Hulp bij leren Periodiek systeem

Tin

chemisch-element

50

Sn/Tin

Een bijzondere eigenschap van het metaal tin is dat het kan ‘schreeuwen’, ‘krijsen’ of ‘huilen’. Bij het buigen of bewerken van het zuivere, kristallijne metaal hoor je het geluid van de brekende kristallen. Een andere opmerkelijk fenomeen is de ’tinrot’ of ’tinpest’. Het is de verandering van de materiaalstructuur van tin bij lage temperaturen. Het metaal verpoederd en verliest zijn sterkte en stevigheid. Zo vernielde de kou de tinnen knopen aan de uniformen van Napoleons leger bij de bezetting van Moskou in 1812. Tin speelt een belangrijke rol in de samenleving van vandaag. Het is het belangrijkste element in soldeer, de laag smeltende legering die wordt gebruikt voor het mechanisch en elektrisch verbinden van metalen. Denk maar aan waterleidingen of printplaten. Verder is het een kenmerkend element in de blikken en blikjes waarin we conserven en dranken bewaren. En waarschijnlijk heb je zelfs een klein beetje tin in je portemonnee.

Symbool

Protonen/elektronen

Groep

Isotopen

¹¹²Sn, ¹¹⁴Sn, ¹¹⁵Sn, ¹¹⁶Sn, ¹¹⁷Sn,
¹¹⁸Sn, ¹¹⁹Sn, ¹²⁰Sn, ¹²²Sn, ¹²⁴Sn

Periode

Elektronenconfiguratie

[Kr] 5s² 4d¹⁰ 5p²

Blok

Elektronencofiguratie Bohr

2,8,18,18,4

Bij kamertemperatuur

vast

Elektronegativiteit

1,7 (Pauling)

Dichtheid

7287 kg m^-3

Atoomstraal

162 ^.10^-12m

Smeltpunt

232 ^oC (505 K)

Relatieve atoommassa

118.69

Kookpunt

2602 ^oC (2875 K)

Soortelijke warmte

220 J kg^-1K^-1

Warmtegeleidingscoëfficiënt

64 W m^-1K^-1

Selecteer

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Naam & ontdekking

Voorkomen

Bereiding

Beeld en audio

Toepassingen

Productie van spiegelglas

Vensterglas en spiegelglas moeten aan hoge eisen voldoen: de dikte moet zeer constant zijn en het oppervlak zeer glad. Vroeger was slijpen en polijsten van het glas noodzakelijk, maar dat was tijdrovend en duur. In de jaren vijftig van de vorige eeuw bleek het Pilkington-procédé een zeer bruikbaar alternatief. Hierbij wordt het gesmolten glas op een ‘band’ van vloeibaar tin gegoten en vervolgens gewalst. Tin is hiervoor bijzonder geschikt omdat het een bijzonder glad oppervlak van de smelt heeft en niet aan het glas hecht. De productie vindt plaats in een inerte atmosfeer (90% stikstof / 10 % waterstof), om oxidatie van het tin (en opname van het tinoxide in het gesmolten glas) te voorkomen. Voor een grote productielijn (ongeveer 8 meter breed en 60 meter lang) is 1.000 tot 1.500 ton vloeibaar tin nodig.

Blik

Blik, bekend als verpakking voor voedsel en drank, is staalplaat bedekt met een dun laagje tin. Het staal wordt dun gewalst tot 0,1 à 0,2 mm, ontvet, gereinigd en vervolgens elektrolytisch vertind. Op het grensvlak tussen staal en tin ontstaat daarbij FeSn₂. Het tin krijgt ook nog een dunne vernislaag. Het proces vindt plaats bij hoge snelheden: tot wel 250 meter per minuut.

Soldeer

Soldeer bestaat uit een laag smeltend mengsel van metalen, vrijwel altijd met tin (in gehaltes van enkele procenten tot tientallen procenten). Vroeger bevatte soldeer vaak ook lood, maar dat is in de meeste toepassingen uit gezondheids- en milieuoverwegingen niet meer toegestaan. Soldeer verbindt twee metaaldelen en zorgt voor een goede mechanische (bijvoorbeeld waterleidingen) en/of elektrische verbinding (bijvoorbeeld elektronica).

Munten

De Euromunten van 0,50, 0,20 en 0,10 euro zijn gemaakt van een legering met 1 % tin.

Siervoorwerp

Tinnen siervoorwerpen bestaan meestal uit zogenaamd Brittannia-metaal. Dat is een legering van tin (70 – 94 %) met antimoon (5 – 24 %) en koper (tot 5 %). Deze legering heeft geen last van de zogeheten tinpest die optreedt bij voorwerpen gemaakt uit zuiver tin (zoals vroeger wel gebruikelijk was). Tinpest treedt op als bij temperaturen lager dan ongeveer 13 °C het stabiele ‘witte’ tin overgaat in de instabiele ‘grijze’ vorm. Deze laatste heeft een weinig sterke, poederachtige materiaalstructuur, zodat voorwerpen op den duur onherstelbare schade opliepen. De aanwezigheid van verontreinigingen van aluminium of zink versterkt het optreden van tinpest. Door de toevoeging van enkele procenten antimoon, lood, indium, bismut, arseen of germanium is het juist te voorkomen. Vandaar dat het tin van nieuwe ’tinnen’ gebruiksvoorwerpen altijd gelegeerd is met minstens één van de genoemde metalen.

Brons

Brons is een legering van koper en tin (tot 30 %). Deze legering is hard en slijtvast en daardoor zeer geschikt voor bijvoorbeeld kranen, medailles en munten, standbeelden en beeldjes. Ter verbetering van de verwerkingseigenschappen wordt soms ook een ander metaal, bijvoorbeeld lood of zink toegevoegd. Het materiaal lijkt dan meer op messing.

Kranen bestaan vaak uit het zogenoemde kanonnenbrons, dat 10 – 12 % tin en 2 – 4 % zink bevat, en zeer gemakkelijk te gieten is. Voor het gieten van standbeelden en beeldjes wordt brons gebruikt met 8 tot 15 % tin. Voor medailles wordt brons met 3 tot 8 % tin gebruikt. Luidklokken bevatten brons met 20 – 25 % tin; deze legering is zeer moeilijk te gieten.

Orgelpijp

Voor de fabricage van orgelpijpen gebruikt men een legering van ongeveer 77,5 % tin, 22 % lood en 0,5 % koper. Dit metaal geeft een goede klankkleur, is gemakkelijk te verwerken en heeft een grote stevigheid. Door de heldere kleur van het materiaal zijn de pijpen ook geschikt voor het maken van een fraai ogend orgelfront. De legering is goed bestand tegen aantasting door vochtige en zure lucht.

Melkglas, email

Het toevoeging van tin(IV)oxide (SnO₂) aan glas resulteert in melkglas. In email worden tinoxiden (SnO en SnO₂) als wit pigment gebruikt.

Meer toepassingen

Als element en in legeringen

Accuplaten (toevoegen Sn verbetert de hardheid van de loodplaten)
Folie (verpakkingsmateriaal)
Lager- en lettermetaal (Brittania-metaal)
Smeltveiligheden
Supergeleiding (SnNb₃)

In verbindingen

bedrukken van katoen	SnCl₂
bestrijden insecten en schimmel (leder, textiel, papier, aardappelen)	dialkyl-, en trifenyltinverbindingen
glascoating (vliegtuigramen, gevelbeplating, scherm laptop)	indiumtinoxide (In₂O₃) gedoteerd met SnO₂, Sn₂O₃
drager voor katalysatoren	SnO
elektrodemateriaal	SnO
elektrolytisch vertinnen	SnSO₄
halfgeleider	SnO₂
infraroodwerend glas	SnO₂
katalysator bij productie polyurethaanschuim en siliconenrubbers	SnO₂
pigment voor glas, keramiek:
- geel:	SnO₂ met V₂O₅
- grijs:	Sb₂O₅
- violet:	Cr₂O₃
pigment bij het tinbronzen	SnS
polijsten van staal en glas	SnO
stabilisator PVC	organo-tinverbindingen
verfbereiding	SnCl₂
zonnecellen (experimenteel)	SnO₂

Naam & ontdekking

Naam

De herkomst van de naam tin is niet helemaal duidelijk. Mogelijk is het afgeleid van het oud-Duitse zin (of het Noorse tin), voor staafje, vanwege de structuur van het materiaal. Het door de Zweedse chemicus Jöns Jacob Berzelius (foto) voorgestelde symbool Sn heeft zijn oorsprong in het Latijnse stannum, dat weer verbonden is met het Indo-Europese stagnum of stag. Daarmee werd ‘druipen’ aangeduid en dat correspondeert met het feit dat tin gemakkelijk smelt. Andere bronnen geven echter aan dat de oorsprong in het Sanskriet ligt, bij het woord shta of sthavan, voor stabiel. Tin is immers tamelijk roestvast. Overigens werd de term stannum ook lange tijd gebruikt voor een mengsel van zilver en lood (dat in uiterlijk wel overeen kwam met tin).

Ontdekking

Tin was reeds in de oudheid bekend. In China en Japan (2000 v. Chr.), in de graven van de Farao’s (600 v. Chr.) en in oude Incabouwwerken (Bolivia) zijn tinnen voorwerpen aangetroffen. Brons, een legering van koper en tin, was zelfs al eerder bekend. Bronzen voorwerpen, gevonden in Ur, dateren van omstreeks 5000 v. Chr. Julius Caesar beschreef het winnen van tinerts in de mijnen van Cornwall (Engeland).

Brons was de eerste legering die door de mens werd gemaakt en gebruikt. Naar deze legering is het bronzen tijdperk genoemd. De naam brons is afgeleid van de naam van de stad Brindisi in Italië.

In het Turkse dorp Kestel is in 1994 een tinmijn van vér voor onze jaartelling ontdekt. Met het uit casseriet verkregen tin werd waarschijnlijk brons gemaakt. Uit teksten op kleitabletten was al eerder gebleken dat er in die tijd een handel in tin bestond.

Voorkomen

Tin heeft een gewichtsaandeel in de aardkorst van 2,3.10^-4 %. Daarmee is het ’t 51^e element in rangorde van voorkomen.

De belangrijkste mineralen zijn cassiteriet (SnO₂) en stanniet (Cu₂FeSnS_4,foto).

Winning

De belangrijkste wingebieden van tin liggen in Brazilië, Indonesië, Maleisië, Thailand, Australië China, Rusland, Bolivia, Nigeria, Democratische Republiek Kongo en de Verenigde Staten van Amerika (Alaska en Californië). De EU heeft met de Critical Raw Materials Act in 2022 het element tin op de lijst van schaarse en strategische grondstoffen gezet.

Bereiding

Vroeger

Tin werd bereid door reductie van het oxide (cassiteriet) met koolstof.

Tegenwoordig

Tin wordt bereid in een hoogoven. Daar smelt men tinerts (na verrijking via een aantal fysische voorbewerkingen) bij 1.200 – 1.300 °C met kalk en zand (en eventueel tin houdend vliegas). Vervolgens vindt reductie met cokes of koolstofmonoxide plaats. Om het aanwezige ijzer te verwijderen wordt er sterk geroerd – en, zo nodig, lucht ingeblazen -, waardoor het ijzer oxideert en het ijzeroxide via de slak is te verwijderen.

Het geproduceerde tin heeft een zuiverheid van 97 – 99 %. Zuiver tin wordt verkregen door zonesmelten, vacuümdestillatie of elektrolyse (met het verkregen onzuivere tin als anode).

Bekijk foto’s en filmpjes