Cín | ||||
---|---|---|---|---|
← Indium | Antimon → | ||||
| ||||
Vzhled jednoduché látky | ||||
Vzorky β-cínu | ||||
Vlastnosti atomu | ||||
Jméno, symbol, číslo | Cín / Stannum (Sn), 50 | |||
Skupina , období , blok |
14 (zastaralé 4), 5, p-prvek |
|||
atomová hmotnost ( molární hmotnost ) |
118,710(7) [1] a. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronická konfigurace | [Kr] 4d 10 5s 2 5p 2 | |||
Poloměr atomu | 162 hodin | |||
Chemické vlastnosti | ||||
kovalentní poloměr | 141 hodin | |||
Poloměr iontů | (+4e) 71 (+2) 93 hodin | |||
Elektronegativita | 1,96 (Paulingova stupnice) | |||
Elektrodový potenciál | −0,136 | |||
Oxidační stavy | +2, +4 | |||
Ionizační energie (první elektron) |
708,2 (7,34) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky | ||||
Hustota (v n.a. ) | 7,31 g/cm³ | |||
Teplota tání | 230,90 °C [2] | |||
Teplota varu | 2893 K, 2620 °C [3] | |||
Oud. teplo tání | 7,19 [2] ; kJ/mol | |||
Oud. výparné teplo | 296 [4] kJ/mol | |||
Molární tepelná kapacita | 27,11 [4] J/(K mol) | |||
Molární objem | 16,3 cm³ / mol | |||
Krystalová mřížka jednoduché látky | ||||
Příhradová konstrukce | čtyřúhelníkový | |||
Parametry mřížky | a = 5,831; c = 3,181 Á | |||
poměr c / a | 0,546 | |||
Debyeho teplota | 170,00 K | |||
Další vlastnosti | ||||
Tepelná vodivost | (300 K) 66,8 W/(m K) | |||
Číslo CAS | 7440-31-5 |
padesáti | Cín |
sn118,710 | |
4d 10 5s 2 5p 2 |
Cín ( chemická značka - Sn , z lat. Stannum ) - chemický prvek 14. skupiny (podle zastaralé klasifikace - hlavní podskupina čtvrté skupiny, IVA), páté období periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 50 [5] .
Patří do skupiny lehkých kovů .
Jednoduchá hmota cín (za normálních podmínek ) je tažný, kujný a tavitelný, lesklý , stříbřitě bílý popřechodový kov . Jsou známy čtyři alotropní modifikace cínu: pod +13,2 °C stabilní α -cín ( šedý cín ) s kubickou mřížkou diamantového typu , nad +13,2 °C stabilní β -cín ( bílý cín ) s tetragonální krystalovou mřížkou [4] . Při vysokých tlacích se také nachází γ -tin a σ -tin.
Cín znal člověk již ve 4. tisíciletí před naším letopočtem. E. Tento kov byl nedostupný a drahý, takže výrobky z něj se mezi římskými a řeckými starožitnostmi vyskytují jen zřídka . Cín je zmíněn v Bibli , čtvrté knize Mojžíšově . Cín je (spolu s mědí ) jednou ze součástí cínového bronzu , vynalezeného na konci nebo v polovině 3. tisíciletí před naším letopočtem. E. Protože bronz byl nejtrvanlivějším z kovů a slitin známých v té době, byl cín „strategickým kovem“ během celé „ doby bronzové “, více než 2000 let (velmi přibližně: XXXV - 11 století před naším letopočtem).
Čistý cín byl získán nejdříve ve 12. století, R. Bacon jej uvádí ve svých spisech . Předtím cín vždy obsahoval proměnlivé množství olova. Chlorid SnCl 4 poprvé získal A. Libavý v roce 1597. Alotropii cínu a fenomén „cínového moru“ vysvětlil v roce 1911 E. Cohen.
Latinský název stannum , spojený se sanskrtským slovem znamenajícím „odolný, odolný“, původně označoval slitinu olova a stříbra a později další slitinu , která ji napodobuje , obsahující asi 67 % cínu; do 4. století našeho letopočtu. E. tomuto slovu se začalo říkat vlastně cín [6] .
Slovo cín je běžné slovanské, nicméně v některých slovanských jazycích se stejným nebo stejným kořenem slova ( polsky ołów , česky olovo , srbsky cín , bělorusky volava atd.) označuje jiný, navenek podobný kov - olovo . Slovo cín má korespondenci v pobaltských jazycích (srov . lit. alavas, alvas , lotyšské alva - "cín", pruské alwis - "olovo"). Jde o sufixový útvar od kořene ol- (srov . starohornoněmecké elo - "žlutý", latinsky albus - "bílý" atd.), kov je tedy pojmenován podle barvy [7] .
Kompletní elektronická konfigurace atomu cínu je: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 2
Hustota: v pevném stavu při +20 °C - 7,3 g/cm3; v kapalném stavu při bodu tání - 6,98 g / cm³. Teplota: tání - 231,91 ° C [2] ; varu - 2620 ° С. Koeficient lineární expanze: při teplotě 0 °C se rovná 1,99 10 −5 K −1 ; při +100 °С se rovná 2,38 10 −5 K −1 [4] ; průměr v rozmezí 0–100 °C je 2,62·10 −5 K −1 [2] . Měrná tepelná kapacita: v pevném stavu při +20 °C - 226 J / (kg K); v kapalném stavu při teplotě tání 268 J/(kg K). Molární tepelná kapacita při konstantním tlaku: při 0 °C je 27,11 J / (mol K) (bílý cín), 25,79 J / (mol K) (šedý cín). [čtyři] Skupenské teplo tání je 7,19 kJ/mol. [2] Výparné teplo je 296 kJ/mol. [čtyři] Tepelná vodivost při +20 °C - 65,26 W / (m K) [4] . Měrný elektrický odpor při +20 °С je 0,115 μΩ m [4] (podle jiných zdrojů 0,128 μΩ m při +25 °С [2] ). Tepelný součinitel odporu je 4,5·10 −3 K −1 [2] . Měrná elektrická vodivost při +20 °C - 8,69 MS/m. Debyeova teplota je 200 K (bílý cín), 212 K (šedý cín) [2] .Mechanické a technologické vlastnosti:
modul pružnosti 55 GPa při 0 °C [4] [2] a 48 GPa při 100 °C; smykový modul 16,8–8,1 GPa [2] ; pevnost v tahu - 20 MPa; relativní prodloužení - 40 % [4] ; Tvrdost podle Brinella - 152 MPa (bílý cín), 62 MPa (šedý cín) [4] ; licí teplota - 260-300 °C.Při teplotách mírně nad 170 °C cín křehne [2] .
Standardní elektrodový potenciál E °Sn 2+ /Sn je -0,136 V a E páru °Sn 4+ /Sn 2+ je asi 0,151 V.
Jednoduchá látka cín je polymorfní. Za normálních podmínek existuje ve formě β -modifikace (bílý cín), která je stabilní nad +13,2 °C. Bílý cín je stříbřitě bílý, měkký, tažný kov, který tvoří tetragonální krystaly , prostorová skupina I 4/ amd , parametry buňky a = 0,58197 nm , c = 0,3175 nm , Z = 4 . Koordinačním prostředím každého atomu cínu v něm je osmistěn . Hustota p- Sn je 7,228 g/ cm3 . Při ohýbání cínových tyčí se od vzájemného tření krystalitů ozývá charakteristické křupání [8] .
Po ochlazení se bílý cín přemění na α - modifikaci (šedý cín). Šedý cín tvoří kubické krystaly , prostorová grupa Fd 3 m , parametry buňky a = 0,646 nm , Z = 8 se strukturou podobnou diamantu . V šedém cínu je koordinačním mnohostěnem každého atomu čtyřstěn , koordinační číslo 4. Fázový přechod β - Sn na α - Sn je doprovázen zvýšením měrného objemu o 25,6 % (hustota α - Sn je 5,75 g / cm 3 ), což vede k drcení cínu na prášek. Entalpie přechodu α → β Δ H = 2,08 kJ/mol . Jedna modifikace přechází v druhou tím rychleji, čím nižší je okolní teplota. Při -33 °C je rychlost transformace maximální. Bílý cín však může být přechlazen na teploty helia. Bílý cín přechází v šedý také vlivem ionizujícího záření [9] .
Vzhledem k silnému rozdílu ve strukturách obou modifikací cínu se liší i jejich elektrické vlastnosti. Takže β -Sn je kov a α -Sn je polovodič. Pod 3,72 K α -Sn přechází do supravodivého stavu. Atomy v krystalové mřížce bílého cínu jsou v elektronickém s 2 p 2 stavu. Cínová šedá je kovalentní krystal s diamantovou strukturou a elektronickým sp 3 stavem. Bílý cín je slabě paramagnetický , atomová magnetická susceptibilita χ \u003d +4,5 10-6 ( při 303 K ), stává se diamagnetickým při bodu tání, χ \u003d -5,1 10-6 . Šedý cín je diamagnetický , χ \u003d -3,7 10-5 ( při 293 K ).
Kontakt šedého cínu a bílé vede k „infekci“ posledně jmenovaného, to znamená ke zrychlení fázového přechodu ve srovnání se spontánním procesem v důsledku výskytu zárodků nové krystalické fáze. Kombinace těchto jevů se nazývá „cínový mor“. [10] Současný název tomuto procesu dal E. Cohen v roce 1911 (nazval jej také „muzejní nemoc“ [11] ), ale tento jev byl znám již ve starověku, zmiňují ho Aristoteles a Plutarch [11] . Počátek vědeckého studia tohoto fázového přechodu byl položen v roce 1870 prací petrohradského vědce, akademika Y. Fritzscheho . Mnoho cenných postřehů a myšlenek o tomto procesu vyjádřil D. I. Mendělejev ve svých Základech chemie.
Jedním z prostředků prevence „cínového moru“ je přidání stabilizátoru, jako je vizmut , do cínu . Na druhou stranu proces přechodu bílého cínu na šedou při nepříliš nízkých teplotách urychluje katalyzátor chlorciničitan amonný (NH 4 ) 2 SnCl 6 [12] .
" Cínový mor " - jeden z důvodů smrti Scottovy výpravy na jižní pól v roce 1912 . Zůstala bez paliva kvůli tomu, že palivo unikalo z utěsněných plechových nádrží postižených „plechovým morem“ [13] .
Někteří historici uvádějí jako jeden z důvodů porážky Napoleonovy armády v Rusku v roce 1812 „plechový mor“ – silné mrazy vedly k přeměně cínových knoflíků na uniformách vojáků na prášek [14] .
Cínový mor zničil mnoho muzejních exponátů. V ruských muzejních sbírkách nejsou žádné cínové předměty velkého starověku, jsou zde pouze jednotlivé předměty ze 14. století, stávající exponáty pocházejí převážně z 18. a následujících století. Z pokladnice carevny Taťjany Michajlovny , sestry cara Alexeje Michajloviče , a z pokladnice jeho dcer Feodosie Alekseevny a Sofya Alekseevny v sakristii katedrály Nanebevzetí Nejsvětější Trojice byla zničena řada nádobí a misek ze 17. století. Klášter v Alexandrově , kde se při porevoluční devastaci po roce 1917 na dlouhou dobu přestalo topit [11] .
Cín zasažený „morem“ po opětovném roztavení zbělá. K přeměně šedého cínu na bílý však stačí udržovat jej při zvýšené teplotě, podle některých zdrojů nad +40 °C, podle jiných - nad +59 °C [11] . Aby zastavili ničení předmětů zasažených „plechovým morem“, restaurátoři je nechávají hodinu i déle ve vroucí vodě [11] .
Při vysokých tlacích byly nalezeny další dvě modifikace cínu: γ - cín (přechod při teplotě 161 °C a tlaku cca 4 GPa, při pokojové teplotě a tlaku 10 GPa) a σ -cín (přechod při a teplota asi 1000 °C a tlak nad 21 GPa ) [15] .
Přírodní cín se skládá z deseti stabilních nuklidů s hmotnostními čísly 112 (ve směsi 0,96 % hm.), 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 124 (5,94 %). U některých z nich je dvojitý beta rozpad energeticky možný , ale zatím (2018) nebyl experimentálně pozorován, protože předpokládaný poločas rozpadu je velmi dlouhý (více než 1020 let) [16] .
Cín má největší počet stabilních izotopů ze všech prvků , což je způsobeno tím, že 50 (počet protonů v jádrech cínu) je magické číslo - tvoří vyplněný protonový obal v jádře a tím zvyšuje vazebnou energii a stabilitu jádra. Jsou známy dva dvojmo magické izotopy cínu, oba jsou radioaktivní, protože jsou daleko od pásma stability beta: 100 Sn s nedostatkem neutronů ( Z = N = 50 ) a 132 Sn bohatý na neutrony ( Z = 50 , N = 82 ).
Izotopy cínu 117Sn a 119Sn jsou Mössbauerovy izotopy a používají se v gama rezonanční spektroskopii .
Při pokojové teplotě je cín, stejně jako jeho germanium, odolný vůči vzduchu nebo vodě. Taková inertnost se vysvětluje tvorbou povrchového filmu oxidů. Znatelná oxidace cínu na vzduchu začíná při teplotách nad 150 °C:
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:
Rozpustný ve zředěných kyselinách (HCl, H 2 SO 4 ) [17] :
Cín reaguje s koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou. V tomto případě šedý cín ( α -Sn) tvoří roztok chloridu cínatého a bílý ( β- Sn) - cínatý (IV) chlorid [18] :
Složení reakčního produktu cínu s kyselinou dusičnou závisí na koncentraci kyseliny. V koncentrované kyselině dusičné (60 %) vzniká kyselina cíničitá β -SnO 2 n H 2 O [17] (někdy se její vzorec zapisuje jako H 2 SnO 3 ). V tomto případě se cín chová jako nekov:
Při interakci se zředěnou kyselinou dusičnou (3-5%) vzniká dusičnan cínatý [17] :
Oxiduje se alkalickými roztoky na hydroxociničitan (II), který je náchylný k disproporcionaci v horkých roztocích [17] :
Méně stabilní oxidační stav než (IV). Sloučeniny cínu (II) mají vysokou redukční aktivitu a jsou snadno disproporční [17] :
Ve vzduchu jsou sloučeniny rychle oxidovány kyslíkem, a to jak v pevné formě [17] , tak v roztocích [18] :
Silným redukčním činidlem je " cínová sůl " SnCl 2 · 2H 2 O [17] .
Oxid lze získat působením amoniaku na horký roztok chloridu cínatého v atmosféře CO 2 [17] :
Oxid se také získává mírným zahřátím hydroxidu cínatého Sn (OH) 2 ve vakuu nebo opatrným zahřátím některých solí:
[17]V roztocích cínatých solí dochází k silné hydrolýze [17] :
Když je roztok soli Sn(II) vystaven sulfidovým roztokům, vysráží se sraženina sulfidu cínatého :
Tento sulfid lze snadno oxidovat na sulfidový komplex roztokem polysulfidu sodného, po okyselení se sulfid cínatý změní na sraženinu [17] :
Oxid cíničitý (SnO 2 ) vzniká přímou oxidací kyslíkem. Při tavení s alkáliemi tvoří cíničitany , při působení vody tvoří hydroxocíničitany [17] :
Při hydrolýze roztoků cíničitých solí vzniká bílá sraženina - tzv. kyselina α - cíničitá [17] :
Čerstvě získaná kyselina α -cín se rozpouští v kyselinách a zásadách [17] :
Během skladování kyselina α -cín stárne, ztrácí vodu a přechází na kyselinu β- cín, která je chemicky inertnější. Tato změna vlastností je spojena s poklesem počtu aktivních skupin HO-Sn při stání a jejich nahrazením inertnějšími přemosťovacími -Sn-O-Sn-vazbami [17] .
Hydrid cínu - stannan SnH 4 - lze získat reakcí:
Tento hydrid je velmi nestabilní a pomalu se rozkládá i při 0 °C.
Tetravalentní cín tvoří rozsáhlou třídu organických sloučenin cínu používaných v organické syntéze, jako pesticidy atd.
Cín je vzácný stopový prvek, z hlediska rozšíření v zemské kůře zaujímá 47. místo. Clarkův obsah cínu v zemské kůře je podle různých zdrojů od 2⋅10 −4 do 8⋅10 −3 hm %. Hlavním minerálem cínu je kassiterit (cínový kámen) SnO 2 obsahující až 78,8 % cínu. Mnohem méně rozšířený je v přírodě stanin ( cínové pyrity ) - Cu 2 FeSnS 4 (27,5 % Sn).
Světová ložiska cínu jsou především v Číně a jihovýchodní Asii - Indonésii , Malajsii a Thajsku . Velká ložiska jsou také v Jižní Americe ( Bolívie , Peru , Brazílie ) a Austrálii .
V Rusku se zásoby cínových rud nacházejí na území Chabarovsk ( okres Solněčnyj - ložiska Festivalnoe, Solnechnoye, Lunnoye, Pridorozhnoye, Perevalnoye a Sobolinoye [19] ; Verkhnebureinsky okres - autonomní ložisko Pravugourmiyskoye ) v Čukotské autonomní oblasti ( skladiště Pyrkakay ; důl / vesnice Valkumey , Iultin - vývoj ložisek byl uzavřen na počátku 90. let 20. století ), v Přímořském kraji ( okres Kavalerovsky ), v Jakutsku ( ložisko Deputatskoye ) a dalších oblastech.
Prevalence v přírodě se odráží v následující tabulce [20] :
Geol. objekt | Kamen. meteority | Dunites a další. | Čediče atd. | Diority atd. | Granitoidy | Hlína atd. | oceánská voda | Živá hmota (% živé hmotnosti) | Půda | rostlinný popel |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Obsah, hmotnost. % | 1⋅10 −4 | 5⋅10 −5 | 1,5⋅10 −4 | − | 3⋅10 −4 | 1⋅10−3 _ | 7⋅10 −7 | 5⋅10 −5 | 1⋅10−3 _ | 5⋅10−4 _ |
V neznečištěných povrchových vodách se cín nachází v submikrogramových koncentracích. V podzemních vodách jeho koncentrace dosahuje několika mikrogramů na litr, zvyšuje se v oblasti ložisek cínové rudy, do vod se dostává v důsledku ničení primárně sulfidických minerálů , které jsou nestabilní v oxidační zóně. MPC Sn = 2 mg/dm3 .
Cín je amfoterní prvek, to znamená prvek schopný vykazovat kyselé a zásadité vlastnosti. Tato vlastnost cínu také určuje rysy jeho rozšíření v přírodě. Díky této dualitě vykazuje cín litofilní, chalkofilní a siderofilní vlastnosti. Cín se svými vlastnostmi blíží křemenu, v důsledku čehož je známa úzká příbuznost cínu ve formě oxidu (kasiteritu) s kyselými granitoidy ( litofilita ), často obohacenými cínem, až do vzniku samostatného křemene - kassiteritové žíly. Alkalické chování cínu je dáno tvorbou velmi různorodých sulfidických sloučenin ( chalkofilita ), až po tvorbu nativního cínu a různých intermetalických sloučenin známých v ultrabazických horninách ( siderofilita ).
Hlavní forma nálezu cínu v horninách a minerálech je rozptýlená (neboli endokrypta). Cín však tvoří i minerální formy a v této formě se často vyskytuje nejen jako akcesor v kyselých vyvřelinách, ale tvoří i komerční koncentrace především v oxidových (kasiterit SnO 2 ) a sulfidových (stanin) formách [21] .
pevná fáze. MinerályObecně lze rozlišit následující formy nálezu cínu v přírodě:
V sulfidických ložiskách je cín obsažen jako izomorfní prvek ve sfaleritu ( ložisko Silinskoje , Rusko, Primorye), chalkopyritu ( ložisko Dubrovskoje , Rusko, Primorye), pyritech. Vysoké koncentrace cínu byly zjištěny v pyrrhotit z greisenů z ložiska Smirnovskij (Rusko, Primorye). Předpokládá se, že v důsledku omezeného izomorfismu dochází k rozkladu pevných roztoků s mikrosegregacemi Cu 2 +1 Fe +2 SnS 4 nebo tillitu PbSnS 2 a dalších minerálů.
Správné minerální formy Přírodní prvky, slitiny a intermetalické sloučeninyPřestože jsou koncentrace těchto minerálů v horninách velmi nízké, jsou distribuovány v široké škále genetických formací. Mezi nativní formy byly identifikovány spolu s Sn, Fe, Al, Cu, Ti, Cd a tak dále, nepočítaje již známé nativní platinoidy , zlato a stříbro . Stejné prvky tvoří mezi sebou různé slitiny: (Cu + Sn + Sb), (Pb + Sn + Sb) a další, stejně jako tuhé roztoky. Z intermetalických sloučenin stistait SnSb, atakit (Pd,Pt) 3 Sn, shtumyrlit Pt (Sn,Bi), zvyagincevit (Pd,Pt) 3 (Pb,Sn), taimyrit (Pd,Cu,Pt) 3 Sn a další [22] [23] .
Uvedené formy nálezu cínu a dalších prvků se nacházejí v různých geologických formacích [23] :
Nejznámější formou je hlavní minerál cín- kasiterit SnO 2 , což je kombinace cínu s kyslíkem . Podle jaderné gama-rezonanční spektroskopie minerál obsahuje Sn +4 .
KassiteritKassiterit (z řeckého kassiteros - cín) je hlavním rudným minerálem pro získávání cínu, chemický vzorec je SnO 2 . Teoreticky obsahuje 78,62 % Sn. Tvoří samostatné segregace, zrna, pevné masivní agregáty, ve kterých minerální zrna dosahují velikosti 3-4mm i více. Ve své čisté formě, bezbarvé krystaly, nečistoty dodávají minerálu různé barvy.
Hlavní formy izolace kassiteritu:
V Rusku jsou ložiska kassiteritu na severovýchodě, v Primorye, Jakutsku , Zabajkalsku ; v zahraničí - v Malajsii , Thajsku , Indonésii , Číně , Bolívii , Nigérii a dalších zemích.
Hydroxidové sloučeninySekundární místo zaujímají hydroxidové sloučeniny cínu , které lze považovat za soli polycínových kyselin . Patří mezi ně minerál sukulait Ta 2 Sn 2 +2 O [25] ; pevný roztok cínu v magnetitu ve formě Fe 2 SnO 4 nebo Fe 3 SnO 3 (Bretshtein Yu. S., 1974; Voronina L. B., 1979); " varlamovit " - produkt oxidace staninu ; předpokládá se, že jde o směs amorfních a semiamorfních sloučenin Sn, kyseliny metacíničité, polykondenzované fáze a hydrokasiteritové fáze. Jsou známy také hydratované oxidační produkty - hydromartit 3SnO·H 2 O; mushistonit (Cu,Zn,Fe)Sn(OH) 6 ; hydrocíničitan měďnatý CuSn(OH) 6 a další.
SilikátyJe známa velká skupina cínových silikátů reprezentovaná malayaitem CaSn[SiO 5 ] [26] ; pabstit Ba(Sn, Ti)Si 3 O 9 [25] , stokazit Ca 2 Sn 2 Si 6 O 18 4H 2 O aj. Malayait tvoří dokonce průmyslové akumulace.
SpinelySpinely jsou známé také z jiných oxidových sloučenin , například minerál nigerit Sn 2 Fe 4 Al 16 O 32 (Peterson EU, 1986).
Sulfidové sloučeniny cínuZahrnuje různé sloučeniny cínu se sírou. Jedná se o druhou průmyslově významnou skupinu minerálních forem cínu. Nejdůležitější z nich je stanin , druhý nejdůležitější minerál. Kromě toho jsou zaznamenány frankeit Pb 5 Sn 3 Sb 2 S 14 , herzenbergit SnS, berndtit SnS 2 , tillit PbSnS 2 a kesterit Cu 2 ZnSnS 4 . Byly také identifikovány složitější sulfidové sloučeniny cínu s olovem , stříbrem a mědí , které mají hlavně mineralogický význam. Těsná příbuznost cínu s mědí způsobuje častou přítomnost chalkopyritu CuFeS 2 v ložiskách cínové rudy s tvorbou kassiterit-chalkopyritové parageneze.
StanninStannin (z lat. stannum - cín), pyrity cínu, minerál z třídy sulfidů s obecným vzorcem tvaru Cu 2 FeSnS 4 . Vyplývá to z chalkopyritového vzorce nahrazením jednoho atomu Fe Sn. Obsahuje 29,58 % Cu, 12,99 % Fe, 27,5 % Sn a 29,8 S, dále nečistoty Zn, Sb, Cd, Pb a Ag. Rozšířený nerost v cínových ložiskách Ruska. Na řadě ložisek v Rusku (Primorye, Jakutsko) a Střední Asii (Tádžikistán) je základním prvkem sulfidických minerálů a často spolu s varlamovitem tvoří 10–40 % celkového cínu. Často tvoří šíření ve sfaleritu ZnS, chalkopyritu. V mnoha případech jsou pozorovány jevy rozpadu stanitu s uvolňováním kassiteritu.
Koloidní formaKoloidní a cín-křemičité sloučeniny hrají významnou roli v geochemii cínu, i když nebyly podrobně studovány. Významné místo v geologii prvku hrají kolomorfní sloučeniny a produkty jeho krystalických přeměn na kryptokrystalické variety. Kolomorfní kassiterit je považován za formu exprese viskózních gelovitých roztoků.
Nezávislé studie odhalily abnormálně vysokou rozpustnost SnO 2 v roztocích chloru a křemíku. Maximální rozpustnosti je dosaženo při poměru .
Analýza vlastností sloučeniny Sn (OH) 4 a jejich blízkosti ke sloučenině Si (OH) 4 odhaluje její schopnost polymerovat za vzniku H 2 Sn k O 2 k +1 , Sn k O 2 k −1 ( OH) 2 sloučeniny . V obou případech je možná substituce (OH) skupiny anionty F a Cl.
Polymerace molekul Sn(OH) 4 a jejich kombinace s molekulami Si(OH) 4 tedy vede k vytvoření gelu (koloidního) a vzniku řetězců H m Sn 2 n Si n Op , s m ≤ 8 [27] nebo Hs [ Si02n ( SnOm ) d ] ( Nekrasov I. Ya. et al., 1973).
Dostupné údaje naznačují, že koloidní forma je přirozeným meziproduktem při srážení cínu z hydrotermálních roztoků.
Formy hledání cínu v kapalné fáziNejméně studovaná část geochemie cínu, i když kassiterity byly nalezeny v plynokapalných inkluzích ve formě vězňových minerálů (Kokorin A. M. et al., 1975). Neexistují žádné práce o analýze konkrétních přírodních roztoků obsahujících cín. V podstatě všechny informace vycházejí z výsledků experimentálních studií, které hovoří pouze o pravděpodobných formách cínu v roztocích. Na vývoji metodologie těchto studií se významně podílí akademik V. L. Barsukov [21] .
Celý soubor experimentálně zavedených forem hledání cínu v roztocích je rozdělen do skupin:
Výše popsané geochemické vlastnosti cínu se nepřímo odrážejí ve formační klasifikaci ložisek cínu navržené E. A. Radkevichem s následnými doplňky.
A. Formace cínonosné žuly . Kassiterit se nachází v akcesorické části granitů. B. Vznik žuly vzácných kovů . Jedná se o žuly typu lithionit-amazonit-albit (apogranity podle A. A. Beuse). Kassiterit v příslušenství spolu s kolumbitem-tatnatlitem, mikrolitem a dalšími. C. Vznik cínonosných pegmatitů . Pro typy Be-Li-, Be-Ta-, F-Li- je typická cínová mineralizace. D. Formace živce-křemen-kasiterit . Vybraná Iv. F. Grigorjev. Jedná se o křemenno-živcové žíly s kassiteritem a dalšími minerály. D. Tvorba křemene-kasiteritu . Distribuováno na severovýchodě Ruska. Jsou to žilné zóny, greiseny s křemenem, muskovit, wolframit, kassiterit a další. E. Tvorba kasiterit-silikát-sulfidů s turmalínovými a chloritovými typy. Jedna z hlavních produktivních formací Primorye Ruska. G. Tvorba kasiterit-sulfidu . Také hlavní cínonosný útvar. Rozlišuje hlavní typy: 1) zásobní cín-wolframová mineralizace; 2) rudní tělesa kvarkasiterit-arsenopyritového typu; 3) produktivní křemenné žíly typu sulfid-kasiterit-chlorit. H. Tin-skarn formace . I. Tvorba dřevitého cínu (tvorba ryolitu). K. Vznik bazických a ultrabazických hornin (podle I. Ya. Nekrasova) [27] . L. Vznik alkalických hornin Ukrajiny (podle V. S. Metallidi, 1988).Během výrobního procesu je rudonosná hornina ( kasiterit ) rozdrcena na průměrnou velikost částic ~10 mm v průmyslových mlýnech, načež je kasiterit díky své relativně vysoké hustotě a hmotnosti oddělen od odpadní horniny vibrací-gravitací. metoda na koncentračních tabulkách. Kromě toho se používá flotační metoda obohacování/čištění rudy. Tak je možné zvýšit obsah cínu v rudě na 40-70%. Dále se koncentrát praží na kyslíku, aby se odstranily nečistoty síry a arsenu. Výsledný koncentrát cínové rudy se taví v pecích. V procesu tavení se obnovuje do volného stavu pomocí dřevěného uhlí při restaurování, jehož vrstvy se v elektrických pecích střídavě skládají s vrstvami rudy, případně hliníku (zinku) : Vysoce čistý cín polovodičové čistoty se připravuje elektrochemickou rafinací nebo zónovým tavením [28] . V červenci 2021 cena cínu vyletěla na téměř 34 000 $/tunu [29]
O roli cínu v živých organismech není známo téměř nic. Denní příjem cínu s jídlem je 0,2-3,5 mg , při pravidelné konzumaci konzerv až 38 mg . Lidské tělo obsahuje přibližně (1-2) 10-4 % cínu, nejvyšší koncentrace je pozorována ve střevě. [32]
Kovový cín je netoxický, což umožňuje jeho použití v potravinářském průmyslu. Cín představuje pro člověka nebezpečí ve formě par, různých aerosolových částic a prachu. Při vystavení výparům nebo prachu z cínu se může vyvinout stanóza – poškození plic. Plynná látka stannan (vodík cín) je nejsilnější jed, navíc se při kontaktu se vzduchem samovolně vznítí . Velmi toxické jsou také některé organické sloučeniny cínu , jako je tetraethylcín . Přechodně přípustná koncentrace sloučenin cínu v atmosférickém vzduchu je 0,05 mg/m 3 , MPC cínu v potravinách je 200 mg/kg , v mléčných výrobcích a šťávách - 100 mg/kg . Toxická dávka cínu pro člověka je 2 g , intoxikace organismu začíná při obsahu v těle 250 mg/kg . [32]
Škodlivé nečistoty obsažené v cínu za normálních podmínek skladování a používání, včetně v tavenině při teplotách do 600 ° C, se neuvolňují do ovzduší v objemech překračujících maximální přípustnou koncentraci (zejména stanovenou v souladu s GOST 12.1.005). -76. Dlouhá (v rozmezí 15–20 let ) expozice cínovému prachu má fibrogenní účinek na plíce a může způsobit, že pracovníci onemocní pneumokoniózou [33] .
cínová kostka
Cínová ruda
Plechovka pocínovaná
Cínový vojáček v podobě po odlití
Zónovaný kassiteritový krystal v tenkém řezu ( polarizované světlo , šířka obrazu - 3,3 mm)
Krystaly kassiteritu (tmavé)
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Řady elektrochemické aktivity kovů | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |
cínu | Sloučeniny|
---|---|
|
mincovní kovy | |
---|---|
Kovy | |
Slitiny |
|
Skupiny mincí | |
Kovové skupiny | |
viz také |