Výživa 

Plechová zpráva. Jak a kde se cín používá? Výhody a nevýhody

Cín je jedním z prvních kovů, které se dostaly do povědomí člověka. A po více než první tisíciletí se cín a jeho slitiny díky svým vlastnostem aktivně používají v různých oblastech lidské činnosti.

Cín a jeho slitiny

V Mendělejevově periodické tabulce je cín z lehkého kovu označen symbolem Sn. Tato látka je stříbřitě bílá, tavitelná díky nízkému bodu tání. Dá se snadno srolovat do tenké vrstvy fólie díky její tažnosti a plasticitě. Tato látka je odolná vůči vodě a některým kyselinám. Tyto vlastnosti umožňují použití cínu pro výrobu mnoha produktů.

Tento kov za normálních teplot neoxiduje, což umožňuje jeho použití pro různé ochranné nátěry. Ale jako nezávislý kov se cín nepoužívá tak často jako jeho slitiny. To je způsobeno tím, že poslední jmenovaný může mít vlastnosti o řád lepší než čisté kovy, které tvoří tuto slitinu. Kombinace cínu a mědi se nazývá bronz. Je to jedna z nejčastěji používaných slitin cínu.

Rozsah použití cínu

Nejčastěji se jako ochranný povlak používá cín. Více než 40 % veškerého cínu se spotřebuje na výrobu pocínovaných nádob, respektive na jejich pocínování. Jedná se o proces nanášení daného kovu na povrch kovového výrobku za účelem ochrany proti korozi. Antikorozní vlastnosti cínu také umožnily jeho použití pro výrobu trubek. Lehký kov se používá i ve stomatologii, k výrobě zubních výplní. Cínové nádobí se používalo již ve starověku, protože již vědělo o jeho nerezových vlastnostech. Ale protože tento kov byl drahý, taková jídla se v každodenním životě nikdy nestala populární.

Aplikace slitin cínu

Jak již bylo řečeno, slitiny jsou populárnější než samotný cín. Je jich více než deset tisíc. Průmysl spotřebuje každoročně obrovské zásoby slitin. Ale k čemu? Další vlastnosti užitečné při výrobě produktů umožňují použití slitin v mnoha oblastech.

Aplikace slitin cínu:

  1. Výroba pájky. Žádný průmysl se neobejde bez pájek. Pro výrobu pájek se používá cín s kadmiem, olovo a vizmut. Používají se pro pájení různých dílů a obrobků, protože takové slitiny jsou pevné a tavitelné.
  2. Tiskárna. Přidáme-li antimon do slitiny olova a cínu, získáme materiál, který se používá k tvorbě písem pro tisk.
  3. Automobilový průmysl, výroba letadel. Ložiska jsou vyrobena ze slitiny cínu, mědi, olova a antimonu (babbitt). různé velikosti a různé díly pro automobily a letadla. Slitina - babbitt se vyznačuje dobrou odolností proti opotřebení.
  4. Dekorativní a užité umění. Slitina cínu a mědi, bronz se používá k vytváření různých soch a pomníků. Bronz není ovlivněn faktory vnější prostředí, a je proto považován za odolný materiál, který je pro takové účely vynikající.
  5. Stavba lodí, výroba přístrojů. Slitiny cínu se pro své antikorozní vlastnosti a mechanickou odolnost výborně hodí pro výrobu dílů, které by se neměly rychle opotřebovat a ztrácet schopnost plnit své funkce.

Cín a jeho četné slitiny mají nepochybně velmi široké oblasti a uplatnění. Použití v lékařství, automobilovém průmyslu, stavbě lodí, výrobě přístrojů, letectví a dekorativním a užitém umění činí z cínu a slitin cínu jeden z nejdůležitějších prvků lidské činnosti.

Cín je jeden z mála kovů člověku známý od pravěku. Cín a měď byly objeveny dříve než železo a jejich slitina, bronz, je zjevně vůbec prvním „umělým“ materiálem, prvním materiálem připraveným člověkem.
Výsledky archeologických vykopávek naznačují, že dokonce pět tisíciletí před naším letopočtem lidé věděli, jak tavit samotný cín. Je známo, že staří Egypťané přivezli cín na výrobu bronzu z Persie.
Tento kov je ve starověké indické literatuře popisován pod názvem „trapu“. Latinský název pro cín, stannum, pochází ze sanskrtu „sta“, což znamená „pevný“.

Zmínku o cínu najdeme i u Homéra. Téměř deset století před naším letopočtem dodávali Féničané cínovou rudu z Britských ostrovů, tehdy nazývaných Cassiteridové. Odtud pochází název kassiterit, nejdůležitější z minerálů cínu; jeho složení je Sn02. Dalším důležitým minerálem je stanin neboli pyrit cínatý, Cu 2 FeSnS 4 . Zbývajících 14 minerálů prvku č. 50 je mnohem méně rozšířených a nemají průmyslový význam.
Mimochodem, naši předkové měli bohatší cínové rudy než my. Kov bylo možné tavit přímo z rud nacházejících se na povrchu Země a obohacených během přirozených procesů zvětrávání a loužení. V dnešní době již takové rudy neexistují. V moderní podmínky Proces získávání cínu je vícestupňový a pracný. Rudy, ze kterých se taví cín nyní jsou složitého složení: kromě prvku č. 50 (ve formě oxidu nebo sulfidu) obvykle obsahují křemík, železo, olovo, měď, zinek, arsen, hliník, vápník, wolfram a další prvky. Dnešní cínové rudy zřídka obsahují více než 1 % Sn a sypače obsahují ještě méně: 0,01-0,02 % Sn. To znamená, že k získání kilogramu cínu je třeba vytěžit a zpracovat minimálně stovku rudy.

Jak se získává cín z rud?

Výroba prvku č. 50 z rud a sypačů začíná vždy obohacením. Způsoby obohacování cínových rud jsou velmi rozmanité. Zejména se používá gravitační metoda, založená na rozdílu hustoty hlavních a doprovodných minerálů. Nesmíme přitom zapomínat, že ti, kdo je doprovázejí, nejsou vždy prázdná plemena. Často obsahují cenné kovy, jako je wolfram, titan a lanthanoidy. V takových případech se snaží z cínové rudy získat všechny cenné složky.
Složení výsledného koncentrátu cínu závisí na surovinách a také na způsobu, jakým byl tento koncentrát získán. Obsah cínu se v něm pohybuje od 40 do 70 %. Koncentrát se posílá do pecí (při 600-700 °C), kde se z něj odstraňují poměrně těkavé nečistoty arsen a síra. A většina železa, antimonu, vizmutu a některých dalších kovů se po vypálení vyluhuje kyselinou chlorovodíkovou. Jakmile je toto hotovo, zbývá pouze oddělit cín od kyslíku a křemíku. Poslední fází výroby hrubého cínu je proto tavení uhlím a tavidly v dozvukových nebo elektrických pecích. Z fyzikálně-chemického hlediska je tento proces podobný procesu ve vysoké peci: uhlík „odebírá“ cínu kyslík a tavidla přeměňují oxid křemičitý na strusku, která je ve srovnání s kovem lehká.
V hrubém cínu je stále poměrně hodně nečistot: 5-8%. K získání kvalitního kovu (96,5-99,9 % Sn) se používá oheň nebo méně často elektrolytická rafinace. A cín potřebný pro polovodičový průmysl o čistotě téměř šest devítek – 99,99985 % Sn – se získává především metodou zónového tavení.

Jiný zdroj

K získání kilogramu cínu není nutné zpracovávat stohmotnost rudy. Můžete to udělat jinak: „utrhnout“ 2000 starých plechovek.
Na jednu sklenici je pouze půl gramu cínu. Ale vynásobeno rozsahem výroby se tyto půlgramy promění v desítky tun... Podíl „sekundárního“ cínu v průmyslu kapitalistických zemí je přibližně třetinový všeobecná výroba. V naší zemi funguje asi stovka průmyslových závodů na získávání cínu.
Jak odstraňujete cín z pocínovaného plechu? Je téměř nemožné to udělat mechanicky, takže používají rozdíl v chemické vlastnostiželezo a cín. Nejčastěji se cín upravuje plynným chlorem. Železo s ním za nepřítomnosti vlhkosti nereaguje. Velmi snadno se slučuje s chlórem. Vzniká dýmavá kapalina – chlorid cínatý SnCl 4, který se používá v chemickém a textilním průmyslu nebo se posílá do elektrolyzéru, aby se z něj získal kovový cín. A „vichřice“ začne znovu: tímto plechem pokryjí ocelové plechy a získají pocínovaný plech. Udělají se z toho sklenice, zavařovací sklenice se naplní jídlem a uzavřou. Pak je otevřou, snědí konzervy a konzervy vyhodí. A pak (ne všichni, bohužel) opět skončí v „sekundárních“ plechárnách.
Další prvky se v přírodě cyklují za účasti rostlin, mikroorganismů apod. Cyklus cínu je dílem lidských rukou.

Cín ve slitinách

Asi polovina světové produkce cínu jde do plechovek. Druhá polovina jde do metalurgie, na výrobu různých slitin. Nebudeme podrobně hovořit o nejznámější ze slitin cínu - bronzu, odkazujeme čtenáře na článek o mědi - další důležité složce bronzů. To je o to oprávněnější, že existují bronzy bez cínu, ale neexistují bronzy „bez mědi“. Jedním z hlavních důvodů pro vznik bezcínových bronzů je nedostatek prvku č. 50. Přesto zůstává bronz obsahující cín stále důležitým materiálem pro strojírenství i umění.
Zařízení také vyžaduje jiné slitiny cínu. Jako konstrukční materiály se však téměř nikdy nepoužívají: nejsou dostatečně pevné a jsou příliš drahé. Ale mají další vlastnosti, které umožňují řešit důležité technické problémy s relativně nízkými náklady na materiál.
Nejčastěji se slitiny cínu používají jako antifrikční materiály nebo pájky. První vám umožní zachovat stroje a mechanismy a snížit ztráty třením; ty druhé spojují kovové části.
Ze všech antifrikčních slitin mají nejlepší vlastnosti cínové babbity, které obsahují až 90 % cínu. Měkké a nízkotavitelné pájky olova a cínu dobře smáčejí povrch většiny kovů a mají vysokou tažnost a odolnost proti únavě. Jejich rozsah použití je však omezený z důvodu nedostatečné mechanické pevnosti samotných pájek.
Cín je také součástí typografické slitiny garta. A konečně, slitiny na bázi cínu jsou velmi potřebné pro elektrotechniku. Základní materiál pro elektrické kondenzátory - staniol; jedná se o téměř čistý cín, přeměněný na tenké plechy (podíl ostatních kovů ve staniolu nepřesahuje 5 %).
Mimochodem, mnohé slitiny cínu jsou skutečnými chemickými sloučeninami prvku č. 50 s jinými kovy. Při tavení cín interaguje s vápníkem, hořčíkem, zirkoniem, titanem a mnoha prvky vzácných zemin. Sloučeniny vytvořené v tomto případě jsou docela žáruvzdorné. Zirkoniový stanid Zr 3 Sn 2 se tedy taví až při 1985° C. A na vině je nejen žáruvzdornost zirkonia, ale také povaha slitiny, chemická vazba mezi látkami, které ji tvoří. Nebo jiný příklad. Hořčík nelze klasifikovat jako žáruvzdorný kov. 651 °C je daleko od rekordního bodu tání. Cín se taví při ještě nižší teplotě - 232°C. A jejich slitina - sloučenina Mg2Sn - má bod tání 778°C.
Skutečnost, že prvek č. 50 tvoří poměrně četné slitiny tohoto druhu, nás nutí kritizovat tvrzení, že pouze 7 % celosvětově vyrobeného cínu se spotřebuje ve formě chemických sloučenin. Zřejmě se zde bavíme pouze o sloučeninách s nekovy.


Sloučeniny s nekovy

Z těchto látek jsou nejdůležitější chloridy. V chloridu ciničitém SnCl 4 se rozpouští jód, fosfor, síra a mnoho organických látek. Proto se používá především jako velmi specifické rozpouštědlo. Chlorid cíničitý SnCl 2 se používá jako mořidlo k barvení a jako redukční činidlo při syntéze organických barviv. Stejné funkce v textilní výroba Další sloučenina prvku č. 50 má cíničitan sodný Na 2 Sn0 3. Navíc to dělá hedvábí těžší.
Průmysl používá oxidy cínu v omezené míře. SnO se používá k výrobě rubínového skla a Sn0 2 - bílá glazura. Zlatožluté krystaly olivového disulfidu SnS 2 se často nazývají plátkové zlato, které se používá k „zlacení“ dřeva a sádry. Toto je, abych tak řekl, nejvíce „antimoderní“ použití sloučenin cínu. A co nejmodernější?
Pokud budeme mít na mysli pouze sloučeniny cínu, pak se jedná o použití cíničitanu barnatého BaSn0 3 v radiotechnice jako vynikajícího dielektrika. A jeden z izotopů cínu, il9Sn, sehrál významnou roli při studiu Mössbauerova jevu – jevu, kvůli kterému vznikl nová metoda výzkum - gama rezonanční spektroskopie. A to není jediný případ, kdy starověký kov posloužil moderní vědě.
Na příkladu šedého cínu - jedné z modifikací prvku č. 50 - byla odhalena souvislost mezi vlastnostmi a chemickou podstatou polovodičového materiálu, a to je zřejmě jediná věc, kterou lze šedý cín zapamatovat vlídné slovo: nadělalo více škody než užitku. K této odrůdě prvku č. 50 se vrátíme poté, co si povíme o další velké a důležité skupině sloučenin cínu.

O organocínu

Existuje velké množství organických sloučenin, které zahrnují cín. První z nich byl přijat již v roce 1852.
Nejprve byly látky této třídy získávány pouze jedním způsobem - výměnnou reakcí mezi anorganickými sloučeninami cínu a Grignardovými činidly. Zde je příklad takové reakce:
SnCl 4 + 4RMgX → SnR 4 + 4MgXCl (R zde je uhlovodíkový radikál, X je halogen).
Sloučeniny o složení SnR4 nenašly široké praktické uplatnění. Ale právě z nich se získávají další organocínové látky, o jejichž výhodách není pochyb.

Zájem o organocín se poprvé objevil během první světové války. Téměř všechny organické sloučeniny cínu získané do té doby byly toxické. Tyto sloučeniny nebyly použity jako toxické látky, jejich toxicita pro hmyz, plísně a škodlivé mikroby byla využita později. Na bázi trifenylcínacetátu (C 6 H 5) 3 SnOOCCH 3 byl vytvořen účinný lék proti houbovým chorobám brambor a cukrové řepy. Ukázalo se, že tato droga má další užitečnou vlastnost: stimulovala růst a vývoj rostlin.
K potírání plísní, které se vyvíjejí v přístrojích celulózo-papírenského průmyslu, se používá další látka - tributylcínhydroxid (C 4 H 9) 3 SnOH. To výrazně zlepšuje výkon zařízení.
Dibutylcíndilaurát (C 4 H 9) 2 Sn (OCOC 11 H 23) 2 má mnoho „profesí“. Ve veterinární praxi se používá jako prostředek proti helmintům (červům). Stejná látka je široce používána v chemický průmysl jako stabilizátor pro polyvinylchlorid a další polymerní materiály a jako katalyzátor. Rychlost
reakce tvorby uretanů (monomery polyuretanové pryže) v přítomnosti takového katalyzátoru se zvyšuje 37 tisíckrát.
Na bázi organických sloučenin cínu byly vytvořeny účinné insekticidy; organocínová skla spolehlivě chrání před rentgenovým zářením, polymerové olověné a organocínové barvy se používají k pokrytí podvodních částí lodí, aby na nich nerostli měkkýši.
To vše jsou sloučeniny čtyřmocného cínu. Omezený rozsah článku nám neumožňuje mluvit o mnoha dalších užitečných látkách této třídy.
Organických sloučenin dvojmocného cínu je naopak málo praktická aplikace zatím se téměř nikdy nenacházejí.

O šedém plechu

V mrazivé zimě roku 1916 byla odeslána zásilka cínu železnice S Dálný východ do evropské části Ruska. Na místo ale nedorazily stříbrnobílé slitky, ale většinou jemný šedý prášek.
O čtyři roky dříve došlo ke katastrofě s expedicí polárníka Roberta Scotta. Expedice směřující k jižnímu pólu zůstala bez paliva: z železných nádob uniklo přes švy pájené cínem.
Zhruba ve stejných letech byl komisariát osloven slavným ruským chemikem V. V. Markovnikovem s žádostí, aby vysvětlil, co se děje s pocínovanými konvicemi, které byly dodány ruské armádě. Konvička, která byla přivezena do laboratoře jako jasný příklad, byla pokryta šedými skvrnami a výrůstky, které se drolily i při lehkém poklepání rukou. Analýza ukázala, že prach i výrůstky se skládaly pouze z cínu, bez jakýchkoliv nečistot.

Co se stalo s kovem ve všech těchto případech?
Stejně jako mnoho jiných prvků má cín několik alotropních modifikací, několik stavů. (Slovo „alotropie“ se z řečtiny překládá jako „jiná vlastnost“, „další obrat“.) Při běžných teplotách nad nulou vypadá cín tak, že nikdo nemůže pochybovat o tom, že patří do třídy kovů.
Bílý kov, tažný, kujný. Bílé krystaly cínu (také nazývané beta cín) jsou tetragonální. Délka okrajů elementární krystalové mřížky je 5,82 a 3,18 A. Ale při teplotách pod 13,2 °C je „normální“ stav cínu jiný. Jakmile je dosaženo tohoto teplotního prahu, začíná restrukturalizace v krystalové struktuře cínového ingotu. Bílý cín se přemění na práškový šedý nebo alfa cín a čím nižší je teplota, tím větší je rychlost této přeměny. Svého maxima dosahuje při minus 39 °C.
Šedé krystaly cínu kubické konfigurace; rozměry jejich elementárních buněk jsou větší - délka hrany je 6,49 A. Hustota šedého cínu je tedy znatelně nižší než u bílého cínu: 5,76 a 7,3 g/cm3.
Výsledek přechodu bílého cínu do šeda se někdy nazývá „cínový mor“. Následkem této „nemoci“ jsou skvrny a výrůstky na armádních konvicích, kočárech s cínovým prachem, švy, které se staly propustnými pro tekutinu.
Proč se podobné příběhy nedějí i nyní? Z jediného důvodu: naučili se „léčit“ cínový mor. Byla objasněna jeho fyzikálně-chemická povaha a bylo zjištěno, jak určitá aditiva ovlivňují náchylnost kovu k „moru“. Ukázalo se, že hliník a zinek tento proces podporují, zatímco vizmut, olovo a antimon mu naopak působí.
Kromě bílého a šedého cínu byla objevena další alotropní modifikace prvku č. 50 - gama cín, stabilní při teplotách nad 161 °C. Výrazná vlastnost Takový cín je křehký. Jako všechny kovy se i cín stává se zvyšující se teplotou tažnější, ale až při teplotách pod 161 °C. Poté zcela ztrácí svou tažnost, mění se v gama cín a stává se tak křehkým, že jej lze rozdrtit na prášek.


Ještě jednou o nedostatku koštěte

Články o živlech často končí autorovými spekulacemi o budoucnosti jeho „hrdiny“. Zpravidla se kreslí v růžovém světle. Autor článku o cínu je o tuto příležitost ochuzen: budoucnost cínu - bezesporu nejužitečnějšího kovu - je nejasná. Je to nejasné z jediného důvodu.
Před několika lety zveřejnil American Bureau of Mines výpočty, z nichž vyplynulo, že prokázané zásoby prvku č. 50 vydrží na světě maximálně 35 let. Je pravda, že poté bylo nalezeno několik nových nalezišť, včetně největších v Evropě, které se nacházejí na území Polské lidové republiky. Nedostatek cínu přesto odborníky znepokojuje.
Dokončením příběhu o prvku č. 50 vám proto chceme ještě jednou připomenout nutnost šetřit a chránit cín.
Nedostatek tohoto kovu znepokojoval i klasiky literatury. Pamatujete na Andersena? „Dvacet čtyři vojáků bylo úplně stejných a dvacátý pátý voják měl jednu nohu. Byl to poslední, který byl odlit, a nebylo dost cínu." Teď toho plechu chybí docela dost. Ne nadarmo se stali vzácní i dvounozí cínoví vojáčci – častější jsou plastové. Ale při vší úctě k polymerům, nemohou vždy nahradit cín.
IZOTOPY. Cín je jedním z nejvíce „multiizotopických“ prvků: přírodní cín se skládá z deseti izotopů s hmotnostními čísly 112, 114-120, 122 n 124. Nejběžnějším z nich je i20Sn, který tvoří asi 33 % veškerého pozemského cínu. Téměř 100krát méně než cín-115, nejvzácnější izotop prvku č. 50.
Dalších 15 izotopů cínu s hmotnostními čísly 108-111, 113, 121, 123, 125-132 bylo získáno uměle. Životnost těchto izotopů není zdaleka stejná. Cín-123 má tedy poločas rozpadu 136 dní a cín-132 pouze 2,2 minuty.


PROČ SE BRONZU ŘÍKAL BRONZ? Slovo „bronz“ zní v mnoha evropských jazycích téměř stejně. Jeho původ je spojen se jménem malého italského přístavu na Jaderském moři – Brindisi. Právě přes tento přístav byl ve starověku do Evropy dodáván bronz a ve starém Římě se tato slitina nazývala „es Brindisi“ - měď z Brindisi.
NA POČTU VYNÁLEZCE. Latinské slovo frictio znamená tření. Odtud název antifrikční materiály, tedy materiály „proti trepiu“. Málo se opotřebovávají a jsou měkké a pružné. Jejich hlavní aplikací je výroba ložiskových pánví. První antifrikční slitina na bázi cínu a olova byla navržena v roce 1839 inženýrem Babbittem. Odtud pochází název velké a velmi důležité skupiny antifrikčních slitin – Babbitts.
jKECTb PRO KONZERVA. Metodu dlouhodobého uchovávání potravin zavařováním v pocínovaných sklenicích poprvé navrhl francouzský šéfkuchař F. Horní v roce 1809
ZE DNA OCEÁNU. V roce 1976 začal fungovat neobvyklý podnik, který má zkratku REP. To znamená: průzkumný a exploatační podnik. Nachází se především na lodích. Za polárním kruhem, v Laptevském moři, v oblasti Vankina Bay, REP těží cínonosný písek z mořského dna. Zde, na palubě jedné z lodí, je obohacovací závod.
CELOSVĚTOVÁ VÝROBA. Podle amerických údajů činila celosvětová produkce cínu na konci minulého století 174–180 tisíc tun.

Cín

CÍN-A; St Chemický prvek (Sn), měkký kujný stříbrnobílý kov (používá se k pájení, cínování, přípravě slitin atd.).

cín

(lat. Stannum), Sn, chemický prvek IV. skupiny periodické tabulky prvků. Stříbřitě bílý kov, měkký a tažný; t pl 231,9 °C. Polymorfní; tzv. bílý cín (neboli β-Sn) o hustotě 7,28 g/cm 3 pod 13,2 °C přechází v šedý cín (α-Sn) o hustotě 5,75 g/cm 3 . Na vzduchu vybledne a pokryje se oxidovým filmem, který je odolný vůči chemickým činidlům. Hlavními průmyslovými nerosty jsou kassiterit a stanin. Cín je součástí mnoha slitin, například ložiskových (babbitt), tiskařských (hart). Používá se k potahování jiných kovů k jejich ochraně před korozí (cínování) a k výrobě pocínovaného plechu na plechovky.

CÍN

TIN (lat. Stannum), Sn, chemický prvek s atomovým číslem 50, atomová hmotnost 118,710). Latinské „stannum“ původně znamenalo slitinu stříbra a olova. „Cín“ byl název olova v řadě slovanských jazyků. Chemická značka pro cín Sn zní „stannum“. Přírodní cín se skládá z devíti stabilních nuklidů (cm. NUKLID) s hmotnostními čísly 112 (ve směsi 0,96 % hmotn.), 114 (0,66 %), 115 (0,35 %), 116 (14,30 %), 117 (7,61 %), 118 (24,03 %), 119 (8,58 %) %), 120 (32,85 %), 122 (4,72 %) a jeden slabě radioaktivní cín-124 (5,94 %). 124 Sn je beta zářič, jeho poločas rozpadu je velmi dlouhý a je T 1/2 = 10 16 –10 17 let. Cín se nachází v pátém období ve skupině IV Mendělejevova periodického systému prvků. Konfigurace vnější elektronové vrstvy je 5s 2 5p 2. Cín ve svých sloučeninách vykazuje oxidační stavy +2 a +4 (valence II a IV).
Kovový poloměr neutrálního atomu cínu je 0,158 nm, poloměr iontu Sn 2+ je 0,118 nm a iontu Sn 4+ je 0,069 nm (koordinační číslo 6). Sekvenční ionizační energie neutrálního atomu cínu jsou 7,344 eV, 14,632, 30,502, 40,73 a 721,3 eV. Podle Paulingovy stupnice je elektronegativita cínu 1,96, to znamená, že cín je na konvenční hranici mezi kovy a nekovy.
Historie objevů
Nedá se přesně říci, kdy se člověk poprvé seznámil s cínem. Cín a jeho slitiny jsou lidstvu známé již od starověku. V raných knihách Starého zákona je zmínka o cínu. Slitiny cínu a mědi, tzv. cínové bronzy (cm. BRONZ), se zřejmě začal používat více než 4000 let před naším letopočtem. A se samotným kovovým cínem se člověk seznámil mnohem později, kolem roku 800 před naším letopočtem. V dávných dobách se hojně používalo nádobí a šperky z čistého cínu;
Být v přírodě
Cín je vzácný stopový prvek, co do množství v zemské kůře zaujímá 47. místo. Obsah cínu v zemské kůře je podle různých zdrojů od 2,10 -4 do 8,10 -3 % hmotnostních. Hlavním minerálem cínu je kasiterit (cm. KASITERIT)(cínový kámen) SnO 2 obsahující až 78,8 % cínu. Stannin se v přírodě vyskytuje mnohem méně. (cm. STANNIN)(pyrit cínatý) - Cu2FeSnS4 (27,5 % Sn).
Účtenka
Pro těžbu cínu se v současnosti používají rudy, ve kterých je jeho obsah roven nebo mírně vyšší než 0,1 %. V první fázi se ruda obohacuje (gravitační flotací nebo magnetickou separací). Tímto způsobem je možné zvýšit obsah cínu v rudě na 40-70%. Dále se koncentrát praží na kyslíku, aby se odstranily nečistoty síry a arsenu. Poté se takto získaný oxid Sn02 redukuje uhlím nebo hliníkem (zinkem) v elektrických pecích:
Sn02 + C = Sn + C02. Zvláště čistý cín polovodičové čistoty se připravuje elektrochemickou rafinací nebo metodou zónového tavení.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Jednoduchá látka cín je polymorfní. Za normálních podmínek existuje ve formě beta modifikace (bílý cín), stabilní nad 13,2°C. Bílý cín je stříbřitě bílý, měkký, tažný kov s čtyřhrannou základní buňkou, parametry a=0,5831, c=0,3181 nm. Koordinačním prostředím každého atomu cínu v něm je osmistěn. Hustota beta-Sn je 7,29 g/cm3. Teplota tání 231,9 °C, bod varu 2270 °C.
Při ochlazení, například když je venku mráz, se bílý cín přemění na alfa modifikaci (šedý cín). Šedý cín má strukturu diamantu (kubická krystalová mřížka s parametrem a = 0,6491 nm). V šedém cínu je koordinačním mnohostěnem každého atomu čtyřstěn, koordinační číslo 4. Fázový přechod beta-Sn ® alfa-Sn je doprovázen zvětšením měrného objemu o 25,6 %, což vede k rozpadu cínu na prášek. Za starých časů se rozptýlení cínových výrobků pozorované během silného chladného počasí nazývalo „cínový mor“. V důsledku tohoto „moru“ se vojákům rozpadly knoflíky na uniformách, jejich přezky, hrnky a lžíce a armáda mohla ztratit svou bojovou účinnost.
Vzhledem k silnému rozdílu ve strukturách obou modifikací cínu se liší i jejich elektrické vlastnosti. Takže beta Sn je kov a alfa Sn je polovodič (cm. POLOVODIČOVÉ). Pod 3,72 K přechází alfa Sn do supravodivého stavu. Standardní elektrodový potenciál E°Sn 2+ /Sn je –0,136 V a E páru °Sn 4+ /Sn 2+ je 0,151 V. Při pokojové teplotě cín, stejně jako jeho skupinový soused germanium, (cm. GERMANIUM) Odolný vůči vzduchu nebo vodě. Tato inertnost se vysvětluje tvorbou povrchového filmu oxidů. Znatelná oxidace cínu na vzduchu začíná při teplotách nad 150 °C:
Sn + O 2 = SnO 2.
Při zahřátí cín reaguje s většinou nekovů. V tomto případě se sloučeniny tvoří v oxidačním stavu +4, který je charakteristický pro cín než +2. Například:
Sn + 2Cl2 = SnCl4
Cín pomalu reaguje s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou:
Sn + 4HCl = SnCl4 + H2
Je také možné vytvořit chlorotinové kyseliny o složení HSnCl3, H2SnCl4 a další, například:
Sn + 3HCl = HSnCl3 + 2H2
Cín se nerozpouští ve zředěné kyselině sírové, ale velmi pomalu reaguje s koncentrovanou kyselinou sírovou. Složení reakčního produktu cínu s kyselinou dusičnou závisí na koncentraci kyseliny. V koncentrované kyselině dusičné vzniká kyselina cínová b-SnO 2 ·nH 2 O (někdy se její vzorec zapisuje jako H 2 SnO 3). V tomto případě se cín chová jako nekov:
Sn + 4HNO 3 konc. = b-Sn02.H200 + 4N02 + H20
Při interakci se zředěnou kyselinou dusičnou vykazuje cín vlastnosti kovu. V důsledku reakce se tvoří dusičnan cínatý:
3Sn + 8HNO 3 řed. = 3Sn(N03)2 + 2NO + 4H20.
Při zahřátí může cín, stejně jako olovo, reagovat s vodnými roztoky alkálií. V tomto případě se uvolňuje vodík a vzniká Sn(II) hydroxokomplex, například:
Sn + 2KOH + 2H20 = K2 + H2
Hydrid cínu - stannan SnH 4 - lze získat reakcí:
SnCl4 + Li = SnH4 + LiCl + AlCl3.
Tento hydrid je velmi nestabilní a pomalu se rozkládá i při teplotě 0°C. Dva oxidy zodpovědné za cín jsou SnO 2 (vzniká během dehydratace kyselin cínu) a SnO. Ten lze získat slabým zahříváním hydroxidu cínatého Sn(OH) 2 ve vakuu:
Sn(OH)2 = SnO + H20
Při silném zahřátí oxid cínatý disproporcionuje:
2SnO = Sn + Sn02
Při skladování na vzduchu oxid SnO postupně oxiduje:
2SnO + 02 = 2Sn02.
Při hydrolýze roztoků cínatých solí vzniká bílá sraženina - tzv. kyselina alfa-cínatá:
SnCl4 + 4NH3 + 6H20 = H2 + 4NH4Cl.
H2 = -Sn02nH200 + 3H20.
Čerstvě získaná kyselina alfa-cíničitá se rozpouští v kyselinách a zásadách:
a-Sn02 nH20 + KOH = K2,
a-Sn02nH20 + HN03 = Sn(N03)4 + H20.
Během skladování kyselina alfa-cínatá stárne, ztrácí vodu a mění se na kyselinu beta-cínatou, která je chemicky inertnější. Tato změna vlastností je spojena s poklesem počtu aktivních skupin HO–Sn při stání a jejich nahrazením inertnějšími přemosťujícími –Sn–O–Sn– vazbami. Když je roztok soli Sn(II) vystaven sulfidovým roztokům, vysráží se sraženina sulfidu cínatého:
Sn 2+ + S 2– = SnS
Tento sulfid lze snadno oxidovat na SnS 2 roztokem polysulfidu amonného:
SnS + (NH 4) 2 S 2 = SnS 2 + (NH 4) 2S
Výsledný disulfid SnS 2 se rozpustí v roztoku sulfidu amonného (NH 4) 2 S:
SnS2+ (NH4)2S = (NH4)2SnS3. Tetravalentní cín tvoří širokou třídu organických sloučenin cínu používaných v organické syntéze, jako pesticidy a další.
aplikace
Významným využitím cínu je cínování železa a výroba pocínovaného plechu, který se používá v konzervárenském průmyslu. Pro tyto účely se spotřebuje asi 33 % veškerého vytěženého cínu. Až 60 % vyrobeného cínu se používá ve formě slitin s mědí, mědí a zinkem, mědí a antimonem (slitina ložiska, popř. babbitt (cm. BABITS)), se zinkem (balicí fólií) a ve formě cíno-olověných a cín-zinkových pájek (cm. PÁJKA). Cín lze srolovat do tenké fólie - staniolu (cm. FÓLIE) Tato fólie se používá při výrobě kondenzátorů, varhanních píšťal, nádobí a uměleckých výrobků. Cín se používá k nanášení ochranných nátěrů na železo a jiné kovy a také na kovové výrobky (cínování). Sirník cínatý SnS 2 se používá v barvách, které imitují zlacení („zlatý plátek“). Umělý radionuklid cínu 119 Sn - zdroj gama záření v Mössbauerově spektroskopii.
Fyziologické působení
O roli cínu v živých organismech není známo téměř nic. Lidské tělo obsahuje přibližně (1-2) 10-4% cínu a jeho denní příjem z potravy je 0,2-3,5 mg. Cín představuje pro člověka nebezpečí ve formě par a různých aerosolových částic a prachu. Při vystavení výparům cínu nebo prachu se může vyvinout stanóza – poškození plic. Některé organické sloučeniny cínu jsou velmi toxické. Přechodně přípustná koncentrace sloučenin cínu v atmosférickém vzduchu je 0,05 mg/m 3, maximální přípustná koncentrace cínu v potravinářských výrobcích je 200 mg/kg, v mléčných výrobcích a šťávách - 100 mg/kg. Toxická dávka cínu pro člověka je 2 g.

encyklopedický slovník. 2009 .

Synonyma:

Podívejte se, co je „cín“ v jiných slovnících:

    cín- cín a... Ruský pravopisný slovník

    - (symbol Sn), přechodný prvek skupiny IV periodické tabulky, známý již od starověku. Hlavní rudou je KASITERIT. Měkký, tažný a korozivzdorný cín se používá jako ochranný povlak na železo, ocel, měď a další... Vědeckotechnický encyklopedický slovník

    - (lat. Stannum) Sn, chemický prvek IV. skupiny periodického systému, atomové číslo 50, atomová hmotnost 118,710. Stříbřitě bílý kov, měkký a tažný; teplota tání 231,91.C. Polymorfní; tzv bílý cín (nebo? Sn) o hustotě 7,228 g/cm³... ... Velký encyklopedický slovník

    St. Krushets (kov) je popelavě stříbrný, bělejší než olovo, velmi měkký, tavitelný, lehký, vhodnější než ostatní pro pájení a pro odlévání jednoduchých malých kusů; | starý olovo, odtud přísloví: Slovo je cínové, těžké. Lití plechu, Vánoce...... Dahlův vysvětlující slovník

    CÍN- chem. prvek, symbol Sn (lat. Stannum), at. A. 50, v. m. 118,71; stříbřitě bílý kov, měkký a tažný; bílý cín ß Sn (hustota 7228 kg/m3) existuje ve dvou alotropních modifikacích, který se při teplotách pod +13,2°C mění v... ... Velká polytechnická encyklopedie

    Sn (lat. Stannum * a. cín; n. Zinn; f. etain; i. estaсo), chem. prvek skupiny IV periodický. Mendělejevův systém, at.sci. 50, v. m 118, 69. V přírodě je 10 stabilních izotopů 112Sn (0,96 %), 114Sn (0,66 %), 115Sn (0,35 %), 116Sn... ... Geologická encyklopedie

    TIN, tin, pl. ne, srov. Měkký, tvárný stříbrno-bílý kov. Ušakovův výkladový slovník. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Ušakovův vysvětlující slovník

    TIN, ach, srov. Chemický prvek, měkký kujný stříbřitě bílý kov. | adj. cín, oh, oh. O. voják (hrací figurka vojáka). Ozhegovův výkladový slovník. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 … Ozhegovův výkladový slovník

Cín je jedním ze sedmi nejstarších kovů, které lidská civilizace zná. Cín je slitina, která byla v minulosti tak důležitá, že odpovídající časové období se nazývá „doba bronzová“.

V dnešní době cín ztratil tolik důležitosti, ale nadále se používá. Proto dnes zvážíme koncept, vlastnosti, vzorec cínu, jeho technický význam a oblasti použití, cenu za 1 kg kovového odpadu a podobné nuance.

Často se diskutuje o tom, zda je cín kov nebo nekov. Chemický prvek cín - Sn, je zařazen do skupiny 14 Mendělejevovy tabulky prvků v 5. období spolu s uhlíkem, křemíkem a germaniem. Toto uspořádání naznačuje, že látka je amfoterní: vykazuje kyselé i zásadité vlastnosti.

Molekulová hmotnost je 50, to znamená, že látka patří do lehké kategorie.

Toto video vám řekne o cínu jako jedinečném prvku:

Koncepce a funkce

Cín je lehký, tvárný, tažný bílý kov s jemným stříbřitým leskem. Postupem času lesk na výrobcích vybledne, což se zpravidla nepovažuje za nevýhodu. Kov je vzácný stopový prvek, což ztěžuje jeho extrakci.

Použití cínu přímo souvisí s jeho vlastnostmi:

  • teplota tání cínu – +231,9 C;
  • bod varu – 2600 C;
  • licí teplota je 260–300 C, což určuje vynikající kujnost jak kovu samotného, ​​tak jeho slitin;
  • tepelná vodivost při normální teplotě – 65,8 W/(m K);
  • měrná elektrická vodivost – 8,69 MS/m;
  • pevnost v tahu – do 20 MPa.

Všechny vlastnosti kovů se posuzují při normální teplotě, tj. při 20 C. Údaje jsou tedy použitelné pro tu modifikaci látky, která je při této teplotě stabilní.

Cín je zcela netoxický, nepůsobí na lidský organismus, a proto se používá v Potravinářský průmysl. Žádnou škodu nezpůsobí ani použití cínových nebo vodních trubek.

V lidském těle se prvek nachází především v kostech, kde přispívá k procesu normální obnovy kostní tkáně. Cín je makroživina: pro normální fungování potřebuje člověk 2 až 10 mg denně. Ve skutečnosti se kov dostává do těla s jídlem v mnohem větších množstvích, ale protože střeva jsou schopna absorbovat ne více než 3–5 % příjmu, otrava je nemožná.

Nedostatek makroživin především zpomaluje růst, způsobuje také ztrátu sluchu, plešatost a změny ve složení kostní tkáně. Ale absorpce výparů cínu nebo prachu obsahujícího jeho sloučeniny může vést k otravě.

Vlastnosti kovů

Cín je křehký kov. Mnohem větší zájem moderního národního hospodářství je jeho vysoká odolnost proti korozi. Pocínování se již dlouho používá k ochraně kovových předmětů, zejména plechovek.

Další zajímavou vlastností je schopnost spojovat různé kovy, čímž vzniká pevná vazba, která je odolná vůči vnějším vlivům. K tomuto účelu se používá jak samotný cín - zejména k pocínování nádobí a předmětů pro domácnost, tak pájky - slitiny kovu s olovem. Slitina je klasifikována jako měkká pájka a aktivně se používá v elektrotechnice a radiotechnice.

Svými kvalitami a vzhledem se látka nejvíce blíží hliníku. Ve skutečnosti je podobnost velmi relativní. Oba kovy jsou lehké a oba jsou necitlivé na korozi a povětrnostní faktory. Hliník však není odolný vůči kyselinám a zásadám, ani slabým - octová kyselina, zatímco například cín reaguje pouze s koncentrovanými silnými kyselinami.

Výhody a nevýhody

Ve stavebnictví se kov používá velmi omezeně, protože nemá mechanickou pevnost, odolnost proti roztržení a tak dále. Mnohem častěji se používají slitiny.

výhody:

  • kujnost– je důležitý při výrobě předmětů pro domácnost. Nádobí, lampy, stojany a dekorativní předměty mohou vypadat neuvěřitelně krásně. Současně je teplota kování nízká, a proto se cena produktu mírně zvyšuje;
  • setrvačnostčiní kov použitelným v potravinářském průmyslu, protože žádným způsobem neinteraguje s organickými kyselinami nebo zásadami;
  • nízký bod tání usnadňuje proces nanášení kovu na povrch a snižuje energetické ztráty;
  • cín a jeho - nejznámější, nejrozšířenější a dostupná měkká pájka;
  • kov a jeho slitiny proti tření. Pokud rotující a dotýkající se části nelze vyrobit ze samotné látky, pak pocínování takové části stroje výrazně snižuje tření, a tím chrání před předčasným opotřebením.

nedostatky:

  • Mezi podmíněné nevýhody kovu patří jeho křehkost. Cín je zcela nevhodný pro výrobu jakýchkoliv dílů a součástí, které vyžadují odolnost vůči namáhání;
  • Jedná se o vzácný prvek, jeho těžba a tavení jsou poměrně drahé, takže samotná látka se ukazuje jako drahá.

Je poměrně obtížné přesně říci, kolik stojí 1 kg cínu, protože cena kovů se neustále mění.

Specialista vám ve videu níže řekne, co dělat, když se plechovka nelepí:

Struktura a složení

Kovy jsou homogenní, ale při různých teplotách mohou existovat různé struktury. Navíc se fáze od sebe výrazně liší vlastnostmi.

  • Nejznámější je β-modifikace kovu, protože právě tato modifikace je přítomna při teplotě 20 C. Stabilní se stává při 13,2 C a právě jeho vlastnosti - tepelná vodivost, bod varu - jsou dány jako vlastnosti kovu.
  • Při teplotách pod 13,2 C se však látka přeměňuje na α-modifikaci, tzv. šedý cín. α-modifikace má jinou krystalovou mřížku, látka má nižší hustotu, není plastická a není tvárná.

Přechod z β-modifikace na α- je doprovázen změnou objemu v důsledku rozdílu v hustotě, což vede k destrukci cínového produktu. Tento jev je známý jako „cínový mor“. Tato vlastnost značně omezuje rozsah použití kovu.

  • V teplotním rozsahu od 161 do 232 C je fáze γ. Jeho vlastnosti však zajímají pouze specialisty.

V přírodě se cín vyskytuje v horninách jako stopový prvek, ale může mít i minerální formy. Nejznámější z nich je kasiterit, oxid kovu, stejně jako stanin, pyrit cínu - jeho sloučenina se sírou. Vyvíjejí se i další minerály.

Výroba materiálu

Výnosným podnikáním je těžba rudy s obsahem cínu 0,1 %. Ve skutečnosti se těží ložiska tam, kde je ruda ještě chudší – až 0,01 %. Minerál se těží různé metody podle charakteru ložiska - aluviální nebo primární.

Základem rýžoviště je písek. Podstata těžby spočívá v praní a zahušťování rudního minerálu. Vývoj toho hlavního je složitější, protože zahrnuje výstavbu a provoz dolů.

  • Koncentrát cínového minerálu se dopravuje do tavby neželezných kovů. Zde se koncentrát opět obohatí, následně rozdrtí a promyje.
  • Takto získaný rudný koncentrát se redukuje ve speciálních pecích. Proces se opakuje nejméně 2krát, protože struska po úplném zotavení obsahuje příliš mnoho látky.
  • Na poslední etapa hrubý cín se rafinuje - čistí od nečistot pomocí tepelné nebo elektrolytické metody.

Výsledný materiál se používá k určenému účelu.

Aplikace surovin

Hlavní vlastností, která určuje, je jeho odolnost proti korozi. Navíc je cín nejen sám o sobě necitlivý na chemicky agresivní látky, ale tuto vlastnost propůjčuje také většině slitin.

  • Více než 50 % veškerého kovu vyrobeného na světě se používá k výrobě pocínovaného plechu, tedy plechu nebo častěji předmětu z oceli, potaženého tenkou vrstvou cínu. Tato technologie byla poprvé použita k ochraně plechovek a používá se dodnes.
  • Cín se dá vyvalovat, takže se z něj vyrábí tenkostěnné trubky. Jejich domácí použití je však velmi omezené, protože takové výrobky nesnášejí nízké teploty.
  • Ale vodovodní armatury, armatury a další doplňky jsou velmi oblíbené a známé všem. Materiál je hygienický, má nižší tepelnou vodivost než například ocel, proto se aktivně používá při výrobě van a umyvadel.
  • Cín se používá k výrobě nádobí, drobných domácích a dekorativních předmětů, Šperky. Důvodem je vynikající kujnost a krásná měkká barva cínového kovu.
  • Velmi velký podíl látky se používá k výrobě slitin. Na prvním místě je samozřejmě . Posledně jmenovaný ideálně kombinuje pevnost a odolnost proti korozi, což z něj činí velmi oblíbený dekorativní a konstrukční materiál.
  • Neméně slavné a oblíbené jsou pájky. Navíc v tomto případě může být cín použit samostatně - například pro nádobí a jako součást slitiny.
  • Cín je tonálně rezonanční kov. Oba a kovová slitina byly a jsou používány při výrobě hudebních nástrojů. známé již od pradávna. Varhanní píšťaly jsou vyrobeny ze slitiny s olovem. Navíc je to jeho množství ve slitině, které určuje tón produktu.

Cín je lehký a křehký kov, ale má vynikající odolnost proti korozi a kujnost. Právě tyto vlastnosti určují použití cínu.

Toto video vám řekne, jak roztavit cín doma:

Cín je chemický prvek se symbolem Sn (z latiny: stannum) a atomovým číslem 50. Jedná se o post-přechodný kov ve skupině 14 periodické tabulky prvků. Cín se získává především z minerální cínové rudy obsahující oxid cíničitý SnO2. Cín má chemické podobnosti se svými dvěma sousedy ve skupině 14, germaniem a olovem, a má dva hlavní oxidační stavy, +2 a mírně stabilnější +4. Cín je 49. nejrozšířenějším prvkem a má nejvyšší počet stabilních izotopů v periodické tabulce (s 10 stabilními izotopy), díky svému „magickému“ počtu protonů. Cín má dva hlavní alotropy: při pokojové teplotě je stabilním alotropem β-cín, stříbřitě bílý, tvárný kov, ale při nízkých teplotách se cín mění na méně hustý šedý α-cín, který má krychlovou strukturu podobnou diamantu. . Kov cínu se na vzduchu nesnadno oxiduje. První slitinou používanou ve velkém měřítku byl bronz, vyrobený z cínu a mědi, počínaje rokem 3000 před naším letopočtem. E. Po roce 600 př.n.l E. byl vyroben čistý kovový cín. Slitina cínu a olova z 85–90 % cínu, obvykle sestávající z mědi, antimonu a olova, se používala k výrobě nádobí od doby bronzové až do 20. století. V současné době se cín používá v mnoha slitinách, nejčastěji v měkkých slitinách cínu a olova, které obvykle obsahují 60 % nebo více cínu. Další běžné použití cínu je jako povlak odolný proti korozi na oceli. Anorganické sloučeniny cínu jsou spíše netoxické. Díky své nízké toxicitě se pocínovaný kov používá k balení potravin plechovky, které jsou ve skutečnosti vyrobeny převážně z oceli nebo hliníku. Nadměrná expozice cínu však může způsobit problémy s metabolismem esenciálních stopových prvků, jako je měď a zinek, a některé organické sloučeniny cínu mohou být téměř stejně toxické jako kyanid.

Charakteristika

Fyzický

Cín je měkký, tvárný, tažný a vysoce krystalický stříbřitě bílý kov. Když se cínový plát ohne, může být slyšet praskání známé jako „praskání cínu“ z dvojčatění krystalů. Cín taje při nízké teplotě, kolem 232 °C, nejnižší ve skupině 14. Teplota tání dále klesá na 177,3 °C pro částice o velikosti 11 nm. β-cín (kovová forma nebo bílý cín, struktura BCT), který je stabilizován při pokojové teplotě a vyšší, je tvárný. Naproti tomu α-cín (nekovová forma nebo šedý cín), který je stabilizován při teplotách do 13,2 °C, je křehký. α-cín má kubickou krystalickou strukturu podobnou diamantu, křemíku nebo germaniu. α-cín nemá vůbec žádné kovové vlastnosti, protože jeho atomy tvoří kovalentní strukturu, ve které se elektrony nemohou volně pohybovat. Je to matně šedý práškový materiál, který nemá žádné rozšířené použití kromě několika specializovaných polovodičových aplikací. Tyto dva allotropy, α-cín a β-cín, jsou lépe známé jako šedý cín a bílý cín. Další dva allotropy, γ a σ, existují při teplotách nad 161 °C a tlacích nad několika gigapascaly. V chladných podmínkách se β-cín spontánně přeměňuje na α-cín. Tento jev je známý jako „cínový mor“. Ačkoliv je teplota přeměny α-β nominálně 13,2 °C a nečistoty (např. Al, Zn atd.) pod teplotou přechodu jsou pod 0 °C a s přídavkem Sb nebo Bi k přeměně vůbec nemusí dojít. zvýšení trvanlivosti cínu. Komerční druhy cínu (99,8 %) odolávají transformaci díky inhibičnímu účinku malého množství vizmutu, antimonu, olova a stříbra přítomných jako nečistoty. Legující prvky jako měď, antimon, vizmut, kadmium, stříbro zvyšují tvrdost látky. Cín poměrně snadno tvoří tvrdé, křehké intermetalické fáze, které jsou často nežádoucí. Cín obecně netvoří mnoho pevných roztoků v jiných kovech a několik prvků má značnou rozpustnost v pevném stavu v cínu. Jednoduché eutektické systémy jsou však pozorovány u bismutu, galia, olova, thalia a zinku. Cín se stává supravodičem pod 3,72 K a je jedním z prvních supravodičů, které byly studovány; Meissnerův jev, jeden z charakteristických rysů supravodičů, byl poprvé objeven v supravodivých krystalech cínu.

Chemické vlastnosti

Cín odolává korozi způsobené vodou, ale může být napaden kyselinami a zásadami. Cín může být vysoce leštěný a používá se jako ochranný povlak pro jiné kovy. Ochranná oxidová (pasivní) vrstva zabraňuje další oxidaci, stejně jako ta, která se vytváří na cín-olově a jiných slitinách cínu. Cín působí jako katalyzátor, když je kyslík v roztoku a pomáhá urychlovat chemickou korozi.

Izotopy

Cín má deset stabilních izotopů s atomovými hmotnostmi 112, 114, 120, 122 a 124, což je největší počet ze všech prvků. Nejběžnější z nich jsou 120Sn (téměř třetina veškerého cínu), 118Sn a 116Sn, zatímco nejméně běžné je 115Sn. Izotopy se sudými hmotnostními čísly nemají žádný jaderný spin, zatímco izotopy s lichými čísly mají spin +1/2. Cín se třemi společnými izotopy 116Sn, 118Sn a 120Sn je jedním z nejrozšířenějších jednoduché prvky pro detekci a analýzu pomocí NMR spektroskopie. Tento velký počet stabilní izotopy jsou považovány za přímý výsledek atomového čísla 50, „magického čísla“. nukleární fyzika. Cín se také vyskytuje ve 29 nestabilních izotopech, které pokrývají všechny ostatní atomové hmotnosti od 99 do 137. Kromě 126Sn s poločasem rozpadu 230 000 let mají všechny radioizotopy poločas rozpadu kratší než rok. Radioaktivní 100Sn, objevený v roce 1994, a 132Sn jsou jedny z mála nuklidů s jádrem „dvojité magie“: i když jsou nestabilní, mají velmi nerovnoměrný poměr protonů a neutronů, představují koncové body, za nimiž stabilita rychle klesá. Dalších 30 metastabilních izomerů bylo charakteristických pro izotopy mezi 111 a 131, nejstabilnější byl 121mCH s poločasem rozpadu 43,9 let. Relativní rozdíly v množství stabilních izotopů cínu lze vysvětlit jejich různými způsoby tvorby při nukleosyntéze hvězd. 116Sn až 120Sn včetně se tvoří v s-procesu (pomalé neutrony) u většiny hvězd, a proto jsou nejběžnějšími izotopy, zatímco 122Sn a 124Sn nevznikají pouze v R-procesu ( rychlých neutronů) u supernov a méně často. (Izotopy 117Sn až 120Sn také těží z r-procesu.) A konečně, nejvzácnější izotopy bohaté na protony, 112Sn, 114Sn a 115Sn, nemohou být produkovány ve významných množstvích v s- a r-procesech a jsou považovány za mezi p-procesy, jejichž původ není zcela objasněn. Některé navrhované mechanismy jejich vzniku zahrnují záchyt protonů i fotodezintegraci, i když 115Sn může být také částečně produkován v s-procesu, a to jak najednou, tak jako „dcera“ dlouhotrvajícího 115In.

Etymologie

Anglické slovo tin (cín) je společné germánským jazykům a lze jej vysledovat k rekonstruovanému protogermánskému *tin-om; příbuzné zahrnují německý Zinn, švédský tenn a holandský cín. Slovo se nenachází v jiných odvětvích indoevropských jazyků, kromě jako výpůjčka z germánštiny (například irské slovo tinne pochází z angličtiny tin). Latinský název stannum původně znamenal slitinu stříbra a olova a ve 4. století př. Kr. E. to přišlo znamenat "cín" - dřívější latinské slovo pro to bylo plumbum quandum nebo "bílé olovo". Zdá se, že slovo stannum bylo odvozeno z dřívějšího stāgnum (stejná látka), což je původ románského a keltského označení pro cín. Původ stannum/stāgnum je neznámý; to může být předindoevropské. Podle Meyer's Encyclopedic Dictionary je naopak stannum považován za derivát cornwallského steanu a je důkazem, že Cornwall byl hlavním zdrojem cínu v prvních stoletích našeho letopočtu.

Příběh

Těžba a používání cínu začalo v době bronzové, kolem roku 3000 před naším letopočtem. př. n. l., kdy bylo zjištěno, že měděné předměty vytvořené z polymetalických rud s různým obsahem kovů mají různé fyzikální vlastnosti. Nejstarší bronzové předměty obsahovaly méně než 2 % cínu nebo arsenu, a proto se předpokládá, že jsou výsledkem neúmyslného legování sledováním obsahu kovu v měděné rudě. Přidání druhého kovu k mědi zvyšuje její pevnost, snižuje její bod tání a zlepšuje proces odlévání tím, že vytváří tenčí taveninu, která je po ochlazení hustší a méně houbovitá. To umožnilo vytvářet mnohem složitější formy uzavřených bronzových předmětů. Bronzové předměty s arsenem se objevily především na Blízkém východě, kde se arsen často vyskytuje ve spojení s měděnou rudou, nicméně zdravotní rizika spojená s používáním těchto předmětů se brzy ukázala a začalo se pátrat po zdrojích mnohem méně nebezpečných cínových rud. starší doby bronzové. To vytvořilo poptávku po vzácném kovu a cínu obchodní síť, spojující vzdálené zdroje cínu s trhy kultur doby bronzové. Kassiterit neboli cínová ruda (SnO2), oxid cínu, byl s největší pravděpodobností původním zdrojem cínu ve starověku. Jiné formy cínových rud jsou méně běžné sulfidy, jako je stanit, které vyžadují aktivnější proces tavení. Kassiterit se často hromadí v aluviálních kanálech jako usazeniny, protože je těžší, tužší a chemicky odolnější než žula. Kassiterit je obvykle černé nebo obecně tmavé barvy a jeho ložiska jsou snadno viditelná na březích řek. Aluviální (rýžovací) usazeniny lze snadno sbírat a oddělovat metodami podobnými rýžování zlata.

Sloučeniny a chemie

V naprosté většině má cín oxidační stupeň II nebo IV.

Anorganické sloučeniny

Halogenidové sloučeniny jsou známé pro oba oxidační stavy. Pro SN(IV) jsou dobře známy všechny čtyři halogenidy: SnF4, SnCl4, SnBr4 a SnI4. Tři nejtěžší prvky jsou těkavé molekulární sloučeniny, zatímco tetrafluorid je polymerní. Všechny čtyři halogenidy pro Sn(II) jsou také známy: SnF2, SnCl2, SnBr2 a SnI2. To vše jsou polymerní pevné látky. Z těchto osmi sloučenin jsou barevné pouze jodidy. Chlorid cínatý (také známý jako chlorid cínatý) je komerčně nejdůležitější halogenid cínu. Chlor reaguje s kovovým cínem za vzniku SnCl4, zatímco reakcí kyseliny chlorovodíkové a cínu vzniká SnCl2 a plynný vodík. Kromě toho se SnCl4 a Sn spojují s chloridem cínatým prostřednictvím procesu zvaného koproporcionace: SnCl4 + CH → 2 Sncl2 Cín může tvořit mnoho oxidů, sulfidů a dalších derivátů chalkogenidů. Oxid SnO2 (kasiterit) vzniká při zahřívání cínu v přítomnosti vzduchu. SnO2 je amfoterní povahy, což znamená, že se rozpouští v kyselých a zásaditých roztocích. Cíničitany se strukturou Sn(OH)6]2, stejně jako K2, jsou také známé, ačkoli volná kyselina cínatá H2[CH(on)6] není známa. Sulfidy cínu existují v oxidačních stavech +2 i +4: sulfid cínatý a sulfid cínatý (mozaikové zlato).

Hydridy

Stannan (SnH4), s cínem v oxidačním stavu +4, je nestabilní. Organocíničité hydridy jsou však dobře známé, například tributylinhydrid (Sn(C4H9)3H). Tyto sloučeniny uvolňují přechodné radikály tributylcínu, které jsou vzácnými příklady sloučenin cínu (III).

Organické sloučeniny cínu

Organické sloučeniny cínu, někdy nazývané stannany, jsou chemické sloučeniny s vazbami cín-uhlík Ze sloučenin cínu jsou komerčně nejužitečnější organické deriváty. Některé organické sloučeniny cínu jsou velmi toxické a používají se jako biocidy. První známou organickou sloučeninou cínu byl diethylcínový diodid (C2H5)2SnI2), který objevil Edward Frankland v roce 1849. Většina organických sloučenin cínu jsou bezbarvé kapaliny nebo pevné látky, které jsou odolné vůči vzduchu a vodě. Přijímají čtyřstěnnou geometrii. Tetraalkylové a tetraaryltinové sloučeniny lze připravit pomocí Grignardových činidel:

    4 + 4 RMgBr → R

Směsné alkylhalogenidy, které jsou běžnější a mají větší komerční hodnotu než tetraorganické deriváty, se připravují přesmykovými reakcemi:

    4Sn -> 2 SnCl2R2

Dvojmocné organocínové sloučeniny jsou vzácné, i když častější než dvojmocné organogermaniové a organokřemičité sloučeniny. Větší stabilizace, kterou má Sn(II), se připisuje „inertnímu párovému efektu“. Organické sloučeniny cínu (II) zahrnují jak stannyleny (vzorec: R2Sn, jak je vidět u singletových karbenů), tak distannyleny (R4Sn2), které jsou zhruba ekvivalentní alkenům. Obě třídy vykazují neobvyklé reakce.

Vznik

Cín se tvoří v dlouhodobém s-procesu u hvězd s nízkou a střední hmotností (s hmotnostmi od 0,6 do 10 hmotností Slunce) a nakonec při beta rozpadu těžkých izotopů india. Cín je nejrozšířenějším 49. prvkem v zemské kůře, s 2 ppm ve srovnání se 75 mg/l pro zinek, 50 ppm pro měď a 14 ppm pro olovo. Cín se nevyskytuje jako nativní prvek, ale musí být extrahován z různých rud. Kassiterit (SnO2) je jediným komerčně významným zdrojem cínu, ačkoli malá množství cínu se získávají z komplexních sulfidů, jako je stannit, cypindrit, frankeit, canfieldit a tillit. Minerály cínu jsou téměř vždy spojovány s žulová skála obvykle s 1% obsahem oxidu cíničitého. Vzhledem k vysoké specifická gravitace oxid cíničitý, asi 80 % vytěženého cínu pochází ze sekundárních ložisek získaných z primárních ložisek. Cín se často získává z granulí vyplavených v minulosti po proudu a uložených v údolích nebo v moři. Nejekonomičtějšími způsoby těžby cínu jsou nabírání, hydraulika popř otevřené jámy. Většina světového cínu se vyrábí z rýžových ložisek, které mohou obsahovat pouhých 0,015 % cínu. Světové zásoby cínových dolů (tuny, 2011)

    Čína 1500000

    Malajsie 250 000

  • Indonésie 800 000

    Brazílie 590 000

    Bolívie 400 000

    Rusko 350 000

    Austrálie 180 000

    Thajsko 170 000

    Ostatní 180 000

    Celkem 4800000

V roce 2011 bylo vytěženo přibližně 253 000 tun cínu, zejména z Číny (110 000 tun), Indonésie (51 000 tun), Peru (34 600 tun), Bolívie (20 700 tun) a Brazílie (12 000 tun). Odhady produkce cínu se historicky lišily v závislosti na dynamice ekonomické životaschopnosti a vývoji těžební technologie, ale při současném tempu spotřeby a technologií se odhaduje, že Zemi do 40 let vyčerpá těžba cínu. Lester Brown navrhl, že cín by mohl dojít do 20 let na základě extrémně konzervativní extrapolace 2% růstu za rok. Ekonomicky vytěžitelné zásoby cínu: miliony. tun ročně

Recyklovaný nebo odpadový cín je také významným zdrojem tohoto kovu. Získávání cínu prostřednictvím druhotné výroby nebo recyklace cínového odpadu roste rychlým tempem. Zatímco Spojené státy netěží cín od roku 1993 ani netaví cín od roku 1989, jsou největším sekundárním výrobcem cínu, který v roce 2006 zpracoval téměř 14 000 tun. Nová ložiska se nacházejí v jižním Mongolsku a v roce 2009 byla objevena nová ložiska cínu v Kolumbii Seminole Group Colombia CI, SAS.

Výroba

Cín se vyrábí karbotermickou redukcí oxidové rudy pomocí uhlíku nebo koksu. Lze použít dozvukové pece a elektrické pece.

Cena a výměna

Cín je jedinečný mezi ostatními nerostnými komoditami díky složitým dohodám mezi producentskými a spotřebitelskými zeměmi z roku 1921. Dřívější dohody měly tendenci být poněkud neformální a sporadické a vedly k „První mezinárodní dohodě o cínu“ v roce 1956, první z trvalé řady dohod, které v roce 1985 fakticky přestaly existovat. Prostřednictvím této série dohod měla Mezinárodní rada pro cín (ITC) významný vliv na ceny cínu. MCO podporovala cenu cínu v obdobích nízkých cen nákupem cínu do svých vyrovnávacích zásob a byla schopna udržet cenu v obdobích vysokých cen prodejem cínu z těchto zásob. Jednalo se o protitržní přístup navržený tak, aby zajistil dostatečný tok cínu do spotřebitelských zemí a zisk pro producentské země. Vyrovnávací zásoba však nebyla dostatečně velká a po většinu těch 29 let ceny cínu rostly, někdy prudce, zejména od roku 1973 do roku 1980, kdy mnoho světových ekonomik sužovala bezuzdná inflace. Koncem 70. a začátkem 80. let byly zásoby cínu americké vlády v agresivním prodejním režimu, částečně proto, aby využily historicky vysokých cen cínu. Propad v letech 1981-82 byl pro cínový průmysl docela tvrdý. Spotřeba cínu prudce klesla. MCO se dokázalo vyhnout skutečně drastickému snížení urychlením nákupů svých vyrovnávacích akcií; tyto činnosti vyžadovaly, aby si MCO půjčovaly ve velkém měřítku od bank a firem obchodujících s kovy, aby navýšily své zdroje. MCO pokračoval v půjčování finančních prostředků až do konce roku 1985, kdy dosáhl svého úvěrového limitu. Bezprostředně poté přišla velká „cínová krize“ a poté byl cín na tři roky vyloučen z obchodování na londýnské burze kovů, MCO se brzy zhroutila a ceny cínu, již na volném trhu, prudce klesly na 4 dolary za libra (453 g) a zůstala na této úrovni až do 90. let 20. století. Cena se do roku 2010 opět zvýšila s oživením spotřeby po světové hospodářské krizi v letech 2008–09, která doprovázela obnovený a pokračující růst spotřeby v rozvojovém světě. Londýnská burza kovů (LME) – domov obchodní platforma pro cín. Dalšími trhy s cínem jsou Kuala Lumpur Tin Market (KLTM) a Indonesia Tin Exchange (INATIN).

Aplikace

V roce 2006 byla asi polovina veškerého vyrobeného cínu použita na pájky. Zbývající použití byla rozdělena mezi pocínování, chemikálie cínu, slitiny mosazi a bronzu a speciální použití.

Pájka

Cín se již dlouho používá ve slitinách s olovem jako pájkou v množství od 5 do 70 %. Cín tvoří eutektickou směs s olovem v podílu 63 % cínu a 37 % olova. Takové pájky se používají ke spojování trubek nebo elektrických obvodů. Dne 1. července 2006 vstoupily v platnost směrnice Evropské unie o odpadních elektrických a elektronických zařízeních (směrnice WEEE) a směrnice RoHS. Obsah olova v takových slitinách se snížil. Výměna olova představuje mnoho problémů, včetně zvýšených vysoká teplota tání a vytváření „cínových vousů“. V bezolovnatých pájkách se může objevit cínový mor.

Cínování

Cínové pojivo se dobře žehlí a používá se k potahování olova, zinku a oceli, aby se zabránilo korozi. Pocínované ocelové nádoby jsou široce používány pro konzervaci potravin, a to tvoří velkou část trhu s cínem. V Londýně v roce 1812 byl vyroben první plechový kanystr pro uchování potravin. V britské angličtině se jim říká „tins“, ale v Americe se jim říká „cans“ nebo „tin cans“. Slangově je plechovka piva „plecháč“ nebo „plecháč“. Měděné nádoby na vaření, jako jsou hrnce a pánve, jsou často vyloženy tenkou vrstvou cínu, protože kombinace kyselých potravin s mědí může být toxická.

Specializované slitiny

Cín se kombinuje s dalšími prvky a vytváří mnoho užitečných slitin. Nejčastěji se cín leguje mědí. Slitina cínu a olova má 85-99 % cínu; Ložiskový kov obsahuje také vysoké procento cínu. Bronz je primárně měď (12 % cínu), zatímco přidáním fosforu vzniká fosforový bronz. Zvonový bronz je také slitina mědi a cínu obsahující 22 % cínu. Cín byl někdy používán v mincích k vytvoření amerických a kanadských haléřů. Protože měď byla často základním kovem v těchto mincích, někdy včetně zinku, mohou být nazývány bronzem a/nebo slitinami mosazi. Sloučenina niobu a cínu Nb3Sn byla komerčně používána v supravodivých magnetových cívkách díky své vysoké kritické teplotě (18 K) a kritickému magnetickému poli (25 T). Supravodivý magnet o hmotnosti pouhých dvou kilogramů dokáže vytvořit stejné magnetické pole jako elektromagnety s normální hmotností. Malý podíl cínu se přidává do zirkoniových slitin pro obalování jaderného paliva. Většina kovové trubky orgány mají různé objemy cínu/olova, přičemž nejběžnější jsou slitiny 50/50. Množství cínu v dýmce určuje tón píšťaly, protože cín dodává nástroji požadovanou rezonanci. Když se slitina cínu a olova ochladí, olovo se ochladí o něco rychleji a vytvoří skvrnitý nebo skvrnitý efekt. Tato kovová slitina se nazývá tečkovaný kov. Hlavní výhody použití cínu na trubky jsou jeho vzhled, výkon a odolnost proti korozi.

Jiné aplikace

Děrovaná pocínovaná ocel je řemeslná technika, která vznikla ve střední Evropě, aby se vytvořily předměty pro domácnost, které byly funkční i dekorativní. Nejběžnější aplikací této techniky jsou perforované plechové lucerny. Světlo svíček procházející perforacemi vytváří dekorativní světelný vzor. Lucerny a další předměty z děrovaného plechu vznikaly v Novém světě již od nejstarších evropských osad. Slavný příklad- Lucerna Revere, pojmenovaná po Paulovi Revereovi. Před novověkem se v některých oblastech Alp brousily kozí nebo beraní rohy a přes ně se prorážel kov ve tvaru abecedy a čísel od jedné do devíti. Tento výukový nástroj byl známý jednoduše jako „roh“. Moderní reprodukce obsahují motivy, jako jsou srdce a tulipány. V Americe se dřevěné skříně různých stylů a velikostí používaly na dorty a potraviny před chlazením, určené k odpuzování škůdců a hmyzu a k uchování podléhajících zkáze. potravinářské výrobky z prachu. Jednalo se buď o podlahové nebo závěsné skříně. Tyto skříně měly plechové vložky ve dveřích a někdy i po stranách. Okenní sklo se nejčastěji vyrábí pokládáním roztaveného skla na roztavený cín (plavené sklo - tabulové sklo vyrobené z roztaveného kovu), čímž vznikne dokonale hladký povrch. To se také nazývá Pilkingtonův proces. Cín se také používá jako záporná elektroda v moderních lithium-iontových bateriích. Jeho použití je poněkud omezeno tím, že některé cínové povrchy katalyzují rozklad uhličitanových elektrolytů používaných v lithium-iontových bateriích. Fluorid cínatý se přidává do některých produktů pro péči o zuby (SnF2). Fluorid cínatý lze smíchat s vápenatými abrazivami, zatímco běžnější fluorid sodný se v přítomnosti sloučenin vápníku postupně stává biologicky neaktivní. Bylo také prokázáno, že je účinnější než fluorid sodný při kontrole zánětu dásní.

Organické sloučeniny cínu

Mezi všemi chemickými sloučeninami cínu se nejčastěji používají organické sloučeniny cínu. Jejich svět průmyslová produkce pravděpodobně přesahuje 50 000 tun.

PVC stabilizátory

Hlavní komerční využití organických sloučenin cínu je při stabilizaci PVC plastu. V nepřítomnosti takových stabilizátorů by se PVC jinak rychle rozkládalo při vystavení teplu, světlu a vzdušnému kyslíku, což by vedlo ke změně barvy a křehkosti produktu. Cín vychytává labilní chloridové ionty (Cl−), které by jinak způsobily ztrátu HCl z plastu. Typickými sloučeninami cínu jsou deriváty karboxylové kyseliny dibutylcíndichloridu, jako je dibutylcíndilaurát.

Biocidy

Některé organické sloučeniny cínu jsou poměrně toxické, což má své výhody i nevýhody. Pro své biocidní vlastnosti se používají jako fungicidy, pesticidy, algicidy, prostředky na ochranu dřeva a prostředky proti hnilobě. Tributylcínoxid se používá jako prostředek na ochranu dřeva. Tributylcín se používal jako přísada do barev pro moře, aby se zabránilo růstu mořských organismů na lodích, i když použití kleslo poté, co byly organocínové sloučeniny rozpoznány jako perzistentní organické znečišťující látky s extrémně vysokou toxicitou pro některé mořské organismy (např. šarlatovou trávu). EU zakázala používání organických sloučenin cínu v roce 2003, zatímco obavy z toxicity těchto sloučenin pro mořský život a poškození reprodukce a růstu některých mořské druhy(některé zprávy popisují biologické účinky na mořský život při koncentracích 1 nm na litr) vedly k celosvětovému zákazu ze strany Mezinárodní námořní organizace. V současné době mnoho států omezuje použití organických sloučenin cínu na nádoby delší než 25 m.

Organická chemie

Některá cínová činidla jsou užitečná v organické chemii. Ve své nejběžnější aplikaci je chlorid cínatý běžným redukčním činidlem pro konverzi nitroskupin a oximových skupin na aminy. Styleova reakce spojuje organické sloučeniny cínu s organickými halogenidy nebo pseudohalogenidy.

Lithium-iontové baterie

Cín tvoří několik intermetalických fází s kovem lithia, což z něj činí potenciálně atraktivní materiál pro aplikace baterií. Velká objemová expanze cínu po dotování lithiem a nestabilita rozhraní organocínového elektrolytu při nízkých elektrochemických potenciálech jsou největší výzvou pro použití v komerčních článcích. Problém částečně vyřešila společnost Sony. Cínové intermetalické sloučeniny s kobaltem a uhlíkem jsou uváděny na trh společností Sony ve svých článcích Neexelion uvedených na trh koncem 21. století. Sloučenina účinná látka rovna přibližně Sn0,3Co0,4C0,3. Nedávné studie ukázaly, že pouze určité krystalické fasety tetragonálního (beta)Sn jsou zodpovědné za nežádoucí elektrochemickou aktivitu.