錫(Tin)

錫(Tin)
高雄女中化學科 洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

(1)錫(tin)
錫是古人就已經發現和使用的金屬元素之一。人類最早發現和使用錫的歷史，可追溯到四千多年前。古人不僅使用錫製作一些錫器，而且還發現錫有許多獨特的性質。例如銅和錫形成合金-青銅，其硬度高鑄造性良好。錫的元素符號Sn源自拉丁文Stannum，是”堅硬”的意思，因添加到銅中形成堅硬的青銅而得名，錫的英文名為Tin。

錫是柔軟的銀白色金屬，因表面有氧化膜而不被氧化。錫主要以錫石礦SnO2的形式存在於自然界中，此外還有少量錫的硫化物礦，如黝錫礦Cu2SFeSSnS2和銀錫礦4Ag2SSnS2等。現在工業錫的冶煉是先將礦石焙燒，使硫、砷變成氧化物揮發除去，把錫轉變成氧化物，再用碳還原：SnO2+2C → Sn+2CO；得到的粗錫電解後便可以得到純錫。

錫的重要應用是製合金，其合金數目相當多，如青銅、焊錫、鑄字合金、低熔點合金等，錫的另一大宗應用是做馬口鐵，就是在鐵表面鍍上一層錫保護層，馬口鐵大量用於罐頭工業。而二氧化錫是一種n型氧化物半導體，可製作氣體感測器及導電玻璃。

錫雖是人體所必需的微量元素之一，但錫的生理作用至今尚未完全確定。但錫的毒性卻被愈來愈多的事實證明：從事錫合金冶煉鑄造等工作的有關人員有可能出現錫沉著症或者呼吸因難現象。錫中毒的原因可能是過量的錫會引起糖代謝、胃酸分泌、肝及腎的鈣代謝異常。

(2)錫的物理性質(physical properties of tin)：
金屬錫柔軟，易彎曲，熔點505K，沸點2533K。錫有三種同素異形體，即白錫、灰錫和脆錫。白錫是銀白色帶有藍光的柔軟金屬，有延展性。加熱到434K時轉變成脆錫，脆錫很脆，敲打時會變成粉末。而白錫在286K以下時體積膨脹，慢慢地變成灰色粉末，即灰錫，溫度愈低，變化愈迅速。因此錫製品在冬天若長期處於低溫會自行毀壞，變成灰錫(被稱為錫疫)，因錫的這種特性，限制了錫製品在寒冷條件下的應用，但把錫製成合金，就可以避免這樣的問題。

(3)錫的化學性質(chemical properties of tin)：
錫是兩性金屬，主要生成+2和+4價氧化態，它的化學性質主要表現在以下幾點：
(1)室溫下，錫即不被空氣氧化，也不與水反應，被用來鍍在某些金屬表面以防銹蝕。
(2)加熱時，錫與氧、鹵素、硫等非金屬反應生成氧化物，鹵化物和硫化物。
Sn+2X2 → SnX4 (X=F,Cl,Br,I) Sn+S → SnS Sn+2S → SnS2 Sn+O2 → SnO2
(3)錫能緩慢地溶於稀鹽酸，迅速地溶於熱的濃鹽酸中，均生成氯化亞錫：Sn+2HCl SnCl2+H2
(4)錫與稀硫酸幾乎不作用，但能溶於熱的濃硫酸中，生成硫酸錫：Sn+4H2SO4 →Sn(SO4)2+2SO2+4H2O
(5)錫稀硝酸反應緩慢，生成硝酸亞錫，濃硝酸則迅速把錫氧化成難溶於水的水合二氧化錫：3Sn+8HNO3(稀) → 3Sn(NO3)2+2NO+4H2O Sn+4HNO3(濃) →H2SnO3+4NO2+H2O
(6)錫對氨水和碳酸鈉溶液幾不起作用，但能溶於氫氧化鈉鹼性溶液中，生成亞錫酸鹽：Sn+2NaOH+ 2H2O → Na2[Sn(OH)4″>+H2