元素世界生存手冊(cè) NO. 4 熟悉卻陌生的伴侶——錫
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假如你哪一天穿越到了某個(gè)元素世界,這個(gè)世界是某個(gè)元素的天堂,那請(qǐng)務(wù)必?cái)y帶此手冊(cè),也許可以在那個(gè)世界(也可以是現(xiàn)實(shí)世界)救你一命。
本手冊(cè)僅供學(xué)術(shù)交流(包括但不限于高中化學(xué)學(xué)習(xí)的課外知識(shí)), 沒(méi)有作者blilbili@火山下的第一騎士同意禁止用于商業(yè)用途,鼓勵(lì)在標(biāo)注原作者的前提下轉(zhuǎn)載。
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? ? 作為人類(lèi)最早使用的“五金”--金、銀、銅、鐵、錫之一,錫已經(jīng)在人類(lèi)的歷史長(zhǎng)河上留下了至少6000年的足跡了。
? ? 并且,在金屬活動(dòng)性順序表中,錫也也一席之地。
? ? 但是與TA的名稱(chēng)的知名度完全不匹配的是TA的性質(zhì)的知名度--一個(gè)經(jīng)典的例子就是,初中時(shí)我們可能做過(guò)一道題:請(qǐng)寫(xiě)出錫紙燃燒的方程式。(實(shí)際上,一般說(shuō)的錫紙指的是鋁箔)
? ? 而當(dāng)時(shí)我們班就有人寫(xiě):4Sn+302=點(diǎn)燃=2Sn2O3
BUT, 錫主要的化合價(jià)是+2和+4, 一般不存在+3的化合價(jià)。
? ? 有一說(shuō)一,我有時(shí)不明白為什么教科書(shū)不對(duì)錫的性質(zhì)稍加介紹,當(dāng)然最簡(jiǎn)單的一個(gè)原因就是降低高中學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)(笑哭)。
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所以今天就讓我們來(lái)稍微挖挖墳--簡(jiǎn)單介紹一下錫的相關(guān)性質(zhì)。

? ? 在常溫下,錫主要以白色的穩(wěn)定白錫存在,但是由于一些特殊原因,錫的熔點(diǎn)低的可怕--200多度的酒精燈火焰就可以輕松把錫變成水銀一樣的液體。
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? ? 而錫不但不抗高溫,也不抗低溫--在中國(guó)“極點(diǎn)”漠河,你可以把一塊錫放在冰天雪地里,并且十分舒適地看見(jiàn)TA逐漸變成又酥又脆十分可口(劃去)的粉末。

? ? 此時(shí),錫從白錫變成了丑陋的雙胞胎兄弟--灰錫,白錫和灰錫的關(guān)系等價(jià)于紅磷和白磷的關(guān)系(同素異形體)。
? ? (實(shí)際上,在熔化錫時(shí),錫也會(huì)先變成另外一個(gè)更加丑陋的兄弟--脆錫,再變成液體)
? ? 錫的低熔點(diǎn)雖然看起來(lái)很娘(劃去),卻是人類(lèi)能如此早使用錫的重要原因--把錫礦(主要成分為二氧化錫)和碳粉混合加熱,不用像冶煉鋅一樣要“毀爐取丹”,只用“靜待花開(kāi)”,熔融態(tài)的錫會(huì)自行流出。
? ? 而且,這也使錫的雜質(zhì)含量比較低--畢竟錫比雜質(zhì)娘了很多倍。

? ? 作為一種氫前金屬,錫雖然可以與酸反應(yīng),但是在這里,TA卻從之前的"娘娘腔"變成了“真男人”--即使把錫片扔到濃鹽酸湯底里,再加個(gè)大火燉煮,沒(méi)有個(gè)幾十分鐘都不可能出鍋(反應(yīng)完成形成+2價(jià)氯化亞錫)的。
? ? 因此,這種方法得到的氯化亞錫極其不穩(wěn)定,而且超級(jí)容易水解--高等教育出版社的《無(wú)機(jī)化學(xué)》里說(shuō)配置氯化亞錫溶液時(shí)可以先用鹽酸配置再加水稀釋?zhuān)菍?shí)際操作時(shí)加水后溶液可以瞬間從澄清變成牛奶狀。
? ? 但是正所謂“失之東隅,收之桑榆”,這種動(dòng)不動(dòng)就變身的氯化亞錫在實(shí)驗(yàn)室卻是個(gè)寶貝----TA是實(shí)驗(yàn)室最常見(jiàn)的水相最強(qiáng)還原劑之一。
? ? 做實(shí)驗(yàn)用到還原劑時(shí),我們一般會(huì)用草酸這種需要其他酸幫助在堿中效果打折扣的半吊子還原劑,或者亞硫酸鈉這種不在堿中變質(zhì)就在酸中放屁的四分之一吊子還原劑。
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但是氯化亞錫不但價(jià)格親民,而且不僅在酸中還是在堿中都可以搞好自己的工作。將氯化亞錫的鹽酸溶液加到高錳酸鉀里,可以看見(jiàn)高錳酸鉀迅速褪色;如果先在氯化亞錫的鹽酸溶液里加過(guò)量氫氧化鈉并震蕩直至溶液澄清,再加高錳酸? ? 出帽子色(劃去)原諒色(劃去)十分漂亮的綠色錳酸鉀。

? ? 不僅如此,對(duì)于亞硫酸鈉這種一般意義上的"還原劑",氯化亞錫還可以自己變成四氯化錫并把TA進(jìn)一步還原成SnS2--S為負(fù)一價(jià)。
? ? 同時(shí), 氯化亞錫也可以給勞民傷財(cái)?shù)腞MB反應(yīng)(劃去) 銀鏡反應(yīng)上BUFF--通??梢韵扔寐然瘉嗗a溶液浸泡敏化試管,增強(qiáng)試管壁對(duì)銀的吸附力。

? ? 但是再讓我們回頭看一下--既然氯化亞錫的需求算不上小,那如何大量的制取氯化亞錫呢?
? ? 最簡(jiǎn)單的方法就是用氧化亞錫和鹽酸反應(yīng)--這和銅不與稀鹽酸反應(yīng)但是氧化銅可以的原理是一樣的。
? ? 除此之外, 用一些比較RMB的酸也可以做到這件事--比如氫溴酸可以與錫慷慨淋漓來(lái)一場(chǎng)非誠(chéng)勿擾,最后得到可以在一些方面替代氯化亞錫的溴化亞錫。
? ? 但是氧化亞錫可不是那么好獲得的一-錫直接和氧氣反應(yīng)會(huì)一步到位生成二氧化錫(這也就是為何天然錫礦的成分是二氧化錫而不是氧化亞錫)。
? ? 而二氧化錫一看就是見(jiàn)過(guò)世面的狠角色--這家伙不但濃三酸對(duì)TA沒(méi)有辦法,而且連強(qiáng)堿濃溶液都可以免疫。
? ? 這也就使+4價(jià)錫的化合物制取變得十分棘手--我們經(jīng)常是用在鐵那一期提到的氯化亞錫和氯化鐵反應(yīng)或者上面提到的亞硫酸根和氯化亞錫反應(yīng)制取四氯化錫。
? ? 我們?cè)倩氐蕉然a,二氯化錫雖然好用,但是卻對(duì)人體有一定的危害--很多人(包括在下)的皮膚對(duì)二氯化錫過(guò)敏,并且二氯化錫粉末對(duì)呼吸道也有一定傷害,因此在使用時(shí)必須戴好手套和口罩。
? ? 錫對(duì)人的危險(xiǎn)還不僅如此--不過(guò),很多時(shí)候是人類(lèi)自己對(duì)錫的了解不足而產(chǎn)生的。初中時(shí)我們學(xué)過(guò)一篇課文--《偉大的悲劇》,講述了斯科特一行南極探險(xiǎn)者因?yàn)槟蠘O的無(wú)常氣候而被風(fēng)雪吞噬的悲壯傳記,造成這一悲劇的原因之一就是當(dāng)年斯科特他們所帶的汽油桶大多數(shù)為錫所鑄,在天寒地凍中錫很快變成了灰錫碎裂從而導(dǎo)致不斷的漏油。固然,《偉大的悲劇》所表達(dá)的團(tuán)隊(duì)精神和奉獻(xiàn)精神值得我們學(xué)習(xí),但是我們也應(yīng)該從中明白,只有不斷的探索學(xué)習(xí)事物的性質(zhì)和背后的原理,我們才能避免更多的這種悲劇的發(fā)生--而這,也是我們?cè)诓粩嗵剿骺茖W(xué)、無(wú)限進(jìn)步的重要原因之一。
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