶都是用錫焊的,
在南極的冰天雪地之中,焊錫變成粉末股的灰錫,汽油就都漏光了。
錫不僅怕冷,而且怕熱。在
斜方錫很脆,一敲就碎,展性很差,叫做“脆錫”。白錫、灰錫、脆錫,是錫的三種同素異形體。
來源用途
錫是大名鼎鼎的“五金”——金、銀、銅、鐵、錫之一。
早在遠古時代,人們便發現並使用錫了。
在我國的一些古墓中,便常發掘到一些錫壺、錫燭臺之類錫器。
據考證,我國周朝時,錫器的使用已十分普遍了。
在埃及的古墓中,也發現有錫制的日常用品。
我國有豐富的錫礦,特別是雲南個舊市,是世界聞名的“錫都”。
此外,廣西、廣東、江西等省也都產錫。
1800年,全世界錫的年產量僅四千噸,
1900年為八萬五千噸,1940年為二十五萬噸,
現在已超過六十萬噸。
但與錫相生相伴的,是砷,其化合物是砒霜的主要成分。
根據中科院地理科學與資源研究所環境修復研究中心的公開論文資料顯示,
在我國,砷作為錫的伴生礦由於利用價值不高,70%以上都成了被廢棄的尾礦。
截至2008年,我國至少有116.7萬噸的砷被遺留在環境中,
這就相當於百萬噸的砒霜被散落在曠野中,任雨水沖刷,注入河流,滲進土壤……
用途
金屬錫主要用於製造合金。
錫與硫的化合物——硫化錫,它的顏色與金子相似,常用作金色顏料。
錫與氧的化合物——二氧化錫。錫於常溫下,在空氣中不受氧化,強熱之,則變為二氧化錫。
二氧化錫是不溶于水的白色粉末,可用於製造搪瓷、白釉與乳白玻璃。
1970年以來,人們把它用於防止空氣污染——汽車廢氣中常含有有毒的一氧化碳氣體,
但在二氧化錫的催化下,在
錫器歷史悠久,可以追溯到西元前3700年,古時候,人們常在井底放上錫塊,淨化水質。
在日本宮廷中,精心釀制的禦酒都是用錫器作為盛酒的器皿。
它具有儲茶色不變,盛酒冬暖夏涼,淳厚清冽之傳。錫茶壺泡茶特別清香,用錫杯喝酒清冽爽口,錫瓶插花不易枯萎。
錫器的材質是一種合金,其中純錫含量在97%以上,不含鉛的成份,適合日常使用。
錫器平和柔滑的特性,高貴典雅的造型,歷久常新光澤,歷來深受貴族人士的青睞,在歐洲更成為古典文化的一種象徵。
錫是排列在白金,黃金及銀後面的第四種貴金屬,
它富有光澤、無毒、不易氧化變色,具有很好的殺菌、淨化、保鮮效用。
生活中常用於食品保鮮、罐頭內層的防腐膜等。
錫是一種質地較軟的金屬,熔點較低,可塑性強。
它可以有各種表面處理工藝,能製成多種款式的產品,有傳統典雅的歐式酒具、燭臺、高貴大方的茶具,
以至令人一見傾心的花瓶和精緻奪目的桌上飾品,式式具全媲美熠熠生輝的銀器。
錫器以其典雅的外觀造型和獨特的功能效用早已風靡世界各國,成為人們的日常用品和饋贈親友的佳品。
錫在我國古代常被用來製作青銅。錫和銅的比例為3:7。
元素歷史
錫對人類歷史有直接的影響,主要是因為青銅,然而它也可以作為其自身使用,
一個錫環和朝聖瓶在第十八王朝(西元前1580-1350)的埃及墳墓被發現。
中國人開採錫大約在西元前700年,在雲南地區。純淨的錫也被發現于馬丘比丘,印加人的山上城堡。
當銅與約百分之5的錫鑄成合金,它就會產生青銅,不僅會使熔點變低,也能使其更易於加工,
但生產出來的金屬則會更堅硬,是工具和武器的理想材料。
青銅器時代是一個被認可的文明發展的階段。
青銅是如何被發明的我們不知道,但埃及,美索不達米亞,和印度河流域的人們在大約西元前3000年就開始使用它了。
錫,tin,是個古英文字,Sn的符號由stannum而來,這是錫的拉丁名,史前時代即已發現。
因為它既不會生銹,又能抵抗外來的侵蝕,制罐頭儀器就得用它。
裝食品的錫罐是在鐵皮上面鍍了一層
錫罐年產量至少有300億隻。
在自然界中,錫很少成游離狀態存在,因此就很少有純淨的金屬錫。
最重要的錫礦是錫石,化學成分為二氧化錫。
煉錫比煉銅、煉鐵、煉鋁都容易,只要把錫石與木炭放在一起燒,木炭便會把錫從錫石中還原出來。
很顯然,古代的人們如果在有錫礦的地方燒篝火烤野物時,地上的錫石便會被木炭還原,銀光閃閃的、
熔化了的錫液便流了出來。正因為這樣,錫很早就被人們發現了。
人類發現最早的金屬是金,但沒有得到廣泛的應用。
而最早發現並得到廣泛應用的金屬卻是銅和錫。
錫和銅的合金就是青銅,它的熔點比純銅低,鑄造性能比純銅好,硬度也比純銅大。
所以它們被人類一發現,便很快得到了廣泛的應用,
並在人類文明史上寫下了極為輝煌的一頁,這便是“青銅器時代”。
後來,由於鐵的發現和使用,青銅在我們祖先的生產和生活中才逐漸退居次要地位。
但這並沒有使錫在人類發展史上,變得無足輕重,相反,隨著現代科技的飛速發展,
它在工農業生產中,以及尖端科技部門中,有了愈來愈廣泛的應用,古老的金屬正日益重新煥發它的青春!
現在,已經發現的錫礦物在18種左右。
其中最主要的一種叫做錫石,是目前煉錫的主要原料。
在自然界裡,純淨的錫石是很少的,常見的錫石大多數都是深棕黑色或褐色,這是因為它們含有鐵、錳等元素之故。
錫石的硬度較大,用小刀也刻不動;此外,錫石的化學性質很穩定,在常溫常壓下,幾乎不溶解於任何化學溶劑。
所以錫石任憑風刀霜劍和日曬雨淋的破壞。容顏仍舊不改。
錫石還不是錫。
錫石要經過礦工的辛勤勞動,從地下開採出來,並用各種方法去掉它所含的雜質,
然後把錫石和焦炭、石英或石灰石放在一起燃燒,最後得到的才是金屬錫。
金屬錫很柔軟,用小刀就能切開它;具有銀白色的光澤,它的展性很好,能展成極薄的錫箔,厚度可以薄到
不過,它的延性比較差,一拉就斷,不能拉成細絲。
它的熔點很低,只有
此外,錫既怕冷也怕熱。這是怎麼回事呢?
原來錫在不同的溫度下,有3種性質大不相同的形態。
在-13.2~
如果溫度升高到
錫對於寒冷的感覺十分敏銳,每當溫度低到
另外,從白錫到灰錫在轉變還有一個有趣的現象,這就是灰錫有“傳染性”,
白錫只要一碰上灰錫,哪怕是碰上一小點,白錫馬上就會向灰錫轉變,直到把整塊白錫毀壞掉為止。
人們把這種現象叫做“錫疫”。
幸好這種病是可以治療的,把有病的錫再熔化一次,它就會復原。
如包裝糖果和香煙的錫箔,既防潮又好看。
金屬錫的一個重要用途是用來製造鍍錫鐵皮。
一張鐵皮一旦穿上錫的“外衣”之後,既能抗腐蝕,又能防毒。
這是由於錫的化學性質十分穩定,不和水、各種酸類和堿類發生化學反應的緣故。
目前,鍍錫鐵皮不僅廣泛用於食品工業上,如罐頭工業,而且在軍工、儀錶、電器以及輕工業的許多部門都有它的身影。
在工業上,還常把錫鍍到銅線或其他金屬上,以防止這些金屬被酸堿等腐蝕。
錫還有許許多多的親朋好友。錫和它們混合在一起,可以合成許多種性質各異用途廣泛的合金。
最常見的合金有錫和銻銅合成的錫基軸承合金和鉛、錫、銻合成的鉛基軸承合金,
它們可以用來製造汽輪機、發電機、飛機等承受高速高壓機械設備的軸承。
青銅,這一古老的合金,它目前主要用來製造耐磨零件和耐腐蝕的設備。
如果在黃銅中加入錫,就成了錫黃銅,它多用於製造船舶零件和船舶焊接條等。素有“海軍黃銅”之稱。
至於錫和鉛的合金,那是大家最熟悉不過的了,它就是通常的焊錫,在焊接金屬材料時是很有用的。
在印刷工廠裡,所用的鉛字,也就是錫的合金。不過由於鐳射印刷技術的推廣,鉛字將被逐漸淘汰掉。
錫不僅能和許多金屬結合成各種合金,而且還能和許多非金屬結合在一起,組成各種化合物,
在化學工業上,在染料工業上,在橡膠工業上,在搪瓷、玻璃、塑膠、油漆、農藥等工業上,它們都做出了應有的貢獻。
隨著現代科技的發展,人們還用錫製造了許多特種錫合金,應用於原子能工業、電子工業、
半導體器件、超導材料,以及太空船製造業等尖端技術部門,這裡就不一一細說了。
錫是人類使用的最古老的金屬之一,隨著錫的工業用途不斷拓展,錫的開採、選礦、
冶煉和加工得到了快速發展,逐步形成了門類齊全的錫產業。
今天,古老的錫仍然是現代工業不可缺少的關鍵稀有金屬,號稱“工業味精”,
廣泛應用於電子、資訊、電器、化工、冶金、建材、機械、食品包裝等行業。
生理作用
金屬錫即使大量也是無毒的,簡單的錫化合物和錫鹽的毒性相當低,但一些有機錫化物的毒性非常高。
尤其錫的三烴基化合物被用作船的漆來殺死附在船身上的微生物和貝殼。這些化合物可以摧毀含硫的蛋白質。
使用保養
錫器需存放在清潔、乾燥之處。
不能用刷子來清洗錫器製品。
勿將食品或飲料放在錫罐內隔夜,以免玷污其表面。如真的不慎沾上一些難以去除的污垢,切忌用硬物磨刮,
可用香煙灰置於汙處用純棉布擦拭,去汙即可,局部的污點可用純棉布沾拋光膏擦拭。
用清水或中性洗潔劑清洗,然後用質地柔軟的棉布或海綿順紋擦乾即可。
錫器用久以後,圖案顏色會變暗,可將荷葉梗或荷葉煮水,擦拭清洗,即會除垢如新。
如錫器因故氧化生斑,可用鮮番茄切成兩半,以切面擦斑處,靜置數分鐘後,用清水洗淨,鏽斑即可清除。
營養學角度
直到20世紀70年代人們才發現錫也是人體不可缺少的微量元素之一,它對人們進行各種生理活動和維護人體的健康有重要影響。
生理功能各種微量元素的生理功能都是多方面的,錫也不例外。
其主要的生理功能表現在抗腫瘤方面。
因為錫在人體的胸腺中能夠產生抗腫瘤的錫化合物,抑制癌細胞的生成。
有專家發現乳腺癌、肺腫瘤、結腸癌等疾病患者的腫瘤組織中錫含量比較少,低於其它正常的組織。
此外,錫還促進蛋白質和核酸的合成,有利於身體的生長發育;
並且組成多種酶以及參與黃素酶的生物反應,能夠增強體內環境的穩定性等。
與健康的關係
人體內缺乏錫的症狀很少,據目前所知,人體內缺乏錫會導致蛋白質和核酸的代謝異常,阻礙生長發育,
尤其是兒童,嚴重者會患上侏儒症。但是人們食入或者吸入過多的錫,就有可能出現頭暈、
腹瀉、噁心、胸悶、呼吸急促、口乾等不良症狀,並且導致血清中鈣含量降低,嚴重時還有可能引發腸胃炎。
而工業中的錫中毒,則會導致神經系統、肝臟功能、皮膚粘膜等受到損害。
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