锡是什么?
锡(符号Sn)是元素周期表中的第50号元素,属于5周期14族的后过渡金属。 青铜的另一半:锡把石器时代带入了青铜时代。 在室温下为固态。
结构
这不是环上点阵图,而是对每个已占据亚层的实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图显示锡在全部118种元素中该属性所处的位置。
来源:IUPAC 2021标准原子量、CRC《化学与物理手册》、NIST。标有~的数值为预测值,而非测量值。
尺寸,按比例显示
半径140 pm——即0.14 nm,因此大约3.57百万个这样的原子并排起来才有一毫米长。
温度范围
锡在2370 K的范围内呈液态,温度从505 K到2875 K。
背后的故事
青铜的另一半:锡把石器时代带入了青铜时代。
锡的发现早于有文字记载的历史,它出现在人类最初的冶金实验时期。来自土耳其、伊朗和巴尔干地区的考古证据表明,这些地区存在可追溯至公元前3200年的锡青铜器物,标志着人类从石器时代向青铜时代的过渡。
古代冶金学家发现,在铜中加入10-12%的锡可以制成青铜。青铜比纯铜更硬、更耐用,也更易铸造。这一发现极具变革性,塑造了持续超过2000年的人类文明时代。
“他第一个将锡与铜混合,从而发明了青铜;在用途上,青铜胜过这两种金属。”——古希腊关于早期冶金术的记载
腓尼基人在公元前1200年前后成为锡贸易大师,建立了从英格兰康沃尔(“卡西特里德群岛”或“锡群岛”)通往地中海的贸易路线。他们的紫色染帆船运载着贵重的锡,其价值与等重量的白银相当。
罗马人称锡为“plumbum album”(白铅),并大规模开采英国锡矿。康沃尔成为罗马帝国的主要锡来源,拥有包括水力采矿和先进冶炼技术在内的复杂采矿作业。
安托万·拉瓦锡(1789年)在其开创性著作《化学基础》中首次正确地将锡确定为一种化学元素。他将锡与其他金属区分开来,并确立了锡在新兴化学元素认识体系中的地位。
工业革命将锡从奢侈材料转变为工业必需品:
主要锡矿的发现塑造了全球经济:
用途
镀锡革命:锡最著名的用途是用于食品罐头的镀锡钢,每年保护全球超过3000亿个罐头。薄锡层可防止腐蚀,并多年保持食品安全,彻底改变了食品保藏和全球贸易。
现代电子产品依赖锡基焊料,尤其是用于无铅焊接的SAC合金(锡-银-铜)。每部智能手机、计算机和电子设备中,都包含数百个锡焊点,用于连接元件与电路板。
有机锡化合物:用作聚氨酯泡沫生产中的催化剂、PVC稳定剂;过去还用作船舶防污剂,但因环境问题现已受到限制。
浮法玻璃工艺:熔融玻璃漂浮在熔融锡液上,制成用于窗户和镜子的完美平整玻璃板,生产全球超过95%的平板玻璃。
锡涂层可为恶劣环境中的钢材提供耐腐蚀性,应用范围从食品加工设备到船舶领域。热浸镀锡和电镀是主要的应用方法。
来源
地壳中含量为2.3 mg/kg · 比58%的元素更丰富
锡石(SnO₂)几乎是锡唯一的商业来源,按质量计含锡量最高可达78.8%。这种质重且有光泽的矿物形成独特的棕色至黑色晶体,常见于与花岗岩有关的环境中。
锡矿床通过热液过程形成:冷却中的花岗岩侵入体释放含锡流体,将锡石沉积到周围岩石中。这些矿床通常出现在:
世界上许多锡来自冲积矿床,风化作用使锡石集中在河流砾石和海岸沉积物中。马来西亚历史上的锡矿业就是建立在这类矿床之上。
锡是地壳中丰度排名第47的元素,含量约为2.3 ppm,比铅稀有,但比银常见。经济矿床中的锡富集需要特定的地质条件,因此全球锡矿相对少见。
宇宙视角:锡通过大质量恒星中的恒星核合成形成,并在超新星爆炸期间散布到太空中,最终融入新的行星系统。处理
金属锡被认为无毒,可安全用于食品接触应用。FDA批准锡镀层容器用于食品储存,几个世纪以来锡一直被安全地用于烹饪器具。
有机锡化合物的毒性明显高于金属锡,必须谨慎处理:
快速解答
锡(符号Sn)是元素周期表中的第50号元素,属于5周期14族的后过渡金属。 青铜的另一半:锡把石器时代带入了青铜时代。 在室温下为固态。
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²,共有5个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 18, 4。 它的最外层有4个电子,这决定了它的成键行为。锡在505.1 K(231.9 °C)熔化,在2875 K(2601.9 °C)沸腾。
锡的标准原子量为118.71 u。这是其自然存在的同位素的加权平均值,因此通常不是整数。
锡的密度为7.265 g/cm³。水的密度为1.0 g/cm³,因此锡块约重7.3倍。
锡的鲍林电负性为1.96。该标度范围为0.70(钫,吸引电子能力最弱)至3.98(氟,吸引电子能力最强)。 处于这一中间范围的数值通常对应共价键,而不是强离子键。
锡自古以来就已为人所知——它以无需冶炼即可使用的形式存在,因此无法将其发现归功于某一个人。 名称来源于盎格鲁-撒克逊语 tin;符号源自拉丁语 stannum。
锡约占地壳的2.3 mg/kg——不常见,但并不稀有。