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【每日科普】锡:有望成为锂离子电池材料
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锡,元素周期表第50号元素。

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如果说金是人类发现最早的金属,那么锡和铜就是人类发现最早且开始应用于生产的金属。据考证,在我国周朝的时候,锡器的使用已十分普遍了,经常能在那个时期的古墓中发掘到一些锡壶、锡烛台之类的锡器。我国有非常丰富的锡矿,特别是云南省个旧市,是世界闻名的“锡都”。

锡是一种既怕冷也怕热的金属,因为金属锡有3种不同的形态,常温下性质很稳定,称为白锡,如果温度升高160摄氏度以上就会变成一碰就碎的“脆锡”,当温度低于零下13.2摄氏度时,会由银白色金属逐渐变成煤灰状粉末——灰锡。有趣的是灰锡具有“传染性”,白锡只要一碰上灰锡,哪怕是一点点马上会向灰锡转变,直到整个白锡都变成灰锡为止。人们把这种现象称为“锡疫”,把有灰锡的白锡再熔化一次,就可以让它复原。可见只有在零下13~160摄氏度之间时,锡才是最稳定的,过高过低都会让锡变脆或变成灰。历史上发生过很多因为温度导致金属锡变化的事故。1812年,拿破仑入侵俄国,士兵衣服上纽扣材质是用锡做的,由于当时气温低于零下13.2摄氏度,致使漂亮的白锡纽扣都变成了灰锡的粉末,没有了扣子,衣服无法御寒,更谈不上打仗了。

锡由于熔点较低,成为了焊接金属的首选。19世纪晚期,锡开始大规模制作锡罐,用于储存盛放从食品到石油,再到鞋油的各种产品,现在已逐步被价格更为低廉的铝罐所代替。

锡单质对人体没有什么危害,但还是有些研究表明,有机锡有一定毒性。据报道,三丁基氯化锡曾被用作船只的防污涂料和pvc添加剂,但是现在已经证明能对多种内分泌有干扰作用,包括触发细胞凋亡、中断新陈代谢,能影响实验动物脂肪储存,有可能导致体重上升。但锡也是人体所需微量元素之一,其主要生理功能是在人体胸腺中产生抗肿瘤的锡化合物,从而抑制癌细胞生成,而且在某些肿瘤患者的肿瘤组织中,专家们检测到锡含量也低于其他正常组织。人体缺乏锡的症状很少,通过食品即可补充,过多过少都不利于健康。

金属锡主要用于制造合金。早年的锡器,纯锡含量在97%以上,平和柔滑,高贵典雅,历久常新,是欧洲古典文化的一种象征。古代的锡还有净化水质作用,用锡茶壶泡茶特别清香,用锡杯喝酒比较爽口,锡瓶插花不易枯萎,这都得益于锡耐腐蚀的特性。

有机锡也可以用作催化剂,例如激发自由基加成反应形成聚合物,同时还用作交叉耦合反应中钯催化剂的助催化剂。但人们担心有机锡对人体健康的潜在影响,正努力开发一种温和、不含锡、利用黄嘌呤和有机过氧化物产生自由基前体的方法,这样锡在催化剂方面的应用就逐渐减少。

由于其独特的导电性、电子结构和易于形成合金的特点,锡在太阳能和下一代电子设备中扮演了一个新的角色——镍锡锶和锡氧化物,因为它们具有更广的吸光范围和更好的导电性。以锡为基础的纳米粒子也激发了人们对锡的兴趣,这种材料有望成为锂离子电池的下一代阳极材料。

来源:科普时报

作者:宋丹(作者系湖北省武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员)


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