化學元素,元素符號Sn,原子序數50,原子量118.710,屬週期系ⅣA族。在遠古時代,人們已知錫和銅的合金——青銅。在古代已開始用純錫製作裝飾品。工業上用錫開始於14~15世紀。錫元素符號來源於錫的拉丁文stannum。

  存在 錫約占地殼重量的4×10−3%~4×102%。自然界中中有16種含錫礦物,其中有工業價值的主要是錫石SnO2,其次是黃錫礦Cu2FeSnS4。中國雲南個舊錫礦山聞名於世。錫有24種同位素,其中10種為穩定同位素,它們是112Sn、114~120Sn、122Sn、124Sn。124Sn具有弱β放射性,半衰期(T1/2)為1016~1017年。另有10種人工放射性同位素,其中117Sn(T1/2為118天)、119Sn(T1/2為175天)、123Sn(T1/2為136天)可以用作示蹤原子。

  性質 物理性質 錫是具有金屬光澤的銀白色金屬,質地較軟。熔點231.93℃、沸點2 602℃。錫有3種同素異形體:白錫為四方晶系(β型),在>13.2℃穩定存在,密度7.265克/厘米3,莫氏硬度2,延展性好;冷卻至<13.2℃時,轉變為灰錫(α型)。灰錫為金剛石型立方晶系,密度5.769克/厘米3。由白錫轉變為灰錫時,由於體積膨脹25.6%,灰錫就分解成灰色粉末,這種轉變在−33℃加速進行,一旦有一點灰錫籽晶生成,就立刻蔓延到整個錫錠,所以將這種轉變形象地稱為“錫疫”;當白錫加熱到161℃以上會轉變成脆錫。脆錫為正交晶系(γ型),密度6.52~6.56克/厘米3,在161℃到錫的熔點231.93℃溫度區間內是穩定存在的,此時的錫易磨成細粉。液態錫固化時體積約收縮2.8%。

  化學性質 錫原子的電子組態為(Kr)4d105s25p2,氧化態+2和+4。常溫下,金屬錫表面因生成二氧化錫薄膜而穩定,但在加熱條件下,錫可以和鹵素、硫、鹽酸、濃硫酸、濃硝酸、強堿等反應。

  化合物 氧化物 ①一氧化錫SnO,黑色,立方晶系,1 080℃分解,密度6.45克/厘米3;不溶於水,易溶於酸,難溶於強堿,在空氣中加熱轉變為SnO2。錫(Ⅱ)鹽與強堿共熱可制備SnO。②二氧化錫SnO2,白色或淡黃色,呈粉末狀,四方晶系;熔點1 630℃,密度6.85克/厘米3,1 800~1 900℃升華。不溶於水,難溶於酸,在濃硫酸中長時間加熱可溶解,與強堿共熔生成可溶性錫(Ⅳ)酸鹽。金屬錫在空氣中加熱或溶於濃硝酸中加熱脫水可制備SnO2。它是制備金屬錫和媒染劑的原料,也用於制作瓷釉、琺瑯和玻璃的磨料。

  氯化物 ①二氯化錫SnCl2,熔點247.1℃,沸點623℃,密度3.90克/厘米3;易溶於水,溶解度178克/100克水(10℃),水溶液易水解。將金屬錫溶於30%的鹽酸中,在35~37℃和CO2氣氛下蒸發、冷卻、結晶、幹燥可制得二氯化錫。主要用於電鍍錫,在染料工業中作還原劑。②四氯化錫SnCl4,無色液體或晶體,立方晶系;熔點−34.07℃,沸點114.15℃,密度2.234克/厘米3;易揮發,在潮濕空氣中因水解而發煙,易溶於乙醇、乙醚、苯、四氯化碳等非水溶劑中。溶於水時,因水解而析出α–錫酸:

3SnCl 4+4H 2O僀 Sn(OH) 4+2H 2SnCl 6 幹燥的氯氣和熔融的金屬錫反應生成四氯化錫。它主要用作媒染劑、有機合成中氯化反應的催化劑和制糖業中的漂白劑等。還用於導電性塗層和鍍錫等。

  錫酸 有α–錫酸和β–錫酸,它們都是二氧化錫的水合物xSnO2·yH2O。α–錫酸常稱作氫氧化錫(Ⅳ),為白色無定形固體或凝膠狀沉淀,難溶於水,可溶於酸和堿。α–錫酸可由錫(Ⅳ)鹽或四鹵化錫在室溫下水解,或與適量堿或氨水反應制得。α–錫酸長時間放置或加熱會逐漸轉變為β–錫酸。β–錫酸是白色細晶,具有SnO2四方晶體結構,不溶於水、酸和堿,在稀酸或堿作用下發生膠溶而生成溶膠。

  錫酸鹽 ①錫酸鈉Na2[Sn(OH)6],無色、立方晶體,140℃失水生成Na2SnO3Na2SnO3在水溶液中水解生成α–錫酸凝膠,並使溶液呈堿性。用熔融的燒堿或純堿與錫石(SnO2)反應可制得錫酸鈉。它主要用作媒染劑、防火劑及用於玻璃陶瓷工業中。②亞錫酸鈉,結構測定為Na[Sn(OH)3],隻存在於較強的濃堿中,其水溶液稀釋時,生成白色氫氧化亞錫沉淀,久置或加熱析出黑色SnO。亞錫酸鈉溶液久置會變為黑色,因為有細粒狀錫生成:

2Sn(OH) 3 僀 Sn(OH) 6 2−+S n 亞錫酸鈉具有強還原性,如: 2Bi(OH) 3+3Sn(OH) 3 +3OH 僀 2Bi+3Sn(OH) 6 2− 此反應用於鉍(Ⅲ)的鑒定。在錫(Ⅱ)鹽中加入過量氫氧化鈉可制得亞錫酸鈉。

  制法 錫礦石中含錫量不超過1%,需經重選、磁選和浮選得到含錫40%~70%的精礦。將精錫礦在600~700℃煅燒,使其中的硫和砷轉變成揮發性氧化物除去,再用濃鹽酸浸出Fe、Bi、Sb等雜質,然後再用碳與助熔劑和精礦石在反射爐中熔燒,得到含錫97%~99%的粗錫,經多次精煉,可得純度達99.56%~99.90% 的純錫。半導體工業用的99.999 85%的高純錫是用區域熔融法得到的。

  應用 金屬錫主要用於制備合金,如錫和鉛的低熔點合金,用作焊錫;銅和錫的合金俗稱青銅,可制作器具;銅、銻和錫合金用於制作軸承;鉛、銻、錫合金可鑄鉛字。約40%的錫是用於制錫箔和制作鍍錫防銹的馬口鐵板

  安全 錫無毒,但長期吸入其粉塵會患慢性支氣管炎。空氣中最高容許濃度為2毫克/米3(以錫計)。