浅要分析关于锡的元素历史
锡对人类历史有直接的影响,主要是因为青铜,然而它也可以作为其自身使用、一个锡环和朝圣瓶在第十八王朝(公元前1580-1350)的埃及坟墓被发现。中国人开采锡大约在公元前700年,在云南地区。纯净的锡也被发现于马丘比丘,印加人的山上城堡。
当铜与约5%的锡铸成合金,它就会产生青铜,不仅会使熔点变低,也能使其更易于加工,但生产出来的金属则会更坚硬,是工具和武器的理想材料。青铜器时代是一个被认可的文明发展的阶段,青铜是如何被发明的我门不知道,但埃及、美索不达米亚和印度河流域的人们很早以前就开始使用它了。
锡,tin,是个古英文字,Sn的符号由stannum而来,这是锡的拉丁名,史前时代就已发现。因为它既不会生锈又能抵抗外来的侵蚀,制罐头仪器就得用它。装食品的锡罐是在铁皮上面镀了一层0.0005英寸厚的锡做成的。锡罐年产量至少有300亿只。在自然界中,锡很少成游离状态存在,因此就很少有纯净的金属锡。比较重要的锡矿是锡石,化学成分为二氧化锡。炼锡比炼铜、炼铁、炼铝都容易,只要把锡石与木炭放在一起烧,木炭就会把锡从锡石中还原出来。很显然,古代的人们如果在有锡矿的地方烧篝火烤野物时,地上的锡石便会被木炭还原,银光闪闪的、熔化了的锡液变流了出来。正因为这样,锡很早就被人们发现了。
人类一开始发现的金属是金,但没有得到普遍的应用。而比较早被发现并得到普遍应用的金属却是铜和锡。锡和铜的合金就是青铜,它的熔点比纯铜低,铸造性能比纯铜好,硬度也比纯铜大。所以它们被人类一发现便得到了普遍应用,并在人类的文明史上写下了极为辉煌的一页,这便是“青铜器时代”。后来,由于铁的发现和使用,青铜在我们祖先的生产和生活中才逐渐退居次要地位。但这并没有使锡在人类发展史上变得无足轻重,相反,随着现代科技的飞速发展,它在工农业生产中以及前列科技部门中,有了越来越普遍的应用,古老的金属正日益重新焕发它的青春!
在地壳中,锡的含量是较少的,平均含量只有0.004%,所以锡是一种比较稀贵的金属,经过多年的研究证明,锡矿床的形成和地壳深处的岩浆活动密切相关。大约距今7千万年到1亿年前,地球上岩浆活动剧烈。岩浆由地下深处上升时,由于温度、压力等的改变,岩浆中的一些易凝固的矿物先结晶出来,剩下的残余岩浆的一部分侵入岩石缝隙中,其中的锡的化合物发生水解生成含锡的锡石,一部分继续向上运动,特别是其中含有大量的挥发性物质的岩浆,活动能力特别强,它们就像是锅炉里的高压蒸汽一样,见缝就钻无孔不入。而锡元素却有一个“怪癖”,就是喜欢和氟氯等挥发性物质“交朋友”,它们结合生成挥发性化合物。当这些气液状态的物质沿着裂隙侵入到周围的岩石中时,在高温高压下由于物质的置换反应而使一部分锡元素结晶出来形成锡矿床,这时剩下的还有一部分含挥发性物质的气液继续前进,一直冲到凝固着花岗岩的顶部或者花岗岩体以外的地方,逐渐变为热水溶液。由于环境的改变,锡的氟化物和氯化物同时发生水解,也形成了锡矿床。当然,前面提到的并不是锡矿的全部成因,有的时候在靠近地表的地方,由于长期受地下水中的氧和二氧化碳的作用,还会使与锡共生的硫化矿物变成氧化矿物,从而变成锡石-氧化物矿床。
上面给大家介绍的只是原生锡矿床的一般成因,但是锡矿床的演变并未就此停止,特别低那些靠近地表的系矿床,经过外力的风华、侵蚀和堆积作用下会进一步演变成“次生锡矿床”。此外,锡还会和好多种矿物结合在一起,形成锡的共生矿床。现在,已经发现的锡矿物在18种左右,其中主要的就是锡石,这是目前炼锡的主要原料。在自然界中,纯净的锡石是很少的,常见的锡石大多数都是深棕黑色或者褐色,这是因为它们含有铁、锰等元素的关系。锡石的硬度较大,用小刀也刻不动,此外,锡石的化学性质很稳定,在常温常压下,几乎不溶解于任何化学溶剂,所以锡石任凭风刀霜剑和日晒雨淋的破坏,容颜仍旧不改。
锡石还不是锡,锡石要经过矿工的辛勤劳动,从地下开采出来,并用各种方法去掉它所含的杂质,然后把锡石和焦炭、石英或者石灰石放在一起燃烧后得到的才是金属锡。金属锡很柔软,用小刀就能切开,具有银白色的光泽,它的展性很好,能变成极薄的锡箔,厚度可以薄到0.04毫米以下,不过它的延性就比较差了一拉就断,不能拉成细丝。它的熔点很低,只有232°C,所以只要用酒精灯或者蜡烛的火焰就可以使它熔化成可流动的液体。
此外,锡既怕冷也怕热,这是怎么回事呢?原来锡在不同的温度下,有3种性质大不相同的形态,在-13.2~161°C的温度范围内,锡的性质相当稳定,叫做“白锡”。如果温度升高到160°C以上,白锡就会变成一碰就碎的“脆锡”。锡对于寒冷的感觉十分敏锐,每当温度低到零下13.2°C,它就会由银白色逐渐地转变成为一种煤灰状的粉,这叫做“灰锡”。另外,从白锡到灰锡在转变还有一个有趣的现象,这就是灰锡有“传染性”,白锡只要一碰上灰锡,哪怕只有一小点白锡马上就会像灰锡转变,直到把整块白锡毁坏掉为止。人们把这种现象叫做“锡疫”。幸好这种病是可以医治的,把有病的锡再融化一次它就会复原了。