»   »  Cín

Cín

český názevCín
latinský názevStannum
anglický názevTin
chemická značkaSn
protonové číslo50
relativní atomová hmotnost118,71
perioda5
skupinaIV.A
zařazeníkovy
rok objevu -
teplota tání [°C]231,97
teplota varu [°C]2602
hustota [g cm-3]7,3
hustota při teplotě tání [g cm-3]6,99
elektronegativita1,96
standardní el. potenciál [V]-0,14
oxidační stavyII, IV
elektronová konfigurace[Kr]4d10 5s2 5p2
atomový poloměr [pm]145
kovalentní poloměr [pm]141
specifické teplo [J g-1K-1]0,227
slučovací teplo [kJ mol-1]7,029
tepelná vodivost [W m-1 K-1]66,8
elektrická vodivost [S m-1]8,7.106
měrný el. odpor [10-6 Ω.m]0,126
1. ionizační potenciál [eV]7,3438
2. ionizační potenciál [eV]14,632
3. ionizační potenciál [eV]30,502
tvrdost podle Mohse1,5
modul pružnosti ve smyku [GPa]18
modul pružnosti v tahu [GPa]50
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce cínu

Chemický prvek cín je stříbrně bílý, lesklý a velmi měkký kov. Existují dvě alotropické modifikace cínu, α-Sn krystaluje při teplotě pod 14°C v kubické soustavě, při teplotě vyšší krystaluje β-Sn v soustavě tetragonální.

Na vzduchu i ve vodě je cín stálý. Dobře se rozpouští ve zředěné kyselině chlorovodíkové za vzniku chloridu cínatého a vodíku, v koncentrované kyselině chlorovodíkové reaguje cín za vzniku kyseliny trichlorcínaté. V koncentrované kyselině dusičné se rozpouští za vzniku oxidu cíničitého, se zředěnou kyselinou dusičnou reaguje za vzniku dusičnanu cínatého, v koncentrované kyselině sírové vzniká síran cínatý:

Sn + 2HCl → SnCl2 + H2
Sn + 3HCl → H[SnCl3] + H2
3Sn + 4HNO3 + 3xH2O → 3SnO2·xH2O + 4NO + 2H2O
4Sn + 10HNO3 → 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Sn + 2H2SO4 → SnSO4 + SO2 + 2H2O

Reakce cínu s lučavkou královskou probíhá z vzniku komplexní kyseliny hexachlorocíničité:

3Sn + 4HNO3 + 18HCl → 3H2[SnCl6] + 4NO + 8H2O

Cín je amfoterní kov. Reakcí cínu s koncentrovanými alkalickými hydroxidy vznikají za horka alkalické hexahydroxocíničitany, za chladu trihydroxocínatany:

Sn + 2NaOH + 4H2O → Na2[Sn(OH)6] + 2H2
Sn + NaOH + 2H2O → Na[Sn(OH)3] + H2

Již za normální teploty se slučuje s chlorem a bromem, s jodem reaguje až po zahřátí, s fluorem se při teplotě nad 100°C prudce slučuje za vzniku plamene. Za zvýšené teploty ochotně reaguje se sírou, selenem, tellurem a fosforem.

V oxidačním stupni II má cín amfoterní charakter, v ox. stupni IV má charakter kyselý. Dvoumocný cín se v roztocích vyskytuje jako kation cínatý Sn2+ i jako anion cínatanový [Sn(OH)3]-, čtyřmocný cín je v roztocích ve formě kationu cíničitého Sn4+ a ve formě anionu cíničitanového (SnO3)2-. V záporném oxidačním stavu -IV vystupuje cín ve stannanu SnH4. Naprostá většina sloučenin cínu je bezbarvá či bílá, barevné výjimky tvoří modrý oxid cínatý SnO, hnědý sulfid cínatý SnS a žlutý sulfid cíničitý SnS2, jodid cíničitý SnI4 a bromid cínatý SnBr2. Jodid cínatý SnI2 je oranžový, selenid cínatý SnSe a tellurid cínatý SnTe jsou šedé.

Rychlý kvalitativní důkaz cínu v kyselém roztoku se může provádět přidáním roztoku chloridu zlatitého AuCl3 nebo kyseliny tetrachlorozlatité H[AuCl4], přítomnost cínu se projeví intenzivním červeno-fialovým zbarvením roztoku způsobeným vyredukovaným koloidním zlatem. Koloidní zlato vzniklé reakcí se solemi cínu se pod názvem Cassiův purpur používá k barvení skla a porcelánu na červeno.

Výskyt cínu v přírodě

Průměrný obsah cínu v zemské kůře je 2,3 ppm. Přírodní cín je směsí 10 stabilních a dvou nestabilních izotopů, nejvyšší podíl (32,59 %) zaujímá izotop 120Sn. Uměle bylo připraveno dalších 23 nestabilních izotopů.

V přírodě se cín vyskytuje v přibližně stovce nerostů, nejdůležitější cínová ruda je kasiterit SnO2. Menší význam mají cínové rudy stannin Cu2S·FeS·SnS2, cylindrit Pb3Sn4FeSb2S14 a franckeit Pb5Sn3Sb2S14.

Vzácné nálezy ryzího cínu pocházejí z písků nedaleko Obanu v Austrálii, z Beaverlodge v Kanadě nebo z platinového dolu Baimka na Čukotce v Rusku. Z minerálů má nejvyšší obsah cínu 88,12% romarchit SnO, hydroromarchit Sn3O2(OH)2 obsahuje 84,36% cínu a herzenbergit SnS obsahuje 78,7% cínu.

Těžba a zásoby

V roce 2012 se nejvíce cínových rud vytěžilo v Čině - 100 kt čistého kovu, v Indonésii 41 kt, v Peru 29 kt a v Bolívii 20 kt. Celosvětové zásoby cínových rud jsou odhadnuty na 4,9 Mt čistého kovu.

Zásoby cínu v ČR dosahují hodnoty 163,8 kt, na našem území se nalézají 3 výhradní evidovaná v současnosti netěžená ložiska cínu - Cínovec-jih, Krásno a Krásno-Horní Slavkov. Jedná se o greisenová ložiska cíno-wolframových rud s příměsí lithia s průměrnou kovnatostí 0,2-0,5% Sn. Hlavním nositelem cínového zrudnění je kasiterit, vtroušený v greisenu, doprovázený wolframitem. Relativně vysokou kovnatost kolem 0,95% Sn vykazují polymetalické cínonosné skarny na ložisku Zlatý Kopec u Božího Daru. Mimo krušnohorskou oblast byl cín lokalizován ve formě kasiterit-sulfidických rud u Nového Města pod Smrkem, průměrná kovnatost zde dosahuje 0,23% Sn. Výskyt Sn-mineralizace, tvořené zejména staninem v hlubších patrech kutnohorského revíru nemá dnes žádný praktický význam.

Společnost Geomet s.r.o. hodlá provést detailní průzkum ložiska Cínovec-jih. Podle posledních předběžných výpočtů obsahuje ložisko přibližně 28 milionů tun zásob rudy s průměrnou kovnatostí 0,4% cínu. Pokud bude výpočet zásob cínové rudy v ložisku Cínovec-jih potvrzen vrtným průzkumem, předpokládá Geomet obnovení těžby cínu v Krušných horách do roku 2018.

V současnosti je veškerá tuzemská spotřeba cínu hrazena dovozem, v roce 2010 bylo importováno 100 t cínových rud nebo jejich koncentrátů a 450 t surového cínu. Průměrná dovozní cena surového kovu činila 340 000 Kč/t.

Výroba cínu

Výroba cínu se provádí redukcí kasiteritu uhlím. Kasiterit se nejprve oxidačně praží při teplotě okolo 650°C, většina síry, arsenu a antimonu vytěká ve formě oxidů. Výpražky se potom promývají při teplotě okolo 120°C ve zředěné kyselině sírové nebo chlorovodíkové, tím dojde k odstranění většiny přítomného železa, olova a mědi.

Druhou fází výroby je redukce výpražků uhlím nejčastěji v plamenné peci, redukce probíhá ve dvou stupních podle rovnic:

SnO2 + CO → SnO + CO2
SnO + CO → Sn + CO2

Při redukci kasiteritu vzniká poměrně velké množství strusky s obsahem cínu ve formě křemičitanu. Proto se struska dále zpracovává tavením s oxidem vápenatým a koksem nebo se železným šrotem:

SnSiO3 + CaO + C → Sn + CaSiO3 + CO
SnSiO3 + Fe → Sn + FeSiO3

Surový cín se rafinuje na vysokou čistotu elektrolyticky, anodou je blok surového cínu, katodou je pocínovaný ocelový plech, elektrolyt tvoří 10% roztok Na2S. Elektrolýza se provádí při teplotě 90°C a poskytuje cín s čistotou až 99,99%.

Praktické využití

Využití cínu je velmi rozsáhlé. Cín slouží k přípravě celé řady slitin, k výrobě staniolu a k pokovování plechů, zejména pro výrobu plechovek na konzervy. Největší podíl cínu (35% světové spotřeby) se využívá k výrobě pájek. Ze sloučenin cínu má význam fluorid cínatý SnF2 jako zdroj fluoru v zubních pastách. Chlorid ciničitý SnCl4 se používá jako katalyzátor Friedel-Crafsových heterogenních alkylací. Oxid cíničitý SnO2 slouží k výrobě bílých smaltů a glazur. Sulfid síničitý SnS2 se používá jako žlutý pigment. Cínatan lithný Li[Sn(OH)3] se používá jako silné redukční činidlo, chlorid cínatý SnCl2 (E 512) se používá v potravinářství jako antioxidant a stabilizátor a jako redukční činidlo při přípravě aromatických aldehydů z nitrilů kyselin (Stephenova reakce). Hexachlorociničitan amonný (NH4)2[SnCl6] se používá jako mořidlo při barvení tkanin.

Zdroje

TOPlist