Thiếc

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Thiếc
Indi ← Thiếc → Antimon
Ge
   
 
50		 Sn
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
↑
Sn
↓
Pb
Bảng tiêu chuẩn
Hình dạng
Có hai màu tùy cấu trúc phân tử là bạc (dạng beta) hay xám (dạng alpha)
Tính chất chung
Tên, Ký hiệu, Số Thiếc, Sn, 50
Phiên âm /ˈtɪn/
Phân loại Kim loại
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp 14, 5, p
Khối lượng nguyên tử 118,710
Cấu hình electron [Kr] 4d10 5s2 5p2
Số electron trên vỏ điện tử 2, 8, 18, 18, 4
Electron shell 050 Tin.svg
Tính chất vật lý
Màu Bạc hoặc xám
Trạng thái vật chất Chất rắn
Mật độ gần nhiệt độ phòng (Bạc) 7,365 g·cm−3
Mật độ gần nhiệt độ phòng (Xám) 5,769 g·cm−3
Mật độ ở thể lỏng khi đạt nhiệt độ nóng chảy 6,99 g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy 505,08 K, 231,93 °C, 449,47 °F
Nhiệt độ sôi 2875 K, 2602 °C, 4716 °F
Nhiệt lượng nóng chảy (Bạc) 7,03 kJ·mol−1
Nhiệt lượng 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 ôxi 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 140 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 139±4 pm
Bán kính van der Waals 217 pm
Thông tin khác
Ghi chú về cấu trúc tinh thể Bốn phương (Bạc), Lập phương dạng kim cương (Xám)
Trạng thái trật tự từ Nghịch từ (Xám)[1], Thuận từ (Bạc)
Điện trở suất (0 °C) 115 n Ω·m
Độ dẫn nhiệt 66,8 W·m−1·K−1
Độ giãn nở nhiệt (25 °C) 22,0 µm·m−1·K−1
Mô đun Young 50 GPa
Mô đun cắt 18 GPa
Mô đun nén 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
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
112Sn 0.97% 112Sn ổn định với 62 nơtron
114Sn 0.66% 114Sn ổn định với 64 nơtron
115Sn 0.34% 115Sn ổn định với 65 nơtron
116Sn 14.54% 116Sn ổn định với 66 nơtron
117Sn 7.68% 117Sn ổn định với 67 nơtron
118Sn 24.22% 118Sn ổn định với 68 nơtron
119Sn 8.59% 119Sn ổn định với 69 nơtron
120Sn 32.58% 120Sn ổn định với 70 nơtron
122Sn 4.63% 122Sn ổn định với 72 nơtron
124Sn 5.79% 124Sn ổn định với 74 nơtron
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 số nguyên tử là 50. Thiếc có màu ánh bạc, nhiệt độ nóng chảy thấp (232 °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 cassiterit, ở dạng Ôxít. Thiếc là một thành phần chính tạo ra hợp kim đồng thiếc.

Mục lục

Đặc điểm [sửa]

Vật lí [sửa]

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.[2]

Thiếc-β (dạng kim loại hay thiếc trắng), ổn định ở mức nhiệt độ phòng và cao hơn, có tính dễ dát mỏng; trong khi thiếc-α (dạng phi kim hay thiếc xám), ổn định ở nhiệt độ 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 loại bột màu xám xỉn không có ứng dụng rộng rãi, ngoại trừ một vài ứng dụng làm vật liệu bán dẫn đặc biệt.[2] 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.[3] Mặc dù nhiệt độ biến đổi dạng α-β trên danh nghĩa là ở 13,2 °C, nhưng các tạp chất (như Al, Zn, vv...) hạ thấp nhiệt độ chuyển đổi dưới 0 °C khá sâu, và khi bổ sung Sb hoặc Bi thì sự chuyển đổi có thể không xảy ra, làm tăng độ bền của thiếc.[4]

Sự chuyển đổi này gọi là phân rã thiếc. Phân rã thiếc từng là một vấn đề nghiêm trọng ở Bắc Âu trong thế kỷ 18 khi các loại đàn đại phong cầm 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 nỗi các nút bằng thiếc trên đồng phục của lính phân rã theo thời gian, góp phần vào sự thất bại của Grande Armée.[5]

Thiếc phẩm cấp thương mại (99,8%) có tính kháng biến dạng do ảnh hưởng ức chế 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 tạo ra các pha liên kim loại giòn cứng, là 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.[4]

Hóa học [sửa]

Thiếc có tính chống ăn mòn từ nước nhưng có thể dễ hòa tan bởi axit và bazơ. Thiếc có thể được đánh rất bóng và được dùng là lớp phủ bảo vệ cho các kim loại khác.[2] 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.[6] Thiếc là một chất xúc tác khi oxy có trong dung dịch và giúp tăng tốc độ phản ứng.[2]

Đặc tính nổi bật [sửa]

Là kim loại màu trắng bạc, dẻo (dễ cán thành lá mỏng gọi là giấy thiếc) Nhiệt độ nóng chảy là 232 °C, nhiệt độ sôi 2602 °C Có hai dạng thù hình :

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

Sản xuất [sửa]

Thiếc được sản xuất từ việc khử quặng thiếc với cacbon trong lò lửa quặt.[7][8][9]

Khai thác mỏ và nấu chảy [sửa]

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,[10] chiếm 43% sản lượng thế giới, theo sau là Indonesia, và thứ 3 là Peru theo báo cáo của USGS.[11]

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.[note 1]

Sản lượng khai thác và nung chảy (tấn), 2006[12]
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
Thái 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.[13] 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 [sửa]

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, Cộng 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.[14]

Các công ty khai thác mỏ thiếc lớn nhất theo sản lượng (tấn)[15]
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 [sửa]

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 [sửa]

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.[16]

Ghi chú [sửa]

  1. ^ Estimates vary between USGS and The British Geological Survey. The latter was chosen because it indicates that the most recent statistics are not estimates, and estimates match more closely with other estimates found for Congo-Kinshasa.

Tham khảo [sửa]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ a b c d Holleman, Arnold F.; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; (1985). “Tin”. Lehrbuch der Anorganischen Chemie (bằng German) . Walter de Gruyter. tr. 793–800. ISBN 3110075113. 
  3. ^ Molodets, A. M.; Nabatov, S. S. (2000). “Thermodynamic Potentials, Diagram of State, and Phase Transitions of Tin on Shock Compression”. High Temperature 38 (5): 715–721. doi:10.1007/BF02755923. 
  4. ^ a b Schwartz, Mel (2002). “Tin and Alloys, Properties”. Encyclopedia of Materials, Parts and Finishes (ấn bản 2). CRC Press. ISBN 1566766613. 
  5. ^ Le Coureur, Penny; Burreson, Jay (2004). Napoleon's Buttons: 17 Molecules that Changed History. New York: Penguin Group USA. 
  6. ^ Craig, Bruce D; Anderson, David S; International, A.S.M. (tháng 1 năm 1995). Handbook of corrosion data. tr. 126. ISBN 978-0-87170-518-1. 
  7. ^ Schrader, George F; Elshennawy, Ahmad K; Doyle, Lawrence E (tháng 7 năm 2000). Manufacturing processes and materials. ISBN 978-0-87263-517-3. 
  8. ^ Louis, Henry (1911). Metallurgy of tin. 
  9. ^ Control, Tin Under. Tin Under Control. ISBN 978-0-8047-2136-3. 
  10. ^ Shiyu, Yang (1991). “Classification and type association of tin deposits in Southeast Yunnan Tin Belt”. Chinese Journal of Geochemistry 10 (1): 21–35. doi:10.1007/BF02843295. 
  11. ^ Carlin, Jr., James F. “Mineral Commodity Summary 2008: Tin” (PDF). United States Geological Survey. 
  12. ^ World Mineral Production 2002–06. British Geological Survey. tr. 89. Truy cập ngày 7 tháng 7 năm 2009. 
  13. ^ Polgreen, Lydia (15 tháng 11 năm 2008). “The Spoils: Congo's Riches, Looted by Renegade Troops”. New York Times. Truy cập ngày 25 tháng 5 năm 2010. 
  14. ^ “International Tin Research Institute. LME Tin Brands”. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2009. 
  15. ^ “International Tin Research Institute. Top Ten Tin Producing Companies”. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2009. 
  16. ^ G. G. Graf "Tin, Tin Alloys, and Tin Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH, Weinheim doi:10.1002/14356007.a27_049

Liên kết ngoài [sửa]

Wikimedia Commons có thêm thể loại hình ảnh và tài liệu về Thiếc.
Tra tin trong từ điển mở tiếng Việt Wiktionary
Hộp này:
Bảng tuần hoàn
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
Kim loại kiềm Kim loại kiềm thổ Nhóm lantan Nhóm actini Kim loại chuyển tiếp Kim loại khác Á kim Phi kim khác Halogen Khí trơ Không rõ
Lấy từ “http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Thiếc&oldid=11157573”