Kositer ali cin je kemični element s simbolom Sn () in atomskim številom 50. Kositer je srebrna kovina, ki ima značilen rumenkast odtenek. Kositer je tako kot indij dovolj mehak, da ga je mogoče rezati brez večje sile. Ko se palica kositra upogne, lahko slišimo tako imenovani "kositrov krik " kot v kristalih kositra nastajajo kristali dvojčki; to lastnost imajo tudi indij, kadmij, cink in zmrznjeno živo srebro. Čisti kositer po strjevanju ohranja zrcalni videz, podoben večini kovin. Vendar se v večini kositrovih zlitin kovina strdi z dolgočasno sivo barvo. Kositer je po-prehodna kovina v skupini 14 periodnega sistema elementov. Pridobiva se predvsem iz minerala kasiterita, ki vsebuje kositrov oksid, SnO2. Kositer kaže kemijsko podobnost z obema sosedoma v skupini 14, to je z germanijem in svincem, in ima dve glavni stopnji oksidacije, +2 in nekoliko stabilnejšo +4. Kositer je 49. najpogostejši element na Zemlji in je z 10 stabilnimi izotopi element z največjim številom stabilnih izotopov v periodnem sistemu, zahvaljujoč čarobnemu številu protonov. Ima dva glavna alotropa: pri sobni temperaturi je to stabilen β-kositer, srebrno bela, gnetljiva kovina, pri nizkih temperaturah pa preide v manj gost siv α-kositer, ki ima diamantno kubično strukturo. Kovinski kositer v zraku ne oksidira zlahka.
Prva zlitina kositra,ki se je že od leta 3000 prn.št. uporabljala v velikem obsegu, je bron, zlitina kositra in bakra. Po 600 pr.n.št.so začeli izdelovati čisti kovinski kositer iz 85–90% kositra, preostanek je običajno iz bakra, antimona in svinca, uporabljal se je za posodo vse od bronaste dobe do 20. stoletja. Dandanes se kositer uporablja v številnih zlitinah, predvsem v mehkih spajkah iz svinca in svinca, ki vsebujejo običajno 60% ali več kositra, in pri izdelavi prozornih, električno prevodnih filmov indijevega kositrovega oksida za optoelektroniko. Druga velika vloga kositra so proti rji odporne prevleke jekla. Zaradi nizke toksičnosti anorganskega kositra se pocinjeno jeklo pogosto uporablja za pakiranje živil v pločevinke. Nekatere organokositrne spojine pa so lahko skoraj tako strupene kot cianid .
Značilnosti
Fizikalne lastnosti levo|sličica| Kapljica strjenega staljenega kositra kositer je mehka, voljna, gnetljiva in visoko kristalna srebrno bela kovina. Ko se bar kositra ukrivi, je slišati prasketanje zaradi nastanka kristalov dvojčkov. Kositer se topi pri nizkih temperaturah kakih 232 °C, najniže v skupini 14.β-kositer (kovinska oblika ali struktura belega kositra, BCT), ki je stabilen pri sobni temperaturi in nad njo, je gnetljiv. α-kositer (nekovinska oblika ali siv kositer), ki je stabilen pod 13,2 °C, je po drugi strani krhek. α-kositer ima diamantno kubično kristalno strukturo, podobno kot diamant, silicij ali germanij. α-kositer nima kovinskih lastnosti, ker njegovi atomi tvorijo kovalentno strukturo, v kateri se elektroni ne morejo prosto gibati. Je mrko siv praškasti material, ki se razen v nekaj specializiranih polprevodniških aplikacijah ne uporablja. Ta dva alotropa, α-kositer in β-kositer, sta bolj pogosto znana kot sivi kositer in beli kositer. Obstajata še dva druga alotropa, γ in σ, in sicer pri temperaturah nad 161 °C in tlakih nad več GPa. V hladnih razmerah se β-kositer spontano spreminja v α-kositer, pojav, ki je znan kot " kositrova kuga" ali "kositrova bolezen". Nekateri nepreverljivi viri pravijo tudi, da so se med Napoleonovo rusko kampanjo leta 1812 temperature tako ohladile, da so se pločevinasti gumbi na vojaških uniformah sčasoma razpadli, kar je prispevalo k porazu velike vojske - vztrajna legenda, ki verjetno nima ozadja v resničnih dogodkih.
Čeprav je temperatura transformacije α-β nominalno 13,2 °C, nečistoče (npr Al, Zn itd.) temperaturo prehoda znižajo precej pod 0 °C: Če se doda antimon ali bizmut, do prehoda verjetno sploh ne pride, kar poveča trajnost kositra.
Tržne vrste kositra (99,8%) se upirajo preoblikovanju zaradi zaviralnega učinka majhnih količin bizmuta, antimona, svinca in srebra, ki so prisotne kot nečistoče. Legirni elementi, kot so baker, antimon, bizmut, kadmij in srebro, povečajo njegovo trdoto. Kositer precej rad tvori trde, krhke intermetalne faze, ki so pogosto nezaželene. V drugih kovinah na splošno ne tvori trdnih raztopin širokih razponov in le redki elementi imajo omembe vrednost topnost v trdnem stanju v kositru. Preprosti evtektični sistemi pa so prisotni v kombinaciji z bizmutom, galijem, svincem, talijem in cinkom.
Kositer postane superprevodnik pod 3,72 K in je eden prvih superprevodnikov, ki se jih je raziskalo; Meissnerjev učinek, ena značilnih lastnosti superprevodnikov, so prvič dokazali v superprevodniških kristalih kositra.
Kemične lastnosti Kositer se upira koroziji zaradi vode, lahko pa ga napadejo kisline in alkalije. Kositer se lahko zelo gladko polira in uporablja se kot zaščitni premaz za druge kovine. Zaščitni oksidni (pasivacijski) sloj preprečuje nadaljnjo oksidacijo. Kositer deluje kot katalizator, kadar je kisik v raztopini in pomaga pospešiti kemično reakcijo.
Izotopi Kositer ima deset stabilnih izotopov z atomskimi masami od 112, 114 do 120, 122 in 124, največje število med elementi v periodnem sistemu. Med njimi je največ 120Sn (skoraj tretjina vsega kositra), 118Sn in 116Sn, najmanj pa 115Sn. Izotopi s parnimi masnimi števili nimajo jedrskega spina, tisti z neparnimi pa imajo spin +1/2. Kositer je s svojimi tremi skupnimi izotopi 116Sn, 118Sn in 120Sn eden najlažjih elementov za odkrivanje in analizo z NMR spektroskopijo, njegovi kemijski premiki pa se nanašajo na .. Only H, F, P, Tl and Xe have a higher receptivity for NMR analysis for samples containing isotopes at their natural abundance.
To veliko število stabilnih izotopov naj bi bilo neposreden rezultat atomskega števila 50, " čarobnega števila " v jedrski fiziki. Kositer se pojavlja tudi v 31 nestabilnih izotopih, ki zajemajo vse preostale atomske mase od 99 do 139. Razpolovni čas vseh radioizotopov je poleg 126Sn z razpolovno dobo 230.000 let manj kot eno leto. Radioaktivni 100Sn, odkriti leta 1994, in 126Sn sta dva izmed redkih nuklidov z " dvojno čarobnim " jedrom: kljub temu, da sta nestabilna in imajo zelo enostransko razmerje med protonom in nevtronom, predstavljata končni točki, prek katerih stabilnost hitro upada. Za izotope med 111 in 131 je bilo značilnih še 30 metastabilnih izomerov, najbolj stabilen pa je 121mSn z razpolovno dobo 43,9 let.
Relativne razlike v številčnosti stabilnih izotopov kositra lahko razložimo z različnimi načini tvorjenja pri zvezdni nukleosintezi. 116Sn do 120Sn vključno nastajajo s s-procesom (zajem počasnih nevtronov) v večini zvezd in zato so najpogostejši izotopi, medtem ko 122Sn in 124Sn nastajata samo v r-procesu (hitri zajem nevtronov) v supernovah in sta manj pogosta. (Izotopi 117Sn do 120Sn vključujejo prispevke tudi od r- procesa.) Končno, najredkejših s protoni bogatih izotopov, 112Sn, 114Sn in 115Sn, ni mogoče dobiti v pomembnih količinah v s - ali r- procesih in jih štejemo med p-jedra, katerih izvor še ni dobro razumljen. Nekatere hipoteze glede mehanizma za njihov nastanek predlagajo zajem protonov kot tudi foto razpad, čeprav bi 115Sn lahko tudi nastajal delno v s -procesu, bodisi neposredno bodisi kot potomec dolgoživega 115In
Etimologija Besedo cin si delijo germanski jeziki in jo lahko izsledimo do rekonstruiranega protogermanskega ; sorodniki vključujejo nemški , Švedski in nizozemski . V drugih indoevropskih vejah besede ne najdemo, razen kot izposojeno iz germanske veje (npr. Irski iz angleščine).
Latinsko ime prvotno pomenilo zlitino srebra in svinca, v 4. stoletju pa je pomenilo 'cin' Encyclopædia Britannica, 11th Edition, 1911, s.v. 'tin', citing H. Kopp - starejše latinsko ime zanj je bilo , ali "beli svinec". očitno prihaja iz prejšnjega (kar pomeni isto snov), izvor romanskih in keltskih izrazov za kositer. Izvor / ni znan; lahko da ima pred-indoevropske korenine. American Heritage Dictionary
po drugi strani zagovarja tezo, da izhaja iz (predhodnika) v kornijščina , in je dokaz, da je bil Cornwall v prvih stoletjih našega štetja glavni vir kositra.
Zgodovina sličica| Slavnostni velikanski bronasti dirk tipa Plougrescant-Ommerschans, Plougrescant, Francija, 1500–1300 pr. Pridobivanje in uporabo kositra je mogoče datirati v začetke bronaste dobe okoli leta 3000 pred našim štetjem, ko so opazili, da imajo bakreni predmeti iz rud več kovin z različnimi deleži različne fizikalne lastnosti. Najzgodnejši bronasti predmeti so imeli vsebnost kositra ali arzena manj kot 2%, zato naj bi bili rezultat nenamernega legiranja zaradi prisotnostii kovin v bakreni rudi. Dodatek druge kovine bakru poveča njegovo trdoto, zniža temperaturo taljenja in izboljša postopek ulivanja z izdelavo bolj tekoče taline, ki se ohladi na gostejšo, manj gobasto kovino. To je bila pomembna novost, ki je omogočila veliko bolj zapletene oblike pri odlivanju v zaprte kalupe bronaste dobe. Arsenski bronasti predmeti se prvič pojavijo na Bližnjem vzhodu, kjer je arzen pogosto povezan z bakrovo rudo; zelo hitro je tveganje za zdravje postalo jasno in iskanje virov se je osredotočilo na veliko manj nevarne kositrne rude. To je ustvarilo povpraševanje po redkem kovinskem kositru in oblikovalo trgovsko mrežo, ki je daljne vire kositra povezovala s trgi bronaste dobe.
Kasiterit (SnO2), oblika kositrovega oksida, je bil v starih časih najverjetneje prvotni vir kositra. Druge oblike kositrove rude so manj bogati sulfidi, kot je stanit, ki zahtevajo bolj vključen postopek taljenja. Kasiterit se pogosto kopiči v naplavinah kot usedline, saj je trši, težji in kemično bolj odporen kot pripadajoči granit. Kasiterit je običajno črne ali na splošno temne barve in te nanose je mogoče zlahka videti na rečnih bregovih. Aluvialne depozite je bilo mogoče mimogrede zbirati in izpirati po podobnih metodah kot pri iskanju zlata.
Spojine in kemija Anorganske spojine V veliki večini svojih spojin ima kositer oksidacijsko stanje II ali IV.Halogenidne spojine so znane v obeh stopnjah oksidacije. Za Sn (IV) so znani vsi štirje halogenidi: SnF4, SnCl4, SnBrl4 in SnI4. Trije težji med njimi so hlapne molekularne spojine, tetrafluorid pa je polimer. Vsi štirje halogenidi obstajajo tudi kot soli Sn(II): SNF2 SnCl2, SnBr2 in SnI2. Vse štiri so trdi polimeri. Od teh osmih spojin imajo samo jodidi barvo.
Kositrov (II) klorid je komercialno najpomembnejši kositrov halid. Kot za druge podobne spojine, reagira klor s kovinskim kositrom, da nastane SnCl4, v reakciji klorovodikove kisline in kositra pa nastane SnCl2 in vodikov plin. Druga možnost je, da se SnCl4 in Sn združita s kositrovim (II) kloridom v naslednji reakciji :
SnCl4 + Sn → 2 SnCl2
Kositer lahko tvori veliko oksidov, sulfidov in drugih halkogenidnih spojin. Dioksid SnO2 (kasiterit) nastane pri segrevanju kositra v prisotnosti zraka. SnO2 je amfoteren, kar pomeni, da se raztaplja tako v kislih kot bazičnih raztopinah. Stanati s strukturo [Sn(OH)6] 2-, kot K2[Sn(OH)6], so tudi znani, čeprav prosta kositrova kislina H2[Sn(OH)6] ni znan.
Sulfidi kositra obstajajo v +2 in +4 stopnjah oksidacije: kot kositer (II) sulfid in kositer (IV) sulfid (mozaično zlato ). sličica| Modeli zgradbe trdnega kositrnega klorida (SnCl2 ).
Hidridi Stanan (SnH4), s kositrom v +4 stopnji oksidacije je nestabilen. Vendar so organokositrni hidridi dobro znani, npr. Tributiltin hidrid (Sn (C4H9)3H). Te spojine sproščajo prehodne tributil kositer radikale, ki so redki primeri spojin kositra (III).
Organokositrne spojine