Thiếc

Thiếc,  50Sn
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Thiếc, Sn
Phiên âm	/ˈtɪn/
Hình dạng	Có hai màu tùy cấu trúc phân tử là bạc (dạng beta) hay xám (dạng alpha)
Thiếc trong bảng tuần hoàn
Ge ↑ Sn ↓ Pb Indi ← Thiếc → Antimon
Số nguyên tử (Z)	50
Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar)	118,710
Phân loại	kim loại
Nhóm, phân lớp	14, p
Chu kỳ	Chu kỳ 5
Cấu hình electron	[Kr] 4d10 5s2 5p2
mỗi lớp	2, 8, 18, 18, 4
Tính chất vật lý
Màu sắc	Bạc hoặc xám
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	505,08 K ​(231,93 °C, ​449,47 °F)
Nhiệt độ sôi	2875 K ​(2602 °C, ​4716 °F)
Mật độ	(Bạc) 7,365 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa) (Xám) 5,769 g·cm−3
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 6,99 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	(Bạc) 7,03 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	(Bạc) 296,1 kJ·mol−1
Nhiệt dung	(Bạc) 27,112 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	4, 2, -4 ​Lưỡng tính
Độ âm điện	1,96 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 708,6 kJ·mol−1 Thứ hai: 1411,8 kJ·mol−1 Thứ ba: 2943,0 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị	thực nghiệm: 140 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	139±4 pm
Bán kính van der Waals	217 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Bốn phương (Bạc), Lập phương dạng kim cương (Xám)
Độ giãn nở nhiệt	22,0 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt	66,8 W·m−1·K−1
Điện trở suất	ở 0 °C: 115 n Ω·m
Tính chất từ	Nghịch từ (Xám), Thuận từ (Bạc)
Mô đun Young	50 GPa
Mô đun cắt	18 GPa
Mô đun khối	58 GPa
Hệ số Poisson	0,36
Độ cứng theo thang Mohs	1,5
Độ cứng theo thang Brinell	51 MPa
Số đăng ký CAS	7440-31-5
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Thiếc
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 112Sn 0.97% 112Sn ổn định với 62 neutron 114Sn 0.66% 114Sn ổn định với 64 neutron 115Sn 0.34% 115Sn ổn định với 65 neutron 116Sn 14.54% 116Sn ổn định với 66 neutron 117Sn 7.68% 117Sn ổn định với 67 neutron 118Sn 24.22% 118Sn ổn định với 68 neutron 119Sn 8.59% 119Sn ổn định với 69 neutron 120Sn 32.58% 120Sn ổn định với 70 neutron 122Sn 4.63% 122Sn ổn định với 72 neutron 124Sn 5.79% 124Sn ổn định với 74 neutron 126Sn Tổng hợp 2,3×105 năm β− 0.380 126Sb

Thiếc là một nguyên tố hóa học trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev, có ký hiệu là Sn và đứng ở vị trí 50. Thiếc có màu ánh bạc, nhiệt độ nóng chảy thấp (250 °C), rất khó bị ôxy hóa, ở nhiệt độ môi trường thiếc chống được sự ăn mòn và người ta cũng tìm thấy chúng có mặt ở rất nhiều hợp kim. Nhờ đặc tính chống ăn mòn, người ta cũng thường tráng hay mạ lên các kim loại dễ bị ôxy hoá nhằm bảo vệ chúng như một lớp sơn phủ bề mặt, như trong các tấm sắt tây dùng để đựng đồ thực phẩm. Thiếc thông thường được khai thác và thu hồi từ quặng caxetirit, ở dạng Ôxít. Thiếc là một thành phần chính tạo ra hợp kim đồng thiếc.

Đặc điểm

Vật lí

Thiếc nóng chảy

Thiếc là một kim loại màu trắng bạc, kết tinh cao, dễ uốn, dễ dát mỏng. Khi một thanh thiếc bị bẻ cong, âm thanh nứt vỡ có thể nghe được do song tinh của các tinh thể.

Thiếc-β (dạng kim loại), tồn tại ở nhiệt độ phòng và nóng hơn, có tính dễ dát mỏng; trong khi thiếc-α (dạng không kim loại), được hình thành khi thiếc được làm nguội dưới 13,2 °C, có tính giòn. Nó có dạng cấu trúc tinh thể kiểu kim cương, tương tự như kim cương, silic hay germani. Thiếc-α không có tính chất kim loại nào cả. Nó là một kim loại bột màu xám tối không có ứng dụng rộng rãi, một vài ứng dụng làm vật liệu bán dẫn đặc biệt. Hai dạng thù hình là thiếc-α và thiếc-β thường được gọi là thiếc xám và thiếc trắng. Hai dạng thù hình khác là thiếc-γ và thiếc-σ tồn tại ở nhiệt độ trên 161 °C và áp suất trên vài GPa. Mặc dù nhiệt độ biến đổi dạng α-β thường ở 13,2 °C, tạp chất (như Al, Zn, vv...) thấp hơn nhiệt độ chuyển đổi hoàn toàn dưới 0 °C, và tùy vào điều kiện Sb hoặc Bi sự chuyển đổi không thể xảy ra, làm tăng độ bền của thiếc.

Sự chuyển đổi này gọi là tin pest. Tin pest từng là một vấn đề nghiêm trọng ở bắc Âu trong thế kỷ 18 khi organ pipes làm từ hợp kim thiếc đôi khi bị ảnh hưởng trong mùa đông lạnh giá. Một vài nguồn đề cập rằng trong suốt chiến dịch ở Nga của Napoleon năm 1812, nhiệt độ trở nên quá lạnh đến nổi các nút bằng thiết trên đồng phục của lính phân rã theo thời gian, góp phần vào sự thất bại của Grande Armée.

Thiếc cấp thương mại (99.8%) có tính kháng biến dạng do ức chế ảnh hưởng của một lượng nhỏ tạp chất bitmut, antimon, chì, và bạc. Các nguyên tố tạo hợp kim như đồng, antimon, bitmut, cadmi, và bạc tăng độ cứng của nó. Thiếc có khuynh hướng dễ dàng chuyển sang các pha bán kim giòn cứng, là một dạng không mong đợi. Nhìn chung, nó không tạo thành các dải dung dịch rắn rộng trong các kim loại khác, và chỉ có một vài nguyên tố có khả năng hòa tan rắn trong thiếc. Các hệ Eutectic xảy ra với bitmut, galli, chì, tali, và kẽm.

Hóa học

Thiếc có tính chống ăn mòn từ nước nhưng có thể dễ hòa tan bởi axit và bazơ. Thi61c có thể được đánh rất bóng và được dùng là lớp phủ bảo vệ cho các kim loại khác. Trong trường hợp này, một lớp ôxit bảo vệ được sử dụng để chống các tác nhân ôxy hóa. Lớp ôxit này được tạo ra từ ôxit thiếc và các hợp kim thiếc khác. Tin acts as a catalyst when oxygen is in solution and helps accelerate chemical attack.

Đặc tính nổi bật

Là kim loại màu trắng bạc,dẻo (dễ cán thành lá mỏng gọi là giấy thiếc) Nhiệt độ nóng chảy là 232oC, nhiệt độ sôi 2620oC Có hai dạng thù hình :

• Thiếc trắng bền ở nhiệt độ trên 14oC có D =7,92g/cm3
• Thiếc xám bền ở nhiệt độ dưới 14oC có D =5,85g/cm3

Sản xuất

Thiếc được sản xuất từ việc khử quặng thiếc với carbon trong reverberatory furnace.

Khai thác mỏ và nấu chảy

Năm 2006, tổng sản lượng thiếc của 9 nhà sản xuất trên toàn thế giới đạt 321.000 tấn, sản lượng thiếc nung chảy là 340.000 tấn. Từ mức sản lượng 186.300 tấn năm 1991, sản lượng thiếc tăng 89% lên 351.800 tấn năm 2005. Hầu hết sản lượng tăng là từ Trung Quốc và Indonesia, với đỉnh điểm cao nhất trong giai đoạn 2004–2005, khi nó tăng 23%. Trong khi vào thập niên 1970 Malaysia là nước sản xuất lớn nhất với sản lượng gần 1/3 sản lượng toàn cầu, sau đó nó giảm hạng dần, và hiện tại chỉ còn các nhà sản xuất nung chảy và trung tâm thương mại. Năm 2007, Trung Quốc là nhà sản xuất thiếc lớn nhất, ở Trung Quốc các mỏ thiếc tập trung thành dải ở đông nam Vân Nam, chiếm 43% sản lượng thế giới, theo sau là Indonesia, và thứ 3 là Peru theo báo cáo của USGS.

Bản bên dưới thể hiện các quốc gia có sản lượng khai thác mỏ thiếc lớn nhất và sản lượng thiếc nung chảy lớn nhất.

Sản lượng khai thác và nung chảy (tấn), 2006

Quốc gia	Sản lượng khai thác mỏ	Sản lượng nung chảy
Indonesia	117.500	80.933
Trung Quốc	114.300	129.400
Peru	38.470	40.495
Bolivia	17.669	13.500
Thai Lan	225	27,540
Malaysia	2,398	23.000
Bỉ	0	8.000
Nga	5.000	5.500
Congo-Kinshasa ('08)	15.000	0

Sau khi phát hiện ra mỏ thiếc ở Bisie, North Kivu thuộc cộng hòa dân chủ Congo năm 2002, việc khai thác bất hợp pháp đã tăng thêm khoảng 15.000 tấn. Điều này phần lớn thúc đẩy các cuộc xung đột gần đây ở nơi này cũng như ảnh hưởng đến thị trường thế giới.

Công nghiệp

10 công ty lớn nhất sản xuất hầu hết thiếc trên thế giới năm 2007. Hiện không rõ rằng các công ty này có sản xuất thiếc nung chảy từ mỏ ở Bisie, Công hòa Dân chủ Congo, nơi đây được quản lý bởi lực lượng ly khai với sản lượng 15.000 tấn. Hầu hết thiếc trên thế giới được buôn bán trên London Metal Exchange (LME), từ 8 quốc gia với 17 thương hiệu.

Các công ty khai thác mỏ thiếc lớn nhất theo sản lượng (tấn)

Công ty	Chính thể	2006	2007	%Biến đổi
Yunnan Tin	China	52,339	61,129	16.7
PT Timah	Indonesia	44,689	58,325	30.5
Minsur	Peru	40,977	35,940	−12.3
Malay	China	52,339	61,129	16.7
Malaysia Smelting Corp	Malaysia	22,850	25,471	11.5
Thaisarco	Thai Lan	27,828	19,826	−28.8
Yunnan Chengfeng	China	21,765	18,000	−17.8
Liuzhou China Tin	China	13,499	13,193	−2.3
EM Vinto	Bolivia	11,804	9,448	−20.0
Gold Bell Group	China	4,696	8,000	70.9

Giá của thiếc đã từng là US$11.900 một tấn vào 24 tháng 11 năm 2008. Giá này lên đến ngưỡng cao nhất gần $25.000 một tấn vào tháng 5 năm 2008, phần lớn do ảnh hưởng của sự sụt giảm sản lượng từ Indonesia.

Ứng dụng

Thiếc được dùng để tráng lên về mặt các vật bằng thép, vỏ hộp thực phẩm, nước giải khát, có tác dụng chống ăn mòn, tạo vẻ đẹp không độc hại Thiếc dùng chế tạo hợp kim Ví dụ: Hợp kim Sn-Sb-Cu có tính chịu ma sát, dùng để chế tạo ổ trục quay Hợp kim Sn-Pb có nhiệt độ nóng chảy thấp (1800C) dùng để chế tạo thiếc hàn g ăn mòn, tạo vẻ đẹp không độc hại

Chú ý

Bài chi tiết: Ngộ độc thiếc

Các trường hợp ngộ độc kim loại thiếc, ôxit của nó và các muối của nó hiện hầu như chưa được biết rõ. Tuy nhiên, các hợp chất có thiếc-carbon nhất định hầu như là chất độc giống như cyanua.

Liên kết ngoài

• WebElements.com – Tin
• Theodore Gray's Wooden Periodic Table Table: Tin samples and castings