50 Sn 锡 118.71
后过渡金属 p-block Period 5 Group 14

锡

Sn · Element 50 · Carbon group

Bronze's other half: tin turned the Stone Age into the Bronze Age.

20°C时的状态 固态
原子量 118.71 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²
49In All 118 51Sb

结构

锡 原子

这不是环上点阵的示意图，而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。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。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示锡在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 7.265 g/cm³ 47%
熔点 505.1 K 25%
沸点 2875 K 57%
比热容 0.228 J/g·K
热导率 66.8 W/m·K 72%

原子

原子半径 140 pm 33%
共价半径 139 pm
范德华半径 217 pm

电子

电负性 1.96 67%
电离能 708.2 kJ/mol 51%
电子亲和能 107.1 kJ/mol 72%

存在

地壳中的丰度 2.3 mg/kg 58%

身份

符号Sn
原子序数50
原子量118.71 u
类别后过渡金属
区p
晶体结构四方晶系
氧化态-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
发现时间ancient
发现者Known since antiquity

来源：IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值，而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 锡 atom?

Radius 140 pm — that is 0.14 nm, so about 3571 million of them side by side would span a millimetre.

热范围

Solid, liquid, gas — and when

锡 is liquid over a 2370 K window, from 505 K to 2875 K.

所在位置

在表中的位置

锡 sits in period 5, group 14. Everything in group 14 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER 后过渡金属

13Al 31Ga 49In 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv
All 后过渡金属

故事

锡 是什么，以及我们如何发现它

Bronze's other half: tin turned the Stone Age into the Bronze Age.

The discovery of 锡

古代发现——冶金学的黎明

史前开端（公元前3200年）

锡的发现早于有文字记载的历史，源于人类最初对冶金术的探索。来自土耳其、伊朗和巴尔干地区的考古证据显示，锡青铜文物可追溯至公元前3200年，标志着人类从石器时代迈入青铜时代。

青铜时代革命

古代冶金学家发现，在铜中加入10-12%的锡可以制成青铜——它比纯铜更硬、更耐用，也更易铸造。这一发现极具变革性，定义了人类文明中持续超过2000年的整个时代。

“他首先将锡与铜混合，从而发明了青铜，其用途超过了这两种金属。”——古希腊关于早期冶金术的记载

腓尼基人的锡贸易

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“锡岛”）到地中海的贸易路线。他们的紫色染帆船运载着珍贵的锡，其价值与等重量的银相当。

罗马帝国与锡

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。

科学认识

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。

工业革命的影响

工业革命将锡从奢侈材料转变为工业必需品：

  • 1810年：彼得·杜兰发明用于食品保存的锡罐
  • 19世纪20年代：热浸镀锡工艺得到发展，用于大规模镀锡
  • 1876年：第一台锡罐制造机彻底改变了食品包装

矿床的现代发现

重大锡矿发现塑造了全球经济：

  • 19世纪50年代：在马来西亚和印度尼西亚发现大型锡矿床
  • 19世纪70年代：在高海拔地区发现玻利维亚锡矿
  • 20世纪80年代：确认中国锡储量为世界最大
历史影响：从埃及青铜工具到罗马军事装备，锡的发现和应用直接推动了古代文明的崛起。没有其他金属的发现对人类技术发展产生过如此深远的影响！

应用

锡的用途

工业用途

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，彻底改变了食品保存和全球贸易。

电子产品与焊接

现代电子产品依赖锡基焊料，尤其是无铅焊接中使用的SAC合金（锡-银-铜）。每部智能手机、计算机和电子设备都含有数百个锡焊点，用于将元件连接到电路板上。

合金制造

  • 青铜生产：锡将铜转化为青铜（含锡8-12%），制造出定义了整个人类文明时代的合金
  • 锡器制作：高含锡量锡器（含锡85-99%）用于装饰品和历史文物
  • 轴承合金：含锡80-90%的巴氏合金用于低摩擦发动机轴承
  • 活字合金：锡铅合金用于印刷铅字和铸排机

化学应用

有机锡化合物：用作聚氨酯泡沫生产中的催化剂、PVC稳定剂，以及过去的船舶防污剂（现因环境问题受到限制）。

玻璃工业

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全平整玻璃板，占全球平板玻璃产量的95%以上。

防护涂层

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。

日常应用

食品与厨房

  • 锡罐：保护全球数十亿种食品，从汤品到宠物食品
  • 烘焙模具：用于专业烘焙和糖果制作的镀锡铜模具
  • 食品安全涂层：罐头内衬可防止金属味和污染
  • 锡器餐具：用于特殊场合的盘子、杯子和餐具

电子产品

  • 焊点：连接手机、计算机和家用电器中的电子元件
  • 电路板：在铜导线上镀锡以防止氧化
  • 元件引脚：在电子元件引脚上镀锡，便于焊接

建筑与工具

  • 屋面材料：涂覆特尔纳合金的钢材，用于耐用、耐候的屋面
  • 管道焊料：用于水管连接的无铅锡基焊料
  • 装饰品：锡制标牌、复古广告和民间艺术品

汽车

  • 发动机轴承：锡基巴氏合金可实现平稳、低摩擦运行
  • 燃油箱涂层：保护汽油和柴油储存设备免受腐蚀
  • 电子系统：汽车电子设备和传感器中的焊接连接

艺术与手工艺

  • 锡器制作：手工首饰、装饰物和收藏品
  • 彩色玻璃：用锡铅条连接艺术窗户中的玻璃片
  • 模型制作：锡制士兵、微缩模型和业余铸造
你知道吗？“tin ear”这个短语并不是指真正的锡，而是源于廉价锡器相较于优质陶瓷或银器所发出的金属般、平板的声音！

来源

自然存在

2.3 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 58% of elements

全球分布

主要矿物：锡石

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%。这种沉重而有光泽的矿物会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。

全球主要矿床

  • 中国：锡产量占全球40%，主要来自云南省个旧地区，该地被称为“世界锡都”
  • 印度尼西亚：邦加岛和勿里洞岛拥有广泛的冲积锡矿床
  • 缅甸：历史上的锡来源，在花岗岩地层中拥有丰富的锡石矿床
  • 玻利维亚：安第斯山脉的高海拔矿山，尤其集中在奥鲁罗附近
  • 秘鲁：锡产量主要来自安第斯地区
  • 巴西：朗多尼亚州同时从硬岩矿床和砂矿床中生产锡

地质形成

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，将锡石沉积在周围岩石中。这些矿床常见于：

  • 云英岩：含有石英、云母和锡石的蚀变花岗岩
  • 矽卡岩矿床：花岗岩侵入体周围的接触变质带
  • 砂矿床：风化后的锡石在河流砾石中富集
  • 脉状系统：穿过花岗岩的石英脉中的锡石

冲积采矿

世界上许多锡来自冲积矿床，风化作用使锡石在河流砾石和沿海沉积物中富集。马来西亚历史上的锡矿业就是建立在这类矿床之上。

丰度与稀有性

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。经济矿床中的锡要达到可开采浓度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

安全

锡的安全特性

通常安全的金属

金属锡被认为无毒，可安全用于食品接触。FDA批准镀锡容器用于食品储存，几个世纪以来锡一直被安全地用于烹饪器皿。

食品安全

  • 安全摄入量：从罐头食品中摄入的每日锡量（0.1-1.0 mg）远低于有毒水平
  • 自然存在：许多食品中天然含有微量锡
  • 不会生物蓄积：人体可通过正常代谢有效排出过量锡

有机锡化合物——注意

有机锡化合物的毒性显著高于金属锡，需要谨慎处理：

  • 三丁基锡（TBT）：过去用于船舶涂料，现因环境毒性而被禁用
  • 工业用途：PVC稳定剂和催化剂需要配合防护设备使用
  • 环境影响：某些有机锡化合物会在沉积物中持久存在并发生生物蓄积

工作场所安全

  • 锡尘：长期吸入可能导致“锡尘肺”——良性的肺部沉积
  • 防护设备：研磨或加工锡合金时使用防尘口罩
  • 焊接安全：确保通风充足，避免吸入助焊剂烟雾
  • 皮肤接触：金属锡不会引起皮肤刺激或致敏

物理危害

  • 锡鸣：纯锡弯曲时会发出独特的“鸣声”——无害，但表明材料承受了应力
  • 熔点：较低的熔点（232°C）使锡易于加工，但接触高温表面时仍需小心

环境注意事项

  • 可回收：锡可以100%回收，且不会损失质量
  • 环境影响低：金属锡对环境的威胁极小
  • 可持续使用：锡罐涂层极薄，可最大限度减少资源消耗
安全提示：虽然金属锡非常安全，但焊接时应始终保持适当通风，并避免接触有机锡工业化学品。

快速回答

锡：常见问题

What is 锡?

锡 (symbol Sn) is element 50 on the periodic table, a 后过渡金属 in period 5, group 14. Bronze's other half: tin turned the Stone Age into the Bronze Age. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of 锡?

锡's ground-state electron configuration is [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p², giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 4 electrons respectively. Its outer shell holds 4 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of 锡?

锡 melts at 505.1 K (231.9 °C) and boils at 2875 K (2601.9 °C).

What is the atomic mass of 锡?

The standard atomic weight of 锡 is 118.71 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is 锡?

锡 has a density of 7.265 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of 锡 is about 7.3× heavier.

What is the electronegativity of 锡?

锡 has a Pauling electronegativity of 1.96. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered 锡, and when?

锡 has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from anglo-Saxon tin; symbol from Latin stannum.

How common is 锡 on Earth?

锡 makes up about 2.3 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.

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