スズ

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インジウム スズ アンチモン
Ge

Sn

Pb
Element 1: 水素 (H), 非金属
Element 2: ヘリウム (He), 希ガス
Element 3: リチウム (Li), アルカリ金属
Element 4: ベリリウム (Be), 卑金属
Element 5: ホウ素 (B), 金属
Element 6: 炭素 (C), 非金属
Element 7: 窒素 (N), 非金属
Element 8: 酸素 (O), 非金属
Element 9: フッ素 (F), ハロゲン
Element 10: ネオン (Ne), 希ガス
Element 11: ナトリウム (Na), アルカリ金属
Element 12: マグネシウム (Mg), 卑金属
Element 13: アルミニウム (Al), 卑金属
Element 14: ケイ素 (Si), 金属
Element 15: リン (P), 非金属
Element 16: 硫黄 (S), 非金属
Element 17: 塩素 (Cl), ハロゲン
Element 18: アルゴン (Ar), 希ガス
Element 19: カリウム (K), アルカリ金属
Element 20: カルシウム (Ca), アルカリ土類金属
Element 21: スカンジウム (Sc), 遷移金属
Element 22: チタン (Ti), 遷移金属
Element 23: バナジウム (V), 遷移金属
Element 24: クロム (Cr), 遷移金属
Element 25: マンガン (Mn), 遷移金属
Element 26: 鉄 (Fe), 遷移金属
Element 27: コバルト (Co), 遷移金属
Element 28: ニッケル (Ni), 遷移金属
Element 29: 銅 (Cu), 遷移金属
Element 30: 亜鉛 (Zn), 卑金属
Element 31: ガリウム (Ga), 卑金属
Element 32: ゲルマニウム (Ge), 金属
Element 33: ヒ素 (As), 金属
Element 34: セレン (Se), 非金属
Element 35: 臭素 (Br), ハロゲン
Element 36: クリプトン (Kr), 希ガス
Element 37: ルビジウム (Rb), アルカリ金属
Element 38: ストロンチウム (Sr), アルカリ土類金属
Element 39: イットリウム (Y), 遷移金属
Element 40: ジルコニウム (Zr), 遷移金属
Element 41: ニオブ (Nb), 遷移金属
Element 42: モリブデン (Mo), 遷移金属
Element 43: テクネチウム (Tc), 遷移金属
Element 44: ルテニウム (Ru), 遷移金属
Element 45: ロジウム (Rh), 遷移金属
Element 46: パラジウム (Pd), 遷移金属
Element 47: 銀 (Ag), 遷移金属
Element 48: カドミウム (Cd), 卑金属
Element 49: インジウム (In), 卑金属
Element 50: スズ (Sn), 卑金属
Element 51: アンチモン (Sb), 金属
Element 52: テルル (Te), 金属
Element 53: ヨウ素 (I), ハロゲン
Element 54: キセノン (Xe), 希ガス
Element 55: セシウム (Cs), アルカリ金属
Element 56: バリウム (Ba), アルカリ土類金属
Element 57: ランタン (La), ランタノイド
Element 58: セリウム (Ce), ランタノイド
Element 59: プラセオジム (Pr), ランタノイド
Element 60: ネオジム (Nd), ランタノイド
Element 61: プロメチウム (Pm), ランタノイド
Element 62: サマリウム (Sm), ランタノイド
Element 63: ユウロピウム (Eu), ランタノイド
Element 64: ガドリニウム (Gd), ランタノイド
Element 65: テルビウム (Tb), ランタノイド
Element 66: ジスプロシウム (Dy), ランタノイド
Element 67: ホルミウム (Ho), ランタノイド
Element 68: エルビウム (Er), ランタノイド
Element 69: ツリウム (Tm), ランタノイド
Element 70: イッテルビウム (Yb), ランタノイド
Element 71: ルテチウム (Lu), ランタノイド
Element 72: ハフニウム (Hf), 遷移金属
Element 73: タンタル (Ta), 遷移金属
Element 74: タングステン (W), 遷移金属
Element 75: レニウム (Re), 遷移金属
Element 76: オスミウム (Os), 遷移金属
Element 77: イリジウム (Ir), 遷移金属
Element 78: 白金 (Pt), 遷移金属
Element 79: 金 (Au), 遷移金属
Element 80: 水銀 (Hg), 卑金属
Element 81: タリウム (Tl), 卑金属
Element 82: 鉛 (Pb), 卑金属
Element 83: ビスマス (Bi), 卑金属
Element 84: ポロニウム (Po), 金属
Element 85: アスタチン (At), ハロゲン
Element 86: ラドン (Rn), 希ガス
Element 87: フランシウム (Fr), アルカリ金属
Element 88: ラジウム (Ra), アルカリ土類金属
Element 89: アクチニウム (Ac), アクチノイド
Element 90: トリウム (Th), アクチノイド
Element 91: プロトアクチニウム (Pa), アクチノイド
Element 92: ウラン (U), アクチノイド
Element 93: ネプツニウム (Np), アクチノイド
Element 94: プルトニウム (Pu), アクチノイド
Element 95: アメリシウム (Am), アクチノイド
Element 96: キュリウム (Cm), アクチノイド
Element 97: バークリウム (Bk), アクチノイド
Element 98: カリホルニウム (Cf), アクチノイド
Element 99: アインスタイニウム (Es), アクチノイド
Element 100: フェルミウム (Fm), アクチノイド
Element 101: メンデレビウム (Md), アクチノイド
Element 102: ノーベリウム (No), アクチノイド
Element 103: ローレンシウム (Lr), アクチノイド
Element 104: ラザホージウム (Rf), 遷移金属
Element 105: ドブニウム (Db), 遷移金属
Element 106: シーボーギウム (Sg), 遷移金属
Element 107: ボーリウム (Bh), 遷移金属
Element 108: ハッシウム (Hs), 遷移金属
Element 109: マイトネリウム (Mt), 遷移金属
Element 110: ダームスタチウム (Ds), 遷移金属
Element 111: レントゲニウム (Rg), 遷移金属
Element 112: コペルニシウム (Cn), 卑金属
Element 113: ウンウントリウム (Uut), 卑金属
Element 114: フレロビウム (Fl), 卑金属
Element 115: ウンウンペンチウム (Uup), 卑金属
Element 116: リバモリウム (Lv), 卑金属
Element 117: ウンウンセプチウム (Uus), ハロゲン
Element 118: ウンウンオクチウム (Uuo), 希ガス
50Sn
外見
銀白色(左、βスズ)または灰色(右、αスズ)
Sn-Alpha-Beta.jpg
一般特性
名称, 記号, 番号 スズ, Sn, 50
分類 卑金属
, 周期, ブロック 14, 5, p
原子量 118.710 g·mol-1
電子配置 [Kr] 4d10 5s2 5p2
電子殻 2, 8, 18, 18, 4(画像
物理特性
固体
密度室温付近) (βスズ)7.365 g·cm-3
密度室温付近) (αスズ)5.769 g·cm-3
融点での液体密度 6.99 g·cm-3
融点 505.08 K, 231.93 °C, 449.47 °F
沸点 2875 K, 2602 °C, 4716 °F
融解熱 (βスズ)7.03 kJ·mol-1
蒸発熱 (βスズ)296.1 kJ·mol-1
熱容量 (25 °C) (βスズ)27.112 J·mol-1·K-1
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 1497 1657 1855 2107 2438 2893
原子特性
酸化数 4, 2, -4(両性酸化物
電気陰性度 1.96(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 708.6 kJ·mol-1
第2: 1411.8 kJ·mol-1
第3: 2943.0 kJ·mol-1
原子半径 140 pm
共有結合半径 139 ± 4 pm
ファンデルワールス半径 217 pm
その他
磁性 (βスズ)常磁性、(αスズ)反磁性[1]
電気抵抗率 (0 °C) 115 nΩ·m
熱伝導率 (300 K) 66.8 W·m-1·K-1
熱膨張率 (25 °C) 22.0 µm·m-1·K-1
ヤング率 50 GPa
剛性率 18 GPa
体積弾性率 58 GPa
ポアソン比 0.36
モース硬度 1.5
ブリネル硬度 51 MPa
CAS登録番号 7440-31-5
最安定同位体
詳細はスズの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
112Sn 0.97 % 中性子62個で安定
114Sn 0.66 % 中性子64個で安定
115Sn 0.34 % 中性子65個で安定
116Sn 14.54 % 中性子66個で安定
117Sn 7.68 % 中性子67個で安定
118Sn 24.22 % 中性子68個で安定
119Sn 8.59 % 中性子69個で安定
120Sn 32.58 % 中性子70個で安定
122Sn 4.63 % 中性子72個で安定
124Sn 5.79 % 中性子74個で安定
126Sn trace 2.3 × 105 y β- 0.380 126Sb

スズ(錫、: Tin: Zinn)とは、典型元素の中の炭素族元素に分類される金属で、原子番号50の元素である。錫石に含まれる。元素記号Sn。元素記号はラテン語stannum に由来する。本来、この語は合金のことだったが、4世紀ごろよりスズを stannum と呼ぶようになった。

常温、常圧での結晶構造はβスズ (beta-tin) 構造(正方晶)で、その名の通りβスズ(白色スズ)と言われる金属である。高温(161 °C以上)でγスズ(斜方スズ)、低温(13 °C以下)でαスズ(灰色スズ、バンドギャップが約0.1 eVの半導体[要出典])となる。超伝導転移温度は3.72K[2]

金属スズを曲げると独特の音がするが、これはスズ鳴き (tin cry) と呼ばれており、結晶構造が変化することにより起こる。同様の現象は、ニオブインジウムでも見られる。

用途[編集]

融点が低く比較的無害な金属材料として、スズ単体、または、合金の成分として古来から広く用いられてきた。スズを含む合金としては、との合金であるはんだ(最近は鉛フリーのはんだもある)、銅との合金である青銅が代表的。スズ単体についても、適度な硬さがあり加工もしやすいため、アルミニウムが安価に生産されるようになるまでは食器などの日用品やスズ箔として広く用いられてきた。パイプオルガンのパイプもスズを主とした合金である。

中世ヨーロッパでは、スズを主成分とする合金であるピューターが、銀食器に次ぐ高級食器に使われた。 スズを大量に産出するマレーシアでは、19世紀からピューターで作った食器や花器、その他の工芸品が作られ、国を代表する特産品になっており、各国に輸出されている。

近代における用途として、βスズを鋼板に被覆したブリキや、軸受に用いられるバビットメタルおよびアンチモンとの合金)、ウッド合金ガリンスタンのような一連の低融点合金などがある。また、インジウムとスズの酸化物 (ITO) は液晶ディスプレイ有機ELの電極として用いられるほか、熱線カットガラスとして乗用車のフロントガラスなどの表面に用いられる。

日本には、スズそのものの加工品としては奈良時代後期にとともに持ち込まれた可能性が高い。今でいう茶壷茶托などであろうと推測される。金属スズは比較的毒性が低く、酸化や腐食に強いため、主に飲食器として重宝された。現在でも、大陸喫茶文化の流れを汲む煎茶道ではスズの器物が用いられることが多い。日本独自のものには、神社で用いられる瓶子(へいし、御神酒徳利)、水玉、高杯などの神具がある。いずれも京都を中心として製法が発展し、全国へ広まった。

それまでの特権階級のものから、江戸時代には町民階級にも慣れ親しまれ、酒器、中でも特に注器としてもてはやされた。京都大阪鹿児島に、伝統的な錫工芸品が今も残る。近年では日本酒用以外にビアマグタンブラーなどもつくられるようになった。また、一部の比較的高級な飲食店では日本酒のに、こだわりとして高価であるスズ製ちろりを使用するところがある。科学的には定かではないが、錫製品は水を浄化し雑味が取り除かれ、酒がまろやかになると言われている。近年では、錫の軟らかい性質を利用した錫製品や作品が、富山県を中心に製造されている。

また、融点が低いことを利用してフロートガラスの製造にも使われている。

全米フィギュアスケート選手権では4位の選手にピューター(錫合金)メダルを授与する。

化合物[編集]

同位体[編集]

スズには安定同位体の種類が比較的多いことが知られている。これは、スズの陽子の数が魔法数の1つである50だからだと説明されている。

毒性[編集]

スズは人間や動物には容易に吸収されず、生体中における生物学的役割は知られていない。スズは金属や酸化物、塩類といった無機化合物の形では毒性が低いため食器や缶詰など広範囲に渡って利用されているが[3]、缶詰内側の腐食などによって高濃度にスズが溶出した食品を摂取することによる急性中毒も発生している[4]。急性毒性の症状としては吐き気、嘔吐、下痢などがみられる[4]。例えば、日本の食品衛生法においてはスズの濃度は150 ppm以下とするよう定められており[4]、イギリスの食品基準局では缶詰食品中のスズ濃度の上限を200 ppmとしている[5]。2002年に英国食品基準局が行った調査では、調査対象となった食品の缶詰のうち99.5 %がスズの含有量の上限値を下回っており、基準値を超えていた缶詰に関しては販売差し止め措置が取られている[6]。2003年のBlundenの報告では、過去25年間に100から200 ppmの濃度範囲ではスズの急性中毒の症例の報告がないことから、スズの急性中毒の閾値は200 ppmであることが示唆されるという見解が示されている[7]。また、長期間酸化スズの粉塵に曝される環境では肺が冒されることがあり(錫肺症)、環境の整っていない時代には鉱山からの採掘の際に多くの労働者が肺を病んだ。

一方で、有機スズ化合物の毒性は無機スズ化合物の毒性よりもはるかに高く、その毒性は有機基によって異なるもののいくつかの有機スズ化合物はシアン化物と同程度の非常に強い毒性を有するものもある[3]トリブチルスズ誘導体 (TBT)は船底に貝が付着することを効果的に防止する塗料として広く用いられていたが、1970年代以降内分泌攪乱化学物質としての作用や海洋生物に対する蓄積毒性などTBTの毒性が知られ始め、1982年にフランス政府がTBTを含む塗料を小型ボートに使用することを禁止したのをはじめとして各国で規制されるようになっていった[8]。例えば日本では化学物質の審査及び製造等の規制に関する法律(化審法)によって第一種特定化学物質としてビス(トリブチルスズ)オキシドが規制対象となっており[9]、トリフェニルスズ誘導体やトリブチルスズ誘導体も第二種特定化学物質として規制対象となっている[10]。2001年には全ての船舶において有機スズ化合物を含んだ塗料の使用を禁止する船舶の有害な防汚方法の規則に関する国際条約 (IMO条約)が国際海事機関によって採択され、2008年に25か国が批准したことによって発効した[11]。また、TBTは2009年にロッテルダム条約(国際貿易の対象となる特定の有害な化学物質及び駆除剤についての事前のかつ情報に基づく同意の手続に関するロッテルダム条約、PIC条約)の規制対象物質リストである附属書Ⅲに追加され、TBTの国際貿易を行うには500 ppm以下の非意図的混入を除いて輸出申請を行わなければならないことが義務付けられている[12]

同素変態[編集]

スズには常温に近い温度にβスズとαスズの転移点が存在する。αスズへの転移では展性が失われ、同時に大幅に体積が増加する。通常の温度範囲では不純物などの影響によりこの転移はほとんど進まないが、極地方のような酷寒の環境においては転移が進行する場合があり、スズ製品が膨らんでぼろぼろになってしまう現象が生じる。この現象はスズ製品の一部分から始まりやがて全体に広がるため、伝染病に喩えてスズペストと呼ばれる。

スズに限らず金属にはこういった、温度や圧力に応じて結晶構造が変わる同素変態をみせるものがある。スズではこの同素変態によってその物性が大きく変化する。βスズからαスズには物理的には13.2 °Cで変態するが、実際に反応が進むのは-10 °Cの低温領域からであり、-45 °Cでその反応速度は最大になるが、それでも1 mm進むのに約500時間も掛かる。スズは結晶構造の違いによってさらに161 °C以上でのγスズがあり、これらの異なる単体は同素体と呼ばれ、変態する温度は変態点と呼ばれる[13]

スズ泣き[編集]

体心正方晶格子である白色スズの結晶に力を加えて変形させると、「カリッ」と音を出して金属結晶が塑性変形して内部結晶が双晶に変化する。この双晶は変形双晶や機械的双晶と呼ばれ、冷間加工後に焼きなましされた時に作られる焼きなまし双晶と区別される[13]

スズ鉱石

スズ鉱石[編集]

スズの重要な鉱石鉱物は、錫石 (SnO2) である。主に石英との鉱石フォーメーションとして産する。鉱滓からはタンタルを回収できる。

風化に強いため、砂鉱の砂錫としても産出する。


スズの産出量 (2006年、トン)[14]
インドネシアの旗 インドネシア 117500
中華人民共和国の旗 中国 114300
ペルーの旗 ペルー 038470
ボリビアの旗 ボリビア 017669
ブラジルの旗 ブラジル 009528
コンゴ民主共和国の旗 コンゴ民主共和国 007200
ロシアの旗 ロシア 005000
ベトナムの旗 ベトナム 003500
マレーシアの旗 マレーシア 002398
世界計 321000

原産地の変遷[編集]

ローマ帝国領時代から中世・近世にはイギリスコーンウォールが世界有数(少なくともヨーロッパ最大)のスズの産地で、イギリスはヨーロッパ中にスズを輸出していた。しかし産業革命によりスズの需要が急増すると、コーンウォールのスズは枯渇した。

それに代わって世界最大のスズ産出国となったのがマレーシアである。イギリスの植民地時代に資源開発が進み、1972年の7700トン/年をピークに減少に転じたものの、1985年までは世界の約1/4のシェアを占めていた。しかし1985年の錫危機(国際スズ市場の暴落・LMEでの取引停止)によりマレーシアのスズ鉱業は壊滅的な打撃を受け、翌1986年には産出量は半減し、その後も市場の混乱や資源枯渇による衰退が続き、現在は主要でない産出国の一つにすぎない。

現在の主なスズ産出国はインドネシア中国などである。

脚注[編集]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ Dehaas, W; Deboer, J; Vandenberg, G (1935). “The electrical resistance of cadmium, thallium and tin at low temperatures”. Physica 2: 453. Bibcode 1935Phy.....2..453D. doi:10.1016/S0031-8914(35)90114-8. 
  3. ^ a b G. G. Graf "Tin, Tin Alloys, and Tin Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH, Weinheim doi:10.1002/14356007.a27_049
  4. ^ a b c HACCP関連情報データベース 1.4.スズ”. 社団法人 食品産業センター. 2012年10月18日閲覧。
  5. ^ Eat well, be well — Tin”. Food Standards Agency. 2012年10月18日閲覧。
  6. ^ Tin in canned fruit and vegetables (Number 29/02) (PDF)”. Food Standards Agency (2002年8月22日). 2009年4月16日閲覧。
  7. ^ Blunden, Steve; Wallace, Tony (2003). “Tin in canned food: a review and understanding of occurrence and effect”. Food and Chemical Toxicology 41 (12): 1651–1662. doi:10.1016/S0278-6915(03)00217-5. PMID 14563390. 
  8. ^ “有機スズ化合物の生物毒性”. 化学と生物 Vol.32 (No.6). (1994). https://www.jstage.jst.go.jp/article/kagakutoseibutsu1962/32/6/32_6_405/_pdf 2012年10月22日閲覧。. 
  9. ^ 第一種特定化学物質”. 環境省. 2012年10月18日閲覧。
  10. ^ 第二種特定化学物質”. 環境省. 2012年10月18日閲覧。
  11. ^ 食品安全委員会ファクトシート 有機スズ化合物(概要)”. 2012年10月22日閲覧。
  12. ^ 有機スズ化合物に関する環境動向”. スズ化合物環境技術協議会. 2012年10月22日閲覧。
  13. ^ a b 大澤直 『金属のおはなし』 日本規格協会(原著2006年1月25日)、第1版第1刷。ISBN 4542902757
  14. ^ [1]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]