錫（英文名稱：tin），元素符號為Sn，位于元素周期表第五周期IVA族，是元素周期表中的第50號元素，為p區金屬元素，原子量為118.71，原子半徑為141pm。錫有三種同素異形體，分別為：灰錫（α型）、白錫（β型）、脆錫（γ型），其中最為常見的是白錫。白錫呈銀白色光澤，質地柔軟，延展性好，熔點為231.89℃，密度為7.28g/cm3。因為其與氧氣反應會在錫表面生成一層致密的氧化膜阻止其繼續氧，故化學性質穩定。低溫下（13℃以下），會轉變為粉末狀的灰錫。白錫加熱至161℃時轉變為易碎的脆錫。
錫是人類最早知道的兩種金屬之一，在早期的舊約書中就被提到過，在自然界中以錫石（SnO2）形式存在。錫可通過工業上一般的制錫方法獲得，也可以通過電解法制取純度更高的錫。金屬錫用途非常廣泛，主要應用于制作合金、焊錫、化工制品等，生活中常見的罐頭一般都為鍍錫鐵（馬口鐵）制成。
金屬錫是人體必需微量元素之一，某些錫化合物可抑制癌細胞的生成。金屬錫一般無毒性，其簡單無機化合物（錫化合物、錫鹽）毒性很低，但有機錫試劑有較強的毒性，造成機體肝膽系統、神經系統以及免疫系統等的生理缺陷。
元素起源
錫元素起源于中低質量恒星（質量是太陽的0.6到10倍）的長s過程，由銦（In）的重同位素β衰變產生。
發展歷程
錫對人類歷史有直接的影響，人類發現最早的金屬是金，但錫是最早得到廣泛應用的金屬之一。錫的使用年代可追溯到公元前3500-3200年，在亞洲伊拉克南部古城Ur發現了含錫10~15%的銅Sn合金制成的青銅工具。中國是最早發現、冶煉并利用錫元素的國家，青銅就是錫和銅的合金，錫和銅一起開創了青銅器時代，在中國的古墓中常可以發現錫器的身影。
但中世紀之前錫的使用量規模較小，直到中世紀，錫的產量逐步升高。自2013年開始，緬甸錫礦資源生產異軍突起，以小規模和低成本錫精礦迅速躍居全球第三大產錫國。根據全球錫協會2020年數據，截至2020年全球消耗精煉錫35萬t。在錫礦生產方面，全世界約有35個國家產錫，幾乎每個洲都有重要的產錫國。傳統錫礦生產大國中國和印度尼西亞的產量占到全球錫礦產量的50%以上，南美洲約占20%。
分布情況
錫是土壤中的常見的元素成分，自然界中的錫主要以二氧化物（錫石）、各種硫化物（例如硫錫石）、自然元素、金屬化合物、硅酸鹽、硼酸鹽等形式存在。錫的無機化合物和有機化合物可隨著沙塵集、道路交通、農業活動以及森林大火、火山噴發等原因進入大氣中。現已發現50多種錫礦物和含錫礦物，錫在地殼中的含量約為，截止到2017年，錫礦資源的總量為470萬噸。
錫礦分布相對集中，呈帶狀分布，太平洋地區是主要蘊藏區，主要分布在東南亞和東亞兩大錫礦帶，其儲量占世界總儲量的 60%。其次還有南美中部、澳大利亞的塔斯馬尼亞州地區、蘇聯俄羅斯遠東地區、歐洲西部和非洲中南部等地區。
截至2022年底，全球錫資源儲量約460萬噸。全球錫礦儲量集中度較高，其中印度尼西亞錫礦儲量全球第一，錫礦儲量達80萬噸，占全球儲量約17.3%。其次是中國，儲量為72萬噸，占比約15.6%。隨后有緬甸、澳大利亞、俄羅斯、巴西等，前七占全球錫資源儲量近90%。
中國錫礦資源儲量豐富，但地區分布極不均衡，主要分布在云南南部、廣西東北部和西北部，其次是廣東、湖南和江西等省。截至2017年底，全國共查明錫資源儲量450.04萬ｔ，基礎儲量104萬ｔ，錫礦產地共448處。其中，云南省（29％）、湖南省（17％）、廣西壯族自治區（16％）、廣東省（13％）和內蒙古自治區（13％）５省（區）的錫資源已查明儲量總和約占全國錫資源儲量的90％。
理化性質
物理性質
常溫下錫為銀白色略帶藍色固體，質地柔軟，易彎曲，有良好的延展性、導熱性、抗疲勞性。錫熔點 232℃，沸點為 2260℃，密度為7.3g/cm3，熔化熱為7.2kJ/摩爾，汽化熱為296.4kJ/mol，比熱容為27J/(g·K)（20℃），電阻率為11×10-8Ω·m。錫是最早被研究的超導體之一，在溫度低于3.72K時轉變為超導體，超導體的邁斯納效應，就是首先在錫晶體上發現的。
化學性質
錫單質化學性質較為穩定，不易被水腐蝕，但易被酸或堿腐蝕。在常溫下，金屬錫因其在空氣或水中會生成一層緊密的二氧化錫薄膜阻止錫繼續氧化故化學性質十分穩定，但在加熱情況下，氧化反應會加快。Sn幾乎不與稀HCl、H2SO4反應，但可以與稀HNO3反應，其與濃、熱狀態的酸較易反應生成對應的錫（II）鹽。受最外層電子結構影響，+4價的Sn較+2的Sn更為穩定，故Sn的化合物主要為+4價。以下為Sn的常見反應：
錫與氧氣反應
在空氣中加熱金屬錫可生成二氧化錫。
錫與鹵族元素反應
錫與鹵素在加熱下可生成四鹵化物（X為、氯、溴、碘）
錫與硫反應
錫與無機酸反應
錫與稀鹽酸反應較慢，與稀硫酸幾乎不反應，但在加熱情況下與濃的鹽酸和硫酸反應較快。
錫與濃鹽酸反應：
錫與濃硫酸反應：
錫與硝酸反應：
錫與濃硝酸反應：
該反應生成了不溶于水的β-錫酸，并放出了。其中β-錫酸不穩定，應寫成,為簡便寫成。
同位素
錫有10種穩定的同位素，其穩定同位素原子質量在111.9-124之間，是所有化學元素中穩定性同位素最多的。錫的穩定同位素性質如下：
錫有28種不穩定同位素，原子質量在105.9-133之間，錫的不穩定同位素中，半衰期最的為,其原子質量為125.9，半衰期長達年。半衰期最短的為，其原子質量為132.93，半衰期僅有1.7秒。
同素異形體
錫有三種同素異形體：灰錫（α型）屬于金剛石型立方晶系、白錫（β型）屬于四方晶系、脆錫（γ型）屬于正交晶系。
常見的為銀白色略帶藍色的白錫。白錫為四方晶系，有較好的延展性，呈金屬性，比重較灰錫重。白錫只有在286K-434K溫度下才能穩定存在。低于286K時，白錫轉化為粉末狀的灰錫，且溫度越低，轉化越快。灰錫與金剛石的結構類似，具有共價結構，電子不能自由轉移，故完全沒有金屬性。雖然白錫需要處于低于這溫度環境下很長一段時間才會開始轉化，但由于灰錫本身就是這種轉化的催化劑，所以錫制品一旦從某處開始轉化，便會迅速蔓延，毀壞整個錫制品。因此錫制品不宜在低溫下長時間使用。溫度高于434K時，白錫會轉變為正交晶系的脆錫。脆錫很脆，容易被搗成粉末。
重要無機化合物
錫易形成氧化物、鹵化物，主要的化合有二氧化錫（）、錫酸（)、氯化亞錫（）、四氯化錫（）等，其在社會上各領域的應用也十分廣泛。
氧化物
氧化錫（）為錫的重要氧化物，其為白色固體，熔點為1400K，不溶于水，也不溶于酸與堿，但可以與氫氧化鈉共熔形成可溶性鹽錫酸鈉。二氧化錫的用途有很多，如鹽的制造、電子、陶瓷工業等。
在二價錫鹽溶液中加人堿，生成了白色的氫氧化亞錫沉淀，將氫氧化亞錫沉淀濾出，然后加熱沉淀可以得到棕色的氧化亞錫
氧化亞錫主要用于電鍍工業、玻璃工業及某些亞錫鹽的制造，一般作為制造其他錫化合物的中間物料。
錫酸
錫酸有兩種，分別為α-錫酸和β-錫酸。α-錫酸常稱氫氧化錫，實際上為二氧化錫的水合物可以寫成，α-錫酸為白色膠狀物，其具有兩性，既可以溶于堿也可以溶于酸。將α-錫酸長期放置或加熱，則會轉變成 β-錫酸，β-錫酸是晶系的，不溶于水，也不溶于酸和堿，化學性質相對穩定。
錫酸主要用作陶瓷和搪瓷的釉料和著色劑，電子工業用于制造能鑒別有毒氣體并報警的氣體傳感器，有機化工用作聚合物的阻燃劑。此外，化學工業在某些氧化反應中作為催化劑和貴金屬催化的活化接受體。
氯化物
氯化亞錫（）是離子型化合物，特別容易水解生成堿式鹽和氫氧化物沉淀。并且具有強還原性，可將將三價鐵還原為二價鐵，將氯化汞還原為氯化亞汞，甚至進一步還原為汞單質。二氯化錫是實驗室中常用的重要的亞錫鹽和還原劑。其被廣泛用作酸溶液中溫和的還原劑。二水合氯化錫則被用于錫鍍層的電解液，在制作銀鏡時作為增光劑，塑料鍍層的增光劑等。
四氯化錫（SnCl4）是無色液體，是典型的共價化合物，四氯化錫通常用氯與氯化亞錫在加熱條件下的反應制取，以水溶液制取四氯化錫只能得到 ，四氯化錫極易水解，在潮濕的環境中發煙，因此無論在制備還是收集過程中都要防止其與外界水汽接觸。四氯化錫可用作媒染劑、有機合成的氯化催化劑及鍍錫的試劑。
有機錫化合物
在有機金屬化學種有機錫化學是研究得最多的，有機錫化合物以Sn（IV）為主，含有Sn-C鍵的有機Sn（II）化合物是極少的。錫的有機化合物主要為四有機基錫、有機錫氫化物、有機錫鹵化物和有機錫氧化物。目前，有機錫化合物廣泛應用于工業、農業、交通和衛生部門。
四有機基錫
近年來，四有機錫采用有機鹵化物和四鹵化錫在鈉存在下進行反應來制備，反應如下：
除此之外，也可通過有機鋅試劑、鈉錫合金、格氏試劑等方法制備四有機基錫試劑。
四有機基錫化物中四個有機基團是對稱的且按正四面體結構排序，低分子量的四烷基錫是揮發性液體，分子量較高的則是臘狀固體，四芳基錫均為熔點較高的固體。許多試劑都能引起四有機基錫的Sn-C鍵斷裂，生成對應的有機化合物、有機鹵化物、金屬有機化物等。
有機錫鹵化物
有機錫鹵化物是有機錫化學中研究最多的物質。用鹵族元素、鹵化氫等試劑把四有機錫鹵化是有機錫鹵化物制備的代表方法：
進一步反應可得二鹵代的有機錫鹵化物。
一般來說，除有機錫氟化物外，有機錫鹵化物的氣液固三態都是未締合的單分子，只有三甲基錫氯化物以氯橋分子間締合。它們都有一定的揮發性，易溶于有機溶劑。有機錫化合物中的鹵族元素不但可以被金屬單質置換，也可在與其他化合物發生復分解反應的過程中被金屬或非金屬置換，得到多樣的有機錫化合物。許多有機錫鹵化物是一種Lewis酸，能接受電子形成配位化合物。有機錫鹵化物水解可以得到不同的有機錫羥化物。
有機錫氫化物及氧化物
有機錫鹵化物水解即可得到相應的氧化物，還原則得到對應的氫化物，如：
其中，有機錫化合物氫化物的穩定性較無機化合物錫氫化物更為穩定，可以在有機或無機合成中作為特殊的還原劑，也可用來與不飽和烴進行加成反應。
制備方法
工業制法
先將錫礦石（錫礦中常有共伴生元素，常見的元素有鎢）進行煅燒除去其中的硫和硒[xī]雜質，若錫礦石中還有鎢的話，還需要將其與碳酸鈉共熔，生成可溶性鹽錫酸鈉，然后用水把鎢浸出，再然后將錫以二氧化錫的形式析出。上述處理后在高溫條件下用炭還原二氧化錫獲得粗錫，粗錫中常含有鐵等雜質，可利用這些雜質金屬的熔點高于錫的特點，緩慢加熱熔化粗錫，使得較純的錫以熔化態流出。
電解法制錫
電解法通常用于制取高純度的錫。將已經提純過的含錫99.95％的錫板作為陽極，用電化溶解制取硫酸亞錫溶液，再將它配成所需成分的電解液進行電解，在陰極上可得高純錫。
陰極反應：
陽極反應：
總反應：
電解法制錫有以下優點:流程短、工藝簡單、材料消耗小，產品質量穩定，含錫百分之99.95%的錫板經一次電解取得的陰極錫絕大部分達到高純錫標準。
缺點：除鉛效果不太好，產出的高純錫中鉛的含量大于%因此該方法只適于對鉛要求不很嚴格的地方。
應用領域
錫及其化合物用途廣泛，如純錫用于鍍錫和制造錫管，純錫箔用于包裝和電器工業，二氧化錫用于陶瓷工業，氧化亞錫用于玻璃工業，氯化亞錫用于絲染織工業，錫的化合物還用作殺蟲劑、防污劑、木材防腐劑和火焰遏制劑等。
食品包裝
金屬錫可以用來制造錫鍍鐵皮，也就是馬口鐵，由于錫與酸不易發生反應，鐵皮外鍍上一層錫的話，既能夠抗腐蝕又能防毒。在生活中常用馬口鐵來制造罐頭，現如今，全世界每年都要出產約20萬噸的錫,這些錫的40%-50%是用來制造馬口鐵片的。在食品包裝業，除了罐頭領域，錫還應用在錫箔制造等方面。
日常生活
金屬錫常用來制成各種各樣的錫器和美術品，如錫壺、錫杯、錫餐具等，中國古時候制造的各種錫器就受到世界各個國家人們的喜愛，并在許多國家暢銷。
焊接
電路焊接所使用的焊錫一般是錫的合金，包括錫鉛合金、錫銅合金、錫銀合金等。錫還可以對其他金屬進行"焊接"，隨著環保意識的不斷增強，無鉛化成為全球錫焊料的發展趨勢，錫作為綠色金屬，在電子領域常作為焊接材料，潤濕性能良好，故一般無鉛焊料中的錫含量常高于90%，因此對錫的需求不斷增加?？傊?，錫的無毒性使其成為眾多領域傳統材料的"綠色替代品"，全球各地正在改進電子合金焊料的標準，合金煤料無鉛化進程正在世界各地推進。
合金
錫可與許多金屬制成合金，比如青銅就是將10%的錫加入銅中制得，加入錫后的銅合金比純銅要硬并且容易澆鑄、鍛打和加工，在中國古時候常有青銅的身影。除了青銅，其他金屬與錫制成合金也有用在許多的場景中，例如，如含錫皓基合金在核能工業中作為核燃料包覆材料；含錫鈦基合金用于航空、造船、核能、化工、醫療器械等行業；釩錫金屬間化合物可作為超導材料；錫銀汞齊可用作牙科金屬材料;錫和銻、銅合成的錫基軸承合金和鉛、錫、銻合成的鉛基軸承合金，可以用來制造汽輪機、發電機、飛機等承受高速高壓機械設備的軸承。
化工工藝
在化學工業和像膠工業中，錫的多種配位化合物也得到了廣泛的應用。比如，用于印花布工業、用于毛和絲的染色，以及用于制造塘瓷、釉藥、看色玻璃、金箔和銀箔等。純錫也可用作某些機械零件的鍍層。錫易于加工成管、箔、絲條等，也可制成細粉，用于粉末冶金。
其他
地質學上，利用錫的同位素分餾程度來確定錫的成礦環境。在考古學上，可以利用錫同位素溯源錫的產地。此外，因人工偽造和自然狀態下青銅器中錫同位素組成有明顯差異，錫同位素還可以應用于青銅器鑒偽。值得一提的是，110Sn（核自旋為1/2）在NMR實驗和Mossbauer譜中極有價值。
生理作用
錫是人體必需的微量元素之一，在生理過程中起重要作用。錫能促進機體蛋白質及核酸的合成，并與黃素酶的活性有關，對維持某些化合物的三維空間結構也很重要。適量的錫能，增加機體內環境的穩定性，明顯促進機體的生長發育。一個70kg體重的人估計每天約需要7mg錫。此外，錫在人體胸腺內可以產生抗腫瘤的錫化合物，能夠抑制癌細胞的生成。有研究發現乳腺癌、肺腫瘤、大腸癌等疾病患者的腫瘤組織中錫含量比較少，低于其他正常的組織。
毒性
一般來講，金屬錫是無毒的，簡單的錫化合物和錫鹽的毒性非常低，錫及其無機化合物大多數屬低毒或微毒類。如果人們食用和吸收過多的錫,也有可能發生錫中毒。無機錫鹽中毒表現為神經系統癥狀如全身抑制，脊髓小腦性共濟失調、肌無力松馳性麻痹等。并有惡心、嘔吐腹瀉、厭食等胃腸道刺激癥狀。
與無機錫中毒不同，有機錫化合物多數有害，屬神經素性物質。有機錫中，二烴基錫主要影響肝和膽道，表現為厭食取吐、腹瀉、消化道出血，膽管炎癥等，而三，四烴基錫則造成神經系統損害，表現為腦和脊髓白質的嚴重間質性水腫。有機錫具有環境內分泌干擾作用，可導致動物不孕、著床前后流產、胚胎吸收和死亡。有機錫有明顯的免疫毒性，使動物胸腺萎縮、外周血淋巴細胞減少。有機錫化合物具有高度或中度毒性，依其化學結構不同，毒性差異較大，毒性大小的一般順序為 >>，而在體內可經肝轉化為，因此兩者毒性相似。
作用機制
無機錫中毒機制的研究資料很少，錫可改變體內銅的狀態面升高直中膽固醇的水平，踢抑制體內某些關鍵酶如抑制肝超氧化物歧化酶、誘導血紅素加氧酶進而產生相應毒性。
有機錫化合物中毒作用機制尚未完全明確。有機錫通過抑制細胞線粒體氧化磷酸化過程的磷酸化環節，影響腺苷三磷酸形成，改變線粒體膜的滲透性，影響線粒體內鈣穩態，啟動細胞調亡信號分子級聯反應，引起細胞調亡。
安全事宜
接觸閾值
無機錫的毒性較弱，利用小鼠研究得到錫的半數致死量為840 g/kg，對人類來說，公布的最低毒性劑量為250mg/kg。而對于有機錫，其有著較強的毒性，一種典型的有機錫化合物三甲基錫的毒性在小鼠身上實驗時，其最小有作用劑量為1.8~2.3mg/kg, 最大耐受劑量2.7～3.0 mg/kg。國際海事組織規定人體可容忍的三丁基氧化錫每日攝入量為1.6ug/kg，WHO和日本衛生部分別規定人體每天的三丁基錫攝入量不得超過1.3ug/kg和0.9ug/kg（以Sn計）。
環境危害
錫對于環境的危害主要是因為有機錫化合物的廣泛使用和其巨大的毒性。有機錫化合物被認為是迄今為止人為引入海洋環境中毒性最大的物質，其會對海洋生態系統造成十分嚴重的影響。
海水中的有機錫由于生物降解、化學降解和光降解等作用，其半衰期一般為幾個星期，然而當有機錫與懸浮顆粒物結合而轉移到海底沉積物后就變得相當穩定，半衰期可延長至幾個月甚至幾年之久。這使得海洋底棲生物長期處于有機錫污染區域，不斷攝入有機錫化合物。有機錫對海洋魚類、甲殼亞門、軟體動物門和海洋藻類的影響是非常大的。海洋生物對有機錫化合物有很強的富集能力，大約在5000～10000倍之間，因此，在濃度很低的情況下就能引起上述海洋生物累積性中毒或引起可怕的生殖逆向性變化。研究表明，有機錫會干擾牡蠣科的鈣代謝，使其貝殼畸形加厚，含肉量下降，從而降低或喪失牡蠣的市場價值，使得牡蠣大規模減產。同時有機錫還能導致海產腹足類動物雌性個體產生雄性的特征，也就是所謂的性畸變，嚴重時導致雌性個體生殖失敗。有機錫還可以蓄積在魚、貝等生物體內，對人類健康產生不良影響。
防治措施
環境中錫污染問題已經引起了各國和環境保護組織的高度重視。早在1974年，聯合國海洋污染防治公約就將有機錫化合物列入優先控制的灰名單。1976年的萊茵公約又把5種毒性特別大的有機錫化合物列入必須嚴格控制的名單。1982年，法國政府在對海洋貝類養殖場有機錫污染調查研究的基礎上，率先頒布了禁止長度短于25米的船只使用有機錫化合物防污涂料的規定，其它種類船只使用的防污涂料的有機錫含量限定在3％以下。在美國，海洋環境中丁基錫的污染也得到國會和環保局的重視，先后對圣迭戈灣等進行了較大規模調查，并從1988年起禁止海軍所有艦只使用有機錫化合物防污涂料。女王陛下政府也制定并從1987年開始執行有關限制有機錫使用的法規。此后，1989~1992年間，澳大利亞、加拿大、荷蘭、瑞士、日本、中國香港等分別制定和實施了限制三丁基錫使用的政策法規。這些法規規定的有機錫環境目標濃度大致在8～40ng/L范圍，起到了一定的控制三丁基錫污染的作用。
參考資料 >
Tin powder | Sn - PubChem.PubChem.2023-02-27
第四章 元素醫學食療—微量元素各論(一).中國知網.2023-09-19