protonové číslo 50
relativní atomová hmotnost 118.69
elektronegativita 1.7
elektronová konfigurace [Kr]4d105s25p2
hustota (g·cm-3) 5.77
teplota tání (°C) 232.00
teplota varu (°C) 2623.0

Cín (50Sn)

historie

Cín patří k nejstarším známým kovům, v podobě bronzu byl používán již v prvních dobách lidské kultury (doba bronzová – 3500-3200 let př. n. l.). Značka prvku pochází z latinského názvu stannum

výskyt

  • na 48. místě v pořadí výskytu v zemské kůře
  • cínovec (kassiterit) - SnO2
  • cínový kyz (stannin) - Cu2S·FeS·SnS
  • malá množství ryzího cínu byla nalezena se zlatem

průmyslová výroba

  • získává se redukcí cínovce uhlím (t = 1000 - 1200 °C):
    SnO2 + 2C → Sn +2CO
  • redukčním pochodem – tj. tavením v plamenných pecích za přísady uhlí a vápna:
    SnSiO3 + CaO +C → Sn + CaSiO3 + CO
  • nebo regenerací z odpadů pocínovaných předmětů

fyzikální vlastnosti

  • stříbrobílý lesklý kov
  • nepříliš tvrdý, značně tažný, takže ho lze válcovat na velmi tenké lístky (staniol)
  • vyskytuje se ve třech alotropických modifikacích
    • cín kovový - β (čtverečný)
      • vzniká při ztuhnutí roztaveného cínu
    • cín kososčtverečný
      • vzniká zahříváním cínu kovového nad 161 °C
      • křehký
      • práškovatelný
    • cín šedý - α (krychlový)
      • šedý prášek
      • vzniká dlouhodobým působením teploty pod 13 °C
      • na cínových předmětech zejména v muzeích způsobuje značné škody (předměty se postupně rozpadají na prach) – tento jev se nazývá cínový mor

chemické vlastnosti

  • ve vzduchu a vodě je za běžné teploty stálý
  • při zahřívání na vzduchu nebo v kyslíku vzniká oxid cíničitý (SnO2)
  • s vodní párou reaguje za vzniku SnO2 a H2
  • s volnými halogeny se slučuje na tetrahalogenidy (SnX4), s Cl2 a Br2 za chladu, s F2 a I2při zahřátí
    za vyšší teploty reaguje se sírou a selenem za vzniku chalkogenidů. (SnII, SnIV)
  • se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou a sírovou nereaguje
  • reaguje s horkou koncentrovanou HCl, vzniká chlorid cínatý:
    2HCl + Sn → SnCl2 + H2
  • s horkou koncentrovanou H2SO4 vzniká síran cínatý:
    2H2SO4 + Sn → SnSO4 + SO2 + 2H2O
  • reaguje se zředěnou kyselinou dusičnou:
    10HNO3 + 4Sn → 4Sn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
  • reakcí s horkými vodnými roztoky alkalických hydroxidů vznikají hexahydroxocíničitany:
    Sn + 2KOH + 4H2O → K2[Sn(OH)6] + 2H2
  • snadno tvoří slitiny
  • kovový cín není jedovatý, protože je prakticky nerozpustný

užití

  • bílý plech
    • železný plech se omyje zředěnou kyselinou sírovou a pak se ponoří do roztaveného cínu
    • pro svou velkou odolnost ke kyselinám chrání souvislý povlak cínu železo před korozí
    • bílý plech na konzervové krabice - k pocínování se smí používat cín, prostý olova
    • často se vnitřek konzervových nádob, určených pro ovoce, pokrývá pro lepší ochranu tenkou vrstvou laku, který barví stříbrobílý plech zlatožlutě
  • slitiny
    • pájka - Sn/Pb
    • bronz - Cu/Sn
    • ložiskový kov - Sn/Pb/Cu (ložiska železničních vagónů, dieselových lokomotiv)
    • liteřina - Pb/Sb/Sn
    • cínová slitita - Sn/Sb/Cu (dekorativní a užitková slitina – kávové a čajové servisy, svícny atd.)
    • slitina 90 až 95 % Sn s Pb s dalšími prvky je pro zvukové vlastnosti velmi ceněna při výrobě varhanních píšťal (např. varhany v londýnské koncertní síni Royal Albert Hall mají 10 000 píšťal a obsahují 150 t Sn)
    • Sn a jeho slitiny se jako lázeň roztaveného kovu používají při výrobě plaveného skla
    • Nb3Sn – supravodivé magnety

Staniol, používaný dříve k balení četných potravin, byl čistý cín. Dnes se místo staniolu používají hliníkové folie (alobal).

sloučeniny

  • stannan (cínovodík, SnH4)
    • příprava - redukcí chloridu cíničitého (SnCl4) tetrahydridohlinitanem litným (etherický roztok):
      SnCl4 + Li[AlH4] → SnH4 + Li[AlCl4]
    • za normální teploty se pomalu rozkládá na Sn a H2
    • nereaguje se zředěnými kyselinami a alkalickými roztoky
    • koncentrovanějšími roztoky se rozkládá
    • redukční činidlo
    • jedovatý
  • distannan (Sn2H6) – méně stálý než stannan SnH4
  • halogenidy
    • cínaté (SnX2)
      • fluorid cínatý (SnF2)
        • získává se odpařováním roztoku oxidu cínatého (SnO) ve 40% vodném roztoku HF
        • bezbarvé krystaly
        • užití - zubní pasty (brání demineralizaci zubů a omezuje vývoj zubního kazu)
      • chlorid cínatý (SnCl2)
        • příprava - v bezvodém stavu zahříváním cínu v proudu chlorovodíku:
          Sn + 2HCl → SnCl2 + H2
        • bezbarvé krystaly
        • mírné redukční činidlo v kyselém prostředí
        • SnCl2·2H2O
          lázeň pro galvanické pocínování
          senzibilizátor při postříbřování zrcadel a pokovování plastů
          stabilizátor parfému v toaletních mýdlech
      • bromid cínatý (SnBr2)
        • bílá pevná látka
        • tvoří různé hydráty
      • jodid cínatý (SnI2)
        • vzniká zahříváním Sn a I2 v HCl o koncentraci 2 mol/l
        • jasně zářící červené jehlice
      • všechny halogenidy tvoří podvojné halogenidy s halogenidy alkalických kovů a halogenidy amonnými:
        SnX2 + MX → MSnX3
    • cíničité (SnX4)
      • fluorid cíničitý (SnF4)
        • připravuje se působením bezvodého HF na chlorid cíničitý:
          SnCl4 + 4HF → SnF4 + 4HCl
        • bílá krystalická látka
        • hygroskopická látka
        • polymerní struktura
        • reaguje s HF a vzniká kyselina hexafluorocíničitá:
          2HF + SnF4 → H2[SnF6]
      • chlorid cíničitý (SnCl4)
        • příprava - přímým slučováním prvků
          nebo působením Cl2 na chlorid cínatý:
        • Cl2 + SnCl2 → SnCl4
        • bezbarvá těkavá kapalina
        • rozpustný ve vodě za vývoje tepla
        • vytváří krystalické hydráty
        • roztoky vedou elektrický proud v důsledku hydrolýzy:
          SnCl4 + 2H2O → SnO2 + 4HCl
        • reaguje s HCl – vzniká kyselina hexachlorocíničitá:
          2HCl + SnCl4 → H2[SnCl6]
        • soli
          • hexachlorocíničitany [SnCl6]2-
          • vznikají reakcí SnCl4 s alkalickými halogenida nebo halogenidem amonným
          • hexachlorocíničitan amonný – (NH4)2(SnCl6) – „pinková sůl“
            NH4Cl + SnCl4 → (NH4)2[SnCl6]
            mořidlo v textilním průmyslu;
          • SnCl4 – Friedel-Craftsův katalyzátor
      • halogenidy cíničité tvoří komplexy s anorganickými i organickými ligandy (L) nejčastěji koordinační číslo Sn 6 - [SnX6]II-
      • méně často koordinační číslo Sn 5 - [SnX5]-
  • sulfidy
    • sulfid cínatý (SnS)
      • připravuje se reakcí cínatých solí s alkalickými sulfidy:
        SnCl2 + Na2S → SnS + 2NaCl
      • tmavě hnědá látka
      • rozpustný ve žlutém sulfidu amonném vznikají thiocíničitany:
        SnS + 2NH4S → (NH4)2SnS3
    • sulfid cíničitý (musivní, mozaikové zlato, cínový bronz) (SnS2)
      • příprava - reakcí Sn se sírou a chloridem amonným
        nebo působením sulfanu (H2S) na okyselené roztoky cíničitých solí:
        2H2S + SnCl4 → SnS2 + 4HCl
      • pevná látka světle zlaté barvy
      • reaguje s alkalickými sulfidy a se sulfidem amonným vznikají thiocíničitany:
        (NH4)2S + SnS2 → (NH4)2SnS3
        2NH4S + SnS2 → (NH4)2SnS4
      • užití – nátěry, zlacení rámů, dřevěných ozdob
  • oxidy
    • oxid cínatý (SnO)
      • modročerná modifikace vzniká alkalickou hydrolýzou cínatých solí za nepřístupu vzduchu
      • červená modifikace vzniká zahříváním bílého hydratovaného oxidu (SnO·nH2O)
        zahříváním nebo silnými alkalickými roztoky přechází na modifikaci modročernou
      • obě formy zahřáté na 300 °C ve vzduchu žhnou a oxidují se na oxid cíničitý (SnO2)
      • amfoterní:
        SnO + 2HCl → SnCl2 + H2O - chlorid cínatý
        SnO + NaOH + H2O → Na[Sn(OH)3] - trihydroxocínatan sodný
    • oxid cíničitý (SnO2)
      • hlavní ruda cínu
      • nerozpustný ve vodě
      • nerozpustný ve zředěných kyselinách a hydroxidech
      • rozpouští se v roztavených alkalických hydroxidech – vznikají hexahydroxocíničitany M2[Sn(OH)6]2-:
        SnO2 + 2NaOH + 2H2O → Na2[Sn(OH)6]
      • reaguje se směsi sody a síry – vzniká thiocíničitan:
        SnO2 + 2Na2CO3 + 4S → Na2SnS3 + Na2SO4 +2CO2
    • hydratovaný oxid cíničitý (SnO2·nH2O)
      • rozpustný v kyselinách a hydroxidech:
        SnO2 + 2H2SO4 → Sn(SO4)2 + 2H2O - síran cíničitý
        SnO2 + 2KOH + 2H2O → K2[Sn(OH)6] - hexahydroxocíničitan draselný
      • dehydratací při 110 °C vzniká monohydrát oxidu cíničitého (SnO2 · 2H2O
      • dalším zahříváním do 600 °C vzniká bezvodý oxid cíničitý (SnO2
      • podobně se chovají i cíničitany
      • dehydratací K2[Sn(OH)6] vznikají K2SnO3·3H2O, K2SnO3·2H2O, K2SnO3
      • bezvodé cíničitany se připravují reakcí oxidu kovu s oxidem cíničitým:
        CaO + SnO2 → CaSnO3
      • užití
        • keramický průmysl – glazury, emaily
        • součást elektroluminiscenčních zařízení (displeje, antistatická krycí skla, odmrazovatelná skla – zvláště pro letadla)
        • tepelná izolace oken
        • složka heterogenních katalyzátorů
  • hydroxid cínatý (Sn(OH)2)
    • příprava - reakcí roztoku cínaté soli s roztoky alkalických hydroxidů
      SnCl2 + 2NaOH → Sn(OH)2 + 2NaCl
    • bílá látka
    • amfoterní
      Sn(OH)2 + 2HNO3 → Sn(NO3)2 + H2O - dusičnan cínatý
      Sn(OH)2 + KOH → K[Sn(OH)3] - trihydroxocínatany
      nestálé, snadno se oxidují