Black-Friday-2019-12-Multimediaexpo.png

Cín

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání
Cín
Cín
Atomové číslo50
Relativní atomová hmotnost118,710(7) amu
Elektronová konfigurace [Kr] 4d10 5s2 5p2
Elektronegativita (Pauling)1,96
Teplota tání231,93 °C (505,08 K)
Teplota varu2602 °C (2875 K)
Hustota(bílý) 7,26 g.cm-3
(šedý) 5.769 g.cm-3
Hustota při teplotě tání6,99 g.cm-3
Registrační číslo CAS7440-31-5
Tvrdost1,5
Kostka cínu

Cín, chemická značka Sn (lat. Stannum) patří mezi kovy, které jsou známy lidstvu již od starověku především jako součást slitiny zvané bronz. Má velmi nízký bod tání a je dobře kujný a odolný vůči korozi. Nachází využití při výrobě slitin (bronz, pájky, ložiskový kov), v potravinářství při dlouhodobém uchovávání potravin (pocínování konzerv, cínové fólie) a při výrobě uměleckých předmětů.

Obsah

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Nízkotavitelný kov, používaný člověkem již od starověku. Cín je v normálním prostředí značně odolný proti korozi a zároveň je zdravotně prakticky nezávadný. Je to stříbrobílý lesklý kov, není příliš tvrdý, ale je značně tažný. Takže jej lze válcovat na velmi tenké fólie (obalový materiál staniol). Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství: Sn+2 a Sn+4.

Cín je vůči vzduchu i vodě za normální teploty stálý. Vůči působení silných minerálních kyselin není cín příliš odolný. Velmi ochotně se rozpouští především v kyselině chlorovodíkové za přítomnosti i malých množství oxidačních činidel (HNO3, H2O2, …). Také v silně alkalických roztocích se kovový cín poměrně rychle rozpouští za vzniků ciničitanového aniontu [SnO3]-2. Cín je tedy amfoterní.

Kovový cín se vykytuje ve třech alotropních modifikacích: šedý α - cín, krystalizující v kubické soustavě, bílý β - cín, který se vyskytuje v tetragonální krystalické soustavě, a γ-cín krystalizující v kosočtverečné soustavě. Přechod mezi formou bílého a šedého cínu nastává při teplotě 13,2 °C. Jsou-li cínové předměty (nádoby, sošky) dlouhodobě vystaveny takto nízkým teplotám, může dojít k přechodu původně bílého cínu na šedou modifikaci a předmět se rozpadne na prach. Tento jev je označován jako cínový mor a byl znám již od středověku, kdy přes zimu teploty v hradních místnostech mohly klesnout pod uvedenou hodnotu a došlo ke zničení cínových nádob. γ-cín vzniká z bílého β - cínu až při 160 °C.

Výskyt

Cínová konvice

Celkově je cín v zemské kůře poměrně vzácným prvkem. Průměrný obsah činí pouze 2 - 4 ppm (mg/kg). V mořské vodě činí jeho koncentrace pouze 3 mikrogramy v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom cínu přibližně 30 miliard atomů vodíku.

Hlavní cínovou rudou je kasiterit neboli cínovec, chemicky oxid cíničitý SnO2, který obsahuje 78,62 % cínu. Další, ale vzácná cínová ruda, je například stannin Cu2S.FeS.SnS2. Cínovec se vyskytuje v cínovcových žilách a pegmatitech, hromadí se v náplavech. V České republice jsou poměrně bohatá naleziště cínových rud, např. Cínovec, Horní Krupka, Horní Slavkov. Světová ložiska jsou především v Barmě, Indonésii, Malajsii, Bolívii, Brazílii, Rusku (Jakutsko a Čukotka), Nigérii a Austrálii.

Dalšími méně známými rudami cínu jsou franckeit Pb5Sn3Sb2S14, stanin Cu2FeSnS4 (resp. Cu2S•FeS•SnS2) a cylindrit Pb3Sn4FeSb2S14.

Výroba

Výroba kovového cínu z rudy je jednoduchá, jde o žárovou redukci uhlím v šachtových nebo plamenných pecích:

SnO2 + 2 C → Sn + 2 CO

Ve strusce, která vzniká při tomto pochodu je ještě stále velké množství cínu a lze jej získat redukčním pochodem (tavením strusky v plamenných pecích s vápnem a uhlím) nebo srážecím pochodem (tavením se železnými odpadky).

SnSiO3 + CaO + C → Sn + CaSiO3 + CO redukční pochod
SnSiO3 + Fe → FeSiO3 + Sn srážecí pochod

K opětovné regeneraci pocínovaných předmětů lze využít elektrolýzu nebo se cín z pocínovaných kovových povrchů zpětně získává působením plynného chloru.

Historie a výroba v minulosti

cínová křtitelnice, kostel v Jaroměři

V Bibli i v nejstarších spisech Řeků a Římanů se vyskytují pojmy, která mnozí badatelé vztahují k výrobě cínu. Není nijak vyloučeno, že cín byl znám velmi dávno, především pro svou poměrně snadnou výrobu z rud. Herodotos mluví o cínových ostrovech a Plinius píše, že cín je dražší než olovo a že se dováží z cínových ostrovů v Atlantickém oceánu. Za cínové ostrovy se pokládají ostrovy Scillské u pobřeží jižní Anglie, odkud Féničané cín vyváželi do Východní Evropy a Západní Asie. Později poskytovalo Féničanům dostatek cínu Španělsko. Těžba cínové rudy na Pyrenejském poloostrově zanikla v dobách, kdy se Maurové usazovali ve Španělsku. Začátkem tisíciletí byla nejdůležitější naleziště cínovce v Evropě v Anglii v Cornwallu a Devonshire.

V Krušných horách, které se proslavily bohatstvím cínové rudy, se začalo s dobýváním cínu v Krupce roce 1200. V 15. století byly založeny hutě v Cínovci a v 16. století ve Slavkově. Všechny hutě a doly byly zničeny za třicetileté války a poté nebyly dlouho obnoveny. Dnes funguje pouze jedna huť.

Postup historické výroby

Cínovec se rozemele, plaví a potom se praží, aby se odstranily síra a arsen. Propírání i pražení rudy se obvykle několikrát opakuje. Tím způsobem se obohatí cínová ruda na obsah až 70 % cínu. Z cínovce se získává kov redukcí uhlím v peci. V Čechách v Krupce je v provozu jedna šachtová pec , která se plní střídavě dřevěným uhlím a rudou. Obdržený cín není zcela čistý a proto se dále rafinuje.

Rafinace cínu se provádí na nakloněné nístěji, pokryté žhavým uhlím. Na uhlí se vlije v šachtové peci získaný cín, který stéká po žhavém uhlí a zanechává na něm nečistoty. Práce s naléváním cínu na uhlí se opakuje tolikrát, až cín na uhlí nezanechává zbytky při odtékání. Vyčištěný cín se lije do kadlubů.

Protože je cínu značný nedostatek, vyrábí se cín i ze zbytků a odřezků bílého plechu. Při výrobě se použije elektrického proudu. Elektrolytem je roztok hydroxidu sodného NaOH, anodu tvoří drátěný košík naplněný odpadky bílého plechu. Na železné katodě se usazuje houbovitý cín, který se vybírá a taví za vzniku velmi čistého kovu. Železné odpadky po odstranění cínu se použijí jako šrot při výrobě železa a oceli.

Využití

Cínový vojáček

Se zpracováním cínu litím do různých forem se setkáváme již od poloviny 3. tisíciletí př. n. l. I v antice byla výroba cínových předmětů vysoce ceněna, ale cínařství dosáhlo vrcholu v evropském středověku, renesanci a baroku. Hlavními výrobky z té doby jsou užitkové a liturgické nádoby, svícny, křtitelnice. Povrch těchto výrobků byl zdoben reliéfy, rytím, cizelováním a leptáním. Před objevením porcelánu byl cín důležitým materiálem pro výrobu talířů, konví a číší. Později byly z cínu odlévány i drobné hračky (cínoví vojáčci), sošky, pamětní medaile apod.

V současné době je těžiště využití kovového cínu v potravinářství. Vysoká odolnost cínu proti korozi a jeho zdravotní nezávadnost ho určují jako ideální materiál pro styk s dlouhodobě uchovávanými potravinami. Protože cena samotného cínu je poměrně vysoká, je plech pro výrobu konzerv obvykle ze slitin železa a cínem v tenké vrstvě je pokrýván vnitřní povrch, který je v kontaktu s potravinami. Podobně se upravují i kovové povrchy zařízení pro potravinářský průmysl – trubky, kotle, reaktory… Z cínu lze také vyválcovat tenké fólie (staniol), které se opět uplatňují při ochraně potravin nebo jiných předmětů před korozí. Dnes jsou ale vytlačovány hliníkovou fólií - alobalem, který je znatelně levnější a má stejné vlastnosti, kromě zdravotní nezávadnosti.

Ve sklářském průmyslu je lití skleněných tabulí na roztavený cín ideální metodou pro výrobu dokonale rovných skleněných ploch o značně velkých rozměrech (výkladní skříně, okna moderních výškových budov a dalších).

Elementární cín získává supravodivé vlastnosti při teplotách pod 3,72 K. Dosažení této teploty není technicky příliš obtížné a proto cínové krystaly sloužily jako první materiál pro studium jevů supravodivosti (např. Meissnerův-Ochsenfeldův jev).

Slitiny cínu

Základní nevýhodou čistého cínu je skutečnost, že je velmi měkký a nehodí se proto k výrobě nástrojů nebo zbraní. Teprve objev slitin cínu s mědí a dalšími kovy umožnil rozkvět starověké metalurgie a přispěl k rychlejšímu vývoji civilizace.

bronzová nádoba

Sloučeniny

Cín vytváří s většinou minerálních kyselin dvě řady solí s mocenstvím Sn+2 a Sn+4. Ve vodných roztocích jsou ionty o uvedeném mocenství stálé pouze v přítomnosti velkého nadbytku kyselin (především HCl stabilizuje ion Sn+4 tvorbou silných chlorokomplexů). Roztoky cínatých solí Sn+2 se ve styku se vzdušným kyslíkem pozvolna oxidují na soli cíničité.

Hlavní praktické uplatnění nalézají roztoky cínatých solí jako redukční činidla střední síly. Jsou nasazovány jak v organické tak anorganické syntéze i v analytické chemii v reduktometrických titracích nebo při tvorbě těkavých hydridů arsenu nebo antimonu.

Sloučeniny cínaté

Sloučeniny cíničité

Literatura

Externí odkazy


Flickr.com nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Cín
Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Cín


Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Hlavní funkce
Navigace
Nástroje
Příspěvky a dary
Další informace