Cín

Obsah

Cín patří mezi důležité kovy, je znám od starověku. Je to nízkotavitelný kov, který je člověkem používán už od starověku. Nejčastěji se s ním potkáváme v kovových slitinách, pájkách.

Atomové číslo	50	Počet stabilních izotopů	9
Atomová hmotnost	118,710	Elektronová konfigurace	[Kr] 4d¹⁰ 5s²5p²
Teplota tání [°C]	231,93	Teplota varu [°C]	2602
Elektronegativita	1,96	Hustota [g.cm^-3]	7,365 (bílý) 5,769 (šedý)

Vlastnosti cínu

Izotopy

Co se týče počtu stabilních izotopů je cín rekordmanem. Přírodní cín se skládá z deseti stabilních izotopů a jednoho radioizotopu.[7]

Izotop	Zastoupení [%]	Poločas přeměny
¹¹²Sn	0,97	stabilní
¹¹⁴Sn	0,66	stabilní
¹¹⁵Sn	0,34	stabilní
¹¹⁶Sn	14,5	stabilní
¹¹⁷Sn	7,68	stabilní
¹¹⁸Sn	24,2	stabilní
¹¹⁹Sn	8,59	stabilní
¹²⁰Sn	32,6	stabilní
¹²²Sn	4,63	stabilní
¹²⁴Sn	5,79	stabilní
¹²⁶Sn	stopové	2,3×10⁵ let

Dále bylo charakterizováno 29 radioizotopů, nejdelší poločas přeměny má ¹²⁶Sn, 230 000 let.

Výskyt a výroba

V přírodě se vyskytuje pouze ve formě sloučenin, nejčastěji jako cínovec SnO₂, který je běžný i v česku. Vyrábí se redukcí koksem v obloukové peci.

SnO₂ + C → Sn + CO₂

Kasiterit z Horního Slavkova. Zdroj: Didier Descouens/Commons

Alotropní modifikace

Stabilní modifikací cínu je β, označovaná jako bílý cín, krystaluje v diamantové kubické soustavě. Při teplotách pod 13,2 °C samovolně přechází na α-modifikaci, šedý cín. Tato modifikace krystaluje ve čtverečné, tělesově centrované sooustavě.

β-cín (vlevo) a α-cín (vpravo). Zdroj: Alchemist-hp/Commons

Změna modifikace se projevuje rozpadem cínového předmětu na prášek.

Transformace β-cínu na α-cín, cínový mor

Chemické vlastnosti

Cín je stabilní ve vodě, nedochází ke korozi. Ale reaguje s kyselinami a zásadami.

Sn + 2 HCl → SnCl₂ + H₂

Vytváří sloučeniny v oxidačních číslech II a IV.

Halogenidy

Známe všechny halogenidy v obou oxidačních stavech. Halogenidy cínaté jsou všechny pevné, polymerní sloučeniny. Fluorid cíničitý, SnF₄, je také pevný polymer, ale těžší halogenidy jsou těkavé molekulární sloučeniny.

Bezvodý chlorid cíničitý, SnCl₄, je kapalina s teplotou tání −34 °C. Nelze jej získat reakcí cínu s kyselinou chlorovodíkovou, ale můžeme ho připravit spalováním cínu v chloru:

Sn + 2 Cl₂ → SnCl₄

Krystalová struktura chloridu cíničitého. Zdroj: Ben Mills/Commons

Stanen

V roce 2013 byla publikována příprava cínového analogu grafenu – stanen. Jde o jednoatomovou vrtsvu složenou z atomů cínu.[5,6] Tento materiál vykazuje zajímavé vlastnosti a je jedním z kandidátů na nový vysokoteplotní supravodivý materiál.

NMR

Cín má tři NMR aktivní izotopy, nejčastěji se využívají dva – ¹¹⁷Sn a ¹¹⁹Sn.

	¹¹⁵Sn	¹¹⁷Sn	¹¹⁹Sn
Spin	1/2	1/2	1/2
Zastoupení v přírodě [%]	0,34	7,68	8,59
Rozsah chemických posunů [ppm]	-1900 – 700
Citlivost vzhledem k ¹H	0,03561	0,04605	0,05273
Rezonanční frekvence v poli 1 T	14,0077	15,2610	15,9660
Jaderný magnetický moment	-0.91883	-1.00104	-1.04728

Pro kalibraci ¹¹⁹Sn NMR jsem využil kubický silikát (SBU typ D4R) obsahující skupiny Me₃Sn – Si₈O₂₀(SnMe₃)₈.4H₂O, tato sloučenina má ¹¹⁹Sn chemický posun 118,67 ppm. Pro měření jsem použil roztok v C₆D₆.

Chemické posuny

SnX₂	700-100	R₄Sn	200-(-200)
MeSnX₃	600-(-200)	Me₄Sn	0
Komplexy s přechodnými kovy	300-(-400)	(RO)₄Sn	-50-(-900)
(RS)₄Sn	250-50	SnX₄	-50-(-1700)
(AcO)₄Sn	-861