50 Sn スズ 118.71
ポスト遷移金属 pブロック 5周期 14族

スズ

Sn · 元素 50 · ポスト遷移金属

青銅のもう一方の成分です。スズは石器時代を青銅器時代へと変えました。

20°Cでの状態 固体
原子量 118.71 u
電子配置[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²
49In 全118元素 51Sb

構造

スズの原子

リング上の点の図ではありません — 占有されている各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

物性表

各バーは、その性質についてスズが118元素全体の中でどの位置にあるかを示しています。

物理的性質

密度 7.265 g/cm³ 47%
融点 505.1 K 25%
沸点 2875 K 57%
比熱 0.228 J/g·K
熱伝導率 66.8 W/m·K 72%

原子

原子半径 140 pm 34%
共有結合半径 139 pm
ファンデルワールス半径 217 pm

電子

電気陰性度 1.96 67%
イオン化エネルギー 708.2 kJ/mol 51%
電子親和力 107.1 kJ/mol 72%

存在

地殻中の存在度 2.3 mg/kg 58%

同一性

元素記号Sn
原子番号50
原子量118.71 u
分類ポスト遷移金属
ブロックp
結晶構造正方晶系
酸化数-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
発見年ancient
発見者古代から知られていました

出典：IUPAC 2021標準原子量・CRC化学・物理学ハンドブック・NIST。~が付いた値は測定値ではなく予測値です。

大きさ、実寸比

スズの原子はどのくらいの大きさですか？

半径140 pmです。これは0.14 nmなので、約3.57百万個を横に並べると1ミリメートルになります。

熱範囲

固体、液体、気体—そしてそのとき

スズは、505 Kから2875 Kまでの2370 Kの範囲で液体です。

位置

表での位置

スズは周期5、族14に位置します。 族14のすべての元素は最外殻電子数が同じであるため、非常によく似た性質を示します。

その他のポスト遷移金属

13Al 31Ga 49In 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv
ポスト遷移金属のすべて

物語

スズとは何か、そしてどのように発見されたか

青銅のもう一方の成分です。スズは石器時代を青銅器時代へと変えました。

スズの発見

古代の発見―冶金の夜明け

先史時代の始まり（紀元前3200年）

スズの発見は記録された歴史よりも古く、人類が冶金を初めて試みた時代に現れました。Turkey、Iran、Balkansの考古学的証拠から、紀元前3200年にさかのぼるスズ青銅製品が発見されています。これは、人類が石器時代から青銅器時代へ移行したことを示しています。

青銅器時代の革新

古代の冶金技術者は、銅に10～12%のスズを加えると、純銅より硬く、耐久性があり、鋳造しやすい青銅ができることを発見しました。この発見は非常に大きな変化をもたらし、2,000年以上続いた人類文明の一時代を定義しました。

「彼は初めてスズを銅と混ぜ、両方の金属を実用性で上回る青銅を発明した。」―初期の冶金について述べた古代Greekの文献

Phoenicianのスズ貿易

Phoeniciansは紀元前1200年頃にスズ貿易の達人となり、Cornwall、England（「Cassiterides」または「スズの島々」）からMediterraneanまで交易路を築きました。紫色に染めた船で、銀と同じ重さの価値がある貴重なスズを運びました。

Roman Empireとスズ

Romansはスズを「plumbum album」（白い鉛）と呼び、Britishのスズ鉱山を大規模に開発しました。CornwallはRoman Empireの主要なスズ供給地となり、水力採掘や高度な精錬技術を含む複雑な採掘事業が行われました。

科学的理解

Antoine Lavoisier（1789年）は、画期的な著作「Elements of Chemistry」で、スズを化学元素として初めて正しく同定しました。彼はスズを他の金属と区別し、発展しつつあった化学元素の理解の中に位置づけました。

産業革命の影響

産業革命によって、スズはぜいたく品から産業上不可欠な材料へと変わりました。

  • 1810年：Peter Durandが食品保存用のスズ缶を発明しました
  • 1820年代：大規模なスズめっきのための溶融めっき法が開発されました
  • 1876年：最初のスズ缶製造機が食品包装に革新をもたらしました

鉱床の現代的な発見

主要なスズの発見は世界経済を形作りました。

  • 1850年代：MalaysiaとIndonesiaで巨大なスズ鉱床が発見されました
  • 1870年代：高地でBolivianのスズ鉱山が発見されました
  • 1980年代：Chineseのスズ埋蔵量が世界最大と確認されました
歴史的な影響：スズの発見と利用技術の確立は、Egyptianの青銅製工具からRomanの軍事装備まで、古代文明の発展を直接可能にしました。人類の技術発展にこれほど深い影響を与えた金属の発見は、ほかにありません。

用途

スズの用途

産業用途

スズめっきの革新：スズの最も有名な用途は、食品缶に使われるスズめっき鋼です。世界中で年間3,000億個を超える缶を保護しています。薄いスズの被膜は腐食を防ぎ、長年にわたって食品の安全性を維持することで、食品保存と世界貿易に革新をもたらしました。

電子機器とはんだ付け

現代の電子機器はスズ系はんだに依存しています。特に、鉛フリーはんだ付けに使われるSAC合金（スズ・銀・銅）が重要です。すべてのスマートフォン、コンピューター、電子機器には、部品を回路基板に接続するスズのはんだ接合部が数百個含まれています。

合金製造

  • 青銅の製造：スズによって銅が青銅（スズ8～12%）に変わり、人類文明の一つの時代全体を築いた合金が生まれます
  • ピューター製品：装飾品や歴史的工芸品に使われる高スズ含有量のピューター（スズ85～99%）
  • 軸受合金：低摩擦のエンジン軸受に使われる、スズを80～90%含むバビットメタル
  • 活字合金：活字やライノタイプ機に使われるスズ・鉛合金

化学用途

有機スズ化合物：ポリウレタンフォーム製造の触媒、PVC安定剤として使われます。以前は船舶用防汚剤としても使われていましたが、環境上の懸念から現在は規制されています。

ガラス産業

フロートガラス製法：溶融ガラスを溶融スズの浴槽に浮かべ、窓や鏡用の完全に平らな板ガラスを作ります。世界の板ガラスの95%以上がこの方法で生産されています。

防護被膜

スズの被膜は、食品加工設備から海洋用途まで、厳しい環境に置かれる鋼に耐食性を与えます。主な施工方法は、溶融スズめっきと電気めっきです。

日常的な用途

食品とキッチン

  • スズ缶：スープからペットフードまで、世界中の何十億もの食品を保護します
  • 焼き型：プロの製菓や製パンに使われる、スズ張りの銅製焼き型
  • 食品用被膜：金属臭や汚染を防ぐ缶の内面被膜
  • ピューター製食器：特別な場面で使われる皿、カップ、盛り付け用食器

電子機器

  • はんだ接合部：電話、コンピューター、家電製品の電子部品を接続します
  • 回路基板：酸化を防ぐため、銅配線にスズめっきを施します
  • 部品リード：はんだ付けを容易にするため、電子部品の端子をスズで被覆します

建設と工具

  • 屋根材：耐久性と耐候性に優れたテルネめっき鋼板
  • 配管用はんだ：水道管の接続に使われる鉛フリーのスズ系はんだ
  • 装飾品：スズ製看板、ヴィンテージ広告、民芸品

自動車

  • エンジン軸受：滑らかで低摩擦の動作を実現するスズ系バビットメタル
  • 燃料タンクの被膜：ガソリンやディーゼル燃料の貯蔵における腐食を防ぎます
  • 電子システム：自動車の電子機器やセンサーに使われるはんだ接続

美術と工芸

  • ピューター製品：手作りのアクセサリー、装飾品、収集品
  • ステンドグラス：芸術的な窓でガラス片を接合するスズ・鉛製のケーム
  • 模型製作：スズの兵隊、人形模型、趣味の鋳造
知っていましたか？ 「tin ear」という表現は実際のスズを指していません。高品質な陶器や銀製品と比べた、安価なスズ製容器の金属的で平板な音に由来します。

起源

自然界での存在

地殻に2.3 mg/kg存在し、58%の元素より存在度が高い

世界的な分布

主な鉱物：錫石

錫石（SnO₂）は、ほぼ唯一の商業的なスズ資源であり、重量比で最大78.8%のスズを含みます。この重く光沢のある鉱物は、特徴的な褐色から黒色の結晶を形成し、花こう岩に関連する環境でよく見られます。

世界の主な鉱床

  • China：世界のスズの40%を生産しており、主にYunnan ProvinceのGejiu districtから産出します。「世界のスズの首都」として知られています
  • Indonesia：Bangka islandとBelitung islandには広範な漂砂スズ鉱床があります
  • Myanmar (Burma)：花こう岩層中に豊富な錫石鉱床がある歴史的な産地です
  • Bolivia：特にOruro周辺のAndes Mountainsに高地鉱山があります
  • Peru：Andes regionから重要な量のスズを生産しています
  • Brazil：Rondônia stateでは、硬岩鉱床と漂砂鉱床の両方からスズを生産しています

地質学的形成

スズ鉱床は、冷却する花こう岩の貫入岩体から流れ出たスズを含む流体が、周囲の岩石に錫石を沈殿させる熱水過程によって形成されます。こうした鉱床は、次の場所でよく見られます。

  • グライゼン：石英、雲母、錫石を含む変質花こう岩
  • スカルン鉱床：花こう岩の貫入岩体周辺の接触変成帯
  • 漂砂鉱床：風化した錫石が河川の砂礫に濃集したもの
  • 鉱脈系：花こう岩を貫く石英脈中の錫石

沖積採掘

世界のスズの多くは、風化によって錫石が河川の砂礫や沿岸堆積物に濃集した漂砂鉱床から産出します。Malaysiaの歴史的なスズ採掘産業は、このような鉱床を基盤として発展しました。

存在度と希少性

スズは地殻中で存在度が47番目に高い元素で、約2.3 ppmです。そのため鉛よりは希少ですが、銀よりは一般的です。経済的な鉱床にスズが濃集するには特定の地質条件が必要なため、世界的に見てスズ鉱山は比較的まれです。

宇宙から見た視点：スズは大質量星の恒星内元素合成によって形成され、超新星爆発で宇宙空間にまき散らされます。その後、新しい惑星系に取り込まれます。

取り扱い

安全性

スズの安全性

一般に安全な金属

金属スズは無毒と考えられており、食品と接触する用途にも安全です。FDAは食品保存用のスズめっき容器を承認しており、スズは何世紀にもわたって調理器具に安全に使われてきました。

食品の安全性

  • 安全な曝露量：食品缶からの1日のスズ摂取量（0.1～1.0 mg）は毒性レベルを大きく下回ります
  • 自然界での存在：スズは多くの食品に微量に自然に含まれています
  • 生体蓄積なし：体は通常の代謝によって余分なスズを効率よく排出します

有機スズ化合物―注意

有機スズ化合物は金属スズよりもはるかに毒性が強く、慎重な取り扱いが必要です。

  • トリブチルスズ（TBT）：以前は船舶用塗料に使われていましたが、環境毒性のため現在は禁止されています
  • 産業用途：PVC安定剤や触媒を扱う際は保護具が必要です
  • 環境への影響：一部の有機スズ化合物は堆積物中に残留し、生体蓄積することがあります

職場での安全

  • スズ粉じん：長期間吸入すると、「スズ肺症」―良性の肺沈着物―を引き起こすことがあります
  • 保護具：スズ合金を研削または機械加工する際は防じんマスクを使用してください
  • はんだ付けの安全：フラックスの煙を吸入しないよう、十分に換気してください
  • 皮膚への接触：金属スズは皮膚刺激や感作を引き起こしません

物理的危険性

  • スズ鳴き：純スズは曲げると特徴的な「鳴き声」を発します。無害ですが、応力がかかっていることを示します
  • 融点：融点が低い（232°C）ため加工しやすい一方、熱い表面を扱う際には注意が必要です

環境上の考慮事項

  • リサイクル可能：スズは品質を損なわずに100%リサイクルできます
  • 環境への影響が小さい：金属スズが環境に及ぼす脅威は最小限です
  • 持続可能な利用：スズ缶の被膜は非常に薄く、資源消費を最小限に抑えます
安全のポイント：金属スズは非常に安全ですが、はんだ付けの際は必ず適切に換気し、有機スズ系の工業用化学物質への曝露を避けてください。

簡単な回答

スズ：よくある質問

スズとは何ですか？

スズ（記号Sn）は周期表の元素50で、5周期、14族のポスト遷移金属です。 青銅のもう一方の成分です。スズは石器時代を青銅器時代へと変えました。 室温では固体です。

スズの電子配置はどのようなものですか？

スズの基底状態の電子配置は[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²で、2, 8, 18, 18, 4という分布の電子殻が5個あります。 最外殻には4個の電子があり、これによって結合の性質が決まります。

スズの融点と沸点は何ですか？

スズの融点は505.1 K（231.9 °C）、沸点は2875 K（2601.9 °C）です。

スズの原子量は何ですか？

スズの標準原子量は118.71 uです。これは天然に存在する同位体の加重平均であるため、整数になることはほとんどありません。

スズの密度はどのくらいですか？

スズの密度は7.265 g/cm³です。水は1.0 g/cm³なので、スズの塊は約7.3倍重いです。

スズの電気陰性度はどのくらいですか？

スズのポーリング電気陰性度は1.96です。この尺度は、電子を最も引きつけにくいフランシウムの0.70から、最も引きつけやすいフッ素の3.98までです。 この中間の範囲の値では、強いイオン結合よりも共有結合を形成する傾向があります。

スズを発見したのは誰で、いつですか？

スズは古代から知られています。精錬せずに利用できる形で存在するため、その発見を特定の人物に帰することはできません。 名称はアングロサクソン語のtin。元素記号はラテン語のstannumに由来しますに由来します。

地球上でスズはどのくらい一般的ですか？

地球の地殻におけるスズの割合は約2.3 mg/kgで、珍しいものの希少ではありません。

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