Es unelemento sólido atemperatura ambiente (20 °C). Es maleable, y seoxida de forma superficial a dicha temperatura. Este efecto lo hace resistente a lacorrosión[1]. Se encuentra además en muchasaleaciones. Al doblar una barra de este metal se produce un sonido característico llamadogrito del estaño por la fricción de los cristales que la componen. Una de sus características más llamativas es que, bajo determinadas condiciones térmicas, sufre lapeste del estaño.El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: el estaño gris, polvo no metálico,semiconductor, de estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 °C, que es muy frágil y tiene un peso específico más bajo que el blanco; y el estaño blanco, el normal, metálico,conductor eléctrico, de estructura tetragonal y estable a temperaturas por encima de 13,2 °C.
El estaño es un metalmaleable, blando,dúctil y de color blanco plateado muycristalino. Cuando se dobla una barra de estaño, puede oírse un sonido crepitante conocido como el "grito del estaño" debido a lamacla de los cristales.[2] El estaño se funde a temperaturas bajas de aproximadamente 232 grados Celsius (449,6 °F), las más bajas del grupo 14. El punto de fusión se reduce aún más a 177,3 grados Celsius (351,1 °F) para las partículas de 11 nm.[3][4]
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El β-estaño (la forma metálica, o estaño blanco, estructura BCT), que es estable a la temperatura ambiente y por encima de ella, es maleable. En cambio, el α-estaño (forma no metálica, o estaño gris), que es estable por debajo de 13,2 grados Celsius (55,8 °F), esfrágil. El α-estaño tiene unaestructura cristalina cúbica similar a la deldiamante, elsilicio o elgermanio. El α-estaño no tiene propiedades metálicas porque sus átomos forman una estructura covalente en la que los electrones no pueden moverse libremente. Se trata de un material pulverulento de color gris apagado que no tiene más usos comunes que unas pocas aplicaciones especializadas desemiconductores.[2] Estos dosalótropos, el α-estaño y el β-estaño, se conocen más comúnmente comoestaño gris yestaño blanco, respectivamente. Otros dos alótropos, γ y σ, existen a temperaturas superiores a 161 grados Celsius (321,8 °F) y presiones superiores a variosGPa.[5] En condiciones de frío, el estaño β tiende a transformarse espontáneamente en estaño α, un fenómeno conocido como «plaga del estaño» o «enfermedad del estaño». Algunas fuentes no verificables dicen también que, durante la campaña rusa de 1812 deNapoleón, las temperaturas se volvieron tan frías que los botones de estaño de los uniformes de los soldados se desintegraron con el tiempo, contribuyendo a la derrota de laGrande Armée,[6] una leyenda persistente que probablemente no tenga ningún trasfondo en hechos reales.[7][8][9]
Aunque la temperatura de transformación α-β es nominalmente 13,2 grados Celsius (55,8 °F), las impurezas (por ejemplo, Al, Zn, etc.) reducen la temperatura de transición muy por debajo de 0 grados Celsius (32,0 °F) y, al añadirantimonio obismuto, la transformación podría no producirse en absoluto, aumentando la durabilidad del estaño.[10]
Los grados comerciales de estaño (99,8%) resisten la transformación debido al efecto inhibidor de las pequeñas cantidades de bismuto, antimonio, plomo y plata presentes como impurezas. Los elementos de aleación como el cobre, el antimonio, el bismuto, el cadmio y la plata aumentan su dureza. El estaño tiende a formar con bastante facilidad fases intermetálicas duras y quebradizas, que suelen ser indeseables. No forma amplios rangos de solución sólida en otros metales en general, y pocos elementos tienen una solubilidad sólida apreciable en el estaño. Sin embargo, se dan sistemas simples deeutéctico conbismuto,galio,plomo,talio yzinc.[10]
El estaño se convierte en unsuperconductor por debajo de 3,72 K[11] y fue uno de los primeros superconductores que se estudiaron; elefecto Meissner, uno de los rasgos característicos de los superconductores, se descubrió por primera vez en los cristales de estaño superconductores.[12]
El estaño resiste la corrosión, pero puede ser atacado porácidos yálcalis. El estaño puede ser muy pulido y se utiliza como capa protectora para otros metales.[2] Una capa protectora de óxido (pasivación) impide una mayor oxidación, la misma que se forma en el estaño y otras aleaciones de estaño.[13] El estaño actúa comocatalizador cuando el oxígeno está en solución y ayuda a acelerar la reacción química.[2]
El estaño tiene diezisótopos estables, con masas atómicas de 112, 114 a 120, 122 y 124, el mayor número de cualquier elemento. De ellos, los más abundantes son el120Sn (casi un tercio de todo el estaño), el118Sn y el116Sn, mientras que el menos abundante es el115Sn. Los isótopos connúmero de masa par no tienen espín nuclear, mientras que los impares tienen un espín de +1/2. El estaño, con sus tres isótopos comunes116Sn,118Sn, y120Sn, es uno de los elementos más fáciles de detectar y analizar porespectroscopia de resonancia magnética nuclear, y sus desplazamientos químicos están referenciados frente aSnMe 4.[14]
Se cree que este gran número de isótopos estables es un resultado directo delnúmero atómico 50, un «número mágico» en la física nuclear. El estaño también se presenta en 31 isótopos inestables, que abarcan todas las masas atómicas restantes de 99 a 139. Aparte del126Sn, con unavida media de 230 000 años, todos los radioisótopos tienen una vida media inferior a un año. El radiactivo100Sn, descubierto en 1994, y el132Sn son dos de los pocos núclidos con un núcleo «mágico doblemente»: a pesar de ser inestables, al tener relaciones protón-neutrón muy asimétricas, representan puntos finales más allá de los cuales la estabilidad cae rápidamente.[15] Se han caracterizado otros 30 isómeros metaestables para isótopos entre 111 y 131, siendo el más estable el121mSn con una vida media de 43,9 años.[16]
Las diferencias relativas en las abundancias de los isótopos estables del estaño pueden explicarse por sus diferentes modos de formación en lanucleosíntesis estelar. El116Sn hasta el120Sn inclusive se forman en els (captura lenta de neutrones) en la mayoría de lasestrellas y, por tanto, son los isótopos más comunes, mientras que el122Sn y el124Sn sólo se forman en elr-proceso (captura rápida de neutrones) ensupernovas y son menos comunes. (Los isótopos117Sn hasta120Sn también reciben contribuciones del procesor). Por último, los isótopos más raros ricos en protones,112Sn,114Sn y115Sn, no pueden producirse en cantidades significativas en los procesoss or y se consideran entre losnúcleos p, cuyos orígenes aún no se conocen bien. Algunos de los mecanismos especulados para su formación incluyen lacaptura de protones así como lafotodesintegración, aunque el115Sn también podría producirse parcialmente en el procesos, tanto directamente, como en calidad de hija de los115In de larga vida.[17]
Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de losórganos musicales.
Tiene utilidad en etiquetas.
Se usa comomaterial de aporte ensoldadura blanda concautín, bien puro o aleado. La directivaRoHS prohíbe el uso de plomo en la soldadura de determinados aparatos eléctricos y electrónicos.
El estaño también se utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de los esmaltes cerámicos. Su función es la siguiente: en baja y en alta es un opacificante. En alta la proporción del porcentaje es más alto que en baja temperatura.
Es usado también en el sobretaponado de botellas de vino, en forma de cápsula. Su uso se extendió tras la prohibición del uso delplomo en la industria alimentaria. España es uno de los mayores fabricantes de cápsulas de estaño.
Espada ceremonial de bronce del tipo Plougrescant-Ommerschans, Plougrescant, Francia, 1500-1300 a. C.
El uso del estaño comenzó en elCercano Oriente y losBalcanes alrededor del 4000 a. C., utilizándose en aleación con el cobre para producir un nuevo material, elbronce, dando así origen a la denominada «Edad del Bronce». La importancia de la nueva aleación, con la que se fabricaban armas y herramientas más eficaces que las de piedra o de hueso habidas hasta entonces, originó durante toda la Antigüedad un intenso comercio a largas distancias con las zonas donde existían yacimientos de estaño.[18]
Los primeros objetos de bronce tenían un contenido de estaño o arsénico inferior al 2 %, por lo que se cree que son el resultado de unaaleación no intencionada debida al contenido de trazas de metal en el mineral de cobre.[19] La adición de un segundo metal al cobre aumenta su dureza, reduce la temperatura de fusión y mejora el proceso defundición al producir una masa fundida más fluida que se enfría hasta obtener un metal más denso y menos esponjoso.[19] Esta fue una innovación importante que permitió las formas mucho más complejas fundidas enmoldes cerrados de la Edad del Bronce. Los objetos debronce arsenical aparecen primero en el Cercano Oriente, donde el arsénico se encuentra comúnmente en asociación con el mineral de cobre, pero losriesgos para la salud se hicieron patentes rápidamente y la búsqueda de fuentes de los minerales de estaño, mucho menos peligrosos, comenzó a principios de la Edad del Bronce.[20] Esto creó la demanda del raro metal de estaño y formó una red comercial que unió las fuentes distantes de estaño con los mercados de las culturas de la Edad del Bronce.[cita requerida]
Lacasiterita (SnO2), la forma de óxido de estaño, fue muy probablemente la fuente original de estaño en la antigüedad. Otras formas de minerales de estaño son lossulfuros menos abundantes, como laestannita, que requieren un proceso defundición más complicado. La casiterita suele acumularse en canalesaluviales comodepósitos de placer porque es más dura, más pesada y más resistente químicamente que elgranito que la acompaña.[19] La casiterita suele ser de color negro o generalmente oscuro, y estos depósitos pueden verse fácilmente en las riberas de los ríos. Los depósitos aluviales pueden haber sido recogidos y separados incidentalmente por métodos similares albateo de oro.[21]
El estaño se obtiene del mineralcasiterita donde se presenta comoóxido (óxido de estaño (IV) o dióxido de estaño). Dicho mineral se muele y se enriquece en dióxido de estaño por flotación, después se tuesta y se calienta concoque en un horno de reverbero con lo cual se obtiene el metal.[22][23][24]
Las aleaciones con base de estaño, también conocidas comometales blancos, generalmente contienencobre,antimonio yplomo. Estas aleaciones tienen diferentes propiedades mecánicas, dependiendo de su composición.[25]
Las aleaciones estaño y plomo se comercializan en varias composiciones y puntos de fusión, siendo laaleación eutéctica aquella que tiene un 61,9 % de estaño y un 38,1 % de plomo, con unpunto de fusión de 183 °C.[26] El resto de aleaciones estaño-plomo funden en un rango de temperaturas en el cual hay un equilibrio entre la fase sólida y la fase líquida durante los procesos defusión y desolidificación, dando lugar a la segregación de la fase sólida durante la solidificación y, por tanto, a estructuras cristalinas diferentes. La aleación eutéctica, que necesita menor temperatura para llegar a la fase líquida es muy utilizada en lasoldadura blanda de componentes electrónicos para disminuir las probabilidades de daño por sobrecalentamiento de dichos componentes. Algunas aleaciones basadas en estaño y plomo tienen además pequeñas proporciones de antimonio (del orden del 2,5 %). El principal problema de las aleaciones con plomo es elimpacto ambiental potencial de sus residuos, por lo que están en desarrollo aleaciones libres de plomo, como las aleaciones de estaño-plata-cobre o algunas aleaciones estaño-cobre.
Elpeltre es una aleación de estaño, plomo y antimonio utilizada para utensilios decorativos. El estaño también es utilizado en aleaciones deprótesis dentales, aleaciones debronce y aleaciones detitanio ycirconio.[25]
Forma parte del grupo deminerales de conflicto llamado 3TG, compuesto por lacasierita, lawolframita, elcoltán y eloro. Este grupo de minerales es más conocido por las siglas en inglés de susmetales derivados más utilizados:tin (estaño),tungsten (tungsteno),tantalio (tántalo) ygold (oro). Tanto los minerales como los metales derivados son recursos críticos para las industrias como la electrónica, la automotriz o la aviación; y son regulados por legislaciones de alcance internacional como la ley estadounidenseDodd Frank (sección 1502) o laRegulación de los Mienerales de Conflicto de la UE debido a que en numerosas ocasiones estos minerales se extraen en zonas de conflicto y sirven para financiar y perpetuar estos conflictos.[29][30]
Tanto el estaño metálico como sus compuestos orgánicos e inorgánicos, ya sean formados de manera natural o en sus usos industriales, puede producir efectos tóxicos sobre el medio ambiente y los seres vivos expuestos a ellos.
El estaño es liberado en el medio ambiente por procesos naturales y por las actividades humanas, tales como la minería, la combustión de petróleo y carbón, además de las actividades industriales asociadas a la producción y usos del estaño.
El estaño metálico cuando se encuentra en la atmósfera en forma gaseosa se adhiere a las partículas de polvo, las cuales pueden ser movilizadas por la acción del viento la lluvia o la nieve.
Cuando se libera el estaño metálico en el medio ambiente, este se puede unir con el cloro, azufre u oxígeno para formar compuestos inorgánicos de estaño, tales como el cloruro de estaño, sulfuro de estaño, u dióxido de estaño. Este tipo de compuestos no pueden ser degradados y solo pueden cambiar su forma química, de manera que son adheridos por el suelo y los sedimentos o son disueltos en el agua.
Cuando se combina con el carbono puede formar compuestos orgánicos tales como dibutilestaño, tributilo de estaño y el trifenilestaño. Este tipo de compuestos pueden ser acumulados en el suelo o en el agua, o ser degradados a compuestos inorgánicos por la acción de la luz solar o las bacterias. El tiempo de permanencia en el medio de estos compuestos es variable en función del compuesto, pudiendo ser desde días hasta meses en el agua, y años si se encuentran en el suelo. Debido a su forma química los compuestos orgánicos de estaño también pueden bioacumularse al ser asimilado por el metabolismo de los seres vivos, sufriendo un proceso de biomagnificación a lo largo de las diferentes redes tróficas.
Las principales vías de intoxicación con estaño en humanos son:
La ingestión de alimentos o bebidas que se encuentran envasados en latas hechas con estaño, aunque la mayoría de las que se encuentran actualmente en el mercado están protegidas mediante una laca protectora.
Ingestión de pescados o mariscos que procedan de aguas contaminadas con este metal.
Contacto con productos domésticos que contengan compuestos de estaño, como algunos plásticos tales como el PVC.
Respirar aire que contenga vapores de estaño o polvo de estaño.
El estaño metálico en sí no es muy tóxico para el ser humano ya que en el tracto digestivo no se absorbe de manera efectiva, pero la inhalación de los vapores de estaño sí que es nociva para el aparato respiratorio.
La ingestión de grandes cantidades de compuestos inorgánicos de estaño puede producir dolores de estómago, anemia, y alteraciones en el hígado y los riñones.
La inhalación o la ingesta de compuestos orgánicos de estaño (tales como el trimetilestaño y el trietilestaño) pueden interferir con el funcionamiento del sistema nervioso y el cerebro. En casos graves, puede causar la muerte. Otros compuestos orgánicos de estaño (tales como el dibutilestaño y el tributilestaño) afectan el sistema inmunitario y a la reproducción en animales, aunque esto no se ha evaluado aún en seres humanos.
Tanto compuestos orgánicos como inorgánicos pueden producir irritación por contacto con la piel o los ojos.
Los límites legales de contenido de estaño inorgánico marcados por la Unión Europea son:
Estaño inorgánico
Contenidos máximos (mg/kg peso fresco)
Alimentos enlatados diferentes de las bebidas
200
Bebidas enlatadas incluidos zumos de frutas y verduras
100
Alimentos infantiles enlatados y alimentos enlatados elaborados a base de cereales para lactantes y niños de corta edad, excepto productos deshidratados y en polvo
50
Preparados para lactantes y preparados de continuación enlatados (incluida la leche para lactantes y la leche de continuación), excepto productos deshidratados y en polvo
50
Alimentos dietéticos enlatados destinados a usos médicos especiales, específicamente destinados a los lactantes, excepto productos deshidratados y en polvo
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