锡
      锡
  锡是一种化学元素,其化学符号是Sn(拉丁语Stannum的缩写)它的原子序数是50。它是一种主族金属。纯的锡有银灰色的金属光泽,它拥有良好的伸展性能,它在空气中不易氧化,它的多种合金有防腐蚀的性能,因此它常被用来作为其它金属的防腐层。锡的主要来源是它的一种氧化物矿物锡石(SnO2),盛产于中国云南、马来西亚等地。 

基本信息

  元素名称:锡  元素符号:Sn  英文名称:Tin  原子序数:50  相对原子质量:118.69 

发现历史

  锡是人类知道最早的金属之一,从古代开始它就是青铜的组成部分之一。早在前36世纪锡就被用来硬化铜。约从前7世纪开始人类认识到纯的锡。于战国时期就开始用来作武器的主要材料,无锡即以此命名,相传无锡于战国时期盛产锡,到了锡矿用尽之时,人们就以无锡来命名这地方,作为天下没有战争的寄望。  今天有时锡这个词也被用在没有锡或只有很少锡的物体上。比如许多“锡纸”实际上是铝纸。大多数锡罐实际上是钢罐,上面涂有一层非常薄的锡。  

元素描述

锡丝
     锡丝
  锡,金属元素,一种略带蓝色的白色光泽的低熔点金属元素,元素符号Sn,在元素周期表中属ⅣA族,原子序数50,原子量118.69,常见化合价为+4、+2,不会被空气氧化,主要以二氧化物(锡石)和各种硫化物(例如硫锡石)的形式存在。锡是大名鼎鼎的“五金”——金、银、、锡之一。早在远古时代,人们便发现并使用锡了。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。在埃及的古墓中,也发现有锡制的日常用品。  锡是一种可延展的、柔软的、高晶体的、银白色的金属。它的晶体在被弯曲折断时会发出响声。在无菌的海水和自来水中锡不腐蚀,但在酸、碱和酸的盐中它可能腐蚀。它可以催化溶液中的氧的对金属的攻击。  在空气中加热后锡可以形成SnO2。SnO2是弱酸性的。与熔融碱反应可以形成锡酸盐。锡可以被擦亮,往往被用来作为其它金属的防腐层。它可以直接与氯和氧反应。在稀酸中它可以取代氢离子。在室温下它有延展性,但冷却后它变脆。  锡在植物中普遍存在,锡主要由胃肠道和呼吸道吸收。人体含锡约17毫克,主要分布于肝、肾、肺、脾、心脏、骨骼等处。成人需摄取锡2—3毫克/天,一般从普通膳食及饮用水中摄取已足够。  

物理属性

锡制品
   锡制品
  颜色和外表:银色光泽的灰色  物质状态:固态  熔点:505.08 K(231.93 °C)  沸点:2875 K(2602 °C)  摩尔体积:16.29×10?6m3/mol  汽化热:295.8 kJ/mol  熔化热:7.029 kJ/mol  蒸气压:5.78×10?21 帕(505 K)  声速:2500 m/s(293.15 K)  原子量:118.710 原子量单位  原子半径 (计算值):145(145)pm  共价半径:141 pm  范德华半径:217 pm  价电子排布:[氪]4d105s25p2  电子在每能级的排布:2、8、18、18、4  氧化价(氧化物):4、2(两性)  晶体结构:四方晶格  电负性:1.96(鲍林标度)  比热:228 J/(kg·K)  电导率:9.17×106/(米欧姆)  热导率:66.6 W/(m·K)  第一电离能:708.6 kJ/mol  第二电离能:1411.8 kJ/mol  第三电离能:2943.0 kJ/mol  第四电离能:3930.3 kJ/mol  第五电离能:7456 kJ/mol  

化学性质

  由于处于金属和非金属中间,同时具有两者的特性。作为金属,可氧化至二价锡和较稳定的四价锡。二价锡是两性的,在酸中,可形成 [SnX3]-离子,X为F-,Cl-等;在碱中,会形成[Sn(OH)3]-等离子。四价锡也是两性的,在酸中,可形成 [SnX6]2-离子,X为F-,Cl-等;在碱中,会形成[Sn(OH)6]2-, [SnO3]2-等离子。四价锡的溶液都倾向水解出SnO2沉淀。作为非金属,锡可和碳,氧等非金属组成份子。尤其是碳,可和锡形成很多有机锡化合物,应用很广泛。 

元素来源

  全世界约有35个国家产锡。几乎每个洲都有重要的产锡国。  在地壳中锡比较稀少,只占地壳的百万分之二,今天的锡矿的产量可能还可以维持约35年。80%锡矿是沉积岩,至少半数的锡来自东南亚(从中国中部经泰国到印度尼西亚)。  最重要得锡矿石是锡石(SnO2),锡矿中的原矿石含约5%的锡,首先矿石要被粉碎和用不同的方式提纯,提纯后的锡矿含75%的锡。在精炼炉中锡从其矿物中由碳还原出来。精炼炉中的温度稍低于锡的熔点,而杂质的熔点比这个温度要高,因此还原的锡可以从炉中流出。少量锡来自它的硫化物如圆柱锡石、硫银锡矿和硫锡铅矿等。越来越多的锡是回收来得。  中国的锡产量占全世界的30%,其它东南亚国家一起占30%,南美洲占20%。  

主要用途

锡盘
     锡盘
  锡很容易与铁结合,它被用来做和钢的防腐层。涂锡的钢罐多用于贮藏食物,这是金属锡的一个重要市场。  其它用途:  锡是一些重要合金如青铜、巴氏合金等的组成部分。  氯化锡在印刷术中被用作一种还原剂和媒染剂。锡盐喷在玻璃上可以形成导电的涂层。这些涂层被用在防冻玻璃上。  一般玻璃板是将熔化的玻璃浇在锡板上形成的,来保证玻璃面的平坦和光滑。  焊锡含锡用来连接管道和电子线路。此外锡还被用在多种化学反应中。  锡纸常用来包装食物或药品。  可镀于和铁上,镀锡的铁片称为马口铁;可防锈、制作罐头容器。  有机锡可作为有机化合物的合成的试剂,作用包括还原官能团,造成自由基,令有机份子重新排列。  在3.75K的低温下锡成为超导体。锡是最早被发现的超导体之一。超导体的一个特别特征,迈斯纳效应,就是首先在锡晶体中被发现的。由于铌-锡-混合物Nb3Sn拥有较高的临界温度(18K)和较高的临界磁场(25特斯拉),它被用来制作商业的超导电磁铁的线。一个数千克重的超导电磁铁的可以产生与一个数吨重的普通电磁铁产生的磁场相比。  全球年锡用量约为30万吨。其中约35%用为焊锡,30%用为锡片和30%用为化学原料或颜色。由于越来越多的锡-铅-焊锡被无铅焊锡(含95%以上的锡)代替,全球的锡用量每年约提高10%。2003年在伦敦金属交易所上锡的价格为每吨五千美元左右,2004年的价格达每吨八千到一万美元。2003年世界上最大的十个用锡国为中国、美国日本、德国、其它欧洲国家总计、韩国、其它亚洲国家总计、台湾英国法国。  

同素异形体

  在常压下锡有3种同素异形体。以灰锡(α锡)、白锡(β锡)或脆锡的状态存在。  在室温,是常见的银白色金属白锡,富有展性,在这个正方晶结构下它呈金属性,比重较灰锡重。当温度回降到低于零下13.2°C的话,它会慢慢变为粉末状的灰锡。这个状态的立方体晶体结构是与硅和锗类似的钻石型半导体结构,是暗灰色的粉状物,没有金属性质,用途不大。这个过程的转化温度会因存在杂质如铝和锌而降低。在锡中加入锑或铋可以防止锡的退化。这个现象最早由亚里士多德发现,称锡疫。未染上“锡疫”的锡板,一旦和有“锡疫”的锡板接触,也会产生灰色的斑点而逐渐“腐烂”掉。  元素铋一般被科学家应用为防止“锡疫”的物质。这是由于铋原子中有多余的电子可供锡的结晶点阵,使锡的晶体结构稳定化,完全消除“锡疫”的可能性。  当温度在160 °C以上时,白锡开始转变为脆锡。  

人体需要  

·生理功能

  各种微量元素的生理功能都是多方面的,锡也不例外。其主要的生理功能表现在抗肿瘤方面。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,锡还促进蛋白质核酸的合成,有利于身体的生长发育;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。  

·生理需要

  食物中的无机锡吸收差,有机锡则吸收很快。锡的吸收率与食物中锡的含量呈负相关,如果摄入0.12mg锡,其吸收率可达50%,若为50mg则吸收率仅为3%。锡主要通过胆汁排泄,少部分可随尿排出。机体基本不贮存锡。如果摄入较多罐头水果或果汁,可使锡摄入达50mg/天,这时可使机体产生负锌平衡,若锡摄入量达170mg/天,则对铁的代谢亦会产生负作用。  由于大剂量时锡吸收率低且排泄增快,故锡中毒少见。如果通过呼吸道吸入锡过多则可产生良性尘肺。  

·与健康的关系

  人体内缺乏锡的症状很少,据目前所知,人体内缺乏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。  

·食物来源

  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、黑豌豆、蘑菇、甜菜、甘蓝、咖啡、糖蜜、花生、牛奶、香蕉大蒜等。另外,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。  

危险性概述

  健康危害:对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有刺激作用。长期吸入锡的烟雾或粉尘可引起锡尘肺(或锡末沉着症)。  环境危害:对环境有危害,对水体可造成污染。  燃爆危险:本品可燃,具刺激性。  

应急处置方法  

·急救措施

  皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。  眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。  吸入:脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,给输氧。就医。  食入:饮足量温水,催吐。就医。  

·消防措施

  危险特性:其粉体遇高温、明火能燃烧。  有害燃烧产物:氧化锡。  灭火方法:消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服,在上风向灭火。  灭火剂:干粉、砂土。  

·泄漏应急处理

  应急处理:隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。用洁净的铲子收集于干燥、洁净、有盖的容器中。若大量泄漏,收集回收。  

操作处置与储存

    操作注意事项:操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。避免与氧化剂、酸类接触。搬运时轻装轻卸,防止包装破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。  储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与氧化剂、酸类分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 

接触控制/个体防护

  职业接触限值
锡箔
   锡箔
  中国MAC(mg/m3):未制定标准  前苏联MAC(mg/m3):未制定标准  TLVTN:2mg/m3(按Sn计)  TLVWN:未制定标准  监测方法:火焰原子吸收光谱法;催化极谱法  工程控制:一般不需要特殊防护,但需防止烟尘危害。  呼吸系统防护:空气中粉尘浓度超标时,必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时,应该佩戴空气呼吸器。  眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。  身体防护:穿防毒物渗透工作服。  手防护:戴橡胶手套。 

锡矿分布

  锡矿中国是世界上锡矿资源丰富的国家之一。探明矿产地293处,总保有储量锡407万吨,居世界第2位。矿产地分布于15个省(区),以广西、云南两省(区)储量最多,分别占全国的32.9%和31.4%,湖南、广东、内蒙古、江西次之,以上6省(区)共占全国的93%。锡矿矿床类型主要有与花岗岩类有关的矿床、与中、酸性火山-潜火山岩有关的矿床、与沉积再造变质作用有关的矿床和沉积-热液再造型矿床,以第一类矿床为最重要,云南个旧和广西大厂等世界级超大型锡矿皆属此类。这两个锡矿储量占全国锡总储量的33%。从成矿时代来看,锡矿成矿时代比较广泛,以中生代锡矿为最重要,前寒武纪次之。  

·资源特点

  1.储量高度集中  中国锡矿主要集中在云南、广西、广东、湖南、内蒙古、江西6个省、区。而云南又主要集中在个旧,广西集中在大厂,个旧和大厂二个地区的储量就占了全国总储量的40%左右。  2.以原生锡矿为主  中国锡矿的另一个特点是以原生锡矿为主,砂锡矿居次要地位。在全国总储量中,原生锡矿占80%,砂锡矿仅占16%。  3.共伴生组分多  中国锡矿作为单一矿产形式出现的只占12%,作为主矿产的锡矿占全国总储量的66%,作为共伴生组分的锡矿占全国总储量的22%。共生及伴生的矿产有、钼、、银、铌、钽、,以及、硫、萤石,等等。  4.大、中型矿床多  中国锡矿大、中型矿床多,尤以云南个旧和广西大厂最为著名,是世界级的多金属超大型锡矿区。  5.勘探程度高  中国锡矿勘探程度是比较高的,截至1996年底,中国锡矿达勘探工作程度的保有储量占总储量的51.6%,达详查工作程度的占44.8%,二者合计占到全国总储量的95.6%。  

·找矿标志

  1、花岗岩区或隐伏花岗岩区;  2、大理岩、角岩、矽卡岩、云英岩、电英岩区;  3、流纹岩、花岗岩、花岗质斑岩内及其接触带附近,个别富锡地区的超基性岩、辉长岩;  4、重砂测量。因锡石硬度大,不溶于一般的酸碱,在自然风化状态下相当稳定,因此常以重矿物产于水系沉积物的底部。从风化土层和水沟沉积物中取样,淘洗,看有否锡石或木锡存在。木锡是Sn4+的盐类水解,分凝出Sn(OH)4的溶胶和凝胶,脱水后而形成的,形似木头状物质;  5、硅化带、石英脉、硫化物石英脉;  6、断裂破碎带、铁帽、巧克力土(含锡矽卡岩、大理岩风化而成的土壤);  7、富氟岩石及蚀变岩。锡易与氟形成络合物迁移,当锡沉淀后,氟就滞留在附近的岩石内。因此,氟、硼、等异常可指示锡的成矿远景区,且可预测锡的储量的大小。  

·矿床类型

  锡矿《中国矿床》一书中中国锡矿床的作者李希责力等在广采博收各家观点的基础上,将中国原生锡矿床分成三大类别14个型别。  1.与花岗质岩类有关的矿床  这类矿床都不同程度地表现了多种成矿作用、多种物质来源以及多期形成的特征,并可能受到变质作用、岩浆活动及其有关成矿活动等的叠加、改造,其共有10个型别。  1)锡石-稀有金属变花岗岩型:锡与铌、钽、稀土元素共生,多具似层(壳)状的交代分带特征,矿化主要与钠长石化有关。  2)锡石-内云英岩型:锡(钨)矿床产于岩体顶部,呈细脉、网脉带,矿化主要与云英岩带有关。  3)锡石-内电英岩型:锡(钨)矿床产于岩体内部,呈细脉、网脉带,常有晚期硫化物叠加。  4)锡石-伟晶岩型:含锡、铌、钽、锂、铍、锆(铪)伟晶岩脉主要产于岩体外带,矿化与钠长石化有关。  5)锡石-外云英岩型:锡矿床一般产于岩体之云英岩化长英质围岩中。  6)锡石-外电英岩型:锡-钨(多金属)矿床产于岩体外酸性障相对开放构造体系中,脉群密集延展较远, 多期次叠加。  7)含锡夕卡岩型:锡-铁(锌)矿床产于夕卡岩体中及其附近。一般锡石颗粒极细,还有含锡磁铁矿/硼镁铁矿、含锡硅酸盐矿物、富锡硼酸盐矿物和黝锡矿等。  8)锡石-云英岩化夕卡岩型:钨、锡、钼、铋共生矿床产于岩体顶上夕卡岩及其中的网状云英岩脉内,皆以锡石及含锡硅酸盐形式产出。云英岩化使锡石锡比率增加。  9)锡石-电气石、绿泥石硫化物型:锡-钨多金属矿床产于岩体外碱性障有利构造带中,锡矿化主要与晚期硫化物的叠加有关。  10)锡石-多金属硫化(硫盐)型:锡/铜/铅/锌/锑……等共生矿床,产于岩体外碱性障环境中,其成矿机制有“岩控”和“层控”两种。前者受再造岩浆控制,后者成矿与沉积(矿源层)-改造或沉积-(岩浆)热液叠加作用有关。  2.与中、酸性火山-潜火山岩有关的矿床  这类矿床一般与英安岩-流纹岩类中酸性火山岩套、石英斑岩-花岗斑岩等浅成岩套的产出有直接成因关系,其有二个型别:  1)斑岩型:锡、钨、钼矿床组合产于斑岩体顶部交代蚀变带中,锡矿化主要与绢英岩带有关。  2)火山-潜火山热液型:锡矿床产于英安质-流纹质凝灰熔岩的密集裂隙中。  3.与沉积再造或变质作用有关的矿床  原始含锡矿源层或高值层经受岩浆期后的热液作用或变质作用活化富集形成的锡矿床,其有二个型别:  1)沉积-变质型:锡矿床产于同生沉积的高值层中,成矿与变质分异作用有关,矿体顺层呈同步变形。  2)沉积-热液再造型:锡矿床产于特定矿源层的构造破碎带中,受相邻花岗岩体影响,但不一定有直接的成因联系。  中国表生锡矿床按照砂锡的矿源和堆积环境分为:个旧式残积、坡积、洪积砂锡矿床;大厂式洪积、冲积砂锡矿床及富贺钟式冲(洪)积砂锡矿床。这三类砂矿都产于华南褶皱系成矿域或南岭东西向锡钨成矿区;主要由燕山晚期成矿作用形成的原生矿床和含矿岩石提供矿源;处于亚热带湿热气候区,都经历了新构造运动和第四纪以来几次气候冷暖变迁形成的古地理、古水文地质营力的强烈作用;接近原生矿区和河流上游锡石较富,颗粒也较粗。三者的不同点在于,西部端元是个旧式红土型残积、坡积、洪积砂锡矿,缺少常年地表河流,砂矿床分选差,主要靠原生矿床的化学风化、淋滤富集而成。东部端元是富贺钟式砂砾层冲(洪)积砂锡矿床,其特点是地表河流水系发育,原生矿床经物理崩解、风化后,运载营力大的水流分选富集在有利的沉积环境。中间过渡类型的大厂砂锡矿床,原生矿源近似个旧,受河流水系控制的沉积环境则近似富贺钟。