Thiếc – Wikipedia tiếng Việt

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 oxy 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 oxy hóa 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 Oxide. Thiếc là một thành phần chính tạo ra hợp kim đồng thiếc.

Thiếc nóng chảyThiếc là một sắt kẽm kim loại màu trắng bạc, kết tinh cao, dễ uốn, dễ dát mỏng. Khi một thanh thiếc bị bẻ cong, âm thanh nứt vỡ hoàn toàn có thể nghe được do tuy nhiên tinh của những 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, và tỷ trọng 7,92g/cm3. 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, chúng bền ở nhiệt độ dưới 14 °C có tỷ trọng 5,85g/cm3. Thiếc trắng 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 XVIII 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 tác động ức chế của một lượng nhỏ tạp chất bismuth, antimon, chì, và bạc. Các nguyên tố tạo kim loại tổng hợp như đồng, antimon, bismuth, cadmi, và bạc tăng độ cứng của nó. Thiếc có khuynh hướng thuận tiện tạo ra những pha liên sắt kẽm kim loại giòn cứng, là dạng không mong đợi. Nhìn chung, nó không tạo thành những dải dung dịch rắn rộng trong những sắt kẽm kim loại khác, và chỉ có một vài nguyên tố có năng lực hòa tan rắn trong thiếc. Các hệ Eutectic xảy ra với bismuth, galli, chì, tali, và kẽm. [ 4 ]
Thiếc có tính chống ăn mòn từ nước nhưng hoàn toàn có thể dễ hòa tan bởi acid và base. Thiếc hoàn toàn có thể được đánh rất bóng và được dùng là lớp phủ bảo vệ cho những sắt kẽm kim loại khác. [ 2 ] Trong trường hợp này, một lớp oxide bảo vệ được sử dụng để chống những tác nhân oxy hóa. Lớp oxide này được tạo ra từ oxide thiếc và những kim loại tổng hợp thiếc khác. [ 6 ] Thiếc là một chất xúc tác khi oxy có trong dung dịch và giúp tăng vận tốc phản ứng. [ 2 ]

Thiếc là nguyên tố có nhiều đồng vị bền với các khối lượng nguyên tử 112, 114 đến 120, 122 và 124. Trong đó, phổ biến nhất là 120Sn (chiếm 1/3 trong tất cả đồng vị thiếc), 118Sn, và 116Sn, còn đồng vị ít phổ biến nhất là 115Sn. Các đồng vị có số khối chẵn không có nuclear spin trong khi các đồng vị có số khối lẻ có một spin +1/2. Thiếc, với 3 đồng vị phổ biến của nó 115Sn, 117Sn và 119Sn, là các nguyên tố dễ nhận dạng nhất và phân tích bằng NMR spectroscopy, và chemical shift được tham chiếu với SnMe
4.[note 1][7]

Việc những đồng vị bền có số khối lớn được cho là mẫu sản phẩm trực tiếp của thiếc chiếm hữu số nguyên tử 50, đây là một số ít Magic trong vật lý hạt nhân. Có 28 đồng vị phóng xạ đã được biết đến, vượt qua tổng thể những nguyên tố khác có số nguyên tử giữa 99 và 137. Bên cạnh 126S n, có chu kỳ luân hồi bán rã 230.000 năm, toàn bộ những đồng vị phóng xạ còn lại có chu kỳ luân hồi bán rã nhỏ hơn một năm. Đồng vị phóng xạ 100S n là một trong số ít những hạt nhân chiếm hữu hạt nhân doubly magic và được phát hiện tương đối gần đây vào năm 1994. [ 8 ] 30 trạng thái đồng phân kích thích khác đã được miêu tả cho những đồng vị từ 111 đến 131, đồng vị phóng xạ không thay đổi nhất là 121 mSn, có chu kỳ luân hồi bán rã 43,9 năm .
Dao găm khổng lồ làm bằng đồng dùng trong nghi lễ Plougrescant-Ommerschans, vùng Plougrescant, Pháp, 1500 – 1300 trước Công nguyên .

Thiếc được chiết tách và sử dụng vào đầu thời đại Đồ đồng vào khoảng 3000 TCN, khi quan sát rằng các loại đồng được hình thành trong các quặng đa kim chứa nhiều kim loại khác nhau về các tính chất vật lý.[9] Các vật dụng bằng đồng sớm nhất có hàm lượng thiếc hoặc asen nhỏ hơn 2% và do đó được cho là kết quả không chủ ý của việc tạo thành hợp kim do các kim loại này tồn tại ở dạng vết trong quặng đồng.[10] Việc thêm vào kim loại thứ hai trong đồng làm tăng độ cứng của nó, giảm nhiệt độ nóng chảy, và cải thiện quá trình đúc bằng cách tạo ra những chất lỏng nóng chảy hơn khi lạnh tạo thành kim loại ít rỗng, đặc hơn.[10] Đây là một sáng chế quan trọng cho phép tạo ra các hình đúc phức tạp trong giới hạn công nghệ của thời đại đồ đồng. Các vật dụng Arsenical bronze xuất hiện đầu tiên ở vùng Cận Đông nơi asen được tìm thấy phổ biến cộng sinh với quặng đồng, như rủi ro đến sức khỏe của kim loại này được nhận ra nhanh chóng và người ta tìm nguồn quặng thiếc ít nguy hiểm hơn bắt đầu vào đầu thời đại đồ đồng.[11] Điều này làm tăng tính hiếm của kim loại thiếc và hình thành mạng lưới thương mại liên kết các nguồn tài nguyên thiếc ở xa với các thị trường của các nền văn hóa thời đại Đồ đồng.[cần dẫn nguồn]

Cassiterit ( SnO2 ), một dạng oxide thiếc, là nguồn thiếc sơ cấp hoàn toàn có thể thông dụng nhất vào thời cổ đại. Các dạng quặng thiếc khác ở dạng sulfide ít thông dụng hơn như stannit thì cần phải có quy trình nung chảy nhiều hơn. Cassiterit thường tích tục trong những lòng dẫn bồi tích ở dạng mỏ sa khoáng do loại quặng này nặng hơn, cứng hơn và bề hóa học hơn loại đá granit chứa nó. [ 12 ] Các mỏ này hoàn toàn có thể được phát hiện thuận tiện trên những bờ sông vì cassiterit thường có màu đen, tím hoặc màu sẫm khác, đặc thù này được dùng để nhận dạng trong tìm kiếm vào đầu thời đại đồ đồng. Thiếc được gọi là ‘ ÓN ‘ thời Ai Cập cổ đại 3000 – 4000 năm trước và được dùng trong những đường ống bơm. [ 13 ]
Phần lớn thiếc tạo thành những hợp chất ở trạng thái oxide hóa trị II hoặc IV .

Hợp chất vô cơ.

Các muối halide của thiếc đều sống sót ờ hai trang thái oxy hóa. Sn ( IV ) gồm tổng thể bốn muối halide : SnF4, SnCl4, SnBr4, và SnI4. 3 hợp chất nặng hơn là những hợp chất phân tử dễ bay hơi, trong khi tetrafluorua là polymer. Tất cả bốn muối halide trên cũng sống sót ở trạng thái oxy hóa II ) gồm : SnF2, SnCl2, SnBr2, và SnI2, toàn bộ chúng là những chất rắn polymer. Trong số tám hợp chất này, chỉ có những iodide là có màu. [ 14 ]Thiếc ( II ) chloride là loại muối thiếc quan trọng nhất trong thương mại. Phương trình hóa học bên dưới minh họa cách hợp chất này được tạo ra khi clo phản ứng của thiếc sắt kẽm kim loại tạo ra SnCl4, sau đó muối mới phản ứng tiếp với thiếc tạo ra SnCl2 : [ 15 ]

SnCl4 + Sn → 2 SnCl2

Thiếc hoàn toàn có thể tạo thành nhiều oxide, sulfide, và những dẫn xuất chalcogen. Thiếc dioxide SnO2 ( cassiterit ) tạo thành khi thiếc được nung xuất hiện của không khí. [ 14 ] SnO2 là chất lưỡng tính, nên nó hòa tan trong cả môi trường tự nhiên acid và base. [ 16 ] Ngoài ra, thiếc còn tạo acid với cấu trúc [ Sn ( OH ) 6 ] 2 −, như K2 [ Sn ( OH ) 6 ], mặc dầu acid stanic tự do H2 [ Sn ( OH ) 6 ] thì không rõ. Các dạng sulfide của thiếc cũng sống sót ở hai trạng thái oxy hóa + 2 và + 4 : Thiếc ( II ) sulfide và Thiếc ( IV ) sulfide .
Stannane ( SnH4 ), thiếc ở trạng thái oxy hóa + 4 là dạng không bền. Tuy nhiên, Organotin hydride cũng được biết đến như tributyltin hydride ( Sn ( C4H9 ) 3H ). [ 2 ] Các hợp chất này là những dạng khan hiếm của thiếc ( III ). [ 18 ]
Mẫu cassiterit, một loại quặng thiếc chính . Các hạt cassiterit tích lũy từ mỏ sa khoángThiếc được tạo ra qua quy trình S trong những sao khối lượng thấp đến trung bình ( khối lượng từ 0,6 đến 10 lần khối lượng Mặt Trời ). Nó phát sinh qua phân rã beta của những đồng vị nặng của indi. [ 19 ]

Thiếc là nguyên tố phổ biến thứ 49 trong vỏ Trái Đất, với nồng độ 2 ppm so với 75 ppm của kẽm, 50 ppm của đồng, và 14 ppm của chì.[20]

Thiếc không sống sót ở dạng nguyên tố trong tự nhiên, thế cho nên phải được chiết tách từ nhiều loại quặng khác nhau. Cassiterit ( SnO2 ) là nguồn thiếc thương mại duy nhất, mặc dầu một lượng nhỏ thiếc được phát hiện trong những dạng sulfide như stannit, cylindrit, franckeit, canfieldit, và teallit. Các khoáng thiếc luôn đi cùng với đá granit, thường chiếm khoảng chừng 1 % hàm lượng thiếc oxide. [ 21 ]Do thiếc oxide có tỷ trọng cao, khoảng chừng 80 % thiếc được khai thác ở dạng thứ sinh được tìm thấy ở hạ lưu những con suối. thiếc thường được phát hiện ở dạng hạt bị rửa trôi xuống hạ lưu suối trong quá khứ và ngọt ngào trong những thung lũng hoặc dưới biển. Các giải pháp khai thác thiếc kinh tế tài chính nhất là xúc, rửa thủy lực hoặc khai thác lộ thiên. Hầu hết thiếc trên quốc tế được sản xuất từ những mỏ sa khoáng, chúng hoàn toàn có thể chứa tối thiểu 0,015 % thiếc. [ 22 ]
Khoảng 253.000 tấn thiếc được khai tác trong năm 2011, hầu hết ở Trung Quốc ( 110.000 t ), Indonesia ( 51.000 t ), Peru ( 34.600 t ), Bolivia ( 20.700 t ) và Brazil ( 12.000 t ). [ 23 ] Ước tính sản lượng thiếc biến hóa hoàn toàn có thể biến hóa do ảnh hưởng tác động của tính khả thi về mặt kinh tế tài chính và sự tăng trưởng của công nghệ tiên tiến khai thác mỏ, nhưng với vận tốc tiêu thụ và công nghệ tiên tiến hiện tại, Trái Đất sẽ hết thiếc trong vòng 40 năm tới. [ 24 ] Tuy vậy, Lester Brown đề xuất kiến nghị rằng thiếc hoàn toàn có thể hết sạch trong vòng 20 năm tới dựa trên việc ngoại suy tăng trưởng sử dụng 2 % mỗi năm. [ 25 ]

Trữ lượng thu hồi kinh tế[21]

Năm	Triệu tấn
1965	4.265
1970	3.930
1975	9.060
1980	9.100
1985	3.060
1990	7.100
2000	7.100[23]
2010	5.200[23]

Thứ hai là thiếc phế liệu cũng là một nguồn sắt kẽm kim loại quan trọng. Sự tịch thu thiếc qua sản xuất thứ cấp, hoặc tái chế thiếc phế liệu, đang tăng lên nhanh gọn. Trong khi đó, Hoa Kỳ đã không khai thác từ năm 1993 và cũng không nung chảy thiếc từ năm 1989, nên đây là nước sản xuất thiếc phế liệu lớn nhất, họ tái chế gần 14.000 tấn trong năm 2006 [ 23 ]Các mỏ mới được phát hiện ở miền nam Mông Cổ, [ 26 ] và trong năm 2009, những mỏ thiếc mới cũng được phát hiện ở Colombia, bởi Seminole Group Colombia CI, SAS. [ 27 ] [ 28 ]
Thiếc được sản xuất từ việc khử quặng oxide thiếc bằng cacbon hay than cốc trong lò lửa quặt hay lò điện. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

Khai thác mỏ và nấu luyện.

Năm 2006, tổng sản lượng thiếc của 9 nhà phân phối trên toàn quốc tế đạt 321.000 tấn, sản lượng thiếc nấu luyện 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 quá trình 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 thế giới, sau đó giảm hạng dần, và hiện tại chỉ còn những đơn vị sản xuất nấu luyện và TT thương mại. Năm 2007, Trung Quốc là đơn vị sản xuất thiếc lớn nhất, ở Trung Quốc những mỏ thiếc tập trung chuyên sâu thành dải ở đông nam Vân Nam, [ 32 ] chiếm 43 % sản lượng quốc tế, theo sau là Indonesia, và thứ 3 là Peru theo báo cáo giải trình của USGS. [ 33 ]Bảng bên dưới biểu lộ những vương quốc có sản lượng khai thác mỏ thiếc lớn nhất và sản lượng thiếc nấu luyện lớn nhất. [ note 2 ]
Sau khi phát hiện ra mỏ thiếc ở Bisie, North Kivu thuộc Cộng hòa Dân chủ Congo năm 2002, việc khai thác phạm pháp đã tăng thêm khoảng chừng 15.000 tấn. [ 35 ] Điều này hầu hết thôi thúc những cuộc xung đột gần đây ở nơi này cũng như tác động ảnh hưởng đến thị trường quốc tế .
10 công ty lớn nhất sản xuất hầu hết thiếc trên quốc tế năm 2007. Hiện không rõ rằng những công ty này có sản xuất thiếc nấu luyện từ mỏ ở Bisie, Cộng hòa Dân chủ Congo, nơi đây được quản trị bởi lực lượng ly khai với sản lượng 15.000 tấn .Hầu hết thiếc trên quốc tế được kinh doanh trên Sàn thanh toán giao dịch Kim loại Luân Đôn ( London Metal Exchange, LME ), từ 8 vương quốc với 17 tên thương hiệu. [ 36 ]

Các công ty khai thác mỏ thiếc lớn nhất theo sản lượng (tấn)[37]

Công ty	Chính thể	2006	2007	%Biến đổi
Yunnan Tin	Trung Quốc	52.339	61.129	16,7
PT Timah	Indonesia	44.689	58.325	30,5
Minsur	Peru	40.977	35.940	−12,3
Malay	Trung Quốc	52.339	61.129	16,7
Malaysia Smelting Corp	Malaysia	22.850	25.471	11,5
Thaisarco	Thái Lan	27.828	19.826	−28,8
Yunnan Chengfeng	Trung Quốc	21.765	18.000	−17,8
Liuzhou China Tin	Trung Quốc	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 $ 31.600 một tấn vào tháng 2 năm 2011, hầu hết do ảnh hưởng tác động của sự sụt giảm sản lượng từ Indonesia .

Giá và thanh toán giao dịch.

Sản lượng và giá thiếc quốc tế .Thiếc là loại tài nguyên duy nhất có những thỏa thuận hợp tác phức tạp giữa những nhà phân phối và tiêu thụ kể từ năm 1921. Các thỏa thuận hợp tác trước đó có khuynh hướng đạt được phần nào chính thức và không tiếp tục ; thỏa thuận hợp tác quốc tế về thiếc tiên phong năm 1956, và những thỏa thuận hợp tác sau đó sống sót cho đến năm 1985. Qua những thỏa thuận hợp tác này Ủy ban Thiếc quốc tế ( ITC ) đã có những tác động ảnh hưởng đáng kể lên giá thiếc. ITC đã trợ giá thiếc trong nhiều tiến trình rớt giá bằng cách mua thiếc dự trữ và đã kiềm chế giá trong quy trình tiến độ tăng giá khi bán ra từ kho dự trữ. Đây là cách tiếp cận phi thị trường tự do, được phong cách thiết kế để bảo vệ đủ lượng cung ứng thiếc cho những nước tiêu thụ và doanh thu vững chắc cho những nước sản xuất. Tuy nhiên, lượng dự trữ không đủ lớn, và trong vòng 29 năm giá thiếc tăng, đôi lúc tăng mạnh, đặc biệt quan trọng từ 1973 đến 1980 khi lạm phát kinh tế tràn ngập cản trở tăng trưởng của những nền kinh tế tài chính trên quốc tế. [ 38 ]Trong suốt cuối thập niên 1970 và đầu thập niên 1980, dự trữ thiếc của chính phủ nước nhà Hoa Kỳ nằm trong thực trạng bán ra, một phần để tận dụng lợi thế giá thiếc cao lịch sử vẻ vang. Suy thoái kinh tế tài chính mạnh năm 1981 – 1982 được chứng tỏ là khá khắc nghiệt so với công nghiệp thiếc. Tiêu thụ thiếc giảm mạnh. ITC hoàn toàn có thể tránh sự tuột dốc thực sự qua việc tăng mua nhằm mục đích dự trữ ; hành vi này yên cầu ITC phải vay nhiều từ những ngân hàng nhà nước và những công ty kinh doanh thương mại sắt kẽm kim loại để tăng nguồn lực của họ. ITC liên tục vay cho đến cuối năm 1985 khi đạt đến số lượng giới hạn tín dụng thanh toán của họ. Ngay lập tức, ” tin khủng hoảng cục bộ thiếc ” theo sau đó, làm cho thiếc bị loại khỏi list niêm yếu trên Sàn thanh toán giao dịch Kim loại Luân Đôn trong khoảng chừng 3 năm, ITC giải thể ngay sau đó, và giá thiếc lúc này nằm trong môi trường tự nhiên kinh doanh thương mại tự do, giảm mạnh đến USD 4 / cân và duy trì quanh mức này trong suốt thập niên 1990. [ 38 ] Nó tăng lại vào năm 2010 – 2011 do sự tiêu thụ lại sau cuộc khủng hoảng kinh tế quốc tế năm 2008 – 2009, dự trữ và liên tục tăng tiêu thụ trong những nền kinh tế tài chính đang tăng trưởng trên quốc tế. [ 23 ]Sàn thanh toán giao dịch Kim loại Luân Đôn ( LME ) là nơi thanh toán giao dịch thiếc. [ 23 ] Các thị trường hợp đồng thiếc khác là Kuala Lumpur Tin Market ( KLTM ) và Indonesia Tin Exchange ( INATIN ). [ 39 ]

Thiếc được dùng để tráng lên bề 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 (hay còn gọi là hợp kim babit) 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 ra sản phẩm là thiếc hàn chống ăn mòn.

Các trường hợp ngộ độc sắt kẽm kim loại thiếc, oxide của nó và những muối của nó hiện phần nhiều chưa được biết rõ. Tuy nhiên, những hợp chất có thiếc-carbon nhất định phần đông là chất độc giống như chất độc cyanide. [ 40 ]

1. ^ Only H, F, P., Tl and Xe have a higher receptivity for NMR analysis for samples containing isotopes at their natural abundance .
2. ^ 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 .

Liên kết ngoài.