锡
锡（英文名称：tin），元素符号为Sn，位于元素周期表第五周期IVA族，是元素周期表中的第50号元素，为p区金属元素，原子量为118.71，原子半径为141pm。锡有三种同素异形体，分别为：灰锡（α型）、白锡（β型）、脆锡（γ型），其中最为常见的是白锡。白锡呈银白色略带蓝色，质地柔软，延展性好，因为其与氧气反应会在锡表面生成一层致密的氧化膜阻止其继续氧，故化学性质稳定。低温下（286K以下），会转变为粉末状的灰锡。白锡加热至434K时转变为易碎的脆锡。
锡是人类最早知道的两种金属之一，在早期的旧约书中就被提到过，在自然界中以锡石（SnO2）形式存在。锡可通过工业上一般的制锡方法获得，也可以通过电解法制取纯度更高的锡。金属锡用途非常广泛，主要应用于制作合金、焊锡、化工制品等，生活中常见的罐头一般都为镀锡铁（马口铁）制成。
金属锡是人体必需微量元素之一，某些锡化合物可抑制癌细胞的生成。金属锡一般无毒性，其简单无机化合物（锡化合物、锡盐）毒性很低，但有机锡试剂有较强的毒性，造成机体肝胆系统、神经系统以及免疫系统等的生理缺陷。
发展历程
锡是人类最早知道的两种金属之一。锡的使用年代可用追溯到公元前3500-3200年，在亚洲伊拉克南部古城Ur发现了含锡10~15%的铜Sn合金制成的青铜工具。中国是最早发现、冶炼并利用锡元素的国家，青铜就是锡和铜的合金，锡和铜一起开创了青铜器时代，在中国的古墓中常可以发现锡器的身影。
但中世纪之前锡的使用量规模较小，直到中世纪，锡的产量逐步升高。自2013年开始，缅甸锡矿资源生产异军突起，以小规模和低成本锡精矿迅速跃居全球第三大产锡国。根据全球锡协会2020年数据，截至2020年全球消耗精炼锡35万t。在锡矿生产方面，全世界约有35个国家产锡，几乎每个洲都有重要的产锡国。传统锡矿生产大国中国和印度尼西亚的产量占到全球锡矿产量的50%以上，南美洲约占20%。
分布情况
锡是土壤中的常见的元素成分，自然界中的锡主要以二氧化物（锡石）、硫化物（例如硫锡石）、自然元素、金属化合物、硅酸盐、硼酸盐等形式存在。锡的无机化合物和有机化合物可随着沙尘集、道路交通、农业活动以及森林大火、火山喷发等原因进入大气中。现已发现50多种锡矿物和含锡矿物，锡在地壳中的含量约为，截止到2017年，锡矿资源的总量为470万吨。
锡矿分布相对集中，呈带状分布，太平洋地区是主要蕴藏区，主要分布在东南亚和东亚两大锡矿带，其储量占世界总储量的 60%。其次还有南美中部、澳大利亚的塔斯马尼亚州地区、苏联俄罗斯远东地区、欧洲西部和非洲中南部等地区。
全球锡储量为470万吨，锡矿资源丰富的国家有中国（143万吨）、印度尼西亚（76万吨）、巴西（68万吨）、玻利维亚（38万吨）、俄罗斯（33万吨）、秘鲁（29万吨）、马来西亚（24万吨）、澳大利亚（23万吨）和泰国（16万吨）等。
中国锡矿资源储量丰富，分布集中度较高。截至2017年底，全国共查明锡资源储量450.04万ｔ，基础储量104万ｔ，锡矿产地共448处。其中，云南省（29％）、湖南省（17％）、广西壮族自治区（16％）、广东省（13％）和内蒙古自治区（13％）５省（区）的锡资源已查明储量总和约占全国锡资源储量的90％。
理化性质
物理性质
常温下锡为银白色略带蓝色固体，质地柔软，易弯曲，有良好的延展性、导热性、抗疲劳性。锡熔点 231.89℃，沸点为 2260℃，密度为7.28g/cm3，熔化热为7.2kJ/摩尔，汽化热为296.4kJ/mol，比热容为27J/(g·K)（20℃），电阻率为11×10-8Ω·m。锡是最早被研究的超导体之一，在温度低于3.72K时转变为超导体，超导体的迈斯纳效应，就是首先在锡晶体上发现的。
化学性质
锡单质化学性质较为稳定，不易被水腐蚀，但易被酸或碱腐蚀。在常温下，金属锡因其在空气或水中会生成一层紧密的二氧化锡薄膜阻止锡继续氧化故化学性质十分稳定，但在加热情况下，氧化反应会加快。Sn几乎不与稀HCl、H2SO4反应，但可以与稀HNO3反应，其与浓、热状态的酸较易反应生成对应的锡（II）盐。受最外层电子结构影响，+4价的Sn较+2的Sn更为稳定，故Sn的化合物主要为+4价。以下为Sn的常见反应：
锡与氧气反应
在空气中加热金属锡可生成二氧化锡。
锡与卤族元素反应
锡与卤素在加热下可生成四卤化物（X为、氯、溴、碘）
锡与硫反应
锡与无机酸反应
锡与稀盐酸反应较慢，与稀硫酸几乎不反应，但在加热情况下与浓的盐酸和硫酸反应较快。
锡与浓盐酸反应：
锡与浓硫酸反应：
锡与硝酸反应：
锡与浓硝酸反应：
该反应生成了不溶于水的β-锡酸，并放出了。其中β-锡酸不稳定，应写成,为简便写成。
同位素
锡有10种稳定的同位素，其稳定同位素原子质量在111.9-124之间，是所有化学元素中稳定性同位素最多的。锡的稳定同位素性质如下：
锡有28种不稳定同位素，原子质量在105.9-133之间，锡的不稳定同位素中，半衰期最的为,其原子质量为125.9，半衰期长达年。半衰期最短的为，其原子质量为132.93，半衰期仅有1.7秒。
同素异形体
锡有三种同素异形体：灰锡（α型）属于金刚石型立方晶系、白锡（β型）属于四方晶系、脆锡（γ型）属于正交晶系。
常见的为银白色略带蓝色的白锡。白锡为四方晶系，有较好的延展性，呈金属性，比重较灰锡重。白锡只有在286K-434K温度下才能稳定存在。低于286K时，白锡转化为粉末状的灰锡，且温度越低，转化越快。灰锡与金刚石的结构类似，具有共价结构，电子不能自由转移，故完全没有金属性。虽然白锡需要处于低于这温度环境下很长一段时间才会开始转化，但由于灰锡本身就是这种转化的催化剂，所以锡制品一旦从某处开始转化，便会迅速蔓延，毁坏整个锡制品。因此锡制品不宜在低温下长时间使用。温度高于434K时，白锡会转变为正交晶系的脆锡。脆锡很脆，容易被捣成粉末。
重要无机化合物
锡易形成氧化物、卤化物，主要的化合有二氧化锡（）、锡酸（)、氯化亚锡（）、四氯化锡（）等，其在社会上各领域的应用也十分广泛。
氧化物
氧化锡（）为锡的重要氧化物，其为白色固体，熔点为1400K，不溶于水，也不溶于酸与碱，但可以与氢氧化钠共熔形成可溶性盐锡酸钠。二氧化锡的用途有很多，如盐的制造、电子、陶瓷工业等。
在二价锡盐溶液中加人碱，生成了白色的氢氧化亚锡沉淀，将氢氧化亚锡沉淀滤出，然后加热沉淀可以得到棕色的氧化亚锡
氧化亚锡主要用于电镀工业、玻璃工业及某些亚锡盐的制造，一般作为制造其他锡化合物的中间物料。
锡酸
锡酸有两种，分别为α-锡酸和β-锡酸。α-锡酸常称氢氧化锡，实际上为二氧化锡的水合物可以写成，α-锡酸为白色胶状物，其具有两性，既可以溶于碱也可以溶于酸。将α-锡酸长期放置或加热，则会转变成 β-锡酸，β-锡酸是晶系的，不溶于水，也不溶于酸和碱，化学性质相对稳定。
锡酸主要用作陶瓷和搪瓷的釉料和着色剂，电子工业用于制造能鉴别有毒气体并报警的气体传感器，有机化工用作聚合物的阻燃剂。此外，化学工业在某些氧化反应中作为催化剂和贵金属催化的活化接受体。
氯化物
氯化亚锡（）是离子型化合物，特别容易水解生成碱式盐和氢氧化物沉淀。并且具有强还原性，可将将三价铁还原为二价铁，将氯化汞还原为氯化亚汞，甚至进一步还原为汞单质。二氯化锡是实验室中常用的重要的亚锡盐和还原剂。其被广泛用作酸溶液中温和的还原剂。二水合氯化锡则被用于锡镀层的电解液，在制作银镜时作为增光剂，塑料镀层的增光剂等。
四氯化锡（SnCl4）是无色液体，是典型的共价化合物，四氯化锡通常用氯与氯化亚锡在加热条件下的反应制取，以水溶液制取四氯化锡只能得到 ，四氯化锡极易水解，在潮湿的环境中发烟，因此无论在制备还是收集过程中都要防止其与外界水汽接触。四氯化锡可用作媒染剂、有机合成的氯化催化剂及镀锡的试剂。
有机锡化合物
在有机金属化学种有机锡化学是研究得最多的，有机锡化合物以Sn（IV）为主，含有Sn-C键的有机Sn（II）化合物是极少的。锡的有机化合物主要为四有机基锡、有机锡氢化物、有机锡卤化物和有机锡氧化物。目前，有机锡化合物广泛应用于工业、农业、交通和卫生部门。
四有机基锡
近年来，四有机锡采用有机卤化物和四卤化锡在钠存在下进行反应来制备，反应如下：
除此之外，也可通过有机锌试剂、钠锡合金、格氏试剂等方法制备四有机基锡试剂。
四有机基锡化物中四个有机基团是对称的且按正四面体结构排序，低分子量的四烷基锡是挥发性液体，分子量较高的则是腊状固体，四芳基锡均为熔点较高的固体。许多试剂都能引起四有机基锡的Sn-C键断裂，生成对应的有机化合物、有机卤化物、金属有机化物等。
有机锡卤化物
有机锡卤化物是有机锡化学中研究最多的物质。用卤族元素、卤化氢等试剂把四有机锡卤化是有机锡卤化物制备的代表方法：
进一步反应可得二卤代的有机锡卤化物。
一般来说，除有机锡氟化物外，有机锡卤化物的气液固三态都是未缔合的单分子，只有三甲基锡氯化物以氯桥分子间缔合。它们都有一定的挥发性，易溶于有机溶剂。有机锡化合物中的卤族元素不但可以被金属单质置换，也可在与其他化合物发生复分解反应的过程中被金属或非金属置换，得到多样的有机锡化合物。许多有机锡卤化物是一种Lewis酸，能接受电子形成配位化合物。有机锡卤化物水解可以得到不同的有机锡羟化物。
有机锡氢化物及氧化物
有机锡卤化物水解即可得到相应的氧化物，还原则得到对应的氢化物，如：
其中，有机锡化合物氢化物的稳定性较无机化合物锡氢化物更为稳定，可以在有机或无机合成中作为特殊的还原剂，也可用来与不饱和烃进行加成反应。
制备方法
工业制法
先将锡矿石（锡矿中常有共伴生元素，常见的元素有钨）进行煅烧除去其中的硫和杂质，若锡矿石中还有钨的话，还需要将其与碳酸钠共熔，生成可溶性盐锡酸钠，然后用水把钨浸出，再然后将锡以二氧化锡的形式析出。上述处理后在高温条件下用炭还原二氧化锡获得粗锡，粗锡中常含有铁和等杂质，可利用这些杂质金属的熔点高于锡的特点，缓慢加热熔化粗锡，使得较纯的锡以熔化态流出。
电解法制锡
电解法通常用于制取高纯度的锡。将已经提纯过的含锡99.95％的锡板作为阳极，用电化溶解制取硫酸亚锡溶液，再将它配成所需成分的电解液进行电解，在阴极上可得高纯锡。
阴极反应：
阳极反应：
总反应：
电解法制锡有以下优点:流程短、工艺简单、材料消耗小，产品质量稳定，含锡百分之99.95%的锡板经一次电解取得的阴极锡绝大部分达到高纯锡标准。
缺点：除铅效果不太好，产出的高纯锡中铅的含量大于%因此该方法只适于对铅要求不很严格的地方。
应用领域
锡及其化合物用途广泛，如纯锡用于镀锡和制造锡管，纯锡箔用于包装和电器工业，二氧化锡用于陶瓷工业，氧化亚锡用于玻璃工业，氯化亚锡用于丝染织工业，锡的化合物还用作杀虫剂、防污剂、木材防腐剂和火焰遏制剂等。
食品包装
金属锡可以用来制造锡镀铁皮，也就是马口铁，由于锡与酸不易发生反应，铁皮外镀上一层锡的话，既能够抗腐蚀又能防毒。在生活中常用马口铁来制造罐头，现如今，全世界每年都要出产约20万吨的锡,这些锡的40%-50%是用来制造马口铁片的。在食品包装业，除了罐头领域，锡还应用在锡箔制造等方面。
日常生活
金属锡常用来制成各种各样的锡器和美术品，如锡壶、锡杯、锡餐具等，中国古时候制造的各种锡器就受到世界各个国家人们的喜爱，并在许多国家畅销。
焊接
锡还可以对其他金属进行"焊接"，随着环保意识的不断增强，无铅化成为全球锡焊料的发展趋势，锡作为绿色金属，在电子领域常作为焊接材料，润湿性能良好，故一般无铅焊料中的锡含量常高于90%，因此对锡的需求不断增加。总之，锡的无毒性使其成为众多领域传统材料的"绿色替代品"，全球各地正在改进电子合金焊料的标准，合金煤料无铅化进程正在世界各地推进。
合金
锡可与许多金属制成合金，比如青铜就是将10%的锡加入铜中制得，加入锡后的铜合金比纯铜要硬并且容易浇铸、锻打和加工，在中国古时候常有青铜的身影。除了青铜，其他金属与锡制成合金也有用在许多的场景中，例如，如含锡皓基合金在核能工业中作为核燃料包覆材料；含锡钛基合金用于航空、造船、核能、化工、医疗器械等行业；钒锡金属间化合物可作为超导材料；锡银汞齐可用作牙科金属材料;锡和锑、铜合成的锡基轴承合金和铅、锡、锑合成的铅基轴承合金，可以用来制造汽轮机、发电机、飞机等承受高速高压机械设备的轴承。
化工工艺
在化学工业和像胶工业中，锡的多种配位化合物也得到了广泛的应用。比如，用于印花布工业、用于毛和丝的染色，以及用于制造塘瓷、釉药、看色玻璃、金箔和银箔等。纯锡也可用作某些机械零件的镀层。锡易于加工成管、箔、丝条等，也可制成细粉，用于粉末冶金。
其他
地质学上，利用锡的同位素分馏程度来确定锡的成矿环境。在考古学上，可以利用锡同位素溯源锡的产地。此外，因人工伪造和自然状态下青铜器中锡同位素组成有明显差异，锡同位素还可以应用于青铜器鉴伪。值得一提的是，110Sn（核自旋为1/2）在NMR实验和Mossbauer谱中极有价值。
生理作用
锡是人体必需的微量元素之一，在生理过程中起重要作用。锡能促进机体蛋白质及核酸的合成，并与黄素酶的活性有关，对维持某些化合物的三维空间结构也很重要。适量的锡能，增加机体内环境的稳定性，明显促进机体的生长发育。一个70kg体重的人估计每天约需要7mg锡。此外，锡在人体胸腺内可以产生抗肿瘤的锡化合物，能够抑制癌细胞的生成。有研究发现乳腺癌、肺肿瘤、大肠癌等疾病患者的肿瘤组织中锡含量比较少，低于其他正常的组织。
毒性
一般来讲，金属锡是无毒的，简单的锡化合物和锡盐的毒性非常低，锡及其无机化合物大多数属低毒或微毒类。如果人们食用和吸收过多的锡,也有可能发生锡中毒。无机锡盐中毒表现为神经系统症状如全身抑制，脊髓小脑性共济失调、肌无力松驰性麻痹等。并有恶心、呕吐腹泻、厌食等胃肠道刺激症状。
与无机锡中毒不同，有机锡化合物多数有害，属神经素性物质。有机锡中，二烃基锡主要影响肝和胆道，表现为厌食取吐、腹泻、消化道出血，胆管炎症等，而三，四烃基锡则造成神经系统损害，表现为脑和脊髓白质的严重间质性水肿。有机锡具有环境内分泌干扰作用，可导致动物不孕、着床前后流产、胚胎吸收和死亡。有机锡有明显的免疫毒性，使动物胸腺萎缩、外周血淋巴细胞减少。有机锡化合物具有高度或中度毒性，依其化学结构不同，毒性差异较大，毒性大小的一般顺序为 \u003e\u003e，而在体内可经肝转化为，因此两者毒性相似。
作用机制
无机锡中毒机制的研究资料很少，锡可改变体内铜的状态面升高直中胆固醇的水平，踢抑制体内某些关键酶如抑制肝超氧化物歧化酶、诱导血红素加氧酶进而产生相应毒性。
有机锡化合物中毒作用机制尚未完全明确。有机锡通过抑制细胞线粒体氧化磷酸化过程的磷酸化环节，影响腺苷三磷酸形成，改变线粒体膜的渗透性，影响线粒体内钙稳态，启动细胞调亡信号分子级联反应，引起细胞调亡。
安全事宜
接触阈值
无机锡的毒性较弱，利用小鼠研究得到锡的半数致死量为840 g/kg，对人类来说，公布的最低毒性剂量为250mg/kg。而对于有机锡，其有着较强的毒性，一种典型的有机锡化合物三甲基锡的毒性在小鼠身上实验时，其最小有作用剂量为1.8~2.3mg/kg, 最大耐受剂量2.7～3.0 mg/kg。国际海事组织规定人体可容忍的三丁基氧化锡每日摄入量为1.6ug/kg，WHO和日本卫生部分别规定人体每天的三丁基锡摄入量不得超过1.3ug/kg和0.9ug/kg（以Sn计）。
环境危害
锡对于环境的危害主要是因为有机锡化合物的广泛使用和其巨大的毒性。有机锡化合物被认为是迄今为止人为引入海洋环境中毒性最大的物质，其会对海洋生态系统造成十分严重的影响。
海水中的有机锡由于生物降解、化学降解和光降解等作用，其半衰期一般为几个星期，然而当有机锡与悬浮颗粒物结合而转移到海底沉积物后就变得相当稳定，半衰期可延长至几个月甚至几年之久。这使得海洋底栖生物长期处于有机锡污染区域，不断摄入有机锡化合物。有机锡对海洋鱼类、甲壳亚门、软体动物门和海洋藻类的影响是非常大的。海洋生物对有机锡化合物有很强的富集能力，大约在5000～10000倍之间，因此，在浓度很低的情况下就能引起上述海洋生物累积性中毒或引起可怕的生殖逆向性变化。研究表明，有机锡会干扰牡蛎科的钙代谢，使其贝壳畸形加厚，含肉量下降，从而降低或丧失牡蛎的市场价值，使得牡蛎大规模减产。同时有机锡还能导致海产腹足类动物雌性个体产生雄性的特征，也就是所谓的性畸变，严重时导致雌性个体生殖失败。有机锡还可以蓄积在鱼、贝等生物体内，对人类健康产生不良影响。
防治措施
环境中锡污染问题已经引起了各国和环境保护组织的高度重视。早在1974年，联合国海洋污染防治公约就将有机锡化合物列入优先控制的灰名单。1976年的莱茵公约又把5种毒性特别大的有机锡化合物列入必须严格控制的名单。1982年，法国政府在对海洋贝类养殖场有机锡污染调查研究的基础上，率先颁布了禁止长度短于25米的船只使用有机锡化合物防污涂料的规定，其它种类船只使用的防污涂料的有机锡含量限定在3％以下。在美国，海洋环境中丁基锡的污染也得到国会和环保局的重视，先后对圣迭戈湾等进行了较大规模调查，并从1988年起禁止海军所有舰只使用有机锡化合物防污涂料。女王陛下政府也制定并从1987年开始执行有关限制有机锡使用的法规。此后，1989~1992年间，澳大利亚、加拿大、荷兰、瑞士、日本、中国香港等分别制定和实施了限制三丁基锡使用的政策法规。这些法规规定的有机锡环境目标浓度大致在8～40ng/L范围，起到了一定的控制三丁基锡污染的作用。
参考资料
Tin powder | Sn - PubChem.PubChem.2023-02-27
第四章 元素医学食疗—微量元素各论(一).中国知网.2023-09-19