Cín - Tin

Cín,  50 Sn
Sn-Alpha-Beta.jpg
Cín
Allotropes alfa, α (šedá) ; beta, β (bílá)
Vzhled stříbřitě bílá (beta, β) nebo šedá (alfa, α)
Standardní atomová hmotnost A r, std (Sn) 118,710 (7)
Cín v periodické tabulce
Vodík Hélium
Lithium Beryllium Boron Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon
Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlór Argon
Draslík Vápník Skandium Titan Vanadium Chrom Mangan Žehlička Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Bróm Krypton
Rubidium Stroncium Yttrium Zirkonium Niob Molybden Technecium Ruthenium Rhodium Palladium stříbrný Kadmium Indium Cín Antimon Tellurium Jód Xenon
Cesium Baryum Lanthan Cerium Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Merkur (prvek) Thallium Vést Vizmut Polonium Astat Radon
Francium Rádium Actinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornie Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Draslík Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ge

Sn

Pb
indiumcínantimon
Atomové číslo ( Z ) 50
Skupina skupina 14 (uhlíková skupina)
Doba období 5
Blok   p-blok
Konfigurace elektronů [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 2
Elektrony na skořápku 2, 8, 18, 18, 4
Fyzikální vlastnosti
Fáze na  STP pevný
Bod tání 505,08  K (231,93 ° C, 449,47 ° F)
Bod varu 2875 K (2602 ° C, 4716 ° F)
Hustota (blízko  rt ) bílá, β: 7,265 g/cm 3
šedá, α: 5,769 g/cm 3
při kapalině (při  mp ) 6,99 g / cm 3
Teplo fúze bílá, β: 7,03  kJ/mol
Teplo odpařování bílá, β: 296,1 kJ/mol
Molární tepelná kapacita bílá, β: 27,112 J/(mol · K)
Tlak páry
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T  (K) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
Atomové vlastnosti
Oxidační stavy −4 , −3, −2, −1, 0, +1, +2 , +3, +4 amfoterní oxid)
Elektronegativita Paulingova stupnice: 1,96
Ionizační energie
Atomový poloměr empirické: 140  hod
Kovalentní poloměr 139 ± 16 hodin
Van der Waalsův poloměr 217 hod
Barevné čáry ve spektrálním rozsahu
Spektrální linie cínu
Další vlastnosti
Přirozený výskyt prvotní
Krystalická struktura tělo-tetragonální
Tetragonální krystalová struktura na cínu zaměřená na tělo

bílá (β)
Krystalická struktura face-střed diamantu krychlový
Diamantová krychlová struktura pro cín

šedá (α)
Rychlost zvuku tenký prut 2730 m/s (při  pokojové teplotě ) (válcované)
Teplotní roztažnost 22,0 µm/(m⋅K) (při 25 ° C)
Tepelná vodivost 66,8 W/(m⋅K)
Elektrický odpor 115 nΩ⋅m (při 0 ° C)
Magnetické uspořádání šedá: diamagnetická
bílá (β): paramagnetická
Molární magnetická citlivost (bílý) +3,1 × 10 −6  cm 3 /mol (298 K)
Youngův modul 50 GPa
Tažný modul 18 GPa
Hromadný modul 58 GPa
Poissonův poměr 0,36
Tvrdost podle Brinella 50–440 MPa
Číslo CAS 7440-31-5
Dějiny
Objev kolem 35. století před naším letopočtem
Symbol „Sn“: z latinského stannum
Hlavní izotopy cínu
Izotop Hojnost Poločas rozpadu ( t 1/2 ) Režim rozpadu Produkt
112 Sn 0,97% stabilní
114 Sn 0,66% stabilní
115 Sn 0,34% stabilní
116 Sn 14,54% stabilní
117 Sn 7,68% stabilní
118 Sn 24,22% stabilní
119 Sn 8,59% stabilní
120 Sn 32,58% stabilní
122 Sn 4,63% stabilní
124 Sn 5,79% stabilní
126 Sn stopa 2,3 x 10 5  y β - 126 Sb
Kategorie Kategorie: Cín
| Reference

Cín je chemický prvek se symbolem Sn (z latiny : stannum ) a atomovým číslem  50. Cín je stříbrný kov, který má charakteristický slabý žlutý odstín.

Plechovka je dostatečně měkká, aby se dala krájet malou silou. Když je kostka cínu ohnuta, lze slyšet takzvaný „ pláč cínu “ v důsledku twinningu v krystalech cínu; tuto vlastnost sdílí indium , kadmium , zinek a zmrzlá rtuť .

Čistý cín po ztuhnutí má zrcadlový vzhled podobný většině kovů. Ve většině slitin cínu (jako je cín ) kov tuhne matně šedou barvou.

Cín je post-přechodný kov ve skupině 14 z periodické tabulky prvků . Získává se hlavně z minerálu kasiteritu , který obsahuje oxid cínatý , SnO
2
. Cín vykazuje chemickou podobnost s oběma svými sousedy ve skupině 14, germaniem a olovem , a má dva hlavní oxidační stavy , +2 a o něco stabilnější +4. Cín je 49. nejrozšířenějším prvkem na Zemi a díky svému magickému počtu protonů má s 10 stabilními izotopy největší počet stabilních izotopů v periodické tabulce .

Má dvě hlavní allotropy : při pokojové teplotě je stabilní allotrop β-cín, stříbřitě bílý, tvárný kov; při nízkých teplotách je méně hustý šedý α-cín, který má diamantovou krychlovou strukturu. Kovový cín ve vzduchu snadno neoxiduje .

První slitina cínu používaná ve velkém měřítku byl bronz , vyrobený z 1 / 8  cínu a 7 / 8  mědi , již od roku 3000 před naším letopočtem. Po roce 600 př. N. L. Se vyráběl čistý kovový cín. Cín , což je slitina 85–90% cínu, přičemž zbytek běžně sestává z mědi , antimonu a olova, se používal na příbory od doby bronzové až do 20. století. V moderní době se cín používá v mnoha slitinách, zejména v měkkých pájkách cínu / olova , kterých je obvykle 60% a více, a při výrobě transparentních, elektricky vodivých filmů z oxidu india a cínu v optoelektronických aplikacích. Dalším velkým aplikací je koroze -resistant cínování z oceli . Vzhledem k nízké toxicitě anorganického cínu je pocínovaná ocel široce používána pro balení potravin jako plechovky . Některé organické sloučeniny cínu mohou být extrémně toxické.

Charakteristika

Fyzický

Kapka ztuhlého roztaveného cínu

Cín je měkký, tvárný , tvárný a vysoce krystalický stříbřitě bílý kov . Když je kostka cínu ohnuta, z twinningu krystalů je slyšet praskající zvuk známý jako „ plechový pláč “ . Cín taje při asi 232 ° C (450 ° F), nejnižší ve skupině 14. Teplota tání je dále snížena na 177,3 ° C (351,1 ° F) pro částice 11 nm.

Externí video
ikona videa β – α přechod cínu při −40 ° C (časová prodleva; jedna sekunda videa je jedna hodina v reálném čase

β-cín, kovová forma nebo bílý cín, má strukturu BCT a je stabilní při pokojové teplotě i nad ní a je tvárný. α-cín, nekovová forma nebo šedý cín, je stabilní pod 13,2 ° C (55,8 ° F) a je křehký . α-cín má diamantovou krychlovou krystalovou strukturu podobnou diamantu , křemíku nebo germania . α-cín nemá žádné kovové vlastnosti, protože jeho atomy tvoří kovalentní strukturu, ve které se elektrony nemohou volně pohybovat. α-cín je matně šedý práškový materiál, který nemá jiné běžné použití než specializované polovodičové aplikace. γ-cín a σ-cín existují při teplotách nad 161 ° C (322 ° F) a tlacích nad několika GPa .

V chladných podmínkách má beta-cín tendenci se samovolně transformovat na α-cín, což je jev známý jako „ cínový škůdce “ nebo „cínová nemoc“. Některé neověřitelné zdroje také uvádějí, že během Napoleonovy ruské kampaně v roce 1812 se teploty natolik ochladily, že se plechové knoflíky na uniformách vojáků časem rozpadly, což přispělo k porážce Grande Armée , přetrvávající legendy.

Transformační teplota α-β je 13,2 ° C (55,8 ° F), ale nečistoty (např. Al, Zn atd.) Ji snižují hluboko pod 0 ° C (32 ° F). S přidáním antimonu nebo vizmutu nemusí k transformaci vůbec dojít, což zvyšuje trvanlivost.

Komerční třídy cínu (obsah 99,8% cínu) odolávají transformaci díky inhibičnímu účinku malého množství bizmutu, antimonu, olova a stříbra přítomných jako nečistoty. Legující prvky jako měď, antimon, vizmut, kadmium a stříbro zvyšují tvrdost cínu. Cín snadno vytváří tvrdé, křehké intermetalické fáze, které jsou obvykle nežádoucí. Nemíchá se do roztoku s většinou kovů a prvků, takže cín nemá velkou rozpustnost v tuhých látkách. Cín se dobře mísí s jednoduchými eutektickými systémy pro vizmut , gallium , olovo , thallium a zinek .

Cín se stává supravodičem pod 3,72  K a byl jedním z prvních studovaných supravodičů. Meissner účinek , jeden z charakteristických rysů supravodičů, byl poprvé objeven v supravodivý cínové krystaly.

Chemikálie

Cín odolává korozi z vody , ale může být korodován kyselinami a zásadami . Cín může být vysoce leštěný a používá se jako ochranný povlak pro jiné kovy, ochranná oxidová ( pasivační ) vrstva brání další oxidaci. Cín působí jako katalyzátor spouštějící chemickou reakci roztoku obsahujícího kyslík a pomáhá zvyšovat rychlost chemické reakce, která vzniká.

Izotopy

Cín má deset stabilních izotopů , největší počet ze všech prvků. Izotopy cínu mají atomovou hmotnost 112, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 122 a 124. 120 Sn tvoří téměř třetinu všech izotopů; 118 Sn a 116 Sn jsou také běžné, zatímco 115 Sn je nejméně běžný stabilní izotop. Izotopy se sudými hmotnostními čísly nemají žádný jaderný spin , zatímco ty s lichými hmotnostními čísly mají spin +1/2. Cín patří mezi nejjednodušší prvky k detekci a analýze pomocí NMR spektroskopie, která se spoléhá na molekulovou hmotnost a její chemické posuny jsou vztaženy proti SnMe
4
. Velký počet stabilních izotopů je považován za přímý důsledek toho, že cín má atomové číslo 50, „ magické číslo “ v jaderné fyzice.

Cín má 31 nestabilních izotopů, jejichž hmotnost se pohybuje od 99 do 139. Nestabilní izotopy cínu mají poločas rozpadu kratší než jeden rok kromě 126 Sn, který má poločas rozpadu 230 000 let. 100 Sn a 132 Sn jsou dva z mála nuklidů s jádrem „ dvojnásobně magického “, které přesto, že jsou nestabilní, protože mají velmi nerovnoměrný poměr neutronů a protonů , jsou koncovými body, za kterými jsou izotopy cínu lehčí než 100 Sn a těžší než 132 Sn jsou mnohem méně stabilní. Dalších 30 metastabilních izomerů bylo identifikováno pro izotopy cínu mezi 111 a 131, nejstabilnější je 121 m Sn , s poločasem rozpadu 43,9 let.

Relativní rozdíly v počtu stabilních izotopů cínu lze vysvětlit tím, jak vznikají během hvězdné nukleosyntézy . 116 sn až 120 Sn se tvoří v s -procesu (pomalé zachycování neutronů) ve většině hvězd, což vede k tomu, že jsou nejběžnějšími izotopy cínu, zatímco 122 Sn a 124 Sn se tvoří pouze v r -procesu (rychlé zachycení neutronů) u supernov a jsou méně časté. Izotopy cínu 117 Sn až 120 Sn se také vyrábějí v r -procesu. 112 Sn, 114 Sn, a 115 Sn, nemůže být ve významných množstvích v s - nebo R -procesy a patří mezi p-jader , jejichž původ není dobře známa. Některé představy o jejich vzniku zahrnují zachycení protonů a fotodisintegraci , 115 Sn může být částečně produkován v s -procesu, a to jak přímo, tak jako dcera dlouhověkých 115 In .

Etymologie

Slovo cín je sdíleno mezi germánskými jazyky a lze jej vysledovat až po rekonstruované protogermánské * tin-om ; příbuzní zahrnují německý Zinn , švédský tenn a holandský cín . V jiných odvětvích indoevropštiny se nenachází , kromě půjčování si z germánštiny (např. Irské tinne z angličtiny).

Latinský název cín původně znamenalo slitinu stříbra a olova, a přišel znamenat ‚cín‘ ve 4. století-na starší latinského slova pro to bylo plumbum candidum , nebo „bílý olova“. Stannum zjevně pocházelo z dřívějšího stāgnum (což znamená stejnou látku), původ románského a keltského výrazu pro cín . Původ cín / stāgnum je znám; to může být předem Indo-evropský .

Meyers Konversations-Lexikon navrhuje místo toho cín pocházela z Cornwallu Stean , a je důkazem, že Cornwall v prvním století našeho letopočtu byl hlavní zdroj cínu.

Dějiny

Obřadní obří bronzový dirk typu Plougrescant-Ommerschans, Plougrescant, Francie, 1500–1300 př. N. L.

Extrakci a použití cínu lze datovat do počátků doby bronzové kolem roku 3000 př. N. L., Kdy bylo pozorováno, že měděné předměty tvořené polymetalickými rudami s různým obsahem kovů mají různé fyzikální vlastnosti. Nejstarší bronzové předměty měly obsah cínu nebo arsenu menší než 2% a věří se, že jsou výsledkem neúmyslného legování kvůli obsahu stopových kovů v měděné rudě. Přidání druhého kovu k mědi zvyšuje jeho tvrdost, snižuje teplotu tání a zlepšuje proces odlévání tím, že se vytváří tekutější tavenina, která se ochlazuje na hustší a méně houbovitý kov. Jednalo se o důležitou inovaci, která umožnila mnohem složitější tvary odlévané do uzavřených forem doby bronzové. Arzenické bronzové předměty se objevují nejprve na Blízkém východě, kde se arsen běžně vyskytuje s měděnou rudou, ale zdravotní rizika byla rychle realizována a hledání zdrojů mnohem méně nebezpečných cínových rud začalo již v době bronzové. To vyvolalo poptávku po vzácném kovovém cínu a vytvořilo obchodní síť, která spojovala vzdálené zdroje cínu s trhy kultur doby bronzové.

Cassiterit ( SnO
2
), oxidová forma cínu, byla s největší pravděpodobností původním zdrojem cínu. Ostatní cínové rudy jsou méně běžné sulfidy, jako je stannit, které vyžadují více zapojený proces tavení . Cassiterit se často hromadí v aluviálních kanálech jako rýžoviště, protože je tvrdší, těžší a chemicky odolnější než doprovodná žula . Cassiterit má obvykle černou nebo tmavou barvu a tato ložiska lze snadno vidět na březích řek . Náplavová ( placerová ) ložiska mohla být mimochodem shromážděna a oddělena metodami podobnými rýžování zlata .

Sloučeniny a chemie

Ve velké většině svých sloučenin má cín oxidační stav II nebo IV.

Anorganické sloučeniny

Halogenidové sloučeniny jsou známé pro oba oxidační stavy. Pro Sn (IV) jsou všechny čtyři halogenidy dobře známy: SnF 4 , SnCl 4 , SnBr 4 a SnI 4 . Tři těžší členy jsou těkavé molekulární sloučeniny, zatímco tetrafluorid je polymerní. Všechny čtyři halogenidy jsou známé také pro Sn (II): SnF 2 , SnCl
2
, SnBr 2 a SnI 2 . Všechny jsou polymerní pevné látky. Z těchto osmi sloučenin jsou vybarveny pouze jodidy.

Chlorid cínatý (také známý jako chlorid cínatý) je nejdůležitější komerční halogenid cínu. Ilustrující trasy do takových sloučenin, chloru reaguje s kovovým cínem, aby SnCl 4 k tomu, že reakce kyseliny chlorovodíkové a cínu produkuje SnCl
2
a plynný vodík. Alternativně se SnCl 4 a Sn kombinují na chlorid cínatý procesem nazývaným komproporcionace :

SnCl 4 + Sn → 2 SnCl
2

Cín může vytvářet mnoho oxidů, sulfidů a dalších derivátů chalkogenidů . Oxid Sn)
2
(kasiterit) se tvoří, když se cín zahřívá za přítomnosti vzduchu . Sn)
2
je amfoterní , což znamená, že se rozpouští v kyselých i zásaditých roztocích. Stannates se strukturou [ Sn (OH)
6
] 2− , jako K
2
[ Sn (OH)
6
], jsou také známé, ačkoli volná kyselina staničitá H
2
[ Sn (OH)
6
] není znám.

Sulfidy cínu existují v oxidačním stavu +2 i +4: sulfid cínatý a sulfid cínatý ( mozaikové zlato ).

Modely struktury tuhého chloridu cínatého ( SnCl
2
).

Hydridy

Stannanu ( SNH
4
), s cínem v oxidačním stavu +4, je nestabilní. Organotinové hydridy jsou však dobře známy, např. Tributylcínhydrid (Sn (C 4 H 9 ) 3 H). Tyto sloučeniny uvolňují přechodné radikály tributylcínu , což jsou vzácné příklady sloučenin cínu (III).

Organotinové sloučeniny

Organotinové sloučeniny, někdy nazývané stannany, jsou chemické sloučeniny s vazbami cínu a uhlíku. Ze sloučenin cínu jsou komerčně nejužitečnější organické deriváty. Některé organické sloučeniny cínu jsou vysoce toxické a byly použity jako biocidy . První organotinovou sloučeninou, která měla být hlášena, byl diethyltin dijodid ((C 2 H 5 ) 2 SnI 2 ), který popsal Edward Frankland v roce 1849.

Většina organických sloučenin cínu jsou bezbarvé kapaliny nebo pevné látky, které jsou stabilní vůči vzduchu a vodě. Přijímají čtyřbokou geometrii. Sloučeniny tetraalkyl- a tetraaryltinu lze připravit pomocí Grignardových činidel :

SnCl
4
+ 4 RMgBr → R
4
Sn
+ 4 MgBrCl

Smíšené halogenidové alkyly, které jsou běžnější a komerčně důležitější než tetraorganické deriváty, se připravují reakcemi redistribuce :

SnCl
4
+ R.
4
Sn
→ 2 SnCl
2
R 2

Divalentní sloučeniny organického cínu jsou neobvyklé, i když častější než příbuzné dvojmocné organogermaniové a organokřemičité sloučeniny. Větší stabilizace, které má Sn (II), je přičítána „ efektu inertního páru “. Organocínové (II) sloučenin zahrnují oba stannylenes (vzorec: R 2 Sn, jak je vidět na singlet karbeny ) a distannylenes (R 4 Sn 2 ), které jsou zhruba ekvivalentní alkenů . Obě třídy vykazují neobvyklé reakce.

Výskyt

Ukázka kasiteritu, hlavní rudy cínu

Cín se generuje prostřednictvím dlouhodobém s -process v masových hvězdy s nízkou až střední (s hmotností 0,6 až 10 krát větší než je Slunce ), a nakonec beta rozpad těžkých izotopů z india .

Cín je 49. nejhojnějším prvkem v zemské kůře , což představuje 2  ppm ve srovnání se 75 ppm pro zinek, 50 ppm pro měď a 14 ppm pro olovo.

Cín se nevyskytuje jako nativní prvek, ale musí být extrahován z různých rud. Cassiterit ( SnO
2
) je jediným komerčně významným zdrojem cínu, i když se malé množství cínu získává z komplexních sulfidů, jako je stannit , cylindrit , franckeit , canfieldit a teallite . Minerály s cínem jsou téměř vždy spojeny se žulovou horninou, obvykle na úrovni 1% obsahu oxidu cínu.

Vzhledem k vyšší měrné hmotnosti oxidu ciničitého je asi 80% vytěženého cínu ze sekundárních usazenin nacházejících se za primárními lody. Cín se často získává z granulí vypraných v minulosti po proudu a ukládaných v údolích nebo v moři. Nejhospodárnějšími způsoby těžby cínu jsou hloubení , hydraulické těžby nebo otevřené jámy . Většina světového cínu se vyrábí z rýžových usazenin, které mohou obsahovat až 0,015% cínu.

Světové zásoby cínového dolu (tuny, 2011)
Země Rezervy
 Čína 1 500 000
 Malajsie 250 000
 Peru 310 000
 Indonésie 800 000
 Brazílie 590 000
 Bolívie 400 000
 Rusko 350 000
 Austrálie 180 000
 Thajsko 170 000
  jiný 180 000
  Celkový 4 800 000

V roce 2011 bylo vytěženo asi 253 000 tun cínu, převážně v Číně (110 000 t), Indonésii (51 000 t), Peru (34 600 t), Bolívii (20 700 t) a Brazílii (12 000 t). Odhady výroby cínu se historicky lišily podle trhu a technologie těžby. Odhaduje se, že při současných rychlostech spotřeby a technologiích dojde Zemi za 40 let těžitelný cín. V roce 2006 navrhl Lester Brown na základě konzervativních odhadů 2% ročního růstu spotřebu cínu do 20 let.

Ekonomicky obnovitelné zásoby cínu
Rok Milion tun
1965 4265
1970 3,930
1975 9 060
1980 9 100
1985 3060
1990 7 100
2000 7 100
2010 5 200

Šrot je důležitým zdrojem kovu. Získávání cínu prostřednictvím recyklace rychle roste. Zatímco Spojené státy těžily (od roku 1993) ani netavily (od roku 1989) cín, byly největším sekundárním výrobcem a v roce 2006 recyklovaly téměř 14 000 tun.

Nová ložiska jsou hlášena v Mongolsku a v roce 2009 byla v Kolumbii objevena nová ložiska cínu.

Výroba

Cín se vyrábí karbotermickou redukcí oxidu rudy s uhlím nebo koksem. Lze použít jak dozvukovou pec, tak elektrickou pec .

Těžba a tavení

Průmysl

Svícen vyrobený z cínu

Deset největších společností vyrobilo v roce 2007 většinu světového cínu.

Většina světového cínu se obchoduje na LME, z 8 zemí, pod 17 značkami.

Největší společnosti vyrábějící cín (tuny)
Společnost Občanský řád 2006 2007 2017 2006–2017
% změna
Yunnan Tin Čína 52,339 61,129 74 500 42,3
PT Timah Indonésie 44 689 58,325 30 200 -32,4
Malaysia Smelting Corp Malajsie 22 850 25,471 27 200 19.0
Yunnan Chengfeng Čína 21,765 18 000 26 800 23.1
Minsur Peru 40,977 35 940 18 000 -56,1
EM Vinto Bolívie 11 804 9,448 12 600 6.7
Guangxi Čína Cín Čína / / 11 500 /
Thaisarco Thajsko 27,828 19,826 10 600 -61,9
Metallo-Chimique Belgie 8049 8,372 9700 20.5
Gejiu Zi Li Čína / / 8700 /

Mezinárodní rada pro cín byla založena v roce 1947 za účelem kontroly ceny cínu. Spadla v roce 1985. V roce 1984 byla vytvořena Asociace zemí produkujících cín, jejímiž členy jsou Austrálie, Bolívie, Indonésie, Malajsie, Nigérie, Thajsko a Zaire.

Cena a výměny

Světová produkce a cena (americká burza) cínu.

Cín je mezi nerostnými komoditami jedinečný díky složitým dohodám mezi producentskými zeměmi a spotřebitelskými zeměmi z roku 1921. Dřívější dohody bývaly poněkud neformální a vedly v roce 1956 k „první mezinárodní dohodě o cínu“, první ze série, která se účinně zhroutila v roce 1985. Prostřednictvím těchto dohod měla Mezinárodní rada pro cín (ITC) značný vliv na ceny cínu. ITC podporovala cenu cínu v obdobích nízkých cen nákupem cínu pro jeho rezervní zásobu a dokázala omezit cenu v obdobích vysokých cen prodejem ze skladu. Jednalo se o přístup proti volnému trhu, jehož cílem bylo zajistit dostatečný tok cínu do spotřebitelských zemí a zisk pro producentské země. Zásobní zásoba však nebyla dostatečně velká a během většiny z těchto 29 let ceny cínu rostly, někdy prudce, zejména od roku 1973 do roku 1980, kdy nekontrolovatelná inflace sužovala mnoho světových ekonomik.

Na konci sedmdesátých a na začátku osmdesátých let USA omezily své strategické zásoby cínu, částečně proto, aby využily historicky vysokých cen cínu. 1981-1982 recese poškodila plechovou průmyslu. Spotřeba cínu dramaticky poklesla. ITC se dokázala vyhnout skutečně strmým poklesům prostřednictvím zrychleného nákupu svých zásob nárazníků; tato činnost vyžadovala rozsáhlé půjčky. ITC si nadále půjčovala až do konce roku 1985, kdy dosáhla svého úvěrového limitu. Okamžitě následovala velká „cínová krize“ - cín byl vyřazen z obchodování na londýnské burze kovů asi na tři roky. brzy poté se rozpustil a cena cínu, nyní v prostředí volného trhu, klesla na 4 dolary za libru a na této úrovni se udržela až do 90. let minulého století. Cena se do roku 2010 opět zvýšila s oživením spotřeby po hospodářské krizi 2007–2008 , doprovázející doplňování zásob a pokračující růst spotřeby.

London Metal Exchange (LME) je hlavním obchodním místem cínu. Dalšími trhy se smlouvou na cín jsou Kuala Lumpur Tin Market (KLTM) a Indonesia Tin Exchange (INATIN).

Cena za kg v průběhu let:

Cín (US $ za kg)
2008 2009 2010 2011 2012
Cena 18.51 13.57 20,41 26.05 21.13

Aplikace

Světová spotřeba rafinovaného cínu konečným použitím, 2006

V roce 2018 byla na pájku použita téměř polovina veškerého vyrobeného cínu. Zbytek byl rozdělen mezi cínování, cínové chemikálie, mosazné a bronzové slitiny a speciální použití.

Pájka

Cívka bezolovnatého pájecího drátu

Cín se již dlouho používá ve slitinách s olovem jako pájkou v množství 5 až 70% hmotnostních. Cín s olovem tvoří eutektickou směs s hmotnostním podílem 61,9% cínu a 38,1% olova (atomový podíl: 73,9% cínu a 26,1% olova), s teplotou tání 183 ° C (361,4 ° F). Takové pájky se používají především ke spojování potrubí nebo elektrických obvodů . Od 1. července 2006, kdy vstoupila v platnost směrnice Evropské unie o odpadních elektrických a elektronických zařízeních ( směrnice WEEE) a směrnice o omezení nebezpečných látek , se obsah olova v těchto slitinách snížil. Zatímco expozice olova je spojena s vážnými zdravotními problémy , bezolovnatá pájka není bez problémů, včetně vyšší teploty tání a tvorby cínových vousů, které způsobují elektrické problémy. Cínový škůdce se může vyskytovat v bezolovnatých pájkách, což vede ke ztrátě pájeného spoje. Nacházejí se náhradní slitiny, ale problémy s integritou kloubů přetrvávají.

Pocínování

Pocínovaný kov z plechovky .

Cín se snadno váže na železo a používá se k potahování olova , zinku a oceli, aby se zabránilo korozi. Pocínované ocelové nádoby jsou široce používány pro konzervaci potravin , což tvoří velkou část trhu s kovovým cínem. Plech z konzervy na konzervování potravin byl poprvé vyroben v Londýně v roce 1812. Mluvčí britské angličtiny jim říkají „plechovky“, zatímco mluvčí americké angličtiny jim říkají „ plechovky “ nebo „plechovky“. Jedním odvozením takového použití je slangový výraz „ tinnie “ nebo „ plechový “, což v Austrálii znamená „plechovka piva“ . Plechová píšťalka je tzv protože byl sériově vyráběný první pocínované oceli. Měděné nádoby na vaření, jako jsou hrnce a pánve, jsou často vyloženy tenkým plátováním cínu , protože kombinace kyselých potravin s mědí může být toxická.

Specializované slitiny

Cínový talíř
Řemeslníci pracující s plechovými plechy.

Cín v kombinaci s dalšími prvky tvoří širokou škálu užitečných slitin. Cín se nejčastěji leguje mědí. Cínové je 85 až 99% cínu; ložiskový kov má také vysoké procento cínu. Bronz je většinou měď s 12% cínu, zatímco přidáním fosforu se získá fosforový bronz . Bell metal je také slitina měď -cín, obsahující 22% cínu. Cín byl někdy používán při ražení mincí; kdysi tvořilo jednociferné procento (obvykle pět procent nebo méně) amerických a kanadských haléřů. Protože v těchto mincích je často hlavním kovem měď, někdy včetně zinku, dalo by se jim říkat bronz nebo mosazné slitiny.

Niobu -tin sloučenina Nb 3 Sn je komerčně používán ve svitcích na supravodivé magnety pro svou vysokou kritickou teplotou (18 K) a kritickým magnetickým polem (25  T ). Supravodivý magnet o hmotnosti pouhých dvou kilogramů je schopen vytvořit magnetické pole konvenčního elektromagnetu o hmotnosti tun.

Malé procento cínu se přidává do slitin zirkonia na opláštění jaderného paliva.

Většina kovových trubek v varhanách je ze slitiny cínu a olova, přičemž nejběžnějším složením je 50/50. Podíl cínu v trubce definuje tón potrubí, protože cín má žádoucí tonální rezonanci. Když slitina cínu a olova ochlazuje, olověná fáze nejprve ztuhne a poté, když je dosaženo eutektické teploty, zbývající kapalina vytvoří vrstvenou eutektickou strukturu cín/olovo, která je lesklá; kontrast s fází olova vytváří skvrnitý nebo skvrnitý efekt. Tato kovová slitina je označována jako skvrnitý kov. Mezi hlavní výhody použití cínu pro potrubí patří jeho vzhled, zpracovatelnost a odolnost proti korozi.

Optoelektronika

Tyto oxidy india a cínu , jsou elektricky vodivé a transparentní, a se používají k výrobě transparentních elektricky vodivých filmů s aplikací v optoelektronických zařízení, jako jsou displeje z tekutých krystalů .

Další aplikace

Lucerna na reprodukci 21. století z děrovaného cínu.

Děrovaná pocínovaná ocel, také nazývaná děrovaná cín, je řemeslná technika pocházející ze střední Evropy pro vytváření funkčních a dekorativních domácích potřeb. Dekorativní návrhy piercingů existují v široké škále, založené na místní tradici a řemeslníkovi. Děrované plechové lucerny jsou nejběžnější aplikací této řemeslné techniky. Světlo svíčky prosvítající propíchnutým vzorem vytváří dekorativní světelný vzor v místnosti, kde sedí. Lucerny a další děrované cínové výrobky byly vytvořeny v Novém světě z nejranější evropské osady. Známým příkladem je lucerna Revere pojmenovaná po Paulu Revere .

Před moderní érou se v některých oblastech Alp brousil kozí nebo ovčí roh a pomocí abecedy a číslic od jedné do devíti se vyrazil plechový panel. Tento učební nástroj byl vhodně známý jako „roh“. Moderní reprodukce jsou zdobeny takovými motivy, jako jsou srdce a tulipány.

V Americe se ve dnech před chlazením používaly trezory a koláče na potraviny. Jednalo se o dřevěné skříně různých stylů a velikostí - buďto stojící na podlaze, nebo závěsné, které měly odradit škůdce a hmyz a chránit prach před rychle se kazícími potravinami. Tyto skříně měly ve dveřích a někdy i v bocích vložky z pocínovaného plechu, vyražené majitelem domu, truhlářem nebo klempířem v různých provedeních, které umožňovaly cirkulaci vzduchu a vyloučily mouchy. Moderní reprodukce těchto článků zůstávají v Severní Americe populární.

Okenní sklo se nejčastěji vyrábí plovoucím roztaveným sklem na roztaveném cínu ( plavené sklo ), což má za následek plochý a bezchybný povrch. Říká se tomu také „ Pilkingtonův proces “.

Cín se používá jako záporná elektroda v pokročilých lithium-iontových bateriích . Jeho aplikace je poněkud omezena skutečností, že některé cínové povrchy katalyzují rozklad elektrolytů na bázi uhličitanu používaných v Li-ion bateriích.

Fluorid cínatý (II) se přidává do některých výrobků pro péči o zuby jako fluorid cínatý (SnF 2 ). Fluorid cínatý lze smíchat s brusivem na bázi vápníku, zatímco běžnější fluorid sodný se postupně stává biologicky neaktivní v přítomnosti sloučenin vápníku. Bylo také prokázáno, že je účinnější než fluorid sodný při kontrole zánětu dásní .

Cín se používá jako cíl k vytvoření laserem indukovaných plazmat, které působí jako zdroj světla pro extrémní ultrafialovou litografii .

Organotinové sloučeniny

Nejvíce se používají organické sloučeniny cínu. Celosvětová průmyslová produkce pravděpodobně přesahuje 50 000 tun .

PVC stabilizátory

Hlavní komerční aplikace organických sloučenin cínu je ve stabilizaci plastů z PVC . V nepřítomnosti takových stabilizátorů by se PVC za tepla, světla a atmosférického kyslíku rychle degradovalo, což by vedlo ke změně barvy, křehkých produktů. Cín zachycuje labilní chloridové ionty (Cl - ), které by jinak odstranily HCl z plastového materiálu. Typické sloučeniny cínu jsou deriváty karboxylové kyseliny dibutylcíndichlorid, jako je například di -laurát .

Biocidy

Některé organické sloučeniny cínu jsou relativně toxické, s výhodami i problémy. Používají se pro biocidní vlastnosti jako fungicidy , pesticidy , algaecidy , prostředky na ochranu dřeva a antivegetativní látky . Tributylcínoxid se používá jako konzervační prostředek na dřevo . Tributyltin se také používá pro různé průmyslové účely, jako je kontrola slizu v papírnách a dezinfekce cirkulujících průmyslových chladicích vod. Tributyltin byl použit jako přísada do lodních barev, aby se zabránilo růstu znečišťujících organismů na lodích, přičemž použití klesalo poté, co byly sloučeniny organického cínu rozpoznány jako perzistentní organické znečišťující látky s vysokou toxicitou pro některé mořské organismy (například psí medvěd ). EU v roce 2003 zakázala používání organických sloučenin cínu, přičemž jsou znepokojeny toxicitou těchto sloučenin pro mořský život a poškozením reprodukce a růstu některých mořských druhů (některé zprávy popisují biologické účinky na mořský život v koncentraci 1 nanogram na litr ) vedly k celosvětovému zákazu Mezinárodní námořní organizace . Mnoho národů nyní omezuje používání organických sloučenin cínu na plavidla delší než 25 m (82 stop). Perzistence tributyltinu ve vodním prostředí závisí na povaze ekosystému. Kvůli této vytrvalosti a jejímu použití jako přísady do lodních barev byly v mořských sedimentech nacházejících se poblíž námořních doků nalezeny vysoké koncentrace tributyltinu. Tributylcín byl používán jako biomarker imposex v neograstropods , s nejméně 82 známých druhů. S vysokou úrovní TBT v místních pobřežních oblastech, kvůli lodním aktivitám, měl měkkýš nepříznivý účinek. Imposex je uložení mužských sexuálních charakteristik na samičí vzorky, kde rostou penis a paliativní vas deferens . Vysoká hladina TBT může poškodit endokrinní žlázy savců , reprodukční a centrální nervový systém , kostní strukturu a gastrointestinální trakt . Tributyltin ovlivňuje nejen savce, ale také mořské vydry, velryby, delfíny a lidi.

Organická chemie

Některá činidla na bázi cínu jsou užitečná v organické chemii . V největší aplikaci je chlorid cínatý běžným redukčním činidlem pro konverzi nitro a oximových skupin na aminy . Tyto Stilleho reakce páry organických sloučenin cínu s organickými halogenidy nebo pseudohalogenidů .

Li-ion baterie

Cín tvoří s lithiovým kovem několik intermetalických fází, což z něj činí potenciálně atraktivní materiál pro bateriové aplikace. Velká objemová expanze cínu po legování lithiem a nestabilita rozhraní cínu a organického elektrolytu při nízkém elektrochemickém potenciálu jsou největšími výzvami pro uplatnění v komerčních článcích. Problém částečně vyřešila společnost Sony . Cínová intermetalická směs s kobaltem a uhlíkem byla společností Sony implementována do buněk Nexelion vydaných koncem roku 2000. Složení aktivního materiálu je přibližně Sn 0,3 Co 0,4 C 0,3 . Výzkum ukázal, že pouze některé krystalické fasety tetragonálního (beta) Sn jsou zodpovědné za nežádoucí elektrochemickou aktivitu.

Opatření

Případy otravy kovem cínu, jeho oxidy a jeho solemi jsou téměř neznámé. Na druhou stranu některé organické sloučeniny cínu jsou téměř stejně toxické jako kyanid .

Expozice cínu na pracovišti může nastat vdechováním, stykem s kůží a očním kontaktem. Americký úřad pro bezpečnost a ochranu zdraví (OSHA) stanovil přípustný expoziční limit pro expozici cínu na pracovišti na 2 mg/m 3 během 8hodinového pracovního dne. Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví (NIOSH) stanovila mez doporučená expozice (REL), 2 mg / m 3, v průběhu 8 hodin pracovního dne. Při hladinách 100 mg/m 3 je cín bezprostředně nebezpečný pro život a zdraví .

Viz také

Poznámky

Reference

Bibliografie

externí odkazy