スズ 同位体

スズ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/03/05 15:25 UTC 版)

同位体

スズには安定同位体の種類が比較的多い。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。

化合物

用途

スズは鉄などと比較すると融点が低いため比較的加工しやすい金属材料として、また鉛などと比較すると害が少ない比較的扱いやすい金属材料として、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。

合金

合金にすることで軟金属を硬くしたり、融点を下げてより加工性を良くする等の作用がある。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である。青銅の一種である砲金靱性に富むため、1450年ごろからそれまで鋳鉄製だった大砲がこれで鋳造され、砲金の名もここからきている。この青銅製への変換によって大砲は安定性を獲得し、1520年ごろには大砲は完全に青銅製のものとなった[24]。大砲はやがてふたたび鉄製に移行したが、砲金は現代においても機械の軸受けなどに広く使用される。

パイプオルガンのパイプもスズを主とした合金である。鉛は単体では金属素材として軟すぎるため、スズ等を加えて硬くした活字合金硬鉛として利用されることが多い。

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(しろめ)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、ロイヤルセランゴール社などの製品が各国に輸出されている[25]。19世紀から20世紀前半にかけてのヨーロッパでは、スズで作られた男児用の玩具であるスズの兵隊が生産され、現代ではコレクターによって収集されている。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。

時報として鳴らすベルや、仏教で使われる仏具のひとつ鈴の製造材料としても使われている。非常に安定した材質であるため、昔から存在するベルや鈴も現役で使われている。

このほか、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。

金属スズ

スズ単体についても、錆びず適度な硬さがあり加工もしやすいため、食器などの日用品や、展延性の良さを活かしたスズ箔(これを紙と貼り合わせた銀紙)として、20世紀にアルミニウムが普及するまで広く用いられてきた。絵具などのチューブも元は錫で作られていた。安価で錆びにくい金属食器としての地位は軽量・頑丈で熱に強いアルミ材に置き換わったが、手工芸による加工に適していることや懐古調趣味でスズも錫箔や銀紙を含む食器材料として一定の需要がある。

原子炉冷却材

液体金属冷却炉#スズ

メッキ

近代の用途としてまず最初に開発されたのはβスズを鋼板に被覆したブリキであり、亜鉛を同じく鋼板に被覆したトタンとともに錆びやすい鋼板の大量使用への道を開き、缶詰玩具の材料として広く使用された。 なお、スズには毒性(後述)があるため、食品衛生法により缶詰中に含まれる(溶出する)上限値が定められている。1969年には、上限値以上のスズが含まれるトマトジュースが流通して食中毒が起きたことがある[26]

第二次世界大戦以前のスズの生産地は、南アメリカ東南アジアなど政情が不安定な地域に限られていた。戦争中にスズの入手難に陥ったアメリカ合衆国は、電気メッキ法の改良よりブリキ製造に用いるスズの使用量を低減させることに成功。戦後、安価な製品を大量生産する道を拓いた[27]

その他

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。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。

有機スズ化合物は塩化ビニールなどの安定剤などに広く使用される[28]

日本での用途

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。落語御神酒徳利』の語りの発端となる御神酒徳利は、スズ製という設定である。京都大阪大阪浪華錫器)、鹿児島薩摩錫器[29]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。他にも第二次世界大戦中にチャフとして使われた。

用途別使用量

上記用途のうちでもっとも重要な用途ははんだの製造であり、スズ年間使用量の約45%を占める。次いで約20%がスズめっき(ブリキなど)に使用される。3番目の用途は塩化ビニールなどの安定剤などに使用する化合物としての使用であり、この用途に約15%が使用される。残り20%が各種合金やガラス製造、スズ工芸品などその他の用途に使用される分である[30]

毒性

スズは人間や動物には容易に吸収されず、生体中での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[31]、缶詰内側の腐食などによって高濃度に無機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[32]。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[32]。例えば、日本の食品衛生法ではスズの濃度は150 ppm以下とするよう定められており[32]英国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[33]。この要因の多くは、何らかの理由で缶の錫メッキが腐食を起こして溶出したり、土壌に施した硝酸肥料により作物(主に根菜など)に高濃度の硝酸塩が含まれていたことによる[34]。 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[35]。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[36]。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、錫肺症と呼ばれる。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[31]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[37]。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[38]、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[39]。2001年には全ての船舶に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[40]。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[41]


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