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锡,Tin,金属锡

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(xī)英文为Tin(Stannum),元素符号Sn。元素周期表中原子序数为50,相对原子质量为118.71,属第5周期IVA族的金属元素。的熔点为231.89℃,沸点为2260℃,密度为7.28g/cm³。是一种有银白色金属光泽的低熔点金属,纯锡质柔软,常温下展性好,化学性质稳定,不易被氧化,常保持银闪闪的光泽。在地壳中的含量为0.004%,几乎都以锡石(氧化锡)的形式存在,此外还有极少量的锡的硫化物矿。作为“五金”(金、银、铜、铁、锡)之一,早在公元前2000年,锡就已经开始被人类使用了。目前主要用于制造焊锡、镀锡板、合金、化工制品等,产品被广泛应用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、食品包装、机械、原子能及航天工业等行业。

锡的理化性质

物理性质

金属锡柔软,易弯曲,具有银白色金属光泽,熔点231.89℃,沸点2260℃,无毒。锡属于元素周期表中第四主族元素,原子序数50,原子量118.71,元素符号Sn,锡在常温下富有展性。特别是在100℃时,展性非常好,可以展成极薄的锡箔,可以薄到0.04毫米以下。但延性却很差,一拉就断,不能拉成细丝。

同时锡是一种既怕冷又怕热的金属,在不同的温度下,锡的形态完全不同。

锡在13.2~161℃的温度范围内,锡的性质最稳定,叫做“白锡”。

锡非常怕冷

当温度下降到13.2℃以下,锡会逐渐变成煤灰般松散的粉末。特别是在-33℃或有红盐(SnCl4•2NH4Cl)的酒精溶液存在时,这种变化的速度大大加快。这种锡的“疾病”还会传染给其他“健康”的锡器,白锡只要一碰上灰锡,哪怕是碰上点点,白锡就会迅速且全部转变成灰锡。人们把这种现象叫做“锡疫”。还好把有病的锡再熔化一次,它就会复原。造成锡疫的原因,是由于锡的晶格发生了变化:在常温下,锡是正方晶系的晶体结构,叫做白锡。当你把一根锡条弯曲时,常可以听到一阵嚓嚓声,这便是因为正方晶系的白锡晶体间在弯曲时相互摩擦,发出了声音。由于锡怕冷,因此在冬天要特别注意避免使锡器受冻。许多用锡焊接的铁器也是不能受冻的。1912年,国外的一支南极探险队去南极探险,所用的汽油桶都是用锡焊的,在南极的冰天雪地之中,焊锡变成粉末股的灰锡,汽油全都漏光了。

其实也同样怕热

锡不仅怕冷,而且怕热。在161℃以上,白锡又转变成具有斜方晶系的晶体结构的斜方锡。斜方锡很脆,一敲就碎,展性很差,叫做“脆锡”。

锡的同素异形体

白锡、灰锡、脆锡,是锡的三种同素异形体其各自参数如下:

白锡为四方晶系,晶胞参数:a=0.5832nm,c=0.3181nm,晶胞中含4个Sn原子,密度7.28g/cm³,硬度2;

灰锡为金刚石形立方晶系,晶胞参数:a=0.6489nm,晶胞中含8个Sn原子,密度5.75g/cm³;

脆锡为正交晶系,密度6.54g/cm³。

锡有14种同位素,其中10种是稳定同位素,分别是:锡112、114、115、116、117、118、119、120、122、124。

原子体积(立方厘米/摩尔):16.3

元素在太阳中的含量:(ppm) 0.009

元素在海水中的含量:(ppm) 大西洋表面 0.0000023

地壳中含量:(ppm) 2.2

声音在其中的传播速率:(m/S)2730 

晶胞参数

a = 583.18 pm

b = 583.18 pm

c = 318.19 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90° 

化学性质

锡的化学性质很稳定,在常温下不易被氧化,所以它常保持银闪闪的光泽。在空气中锡的表面生成二氧化锡保护膜而稳定,加热条件下氧化反应加快;锡与卤素加热下反应生成四卤化锡;也能与硫反应;锡对水稳定,能缓慢溶于稀酸,较快溶于浓酸中;锡能溶于强碱性溶液;在氯化铁、氯化锌等盐类的酸性溶液中会被腐蚀。

氧化态:

Sn+2,Sn+4

原子序数:50

质子数:50

摩尔质量:119 g/mol

所属族数:IVA

电子层排布:2-8-18-18-4

核电荷数:50

电子排布式:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2

外围电子层排布:5s2 5p2

电子层:K-L-M-N-O

化学键能

单位(kJ /mol)

Sn-H 314Sn-C 225

Sn+2-O 557

Sn+4-F 322

Sn+4-Cl 315

Sn-Sn 195

电离能

单位(kJ /mol)

M - M+ 708.6

M+ - M2+ 1411.8

M2+ - M3+ 2943

M3+ - M4+ 3930.2

M4+ - M5+ 6974

M5+ - M6+ 9900

M6+ - M7+ 12200

M7+ - M8+ 14600

M8+ - M9+ 17000

M9+ - M10+ 20600 

资源分布

作为世界上的稀有金属之一,锡在地壳中的含量为0.004%,全球锡储量约480万吨,基础储量约为1100万吨。在自然界中锡主要呈自然元素、金属互化物、氧化物、氢氧化物、硫化物、硫盐、硅酸盐、硼酸盐等形式存在。目前已发现锡矿物和含锡矿物五十余种,其中具有工业意义的主要矿物为:锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。有时黑硫银锡矿、黑硼锡矿、马来亚石、水锡石、水镁锡矿等也可以相对富集,形成工业价值。

全世界锡资源比较丰富的国家有马来西亚、印度尼西亚、巴西、前苏联,其储量分别为111万吨、68万吨、65万吨、30万吨,其产量为25多万吨。我国锡储量丰富,每年产量5万余吨,有三分之一的金属锡和二分之一的锡精矿供出口。

印尼锡储量大约80万吨,主要分布在邦加岛、勿里洞岛、新及岛及昆铎岛。前两大生产企业为PT Timah、PT Koba,占全国产量60%。目前印尼锡产业两个比较重要的变化是(1)产业集中度在提高,如PT Timah要约收购PT Koba,(2)产量下降,如PT Timah产量逐年下降。

锡矿.jpg

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锡的应用
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分类锡是人类最 早使用的金属之一,也是最具广泛工业用途的金属之一,具有质地柔软,熔点低,展性强,塑性强和无毒等优良特性,主要用于制造焊锡、镀锡板、合金、化工制品... [查看全部]

锡的历史与发展
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历史

锡是人类最 早发现并得到广泛应用的金属之一,英文名称:Tin,元素符号Sn,源于拉丁文Stannum,史前时代就已被发现。由于自然界的锡很少呈游离状态存在,因此就很少有纯净的金属锡。含锡的主要矿物是锡石,其化学成分为二氧化锡,只要把锡石与木炭放在一起烧,木炭便会把锡从锡石中还原出来。很显然,古人如果在有锡矿的地方烧篝火烤野物就会发现闪闪发光的金属锡液。

人类发现最 早的金属是金,但没有得到广泛的应用。而最 早发现并得到广泛应用的金属却是铜和锡。锡和铜的合金就是青铜,它的熔点比纯铜低,铸造性能比纯铜好,硬度也比纯铜大。所以它们被人类一发现,便很快得到了广泛的应用,并在人类文明史上写下了极为辉煌的一页,这便是“青铜器时代”。后来,由于铁的发现和使用,青铜在我们祖先的生产和生活中才逐渐退居次要地位。但这并没有使锡在人类发展史上,变得无足轻重,相反,随着现代科技的飞速发展,它在工农业生产中,以及尖端科技部门中,有了愈来愈广泛的应用,古老的金属正日益重新焕发它的青春!

锡器的使用可以追溯到公元前3700年。在公元前36世纪锡就被用来硬化铜。古时候,人们常在井底放上锡块,净化水质。在日本宫廷中,用锡器精心酿制的御酒也是用锡器作为盛酒的器皿。大约公元前3000年,埃及、美索不达米亚和印度河流域的人们就开始使用青铜(锡铜之比为3:7)了。考古学家在第十八王朝(公元前1580-1350)的埃及坟墓中发现了一个锡环和朝圣瓶。

我国最 早开始开采和使用锡大约在公元前700年,现在的云南地区是我国最 早发现有锡开采使用的地区。战国时期就开始用来作武器的主要材料,相传无锡于战国时期盛产锡,战争使得锡矿被用尽,无锡因此得名,人们以此作为天下没有战争的寄望。在我国的一些古墓中,便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类锡器。据考证,我国周朝时,锡器的使用已十分普遍了。

纯净的锡也被发现于马丘比丘,印加人的山上城堡。在埃

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锡的分类
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锡材种类简介

锡材可分为:锡箔,锡粉,锡粒(珠、球),锡异型材(棒、板、片、带)。

锡的三种同素异形体:白锡,灰锡,脆锡。

锡箔

锡箔主要用于医药、化工、轻工、食品、艺术用品及工艺品制作等领域,如高级干式电容器、装饰、装潢材料、微波炉隔热层、食品及酒类的封装、民间宗教活动以及利用锡箔的柔性、不怕挤压、防腐、防水特性,用于阻燃剂、地板胶、合成漆及其它有机化工原料等的包装桶衬等,此外还用于特殊的焊接工艺中用作预成型件。

目前,我国锡箔的生产主要是手工敲制,生产企业主要集中在广东潮汕、浙江绍兴地区。产品幅面窄、薄厚不均、强度不佳,只能作为手工扎花工艺技术品,较多用在宗教礼仪方面,目前大部份(约2000吨/年)出口到台湾、香港、东南亚等地华侨群居地。近几年,尤其是进入九十年代以来,国内经济的高速发展,锡箔用途、用量在迅速增长,国内所生产的品种规模小,不能满足用户需要,导致大量锡箔(主要是机制的、大规格的高 档锡箔)需要进口。据估计,有一定机械强度、亮度、光洁度、厚度(40μ左右)的机械箔的产量,全 球大约在5000吨左右,世界主要锡箔生产国主要有德国、美国、英国、荷兰、西班牙、澳大利亚等。我国历年来进口的锡箔也主要来自这几个国家,年进口量大约400~500吨。目前,我国鼓励锡箔机械化深加工的专业生产厂,以改变当前小规模手工敲制生产作业,提升锡箔质量和产量。

从目前锡箔的生产和消费来看:一方面是锡箔的应用和需求范围进一步扩大;另一方面是其他替代品种类的出现和替代品消费量的增加,如低廉的铝箔市场竞争、聚乙烯薄膜包装材料的出现等等,致使锡箔的消费量下降。因此总的来说,锡箔的总消费量并没有显著的提高。但从长期来看,由于锡箔具有铝箔所不具备的优势和市场需要(如光亮度、不氧化、无毒、耐腐蚀、共振性能好等),随着工业水平及生活质量的不断提高,高质量、大规格的锡箔产品的生产在我国具有广阔的市场前景。

锡粉、锡粒

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锡的应用
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分类

锡是人类最 早使用的金属之一,也是最具广泛工业用途的金属之一,具有质地柔软,熔点低,展性强,塑性强和无毒等优良特性,主要用于制造焊锡、镀锡板、合金、化工制品等。被广泛应用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装,原子能及航天工业等。随着经济的发展,其应用领域将不断扩大。具体的应用情况如下。

焊锡

焊锡:主要指用锡基合金做的熔点较低的焊料。随着行业的发展和欧盟环保要求的提出,逐渐的无铅焊锡代替铅焊锡是全 球电子制造业发展的必然趋势。同时,锡焊料是锡在电子行业的主要应用,用于电子焊接,该领域目前占我国锡下游应用的70%,另外镀锡钢板和锡化工制品分别占下游应用的8%和12%。

镀锡板

镀锡板:俗称马口铁,具有良好的密封性,保藏性,避光性,坚固性,抗腐蚀性,无毒且具有特有的金属装饰魅力,被广泛应用于像罐头、饮料等食品的包装行业,军 工,仪表,电器及其他工业等。其中在包装领域是属于国际上通用的包装品种。镀锡板也是锡的重要消费领域之一,占其全部消费的30%(2010年数据)。

锡合金

最常见的合金有锡和锑、铜合成的锡基轴承合金和铅、锡、锑合成的铅基轴承合金,它们可以用来制造汽轮机、发电机、飞机等承受高速高压机械设备的轴承。含锡的青铜目前主要用来制造耐磨零件和耐腐蚀的设备,广泛应用于船舶、化工、建筑、货币等工业。在黄铜中加入锡即可形成锡黄铜,多用于制造船舶零件和焊接条等,素有“海军黄铜”之称。在工业上,还常把锡镀到铜线或其他金属上,以防止这些金属被酸碱等腐蚀。锡还可与其他金属制成活字合金(随着激光印刷技术的推广,铅字将逐渐被淘汰掉)、巴比特合金、钛基合金和铌锡合金等,用于原子能工业、航空工业、超导材料以及宇宙飞船制造等尖端技术领域。

化工

锡在化工方面主要用于生产锡的化合物和化学制品。锡的有机化合物主要用作木材防腐剂、农药等,锡的无机化合物主要用作催化剂、稳定剂、添加剂和陶瓷工业的乳化剂

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锡的冶炼
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锡的冶炼简介

锡的冶炼方法主要取决于精矿(或矿石)的物质成分及其含量。一般以火法为主,湿法为辅。

现代锡的生产,一般包括四个主要过程:炼前处理、还原熔炼、炼渣和粗锡精炼。

炼前处理是为了除去对冶炼有害的硫、砷、锑、铅、铋、铁、钨、铌、钽等杂质,同时达到综合回收各种有用金属的目的。炼前处理的方法包括精癣焙烧和浸出等作业,根据所含杂质的种类不同,可采用一个或几个作业组成的联合流程。但是我国某些单纯含铅、铋、铁高的锡精矿也可不经炼前处理。

还原熔炼主要是使氧化锡还原成粗锡,同时将铁的氧化物还原成氧化铁并与脉石成分造渣。为此,不能使生成金属铁,故需控制较弱的还原气氛和适当温度,这必然会限制锡氧化物的完全还原,因此炉渣含锡较高(这种渣称富渣),必须进一步处理。

炼渣用烟化炉挥发方法,这样产出的废渣含锡低,金属回收率高,同时大量减少了铁的循环。

粗锡精炼主要是除去铁、铜、砷、锑、铅、铋和银等杂质,同时综合回收有用金属。一般分为火法精炼和电解精炼。

锡精矿冶炼工艺流程

不同品位锡精矿冶炼工艺流程如下: 

低位锡:

低位锡冶炼步骤

中位锡:

中位锡冶炼步骤

高位锡:

高位锡冶炼步骤

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锡对人体健康的影响
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微量元素锡对人的影响

直到20世纪70年代人们才发现锡也是人体不可缺少的微量元素之一,它对人们进行各种生理活动和维护人体的健康有重要影响。

锡是人体不可缺少的微量元素之一,它对人们进行各种生理活动和维护人体的健康有着重要影响。首先表现在抗肿瘤方面。因为锡在人体的胸腺中能够产生抗肿瘤的锡化合物,抑制癌细胞的生成。有专家发现乳腺癌、肺肿瘤、结肠癌等疾病患者的肿瘤组织中锡含量比较少,低于其它正常的组织。此外,锡能促进蛋白质和核酸的合成,有利于身体的生长发育;也能促进血红蛋白的分解,从而影响血红蛋白的功能。还能抑制铁的吸收和卟啉类的生物合成,从而促进组织生长和创伤愈合,并能参与能量代谢。并且组成多种酶以及参与黄素酶的生物反应,能够增强体内环境的稳定性等。

人体内缺乏锡的症状很少,据目前所知,人体缺锡会导致蛋白质和核酸的代谢异常,阻碍生长发育,尤其是儿童,严重者会患上侏儒症。但是人们食入或者吸入过多的锡,就有可能出现头晕、腹泻、恶心、胸闷、呼吸急促、口干等不良症状,并且导致血清中钙含量降低,严重时还有可能引发肠胃炎。而工业中的锡中毒,则会导致神经系统、肝脏功能、皮肤粘膜等受到损害。

锡及其化合物的毒性还可以影响人体对其他微量元素的吸收和代谢,如影响人体对锌、铁、铜、硒等元素的吸收等,还会降低血液中K+等的浓度,而导致心律失常等疾病。

如体内缺锡,补充锡的食物来源如下:

微量元素锡含量比较丰富的食物有鸡胸肉、牛肉、羊排、黑麦、龙虾、玉米、麦面粉、黑豌豆、蚕豆、绿豆、芝麻、葵花籽、蘑菇、甜菜、甘蓝、咖啡、糖蜜、花生、牛奶、香蕉、山楂、大蒜等。

罐头食品沙汀鱼、菠菜、芦笋、桃子、胡萝卜等也含有较为丰富的微量元素锡,但多吃罐头食品对身体没有好处,故应慎食。

锡的毒性

一般来讲,金属锡是无毒的,简单的锡化合物和锡盐的毒性非常低,但人们食入或者吸入过多的锡,就有可能出现头晕、腹泻、恶心、胸闷、呼吸急促、口干等不良

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