最怕冷的金属一一锡

老区自娱自乐

　　1812年，法兰西第一帝国皇帝、能征惯战的拿破仑大元帅御驾亲征，率领57万大军，气势汹汹，不可一世，志在必得，兵锋直指俄罗斯，莫斯科危在旦夕。时值隆冬，一望无际的古战场“千里冰封，万里雪飘”。战鼓擂响，如狼似虎的法军潮水般扑向莫斯科城下。突然，个个士兵衣服崩开，坦胸露怀，莫斯科凛冽的寒风穿心刺骨，士兵浑身冰冷，毛骨悚然，仿如冰棍，持枪的手僵硬发抖。还打什么仗？还有战斗力吗？习惯严寒的俄军一轮冲锋，法57万大军丢盔弃甲，一败涂地，几乎全军覆没。经此一役，称霸欧洲的法兰西一蹶不振，威震天下的拿破仑英名扫地。人算不如天算，严冬拯救了俄罗斯，寒风摧残了法兰西。后来究其原因，是因为法士兵的军装扣子用金属锡制成，银光闪闪，好不气派，煞是威风，但在零下三四十度，锡扣粉身碎骨，成了一撮灰土。

1912年，英国一支探险隊到达南极，刚想拿煤油取暖，发现煤油不翼而飞，空气中弥漫着煤油的气味。原来铁油桶是用锡焊接的，在南极冰天雪地里，焊锡变成灰锡粉末，煤油都漏光了。探险队员因为缺少煤油取暖全部冻死。

　　人们用锡制作出很多生活器皿和工艺品，作者小时候就看见过茶叶铺里，一排排大锡罐用来装茶叶，据说“很存气”。一些有钱人家使用和收藏着精美的锡器。冬天里，寒潮来临，气温骤降，精美锡器一夜之间化作一堆粉末。欲哭无泪！

这就是咄咄怪事的“锡疫”。

为什么有“锡疫”？为什么锡最怕冷？

在关于铝那篇科普文章里，作者谈过“同素异形体”，指的是同一种元素因不同结构而形成不同性质的单质。金刚石和石墨是碳的两种同素异形体。金属锡也有三种同素异形体，分别是白锡、灰锡和脆锡。在常温下，我们见到的是白锡；当温度高于161度，正方晶格的白锡就变成斜方晶格的脆锡，一敲就碎；当温度降至零下13.2度，白锡会变成无定形的灰锡，而且随着温度继续下降，灰化加速，到零下30～40度时，白锡瞬时化作灰色粉末。灰锡颇像新冠病毒，有传染性，一点点灰锡粉末接触到健康的白锡，白锡也感染呈“阳性”，分崩离析。锡这种“怕冷性”和“传染性”就酿成“锡疫”。

可幸的是，经过科学家研究，在锡中加入金属铋可以抑别白锡变成灰锡。将灰锡再熔炼一次也可以重新恢复白锡，只是那些精美锡器面目全非了。

　　记得小时候见过一则谜语，谜面是“金银铜铁”，猜一城市名，谜底是“无锡”。中国传统的五金“金银铜铁锡”折射了5种古老金属在我国历史上的重要性和久远性，熟悉而又古老。早在远古时代，人类便发现并使用锡了。在我国一些古墓中，便常发掘出一些锡壶、锡烛台之类锡器。据考证，我国周朝时，锡器使用已十分普遍。在铁未冶炼出来之前，使用最多最广的金属就是铜和锡。长达1600多年的“青铜器时代”，其青铜就是铜锡合金。作者揣测，锡之所以很早就被人类发现，与锡的低熔点（232度）和易还原性质有关。可能古人在一次漫不经心的篝火中，一些矿石中的锡被碳还原成金属，易熔的闪着银光的金属锡就烧出来了。

　　锡是比较稀贵的金属，在地壳中含量较少，约占0.004％。

我国锡矿资源丰富，是世界上锡矿探明储量最多的国家，占比23％。主要分布于云南、广西、广东、湖南和江西。尤其是云南个旧市，是世界上已知最大的锡矿之一，早在公元前就开始采矿，近代更是锡业大盛，锡产量曾一度占全国70％，素有“锡都”之称。我国是锡消费大国，由于种种原因，国内高端精锡产量不断下降，需求主要依赖进口。2021年进口锡矿砂及精矿18.43万吨，金额13.28亿美元。

锡矿种类很多，但最有价值的是锡石，化学成分二氧化锡；其次是黄锡矿，含铜铁锡的硫化物。将锡石和焦炭、石英或石灰石一起燃烧就可以炼出金属锡。

　　锡（Stannum，tin），化学符号Sn，原子序数50，原子量118.7，银白色光泽金属。

金属锡熔点231.89度，沸点2260度，密度7.28。锡柔软，易弯曲，白锡弯曲有声，莫氏硬度3.75。锡有良好的展性，可以压成厚度0.04毫米以下的极薄锡箔，但延性很差，一拉就断，不能拉成细丝。

锡摩擦系数小，宜作轴承合金材料。

锡无毒，常用作餐具、食品包装、牙膏壳、铜锅内壁镀层。

锡化学性质稳定，有惰性，不和空气、水反应。常温下，锡在空气中生成二氧化锡保护膜，长久保持银光闪闪的光泽，加热时氧化反应加速。锡能缓慢溶于稀酸，较快溶于浓酸中，与浓盐酸反应生成四氯化锡，与浓热硫酸反应生成硫酸锡，与浓热硝酸反应生成锡酸；也能溶于强碱溶液，具有两性性质。锡与卤素加热下反应生成四卤化锡，也能与硫反应。在氯化铁、氯化锌等盐类的酸性溶液中会被腐蚀。

　　锡是人类使用的最古老的金属之一，“青铜器时代”虽然早已逝去，但年迈的锡在现代工业中仍然焕发青春，扮演着不可或缺的关键稀有金属角色，在电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、军工、尖端科技、食品包装等行业大显身手。2021年，我国锡消费结构中，焊料占48％，化工占17％。由于汽车电子、智能设备、5G、半导体、光伏、电池等行业迅速发展，锡需求将进一步增长。

锡易与多种金属合成出各种合金，最常见的锡锑铜锡基轴承合金和铅锡锑铅基轴承合金，用来制造汽轮机、发电机、飞机等高速高压机械设备的轴承。黄铜中加入锡就制成锡黄铜，俗称“海军铜”，用于船舶、军舰零件和焊条。电烙铁焊接用的“焊锡”，就是铅锡合金。用量巨大的电子锡焊料、光伏锡焊带都离不开锡合金。

　　镀锡铁皮，俗称“马口铁”，外观漂亮，还能抗腐蚀、防毒性，杀菌、净化、保鲜，不和水、较难和各种酸碱反应，化学性质稳定，所以大量用于罐头行业；在军工、仪表、电器、轻工业都有马口铁的身影。

用锡箔包装糖果、食品、香烟，既防潮又好看。

锡在化工上的应用主要集中在聚氯乙烯塑料热稳定剂、杀虫剂、催化剂、农业化肥和玻璃镀膜。

硫化锡的颜色与黄金相似，常用作金色颜料。二氧化锡是不溶于水的白色粉末，可用作制造搪瓷、白釉和乳白玻璃。

　　锡是传统五金之一，富有光泽，银光闪耀，历久常新，质地柔软，可塑性强，容易加工，非常适合制作各种各样的锡器和美术品。我国自古以来，能工巧匠就擅长制作花样繁多、精巧美观的锡壶、锡杯、锡餐具等器皿，远销世界各国。锡器平和柔滑的特性，高贵典雅的造型，银彩夺目的光泽，历来深受皇宫、贵族、巨贾的青睐和喜爱，在欧洲成为一种古典文化的象征。

古时候，有钱人在井底放上锡块，净化水质。在日本宫廷，精心酿造的御酒都用锡器盛装。锡器具有盛酒冬暖夏凉、醇厚清冽；储茶色香俱全、茶品不变的特质。据说，锡壶泡茶特别清香，锡杯饮酒特别爽口，锡瓶插花特别鲜艳、不易枯萎。

　　锡是人体不可缺少的微量元素，在维护人体正常生理活动和健康有重要影响。其生理功能主要表现在抗肿瘤方面，还促进蛋白质和核酸合成，组成多种酶，参与黄素酶的生物反应。但过多锡进入人体也是有害的。

2022，08，Aurora（科21）