制造罐头的金属-锡：化学宫殿扑朔迷离

制造罐头的金属——锡

锡是很普通的金属，好像一点也不出名。尽管我们常用，然而我们在日常生活上很少提到它。

这种金属替人类服务，却并不用它自己的名称。青铜、马口铁、焊镴、巴弼合金、活字合金、炮铜、镴箔、“意大利”粉、漂亮的搪瓷、颜料等等——这些物品花样繁多，都很有用，然而许多人根本不知道，这些物品的最重要成分都是锡。

这种金属的性质很奇妙，十分特别，有几点性质到现在还搞不清是什么缘故，在地球化学上还没有得到详尽的解释。

锡的源头是地底下升上来的花岗岩岩浆，这种岩浆里含有大量的硅石，就是一般所说的“酸性”岩浆。当然并不是一切酸性岩浆里都有锡，所以我们到今天还不清楚，锡跟花岗岩的关系受着什么规律的束缚，为什么有些花岗岩里有锡，而另一些看来是一模一样的花岗岩里却没有锡。

还有一个有趣的问题:锡是重金属，但是甭看它重，它却不像其他许多种重金属那样沉在岩浆的底部，而是浮在岩浆的面上，因而它总是留在花岗岩体的最上层，这是为什么呢?

原因是这样的:岩浆里熔解着多种的蒸气和气体，这些气态物质很容易飞散，当中起着很大的作用的是卤素——氯和氟。我们根据实验知道，锡跟这两种气体即使在室温下也能化合。在岩浆里，锡跟氯和氟反应生成了极容易挥发的化合物——锡的氟化物和氯化物。正是由于当时锡是在气体状态的化合物里，所以它能够跟硅、钠、锂、铍、硼等等元素的挥发性化合物一起向上踏出一条路，一直跑到在凝固着的花岗岩体的表层，甚至会跑出花岗岩的范围，钻到花岗岩上面其他种岩石的裂缝里去。

到了花岗岩的上面以后，由于物理化学条件有所改变，锡的氟化物和氯化物便跟水蒸气进行反应。于是锡就离开了把它带上来的氟和氯而跟水里的氧化合在一起，如此的生成物已经不是气态的物质，而是有光泽的固体矿物——锡石，这就是工业上提炼锡的主要矿石。在生成锡石的同时，有时候还生成许多其他的重要的矿物，如黄玉、烟晶、绿柱石、萤石、电气石、黑钨矿、辉钼矿等。

花岗岩岩浆里挥发性的卤化物可以生成很大的锡石矿床，但在不久以前我们知道，这并不是锡石矿床的惟一成因。这些挥发性化合物升到花岗岩的面上以后又经过一段时期，也就是在最后一部分花岗岩岩浆凝固的时候，也能够生成锡石。在那个时候，岩浆里的水蒸气都冷凝成了液态的水，把好多种金属的化合物——主要是硫化物——都从岩浆发源地引了出来，带到很远的地方去。这种作用过程中有许多点我们到现在还不很清楚。但是我们知道，岩浆里的锡也可以像这样随着硫一起出来。值得注意的是，这里硫的作用也仅仅是把锡携带出来;锡一出来，就像前面抛开了卤素那样把硫抛掉，却跟氧进行化合，这样生成的仍然是它自己最乐意生成的那种矿物——锡石。

我们知道，还有好多种矿物也都含锡，但是所有这些矿物都十分少见，有几种更是特别稀少，因此它们在工业上的价值是根本谈不到的。以前也罢，现在也罢，锡石始终是提炼锡的惟一的矿石，它的成分是SnO₂，纯净的锡石里面大约含锡78.5%。

锡石多数是黑色的或黄褐色的矿物。如果是黑色的，那就是因为它含有铁和锰等杂质。偶然也有蜜黄色或红色的锡石，至于无色的就十分稀少。通常锡石的晶体非常小，由于锡石的硬度大，化学性质稳定，比重也大，所以它在花岗岩风化的时候不易被破坏，也不被分散，而是跟其他重的矿物一起聚集在花岗岩被破坏的地方，在河床里或海岸上，有时候还形成含量丰富的冲积矿床。

因此锡石主要不是从它的“原生矿床”里，而是从它的“次生矿床”——冲积矿床里开采出来的。

锡石开采出来以后，开始都要进行选矿，也就是去掉它所含的多种杂质，然后才进行熔炼。这就是利用燃料里的碳把锡还原出来。锡石里的氧跟碳化合变成二氧化碳溜掉，剩下的就是金属锡。(www.xing528.com)

从锡石里提炼出来的纯净的锡是柔韧的银白色(比银的光泽稍稍暗些)金属，有延展性。锡可以制成极薄的薄片，这一点是很特别的，锡的熔点是231℃。

锡还有许多独特的性质。大家知道锡会“喊叫”，就是说把它弯曲的时候能够发出特有的响声。另外还有一个奇异的性质，它对寒冷的感觉非常灵敏，这个特点是决不能忽视的。锡一受冷就会“生病”。这时候它就由银白色慢慢变成灰色，体积逐渐增大，同时开始破裂，而且常常碎成粉末。锡的这种病很严重，就是所谓“锡疫”。许多很有艺术价值和历史价值的锡器，都因为得了这种“病”而损毁掉。有病的锡还会把这种病传染给没有病的锡。幸亏“锡疫”是可以治疗的。就是把有病的锡再熔化一次，然后使它缓慢地冷却。如果这一操作(主要是冷却过程)做得十分仔细，那么锡就能恢复原形，恢复它原来的性质。

在远古时代，正是锡有力地推动了人类文化的进步。人在很久以前就认识了锡。人学会用锡比利用铁早得多:在公元前五六千年的时候人还不会熔炼铁，可是已经会熔炼锡了。

纯净的锡是柔软而又不结实的金属，不利于制造用品，但是在铜里面掺上10%的锡，便制成一种金黄色的合金——“青铜”，它的质地优质:比纯净的铜硬，极容易浇铸、煅打和加工。如果我们把锡的硬度定做5，那么铜的硬度就是30，而铜跟少量的锡炼成的合金——青铜的硬度是100～150。青铜的这些性质使人类有过一个时期广泛地应用它，考古学家甚至特别划出了一个历史时代，叫做青铜器时代，那时候所使用的劳动工具、武器、生活用品和装饰品大都是用青铜造的。当时人们是怎样发现这种不错的合金的，这一点我们现在还不知道。可以假定，当时人们不断地熔化混有锡的铜矿石(我们现在也可以找到铜和锡的这种“复合”的矿石)，最后终于关注到了铜和锡的混熔的结果，这样就懂得了这种合金的用途。

古代提纯金属的方法很粗糙，利用现代精密的分析方法，可以把古代金属里所含的许多种微量的杂质(元素)逐个检查出来。知道了它里面含的杂质，有时候就可以推测出来，古代人是在什么样的矿里开采出铜和锡来制这件器皿的。假如历史学家或考古学家能够考证说明，某一件青铜器就是在它出土的地方制得的，那么地质学家和地球化学家就应该马上在这个地区里勘探锡矿。这样就很可能很快找到早已被人遗忘了的锡矿。

锡跟铅、锑等等金属也都能生成质地优良的合金。

合金是现代技术上的奇葩，是起着“魔术”变化的世界。两种或者多种金属熔化在一起的时候，这些金属的原子就改变搭配的方式而产生种种“奇迹”，前苏联科学家早已研究并且解释了这些现象。由于合金内部的分子结构有了变化，合金的性质就和它所含的任何一种金属的性质都不同。例如，由柔软的金属熔成的合金的硬度，常常是大出人意料。

锡跟铅的合金叫做巴弼合金，在巨大的、精密的仪器和机床里面，如果有钢轴转动得非常快，为了防止它出问题，就要用到巴弼合金。所以这种合金又称做“减摩合金”，因为它非常不容易磨损(拿术语来说，就是摩擦系数很低)。它在技术上的意义是极大的:它可以大大地延长贵重机器的使用年限。

锡可以“焊接”别种金属，这个性质也很重要;我们技术上应用的所谓“焊镴”——锡跟铅和锑的合金，即利用锡的这个性质的。

锡在印刷业上的用途或许还不是每个人都了解的。锡是所谓“活字合金”里的主要成分，利用活宇合金能够浇成铅字，浇成“铅版”。

白色的氧化锡粉末通常叫做“意大利粉”，用它来修磨白色的和多色的漂亮的大理石，就能把大理石的表面磨得像镜面一样光亮，这是用任何别的物质所办不到的。

锡的很多种的化合物都广泛地用在化学工业上和橡胶工业上，用在印花布工业上，用在毛和丝的染色上，还可用来制造搪瓷、釉药、有色玻璃、金箔和银箔;至于锡在军事工业上的极其重大的意义，那更不必说了。