Wyroby z cyny i inne zastosowania czystego metalu, a także jego różnych stopów. Co to jest cyna? Właściwości i zastosowanie cyny

DEFINICJA

Cyna- pięćdziesiąty element układu okresowego. Oznaczenie - Sn od łacińskiego „stannum”. Znajduje się w piątym okresie, grupa IVA. Odnosi się do metali. Opłata podstawowa wynosi 50.

Cyna nie należy do szeroko rozpowszechnionych metali (jej zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 0,04%), ale łatwo ją wytapia się z rud i dlatego od czasów starożytnych stała się znana człowiekowi w postaci stopów z miedzią (brązem). Cyna występuje najczęściej w postaci związku tlenowego SnO 2 – kamienia cynowego, z którego otrzymuje się ją poprzez redukcję węglem.

W stanie wolnym cyna jest srebrzystobiałym (ryc. 1) miękkim metalem. Podczas zginania blaszanej laski słychać charakterystyczny dźwięk pękania, spowodowany tarciem poszczególnych kryształów o siebie. Cyna jest miękka i plastyczna i można ją łatwo zwinąć w cienkie arkusze zwane folią aluminiową lub folią aluminiową.

Ryż. 1. Cyna. Wygląd.

Masa atomowa i cząsteczkowa cyny

DEFINICJA

Względna masa cząsteczkowa substancji (M r) jest liczbą pokazującą, ile razy masa danej cząsteczki jest większa od 1/12 masy atomu węgla, oraz względna masa atomowa pierwiastka (A r)— ile razy średnia masa atomów pierwiastka chemicznego jest większa od 1/12 masy atomu węgla.

Ponieważ w stanie wolnym cyna występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Sn, wartości jej mas atomowych i cząsteczkowych pokrywają się. Są one równe 118,710.

Alotropia i alotropowe modyfikacje cyny

Oprócz zwykłej cyny białej, która krystalizuje w układzie tetragonalnym, istnieje inna modyfikacja cyny – cyna szara, która krystalizuje w układzie sześciennym i ma mniejszą gęstość.

Biała cyna jest stabilna w temperaturach powyżej 14 o C. Dlatego po ochłodzeniu biała cyna zmienia kolor na szary. Na skutek znacznej zmiany gęstości metal kruszy się na szary proszek. Zjawisko to nazywane jest plagą cyny. Najszybsza przemiana cyny białej w szarą następuje w temperaturze około (-30 o C); przyspiesza w obecności jąder kryształów szarej cyny.

Izotopy cyny

Wiadomo, że w naturze cynę można spotkać w postaci dziesięciu stabilnych izotopów: 112 Sn (0,96%), 114 Sn (0,66%), 115 Sn (0,35%), 116 Sn (14,3%), 117 Sn (7,61%) %), 118 Sn (24,03%), 119 Sn (8,58%), 120 Sn (32,85%), 122 Sn (4,72%) i 124 Sn (5,94%). Ich liczby masowe wynoszą odpowiednio 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 i 124. Jądro atomu izotopu cyny 112 Sn zawiera pięćdziesiąt protonów i sześćdziesiąt dwa neutrony, a pozostałe izotopy różnią się od niego jedynie liczbą neutronów.

Istnieją sztuczne niestabilne izotopy cyny o liczbach masowych od 99 do 137, a także ponad dwadzieścia stanów izomerycznych jąder, wśród których najdłużej żyjący izotop 113 Sn ma okres półtrwania wynoszący 115,09 dni.

Jony cyny

Na zewnętrznym poziomie energii atomu cyny znajdują się cztery elektrony, które są wartościowością:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2 .

W wyniku oddziaływania chemicznego cyna oddaje swoje elektrony walencyjne, tj. jest ich dawcą i zamienia się w dodatnio naładowany jon:

Sn 0 -2e → Sn 2+ ;

Sn 0 -4e → Sn 4+ .

Cząsteczka i atom cyny

W stanie wolnym cyna występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Sn. Oto niektóre właściwości charakteryzujące atom i cząsteczkę cyny:

Stopy cyny

Do produkcji łożysk wykorzystuje się stopy cyny z antymonem i miedzią. Stopy te (babity cyny) mają właściwości przeciwcierne. Stopy cyny i ołowiu - lutowie - są szeroko stosowane do lutowania. Cyna jest składnikiem stopowym niektórych stopów miedzi.

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Cyna (łac. Stannum; oznaczona symbolem Sn) jest pierwiastkiem głównej podgrupy czwartej grupy, piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa, o liczbie atomowej 50. Należy do grupy metali lekkich . W normalnych warunkach prosta substancja cyna jest ciągliwym, kowalnym i topliwym błyszczącym metalem o srebrzystobiałym kolorze. Cyna tworzy dwie modyfikacje alotropowe: poniżej 13,2 ° C α-cyna (szara cyna) z sześcienną siatką typu diamentu jest stabilna; powyżej 13,2 ° C β-cyna (biała cyna) z tetragonalną siecią krystaliczną jest stabilna.

Fabuła

Cyna była znana człowiekowi już w IV tysiącleciu p.n.e. mi. Metal ten był niedostępny i drogi, gdyż wyroby z niego wykonane są rzadko spotykane wśród starożytności rzymskiej i greckiej. Wzmianki o cynie znajdują się w Biblii, Czwartej Księdze Mojżesza. Cyna jest (obok miedzi) jednym ze składników brązu (patrz Historia miedzi i brązu), wynalezionym pod koniec lub w połowie III tysiąclecia p.n.e. BC. Ponieważ brąz był najtrwalszym metalem i stopem znanym w tamtym czasie, cyna była „metalem strategicznym” przez całą „epokę brązu”, ponad 2000 lat (w przybliżeniu: 35-11 wieków pne).

pochodzenie imienia
Łacińska nazwa stannum, spokrewniona z sanskryckim słowem oznaczającym „stabilny, trwały”, pierwotnie odnosiła się do stopu ołowiu i srebra, a później do innego imitującego go stopu, zawierającego około 67% cyny; w IV wieku słowo to zaczęto używać w odniesieniu do samej cyny.
Słowo cyna jest potocznie słowiańskie, mające odpowiedniki w językach bałtyckich (por. dosł. alavas, alvas – „cyna”, pruski alwis – „ołów”). Jest to przyrostek od rdzenia ol- (por. staro-wysoko-niemiecki elo - „żółty”, łac. albus - „biały” itp.), więc nazwę metalu określa się kolorem.

Produkcja

W procesie produkcyjnym skała rudonośna (kasyteryt) jest rozdrabniana w młynach przemysłowych na cząstki o wielkości średnio ~10 mm, po czym kasyteryt, ze względu na swoją stosunkowo dużą gęstość i masę, oddzielany jest od skały płonnej za pomocą metoda wibracyjno-grawitacyjna na toaletkach. Dodatkowo stosuje się flotacyjną metodę wzbogacania/oczyszczania rudy. Powstały koncentrat rudy cyny wytapia się w piecach. Podczas procesu wytopu przywracany jest do stanu wolnego poprzez zastosowanie w redukcji węgla drzewnego, którego warstwy układane są naprzemiennie z warstwami rudy.

Aplikacja

1. Cyna stosowana jest przede wszystkim jako bezpieczna, nietoksyczna i odporna na korozję powłoka w czystej postaci lub w stopach z innymi metalami. Główne zastosowania przemysłowe cyny to produkcja cyny (cynowanego żelaza) do pojemników na żywność, lutowie do elektroniki, rurociągi domowe, stopy łożyskowe oraz powłoki z cyny i jej stopów. Najważniejszym stopem cyny jest brąz (z miedzią). Do produkcji zastaw stołowych używa się innego dobrze znanego stopu, cyny. W ostatnim czasie można zaobserwować renesans zainteresowania wykorzystaniem metalu, gdyż jest on najbardziej „ekologicznym” spośród ciężkich metali nieżelaznych. Służy do tworzenia drutów nadprzewodzących na bazie związku międzymetalicznego Nb 3 Sn.
2. Międzymetaliczne związki cyny i cyrkonu mają wysoką temperaturę topnienia (do 2000°C) i odporność na utlenianie po podgrzaniu na powietrzu i mają szereg zastosowań.
3. Cyna jest najważniejszym składnikiem stopowym w produkcji konstrukcyjnych stopów tytanu.
4. Dwutlenek cyny jest bardzo skutecznym materiałem ściernym stosowanym do „wykańczania” powierzchni szkła optycznego.
5. Mieszankę soli cyny – „żółtą kompozycję” – stosowano wcześniej jako barwnik do wełny.
6. Cyna jest również stosowana w chemicznych źródłach prądu jako materiał anodowy, np.: pierwiastek manganowo-cynowy, pierwiastek rtęciowo-cynowy. Zastosowanie cyny w akumulatorze ołowiowo-cynowym jest obiecujące; np. przy tym samym napięciu w porównaniu do akumulatora ołowiowego, akumulator ołowiowo-cynowy ma 2,5 razy większą pojemność i 5 razy większą gęstość energii na jednostkę objętości, a jego opór wewnętrzny jest znacznie niższy.

Cyna to pierwiastek chemiczny o symbolu Sn (z łac. stannum) i liczbie atomowej 50. Jest to metal po przejściu przejściowym należący do 14. grupy układu okresowego pierwiastków. Cynę otrzymuje się głównie z mineralnej rudy cyny zawierającej dwutlenek cyny SnO2. Cyna ma podobieństwa chemiczne do swoich dwóch sąsiadów z grupy 14, germanu i ołowiu, i ma dwa główne stopnie utlenienia: +2 i nieco bardziej stabilny +4. Cyna jest 49. najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem i ma największą liczbę stabilnych izotopów w układzie okresowym (10 stabilnych izotopów) dzięki swojej „magicznej” liczbie protonów. Cyna ma dwie główne odmiany alotropowe: w temperaturze pokojowej stabilnym alotropem jest β-cyna, srebrzystobiały, plastyczny metal, ale w niskich temperaturach cyna zmienia się w mniej gęstą szarą α-cynę, która ma strukturę sześcienną przypominającą diament . Cyna nie ulega łatwo utlenieniu na powietrzu. Pierwszym stopem stosowanym na dużą skalę był brąz, wytwarzany z cyny i miedzi, począwszy od 3000 roku p.n.e. mi. Po 600 roku p.n.e mi. wyprodukowano czystą metaliczną cynę. Stop cyny i ołowiu zawierający 85–90% cyny, zwykle składający się z miedzi, antymonu i ołowiu, był używany do produkcji zastaw stołowych od epoki brązu aż do XX wieku. Obecnie cyna jest stosowana w wielu stopach, najczęściej w miękkich stopach cyny/ołowiu, które zazwyczaj zawierają 60% lub więcej cyny. Innym powszechnym zastosowaniem cyny jest powłoka odporna na korozję stali. Nieorganiczne związki cyny są raczej nietoksyczne. Ze względu na niską toksyczność metal ocynowany jest używany do pakowania żywności w puszkach, które w rzeczywistości są wykonane głównie ze stali lub aluminium. Jednakże nadmierne narażenie na cynę może powodować problemy z metabolizmem niezbędnych pierwiastków śladowych, takich jak miedź i cynk, a niektóre związki cynoorganiczne mogą być prawie tak toksyczne jak cyjanek.

Charakterystyka

Fizyczny

Cyna jest miękkim, kowalnym, ciągliwym i wysoce krystalicznym srebrzystobiałym metalem. Kiedy blaszana płyta jest zginana, słychać trzask zwany „pęknięciem cyny”, wynikający z bliźniaczego kryształu. Cyna topi się w niskiej temperaturze, około 232 °C, najniższej w grupie 14. Temperatura topnienia spada dalej do 177,3 °C dla cząstek o wielkości 11 nm. β-cyna (postać metaliczna lub biała cyna, struktura BCT), która jest stabilizowana w temperaturze pokojowej i wyższej, jest plastyczna. Natomiast α-cyna (w postaci niemetalicznej lub szarej cyny), która jest stabilizowana w temperaturach do 13,2 ° C, jest krucha. α-cyna ma sześcienną strukturę krystaliczną podobną do diamentu, krzemu czy germanu. α-cyna nie ma żadnych właściwości metalicznych, ponieważ jej atomy tworzą strukturę kowalencyjną, w której elektrony nie mogą się swobodnie poruszać. Jest to matowy, szary, proszkowy materiał, który nie ma żadnego szerokiego zastosowania poza kilkoma specjalistycznymi zastosowaniami w półprzewodnikach. Te dwie odmiany alotropowe, α-cyna i β-cyna, są lepiej znane odpowiednio jako cyna szara i cyna biała. Dwa kolejne alotropy, γ i σ, istnieją w temperaturach powyżej 161 ° C i ciśnieniach powyżej kilku gigapaskali. W niskich temperaturach β-cyna samoistnie przekształca się w α-cynę. Zjawisko to znane jest jako „dżuma cyny”. Chociaż temperatura przemiany α-β wynosi nominalnie 13,2°C, a zanieczyszczenia (np. Al, Zn itp.) poniżej temperatury przejścia wynoszą poniżej 0°C, a po dodaniu Sb lub Bi przemiana może w ogóle nie nastąpić, zwiększenie trwałości cyny. Komercyjne gatunki cyny (99,8%) są odporne na transformację ze względu na hamujące działanie niewielkich ilości bizmutu, antymonu, ołowiu i srebra obecnych jako zanieczyszczenia. Pierwiastki stopowe, takie jak miedź, antymon, bizmut, kadm, srebro, zwiększają twardość substancji. Cyna dość łatwo tworzy twarde, kruche fazy międzymetaliczne, które często są niepożądane. Cyna ogólnie nie tworzy wielu stałych roztworów w innych metalach, a kilka pierwiastków ma znaczną rozpuszczalność w postaci stałej w cynie. Proste układy eutektyczne obserwuje się jednak w przypadku bizmutu, galu, ołowiu, talu i cynku. Cyna staje się nadprzewodnikiem poniżej 3,72 K i jest jednym z pierwszych badanych nadprzewodników; Efekt Meissnera, jedna z charakterystycznych cech nadprzewodników, został po raz pierwszy odkryty w nadprzewodzących kryształach cyny.

Właściwości chemiczne

Cyna jest odporna na korozję powodowaną przez wodę, ale może zostać zaatakowana przez kwasy i zasady. Cynę można polerować na wysoki połysk i stosuje się ją jako powłokę ochronną dla innych metali. Ochronna warstwa tlenku (pasywna) zapobiega dalszemu utlenianiu, podobnie jak ta, która powstaje na cynie, ołowiu i innych stopach cyny. Cyna działa jak katalizator, gdy tlen jest w roztworze i pomaga przyspieszyć korozję chemiczną.

Izotopy

Cyna ma dziesięć stabilnych izotopów o masach atomowych 112, 114, 120, 122 i 124, co stanowi największą liczbę spośród wszystkich pierwiastków. Najpopularniejsze z nich to 120Sn (prawie jedna trzecia całej cyny), 118Sn i 116Sn, natomiast najrzadziej spotykane to 115Sn. Izotopy o parzystych liczbach masowych nie mają spinu jądrowego, podczas gdy izotopy o liczbach nieparzystych mają spin +1/2. Cyna, posiadająca trzy wspólne izotopy 116Sn, 118Sn i 120Sn, jest jednym z pierwiastków najłatwiejszych do wykrycia i analizy za pomocą spektroskopii NMR. Uważa się, że ta duża liczba stabilnych izotopów jest bezpośrednim skutkiem liczby atomowej 50, „magicznej liczby” w fizyce jądrowej. Cyna występuje również w 29 niestabilnych izotopach, obejmujących wszystkie inne masy atomowe od 99 do 137. Oprócz 126Sn, którego okres półtrwania wynosi 230 000 lat, wszystkie radioizotopy mają okres półtrwania krótszy niż rok. Radioaktywne 100Sn, odkryte w 1994 r., i 132Sn należą do nielicznych nuklidów z „podwójnym magicznym” jądrem: chociaż są niestabilne i mają bardzo nierówny stosunek protonów do neutronów, reprezentują punkty końcowe, powyżej których stabilność gwałtownie spada. Kolejnych 30 metastabilnych izomerów było charakterystycznych dla izotopów od 111 do 131, przy czym najbardziej stabilny to 121mCH z okresem półtrwania wynoszącym 43,9 lat. Względne różnice w liczebności stabilnych izotopów cyny można wyjaśnić różnymi sposobami ich powstawania w gwiezdnej nukleosyntezie. Od 116Sn do 120Sn włącznie powstają w procesie s (powolne neutrony) w większości gwiazd i dlatego są najpowszechniejszymi izotopami, podczas gdy 122Sn i 124Sn powstają nie tylko w procesie R (szybkie neutrony) w supernowych i rzadziej. (Izotopy od 117Sn do 120Sn również korzystają z procesu r.) Wreszcie, najrzadsze izotopy bogate w protony, 112Sn, 114Sn i 115Sn, nie mogą być produkowane w znaczących ilościach w procesach s i r i są uważane za wśród jąder p, których pochodzenie nie jest w pełni poznane. Niektóre proponowane mechanizmy ich powstawania obejmują wychwytywanie protonów oraz fotodezintegrację, chociaż 115Sn może być również częściowo wytwarzany w procesie s, zarówno na raz, jak i jako „córka” długożyciowego 115In.

Etymologia

Angielskie słowo tin (tin) jest powszechne w językach germańskich i wywodzi się ze zrekonstruowanego proto-germańskiego *tin-om; pokrewne obejmują niemiecki Zinn, szwedzki tenn i holenderską cynę. Słowo to nie występuje w innych gałęziach języków indoeuropejskich, z wyjątkiem zapożyczenia z języka germańskiego (na przykład irlandzkie słowo tinne pochodzi od angielskiego cyny). Łacińska nazwa stannum pierwotnie oznaczała stop srebra i ołowiu, a w IV wieku p.n.e. mi. zaczęło oznaczać „cynę” – wcześniejsze łacińskie określenie tej nazwy brzmiało plumbum quandum, czyli „biały ołów”. Wydaje się, że słowo stannum pochodzi od wcześniejszego stāgnum (ta sama substancja), skąd pochodzi romańskie i celtyckie oznaczenie cyny. Pochodzenie stannum / stāgnum jest nieznane; może być przedindoeuropejski. Przeciwnie, według Meyer's Encyclopedic Dictionary, stannum jest uważane za pochodną kornwalijskiego steanu i stanowi dowód na to, że Kornwalia była głównym źródłem cyny w pierwszych wiekach naszej ery.

Fabuła

Wydobycie i wykorzystanie cyny rozpoczęło się w epoce brązu, około 3000 roku p.n.e. BC, kiedy zauważono, że przedmioty miedziane powstałe z rud polimetalicznych o różnej zawartości metalu mają różne właściwości fizyczne. Najwcześniejsze przedmioty z brązu zawierały mniej niż 2% cyny lub arsenu i dlatego uważa się, że powstały w wyniku niezamierzonego tworzenia stopu w wyniku śledzenia zawartości metalu w rudzie miedzi. Dodanie drugiego metalu do miedzi zwiększa jej wytrzymałość, obniża temperaturę topnienia i poprawia proces odlewania, tworząc cieńszy stop, który jest gęstszy i mniej gąbczasty po ochłodzeniu. Umożliwiło to tworzenie znacznie bardziej złożonych form zamkniętych obiektów z brązu. Przedmioty z brązu z arsenem pojawiły się przede wszystkim na Bliskim Wschodzie, gdzie arsen często spotyka się w połączeniu z rudami miedzi, jednak szybko stało się jasne, jakie zagrożenia dla zdrowia wiążą się z używaniem takich przedmiotów i rozpoczęto poszukiwania źródeł znacznie mniej niebezpiecznych rud cyny wczesna epoka brązu. Stworzyło to popyt na rzadką cynę metalową i utworzyło sieć handlową łączącą odległe źródła cyny z rynkami kultur epoki brązu. Kasyteryt, czyli ruda cyny (SnO2), tlenek cyny, był najprawdopodobniej pierwotnym źródłem cyny w czasach starożytnych. Inne formy rud cyny to mniej powszechne siarczki, takie jak stannit, które wymagają bardziej aktywnego procesu wytapiania. Kasyteryt często gromadzi się w kanałach aluwialnych jako osady podkładowe, ponieważ jest cięższy, twardszy i bardziej odporny chemicznie niż granit. Kasyteryt jest zwykle czarny lub generalnie ciemny, a jego osady są łatwo widoczne na brzegach rzek. Osady aluwialne (placerowe) można łatwo zebrać i oddzielić metodami podobnymi do płukania złota.

Związki i chemia

W zdecydowanej większości cyna ma stopień utlenienia II lub IV.

Związki nieorganiczne

Związki halogenkowe są znane na obu stopniach utlenienia. W przypadku SN(IV) dobrze znane są wszystkie cztery halogenki: SnF4, SnCl4, SnBr4 i SnI4. Trzy najcięższe pierwiastki to lotne związki molekularne, natomiast tetrafluorek jest polimerowy. Znane są również wszystkie cztery halogenki Sn(II): SnF2, SnCl2, SnBr2 i SnI2. Wszystko to są ciała stałe polimerowe. Z tych ośmiu związków zabarwione są tylko jodki. Chlorek cyny(II) (znany również jako chlorek cyny) jest najważniejszym dostępnym na rynku halogenkiem cyny. Chlor reaguje z metaliczną cyną, tworząc SnCl4, podczas gdy reakcja kwasu solnego i cyny wytwarza SnCl2 i gazowy wodór. Ponadto SnCl4 i Sn łączą się z chlorkiem cyny w procesie zwanym współproporcjonowaniem: SnCl4 + CH → 2 Sncl2 Cyna może tworzyć wiele tlenków, siarczków i innych pochodnych chalkogenków. Dwutlenek SnO2 (kasyteryt) powstaje podczas ogrzewania cyny w obecności powietrza. SnO2 ma charakter amfoteryczny, co oznacza, że ​​rozpuszcza się w roztworach kwaśnych i zasadowych. Znane są również cyniany o strukturze Sn(OH)6]2, takie jak K2, chociaż wolny kwas cynawy H2[CH(on)6] jest nieznany. Siarczki cyny występują na stopniach utlenienia +2 i +4: siarczek cyny (II) i siarczek cyny (IV) (złoto mozaikowe).

Wodorki

Stannan (SnH4) z cyną na stopniu utlenienia +4 jest niestabilny. Jednakże dobrze znane są wodorki cynoorganiczne, na przykład wodorek tributyliny (Sn(C4H9)3H). Związki te uwalniają przejściowe rodniki tributylocyny, które są rzadkimi przykładami związków cyny(III).

Związki cynoorganiczne

Związki cynoorganiczne, czasami nazywane stannanami, to związki chemiczne z wiązaniami cyna-węgiel. Spośród związków cyny najbardziej przydatne w handlu są pochodne organiczne. Niektóre związki cynoorganiczne są bardzo toksyczne i stosowane są jako środki biobójcze. Pierwszym znanym związkiem cynoorganicznym był diodek dietylocyny (C2H5)2SnI2), który odkrył Edward Frankland w 1849 roku. Większość organicznych związków cyny to bezbarwne ciecze lub ciała stałe odporne na działanie powietrza i wody. Przyjmują geometrię czworościenną. Związki tetraalkilowe i tetraaryltynowe można wytworzyć za pomocą odczynników Grignarda:

4 + 4 RMgBr → R

Mieszane halogenki alkilu, które są bardziej powszechne i mają większą wartość handlową niż pochodne tetraorganiczne, wytwarza się w reakcjach przegrupowania:

4Sn → 2SnCl2R2

Dwuwartościowe związki cynoorganiczne są rzadkie, chociaż częstsze niż dwuwartościowe związki germanoorganiczne i krzemoorganiczne. Większą stabilizację Sn(II) przypisuje się „efektowi pary obojętnej”. Związki cynoorganiczne(II) obejmują zarówno stannyleny (wzór: R2Sn, jak widać dla karbenów singletowych), jak i distannyleny (R4Sn2), które są w przybliżeniu równoważne alkenom. Obie klasy wykazują niezwykłe reakcje.

Powstanie

Cyna powstaje w długotrwałym procesie s w gwiazdach o małej i średniej masie (o masach od 0,6 do 10 mas Słońca) i wreszcie podczas rozpadu beta izotopów ciężkiego indu. Cyna jest najobficiej występującym 49. pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, występującym w ilości 2 ppm w porównaniu z 75 mg/l w przypadku cynku, 50 ppm w przypadku miedzi i 14 ppm w przypadku ołowiu. Cyna nie występuje jako pierwiastek rodzimy, ale należy ją ekstrahować z różnych rud. Kasyteryt (SnO2) jest jedynym źródłem cyny o znaczeniu handlowym, chociaż niewielkie ilości cyny odzyskiwane są ze złożonych siarczków, takich jak stannit, cypindryt, frankeit, kanfieldit i tylet. Minerały cyny są prawie zawsze kojarzone ze skałami granitowymi, zwykle na poziomie 1% tlenku cyny. Ze względu na wysoki ciężar właściwy dwutlenku cyny, około 80% wydobywanej cyny pochodzi ze złóż wtórnych odzyskanych ze złóż pierwotnych. Cynę często odzyskuje się z granulek spłukanych w przeszłości i osadzonych w dolinach lub morzu. Najbardziej ekonomicznymi metodami wydobywania cyny są czerpanie, hydraulika lub odkrywki. Większość cyny na świecie jest wytwarzana ze złóż placerów, które mogą zawierać zaledwie 0,015% cyny. Światowe zasoby kopalni cyny (w tonach, 2011)

Chiny 1500000

Malezja 250000

• Indonezja 800000

  Brazylia 590000

  Boliwia 400000

  Rosja 350 000

  Australia 180000

  Tajlandia 170000

  Inni 180 000

  Razem 4800000

W 2011 roku wydobyto około 253 000 ton cyny, głównie z Chin (110 000 ton), Indonezji (51 000 ton), Peru (34 600 ton), Boliwii (20 700 ton) i Brazylii (12 000 ton). Szacunki dotyczące produkcji cyny zmieniały się w przeszłości w zależności od dynamiki rentowności ekonomicznej i rozwoju technologii wydobycia, ale przy obecnym tempie zużycia i technologii szacuje się, że na Ziemi zabraknie wydobycia cyny w ciągu 40 lat. Lester Brown zasugerował, że cyna może się wyczerpać w ciągu 20 lat, opierając się na niezwykle konserwatywnej ekstrapolacji wynoszącej 2% wzrostu rocznie. Rezerwy cyny nadające się do ekonomicznego wykorzystania: miliony. ton rocznie

Ważnym źródłem tego metalu jest również cyna z recyklingu lub złom. Odzysk cyny poprzez produkcję wtórną lub recykling złomu cyny rośnie w szybkim tempie. Chociaż Stany Zjednoczone nie wydobywają cyny od 1993 r. ani nie wytapiają cyny od 1989 r., są największym wtórnym producentem cyny, przetwarzając prawie 14 000 ton w 2006 r. Nowe złoża odkryto w południowej Mongolii, a w 2009 roku nowe złoża cyny odkryła w Kolumbii spółka Seminole Group Colombia CI, SAS.

Produkcja

Cynę wytwarza się w procesie karbotermicznej redukcji rud tlenkowych przy użyciu węgla lub koksu. Można stosować piece pogłosowe i piece elektryczne.

Cena i wymiana

Cyna jest wyjątkowa wśród innych surowców mineralnych ze względu na złożone umowy między krajami produkującymi i zużywającymi, sięgające 1921 roku. Wcześniejsze porozumienia miały raczej charakter nieformalny i sporadyczny i doprowadziły do ​​„Pierwszego międzynarodowego porozumienia w sprawie cyny” w 1956 r., pierwszego z szeregu stałych porozumień, które faktycznie przestały obowiązywać w 1985 r. Dzięki tej serii porozumień Międzynarodowa Rada ds. Cyny (ITC) wywarła znaczący wpływ na ceny cyny. MCO wspierało cenę cyny w okresach niskich cen, kupując cynę w ramach zapasów buforowych, i było w stanie utrzymać cenę w okresach wysokich cen, sprzedając cynę z tych zapasów. Było to podejście antyrynkowe, mające na celu zapewnienie wystarczającego przepływu cyny do krajów konsumujących i zysków krajom produkującym. Jednakże zapasy buforowe nie były wystarczająco duże i przez większość z tych 29 lat ceny cyny rosły, czasem gwałtownie, zwłaszcza w latach 1973–1980, kiedy szalejąca inflacja nękała wiele światowych gospodarek. Pod koniec lat 70. i na początku 80. zapasy cyny rządu USA znajdowały się w fazie agresywnej sprzedaży, częściowo w celu wykorzystania historycznie wysokich cen cyny. Kryzys lat 1981-82 był dość trudny dla przemysłu cyny. Zużycie cyny gwałtownie spadło. MCO było w stanie uniknąć naprawdę drastycznych redukcji, przyspieszając zakupy swoich zapasów buforowych; działalność ta wymagała od MCO zaciągania pożyczek na dużą skalę od banków i firm zajmujących się handlem metalami w celu zwiększenia swoich zasobów. MCO nadal pożyczało środki do końca 1985 r., kiedy osiągnęło swój limit kredytowy. Zaraz po tym nastąpił wielki „kryzys cynowy”, po czym cyna została wykluczona z obrotu na Londyńskiej Giełdzie Metali na okres trzech lat, MCO wkrótce upadło, a ceny cyny, już na wolnym rynku, gwałtownie spadły do ​​4 dolarów za sztukę funta (453 g) i utrzymywał się na tym poziomie do lat 90. XX wieku. Cena ponownie wzrosła do 2010 r. wraz z odbiciem konsumpcji po światowym kryzysie gospodarczym w latach 2008–2009, któremu towarzyszył ponowny i ciągły wzrost konsumpcji w krajach rozwijających się. Główną platformą handlu cyną jest Londyńska Giełda Metali (LME). Inne rynki cyny to rynek cyny w Kuala Lumpur (KLTM) i indonezyjska giełda cyny (INATIN).

Aplikacje

W 2006 roku około połowa całej wyprodukowanej cyny została wykorzystana do lutowania. Pozostałe zastosowania podzielono na cynowanie, chemikalia cynowe, stopy mosiądzu i brązu oraz zastosowania niszowe.

Lutować

Cyna od dawna stosowana jest w stopach z ołowiem jako lutowiem, w ilościach od 5 do 70%. Cyna tworzy mieszaninę eutektyczną z ołowiem w proporcji 63% cyny i 37% ołowiu. Takie luty służą do łączenia rur lub obwodów elektrycznych. 1 lipca 2006 roku weszła w życie dyrektywa Unii Europejskiej dotycząca zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (dyrektywa WEEE) oraz dyrektywa RoHS. Zmniejszyła się zawartość ołowiu w takich stopach. Zastąpienie ołowiu wiąże się z wieloma problemami, w tym wyższą temperaturą topnienia i powstawaniem wąsów cynowych. Plaga cyny może wystąpić w lutach bezołowiowych.

Cynowanie

Wiązania cyny dobrze znoszą prasowanie i służą do powlekania ołowiu, cynku i stali, aby zapobiec korozji. Pojemniki ze stali cynowanej są szeroko stosowane do konserwacji żywności, co stanowi dużą część rynku cyny. W Londynie w 1812 roku wyprodukowano pierwszy blaszany pojemnik do konserwowania żywności. W brytyjskim angielskim nazywa się je „cynami”, ale w Ameryce nazywa się je „puszkami” lub „puszkami blaszanymi”. Slangowa nazwa puszki piwa to „tinnie” lub „tinny”. Miedziane naczynia kuchenne, takie jak garnki i patelnie, są często wyłożone cienką warstwą cyny, ponieważ połączenie kwaśnych potraw z miedzią może być toksyczne.

Stopy specjalistyczne

Cyna łączy się z innymi pierwiastkami, tworząc wiele przydatnych stopów. Cyna jest najczęściej stopowana z miedzią. Stop cyny i ołowiu zawiera 85–99% cyny; Metal łożyskowy zawiera również wysoki procent cyny. Brąz to przede wszystkim miedź (12% cyny), natomiast dodatek fosforu daje brąz fosforowy. Brąz dzwonowy to także stop miedzi z cyną zawierający 22% cyny. Cyny używano czasami do produkcji monet amerykańskich i kanadyjskich. Ponieważ miedź często była metalem nieszlachetnym w tych monetach, czasami zawierającym cynk, można je nazwać stopami brązu i/lub mosiądzu. Związek niobu i cyny Nb3Sn jest komercyjnie stosowany w cewkach magnesów nadprzewodzących ze względu na jego wysoką temperaturę krytyczną (18 K) i krytyczne pole magnetyczne (25 T). Magnes nadprzewodzący ważący zaledwie dwa kilogramy może wytworzyć takie samo pole magnetyczne jak elektromagnesy o normalnej wadze. Niewielką ilość cyny dodaje się do stopów cyrkonu w celu pokrycia paliwa jądrowego. Większość metalowych piszczałek organów zawiera różne ilości cyny/ołowiu, przy czym najpopularniejsze są stopy 50/50. Ilość cyny w fajce określa ton fajki, ponieważ cyna nadaje instrumentowi pożądany rezonans. Kiedy stop cyny i ołowiu stygnie, ołów stygnie nieco szybciej i daje efekt cętek lub cętek. Ten stop metalu nazywany jest metalem plamistym. Głównymi zaletami stosowania cyny do rur jest jej wygląd, wydajność i odporność na korozję.

Inne aplikacje

Perforowana stal ocynowana to technika rzemieślnicza, która wywodzi się z Europy Środkowej i służyła do tworzenia artykułów gospodarstwa domowego, które były zarówno funkcjonalne, jak i dekoracyjne. Perforowane latarnie blaszane są najczęstszym zastosowaniem tej techniki. Światło świec przechodzące przez perforacje tworzy dekoracyjny wzór świetlny. Latarnie i inne perforowane elementy blaszane powstają w Nowym Świecie od najwcześniejszych osad europejskich. Słynnym przykładem jest latarnia Revere, nazwana na cześć Paula Revere. Przed erą nowożytną w niektórych rejonach Alp ostrzono rogi kóz lub baranów i przebijano w nich metal w kształcie alfabetu i cyfr od jednego do dziewięciu. To narzędzie dydaktyczne było znane po prostu jako „róg”. Nowoczesne reprodukcje zawierają motywy takie jak serca i tulipany. W Ameryce do przechowywania ciast i żywności przed schłodzeniem używano drewnianych szafek o różnych stylach i rozmiarach, mających na celu odstraszanie szkodników i owadów oraz ochronę łatwo psującej się żywności przed kurzem. Były to szafki podłogowe lub wiszące. Szafy te miały blaszane wstawki w drzwiach i czasami po bokach. Szyby okienne najczęściej powstają poprzez nałożenie roztopionego szkła na roztopioną cynę (szkło typu float – szkło płaskie produkowane z roztopionego metalu), w wyniku czego uzyskuje się idealnie gładką powierzchnię. Nazywa się to również procesem Pilkingtona. Cyna jest również stosowana jako elektroda ujemna w nowoczesnych akumulatorach litowo-jonowych. Jego zastosowanie jest nieco ograniczone faktem, że niektóre powierzchnie cynowe katalizują rozkład elektrolitów węglanowych stosowanych w akumulatorach litowo-jonowych. Fluorek stannu(II) dodawany jest do niektórych produktów do pielęgnacji zębów (SnF2). Fluorek cyny(II) można mieszać ze środkami ściernymi wapniowymi, podczas gdy bardziej powszechny fluorek sodu stopniowo staje się biologicznie nieaktywny w obecności związków wapnia. Wykazano również, że jest skuteczniejszy niż fluorek sodu w kontrolowaniu zapalenia dziąseł.

Związki cynoorganiczne

Spośród wszystkich związków chemicznych cyny najczęściej stosowane są organiczne związki cyny. Ich światowa produkcja przemysłowa prawdopodobnie przekracza 50 000 ton.

Stabilizatory PCV

Głównym komercyjnym zastosowaniem związków cynoorganicznych jest stabilizacja tworzyw sztucznych PVC. W przypadku braku takich stabilizatorów, PCW szybko uległby degradacji pod wpływem ciepła, światła i tlenu atmosferycznego, co spowodowałoby odbarwienie i kruchość produktu. Cyna wychwytuje labilne jony chlorkowe (Cl-), które w przeciwnym razie spowodowałyby utratę HCl z tworzywa sztucznego. Typowymi związkami cyny są pochodne dichlorku dibutylocyny w postaci kwasu karboksylowego, takie jak dilaurynian dibutylocyny.

Biocydy

Niektóre związki cynoorganiczne są stosunkowo toksyczne, co ma swoje zalety i wady. Ze względu na swoje właściwości biobójcze wykorzystuje się je jako środki grzybobójcze, pestycydy, glony, środki konserwujące drewno i środki zapobiegające gniciu. Tlenek tributylocyny stosowany jest jako środek konserwujący drewno. Tributylocynę stosowano jako dodatek do farb morskich w celu zapobiegania rozwojowi organizmów morskich na statkach, chociaż zastosowanie spadło po uznaniu związków cynoorganicznych za trwałe zanieczyszczenia organiczne o wyjątkowo wysokiej toksyczności dla niektórych organizmów morskich (np. szkarłatna trawa). UE zakazała stosowania związków cynoorganicznych w 2003 r., mając jednocześnie obawy dotyczące toksyczności tych związków dla organizmów morskich oraz szkód w reprodukcji i wzroście niektórych gatunków morskich (niektóre raporty opisują biologiczne skutki dla organizmów morskich przy stężeniach 1 nm na litr) doprowadziło do ogólnoświatowego zakazu przez Międzynarodową Organizację Morską. Obecnie wiele stanów ogranicza stosowanie związków cynoorganicznych do statków dłuższych niż 25 m.

Chemia organiczna

Niektóre odczynniki cyny są przydatne w chemii organicznej. W swoim najpowszechniejszym zastosowaniu chlorek cyny jest powszechnym środkiem redukującym do konwersji grup nitrowych i oksymowych do amin. Reakcja Style łączy związki cynoorganiczne z halogenkami organicznymi lub pseudohalogenkami.

Baterie litowo-jonowe

Cyna tworzy kilka faz międzymetalicznych z litem metalicznym, co czyni ją potencjalnie atrakcyjnym materiałem do zastosowań w akumulatorach. Duża ekspansja objętościowa cyny po domieszkowaniu litu i niestabilność granicy faz elektrolitu cynoorganicznego przy niskich potencjałach elektrochemicznych stanowią największe wyzwania w zastosowaniu w ogniwach komercyjnych. Problem został częściowo rozwiązany przez firmę Sony. Związki międzymetaliczne cyny z kobaltem i węglem są sprzedawane przez firmę Sony w ogniwach Nexelion wprowadzonych na rynek pod koniec XXI wieku. Skład substancji czynnej wynosi w przybliżeniu Sn0,3Co0,4C0,3. Ostatnie badania wykazały, że tylko niektóre krystaliczne aspekty tetragonalnego (beta)Sn są odpowiedzialne za niepożądaną aktywność elektrochemiczną.

Cyna

CYNA-A; Poślubić Pierwiastek chemiczny (Sn), miękki, kowalny srebrnobiały metal (stosowany do lutowania, cynowania, przygotowywania stopów itp.).

(łac. Stannum), Sn, pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego. Srebrzystobiały metal, miękki i plastyczny; T pl 231,9°C. Polimorficzny; tzw. biała cyna (lub β-Sn) o gęstości 7,28 g/cm 3 poniżej 13,2°C zamienia się w szarą cynę (α-Sn) o gęstości 5,75 g/cm 3 . Na powietrzu blaknie, pokrywając się warstwą tlenku odporną na działanie odczynników chemicznych. Głównymi minerałami przemysłowymi są kasyteryt i stanina. Cyna jest składnikiem wielu stopów, np. łożysk (babbitt), drukarskich (hart). Służy do powlekania innych metali w celu zabezpieczenia ich przed korozją (cynowanie) oraz do produkcji blachy białej na puszki.

TIN (łac. Stannum), Sn, pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 50, masie atomowej 118,710). Łacińskie „stannum” pierwotnie oznaczało stop srebra i ołowiu. „Cyna” to nazwa nadana przywódcy w wielu językach słowiańskich. Symbol chemiczny cyny Sn brzmi „cyna”. Naturalna cyna składa się z dziewięciu stabilnych nuklidów (cm. NUKLIDE) o liczbach masowych 112 (w mieszaninie 0,96% wag.), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 (24,03%), 119 (8,58) %), 120 (32,85%), 122 (4,72%) i jedną słabo radioaktywną cynę-124 (5,94%). 124 Sn jest emiterem beta, jego okres półtrwania jest bardzo długi i wynosi T 1/2 = 10 16 –10 17 lat. Cyna znajduje się w piątym okresie w IV grupie okresowego układu pierwiastków D.I. Konfiguracja zewnętrznej warstwy elektronowej to 5s 2 5p 2. W swoich związkach cyna wykazuje stopnie utlenienia +2 i +4 (odpowiednio wartościowość II i IV).
Promień metaliczny obojętnego atomu cyny wynosi 0,158 nm, promień jonu Sn 2+ wynosi 0,118 nm, a jonu Sn 4+ 0,069 nm (liczba koordynacyjna 6). Kolejne energie jonizacji obojętnego atomu cyny wynoszą 7,344 eV, 14,632, 30,502, 40,73 i 721,3 eV. Według skali Paulinga elektroujemność cyny wynosi 1,96, co oznacza, że ​​cyna znajduje się na konwencjonalnej granicy między metalami i niemetalami.
Historia odkryć
Nie da się dokładnie określić, kiedy dana osoba po raz pierwszy zetknęła się z cyną. Cyna i jej stopy są znane ludzkości od czasów starożytnych. Wzmianki o cynie znajdują się już we wczesnych księgach Starego Testamentu. Stopy cyny i miedzi, tzw. brązy cynowe (cm. BRĄZOWY), najwyraźniej wszedł do użytku ponad 4000 lat p.n.e. A samą metalową puszkę człowiek poznał znacznie później, około 800 roku p.n.e. W czasach starożytnych naczynia i biżuterię wykonywano z czystej cyny; powszechnie stosowano wyroby z brązu.
Będąc w naturze
Cyna jest rzadkim pierwiastkiem śladowym; cyna zajmuje 47. miejsce pod względem liczebności w skorupie ziemskiej. Zawartość cyny w skorupie ziemskiej według różnych źródeł waha się od 2,10 -4 do 8,10 -3% masowych. Głównym minerałem cyny jest kasyteryt (cm. kasyteryt)(kamień cynowy) SnO 2 zawierający do 78,8% cyny. Stannin występuje znacznie rzadziej w przyrodzie. (cm. STANIN)(piryt cyny) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5% Sn).
Paragon
Do ekstrakcji cyny wykorzystuje się obecnie rudy, w których jej zawartość jest równa lub nieco wyższa niż 0,1%. W pierwszym etapie ruda jest wzbogacana (poprzez flotację grawitacyjną lub separację magnetyczną). W ten sposób można zwiększyć zawartość cyny w rudzie do 40-70%. Następnie koncentrat praży się w tlenie w celu usunięcia zanieczyszczeń w postaci siarki i arsenu. Następnie otrzymany w ten sposób tlenek SnO 2 redukuje się węglem lub aluminium (cynkiem) w piecach elektrycznych:
SnO2 + C = Sn + CO2. Szczególnie czystą cynę o czystości półprzewodnikowej wytwarza się metodą rafinacji elektrochemicznej lub metodą topienia strefowego.
Fizyczne i chemiczne właściwości
Prosta substancja cyna jest polimorficzna. W normalnych warunkach występuje w postaci modyfikacji beta (biała cyna), stabilnej powyżej 13,2°C. Biała cyna jest srebrzystobiałym, miękkim, ciągliwym metalem o tetragonalnej komórce elementarnej, o parametrach a=0,5831, c=0,3181 nm. Środowiskiem koordynacyjnym każdego atomu cyny jest ośmiościan. Gęstość beta-Sn wynosi 7,29 g/cm3. Temperatura topnienia 231,9°C, temperatura wrzenia 2270°C.
Po ochłodzeniu, np. gdy na zewnątrz jest mróz, biała cyna przechodzi w modyfikację alfa (szara cyna). Cyna szara ma strukturę diamentu (sześcienna sieć krystaliczna o parametrze a = 0,6491 nm). W szarej cynie wielościan koordynacyjny każdego atomu to czworościan o liczbie koordynacyjnej 4. Przejściu fazowemu beta-Sn ® alfa-Sn towarzyszy wzrost objętości właściwej o 25,6%, co prowadzi do rozpadu cyny na proszek. W dawnych czasach rozrzucanie wyrobów cynowych obserwowane podczas surowych mrozów nazywano „plagą cyny”. W wyniku tej „zarazy” rozsypały się guziki umundurowania żołnierzy, sprzączki, kubki i łyżki, a armia mogła stracić skuteczność bojową.
Ze względu na dużą różnicę w budowie obu modyfikacji cyny, różnią się także ich właściwości elektryczne. Zatem beta Sn jest metalem, a alfa Sn jest półprzewodnikiem (cm. PÓŁPRZEWODNIKI). Poniżej 3,72 K alfa Sn przechodzi w stan nadprzewodzący. Potencjał elektrody standardowej E°Sn 2+ /Sn wynosi –0,136 V, a E pary °Sn 4+ /Sn 2+ wynosi 0,151 V. W temperaturze pokojowej cyna, podobnie jak jej sąsiad z grupy german, (cm. GERMAN) Odporny na działanie powietrza i wody. Tę obojętność można wytłumaczyć tworzeniem się powierzchniowej warstwy tlenków. Zauważalne utlenianie cyny w powietrzu rozpoczyna się w temperaturach powyżej 150°C:
Sn + O2 = SnO2.
Po podgrzaniu cyna reaguje z większością niemetali. W tym przypadku związki powstają na stopniu utlenienia +4, który jest bardziej charakterystyczny dla cyny niż +2. Na przykład:
Sn + 2Cl2 = SnCl4
Cyna reaguje powoli ze stężonym kwasem solnym:
Sn + 4HCl = SnCl 4 + H2
Możliwe jest również tworzenie kwasów chlorotynowych o składzie HSnCl 3, H 2 SnCl 4 i innych, na przykład:
Sn + 3HCl = HSnCl3 + 2H2
Cyna nie rozpuszcza się w rozcieńczonym kwasie siarkowym, ale bardzo powoli reaguje ze stężonym kwasem siarkowym. Skład produktu reakcji cyny z kwasem azotowym zależy od stężenia kwasu. W stężonym kwasie azotowym powstaje kwas cynowy b-SnO 2 ·nH 2 O (czasami jego wzór zapisuje się jako H 2 SnO 3). W tym przypadku cyna zachowuje się jak niemetal:
Sn + 4HNO 3 stęż. = b-SnO 2 ·H 2 OЇ + 4NO 2 + H 2 O
W interakcji z rozcieńczonym kwasem azotowym cyna wykazuje właściwości metalu. W wyniku reakcji powstaje sól azotan cyny(II):
3Sn + 8HNO 3 rozj. = 3Sn(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O.
Po podgrzaniu cyna, podobnie jak ołów, może reagować z wodnymi roztworami zasad. W tym przypadku wydziela się wodór i tworzy się hydroksykompleks Sn(II), np.:
Sn + 2KOH +2H 2 O = K 2 + H 2
Wodorek cyny – stannan SnH 4 – można otrzymać w reakcji:
SnCl 4 + Li = SnH 4 + LiCl + AlCl 3.
Wodorek ten jest bardzo niestabilny i powoli rozkłada się już w temperaturze 0°C. Dwa tlenki odpowiedzialne za cynę to SnO 2 (powstający podczas odwadniania kwasów cyny) i SnO. Ten ostatni można otrzymać przez słabe ogrzewanie wodorotlenku cyny(II) Sn(OH) 2 w próżni:
Sn(OH) 2 = SnO + H 2 O
Po mocnym podgrzaniu tlenek cyny (II) jest nieproporcjonalny:
2SnO = Sn + SnO2
Podczas przechowywania w powietrzu tlenek SnO stopniowo utlenia się:
2SnO + O2 = 2SnO2.
Podczas hydrolizy roztworów soli cyny(IV) powstaje biały osad – tzw. kwas alfa-cynawy:
SnCl 4 + 4NH 3 + 6H 2 O = H 2 + 4NH 4 Cl.
H 2 = -SnO 2 nH 2 OЇ + 3H 2 O.
Świeżo otrzymany kwas alfa-cynowy rozpuszcza się w kwasach i zasadach:
a-SnO 2 nH 2 O + KOH = K 2,
a-SnO 2 nH 2 O + HNO 3 = Sn(NO 3) 4 + H 2 O.
Podczas przechowywania kwas alfa-cynawy starzeje się, traci wodę i zamienia się w kwas beta-cynawy, który jest bardziej obojętny chemicznie. Ta zmiana właściwości wiąże się ze zmniejszeniem liczby aktywnych grup HO–Sn w stanie spoczynku i zastąpieniem ich bardziej obojętnymi wiązaniami mostkującymi –Sn–O–Sn–. Gdy roztwór soli Sn(II) zostanie wystawiony na działanie roztworów siarczków, wytrąca się osad siarczku cyny(II):
Sn 2+ + S 2– = SnS
Siarczek ten można łatwo utlenić do SnS2 za pomocą roztworu polisiarczku amonu:
SnS + (NH 4) 2 S 2 = SnS 2 + (NH 4) 2 S
Powstały dwusiarczek SnS 2 rozpuszcza się w roztworze siarczku amonu (NH 4) 2 S:
SnS 2 + (NH 4) 2 S = (NH 4) 2 SnS 3. Cyna czterowartościowa tworzy szeroką klasę związków cynoorganicznych stosowanych w syntezie organicznej, jako pestycydy i inne.
Aplikacja
Ważnym zastosowaniem cyny jest cynowanie żelaza i produkcja blachy białej, która jest wykorzystywana w przemyśle konserwowym. Na te cele zużywa się około 33% całej wydobywanej cyny. Do 60% produkowanej cyny wykorzystuje się w postaci stopów z miedzią, miedzią i cynkiem, miedzią i antymonem (stop łożyskowy, czyli babbitt (cm. BABBITY)), z cynkiem (folia opakowaniowa) oraz w postaci lutowiów cynowo-ołowiowych i cynowo-cynkowych (cm. LUTOWAĆ). Cynę można zwinąć w cienką folię - staniol (cm. FOLIA) folia taka wykorzystywana jest do produkcji kondensatorów, piszczałek organowych, czasz i wyrobów artystycznych. Cyna służy do nakładania powłok ochronnych na żelazo i inne metale, a także na wyroby metalowe (cynowanie). Dwusiarczek cyny SnS 2 stosowany jest w farbach imitujących złocenie („złoto płatkowe”). Sztuczny radionuklid cyny 119 Sn – źródło promieniowania gamma w spektroskopii Mössbauera.
Działanie fizjologiczne
Prawie nic nie wiadomo na temat roli cyny w organizmach żywych. Organizm człowieka zawiera około (1-2) 10 –4% cyny, a jej dzienne spożycie z pożywieniem wynosi 0,2-3,5 mg. Cyna stwarza zagrożenie dla ludzi w postaci oparów oraz różnych cząstek aerozolu i pyłu. W przypadku narażenia na opary lub pył cyny może rozwinąć się stannoza - uszkodzenie płuc. Niektóre związki cynoorganiczne są bardzo toksyczne. Dopuszczalne czasowo stężenie związków cyny w powietrzu atmosferycznym wynosi 0,05 mg/m 3, maksymalne dopuszczalne stężenie cyny w produktach spożywczych wynosi 200 mg/kg, w produktach mlecznych i sokach – 100 mg/kg. Toksyczna dawka cyny dla człowieka wynosi 2 g.

słownik encyklopedyczny. 2009 .

Zobacz, co oznacza „cyna” w innych słownikach:

cyna- cyna i... Słownik ortografii rosyjskiej

- (symbol Sn), pierwiastek przejściowy IV grupy układu okresowego, znany od czasów starożytnych. Główną rudą jest KASYTERYT. Miękka, ciągliwa i odporna na korozję cyna stosowana jest jako powłoka ochronna na żelazie, stali, miedzi i innych... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

- (łac. Stannum) Sn, pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego, liczba atomowa 50, masa atomowa 118,710. Srebrzystobiały metal, miękki i plastyczny; temperatura topnienia 231,91.C. Polimorficzny; tak zwana biała cyna (lub? Sn) o gęstości 7,228 g/cm³... ... Wielki słownik encyklopedyczny

Poślubić. Kruszety (metal) są popielato-srebrne, bielsze od ołowiu, bardzo miękkie, topliwe, lekkie, wygodniejsze niż inne do lutowania i odlewania prostych małych kawałków; | stary ołów, stąd przysłowie: Słowo jest cyny, jest ciężkie. Nalewanie puszki, Boże Narodzenie... ... Słownik wyjaśniający Dahla TIN - TIN, ah, por. Pierwiastek chemiczny, miękki, kowalny, srebrzystobiały metal. | przym. cyna, och, och. O. żołnierz (zabawkowa figurka żołnierza). Słownik objaśniający Ożegowa. SI. Ozhegov, N.Yu. Szwedowa. 1949 1992 … Słownik wyjaśniający Ożegowa

- lekki metal nieżelazny, prosta substancja nieorganiczna. W układzie okresowym jest oznaczony jako Sn, stannum. W tłumaczeniu z łaciny oznacza „trwały, odporny”. Początkowo słowem tym określano stop ołowiu i srebra, dopiero znacznie później zaczęto nazywać w ten sposób czystą cynę. Słowo „cyna” ma słowiańskie korzenie i oznacza „biały”.

Metal jest pierwiastkiem śladowym i nie jest najpowszechniejszym na ziemi. Występuje w przyrodzie w postaci różnych minerałów. Najważniejsze dla górnictwa przemysłowego: kasyteryt – kamień cynowy i stanina – piryt cynowy. Cynę ekstrahuje się z rud zawierających zwykle nie więcej niż 0,1% tej substancji.

Właściwości cyny

Lekki, miękki, ciągliwy metal o srebrzystobiałej barwie. Posiada trzy modyfikacje strukturalne, przechodzi ze stanu α-cyny (cyna szara) do β-cyny (cyna biała) w temperaturze +13,2°C i do stanu γ-cyny w temperaturze +161°C. Modyfikacje znacznie różnią się właściwościami. α-cyna to szary proszek zaliczany do półprzewodników, β-cyna („zwykła cyna” w temperaturze pokojowej) to srebrzysty, plastyczny metal, a γ-cyna to biały, kruchy metal.

W reakcjach chemicznych cyna wykazuje polimorfizm, czyli właściwości kwasowe i zasadowe. Odczynnik jest dość obojętny w powietrzu i wodzie, ponieważ szybko pokrywa się trwałą warstwą tlenku, która chroni go przed korozją.

Cyna łatwo reaguje z niemetalami, ale trudno ze stężonym kwasem siarkowym i solnym; nie wchodzi w interakcję z tymi kwasami w stanie rozcieńczonym. Reaguje ze stężonym i rozcieńczonym kwasem azotowym, ale na różne sposoby. W jednym przypadku otrzymuje się kwas cynowy, w drugim azotan cyny. Reaguje z alkaliami tylko po podgrzaniu. Z tlenem tworzy dwa tlenki o stopniach utlenienia 2 i 4. Jest podstawą całej klasy związków cynoorganicznych.

Wpływ na organizm ludzki

Cyna jest uważana za bezpieczną dla człowieka, jest obecna w naszym organizmie i na co dzień dostarczamy ją w minimalnych ilościach z pożywieniem. Jej rola w funkcjonowaniu organizmu nie została dotychczas zbadana.

Opary cyny i jej cząsteczki aerozolu są niebezpieczne, ponieważ przy długotrwałym i regularnym wdychaniu mogą powodować choroby płuc; Organiczne związki cyny są również trujące, dlatego podczas pracy z nią i jej związkami należy nosić sprzęt ochronny.

Związek cyny, taki jak wodór cyny, SnH 4, może spowodować poważne zatrucie podczas jedzenia bardzo starych konserw, w których kwasy organiczne przereagowały z warstwą cyny na ściankach puszki (puszka, z której wykonane są puszki, jest cienką blacha żelazna obustronnie pokryta cyną). Zatrucie wodorem cyną może być nawet śmiertelne. Objawy obejmują drgawki i uczucie utraty równowagi.

Gdy temperatura powietrza spadnie poniżej 0°C, biała cyna przekształca się w modyfikację szarej cyny. W tym przypadku objętość substancji wzrasta o prawie jedną czwartą, produkt cynowy pęka i zamienia się w szary proszek. Zjawisko to zaczęto nazywać „dżumą cyny”.

Niektórzy historycy uważają, że „dżuma cynowa” była jedną z przyczyn klęski armii Napoleona w Rosji, gdyż zamieniła w proszek guziki ubiorów żołnierzy francuskich i sprzączki do pasów, działając tym samym demoralizująco na armię.

Ale oto prawdziwy fakt historyczny: wyprawa angielskiego polarnika Roberta Scotta na Biegun Południowy zakończyła się tragicznie, częściowo dlatego, że całe paliwo rozlało się z zamkniętych cyną zbiorników, stracili skutery śnieżne i nie mieli dość sił iść.

Aplikacja

— Większość wytopionej cyny wykorzystywana jest w hutnictwie produkcja różnych stopów. Stopy te wykorzystywane są do produkcji łożysk, folii opakowaniowych, blachy białej, brązu, lutów, drutów i czcionek typograficznych.
— Cyna w postaci folii (staniolu) jest poszukiwana przy produkcji kondensatorów, zastawy stołowej, przedmiotów artystycznych i piszczałek organowych.
— Stosowany do stopowania konstrukcyjnych stopów tytanu; do nakładania powłok antykorozyjnych na wyroby z żelaza i innych metali (cynowanie).
— Stop z cyrkonem ma wysoką ogniotrwałość i odporność na korozję.
— Tlenek cyny (II) – stosowany jako materiał ścierny w obróbce szkieł optycznych.
— Część materiałów używanych do produkcji baterii.
— Przy produkcji „złotych” farb i barwników do wełny.
— Sztuczne radioizotopy cyny są wykorzystywane jako źródło promieniowania γ w spektroskopowych metodach badawczych w biologii, chemii i materiałoznawstwie.
— Dichlorek cyny (sól cyny) stosuje się w chemii analitycznej, w przemyśle tekstylnym do barwienia, w przemyśle chemicznym do syntezy organicznej i produkcji polimerów, w rafinacji ropy naftowej do olejów odbarwiających, w przemyśle szklarskim do obróbki szkła.
— Fluorek cyny i boru stosowany jest do produkcji cyny, brązu i innych stopów potrzebnych przemysłowi; do cynowania; laminowanie.