錫元素有白錫、灰錫、脆錫三種同素異形體。在不同環(huán)境下,錫可以有不同的結晶狀態(tài)。在室溫和高于室溫的條件下,最穩(wěn)定的形態(tài)是白錫,白錫是一種可鍛金屬。
錫疫
當溫度在13℃以下時,錫的結晶點陣就會重新排列,原子之間的空隙就會加大,形成一種新的結晶形態(tài),即灰錫?;义a就失去了金屬特性而成為一種半導體。在不同結晶點陣之間的,接觸處發(fā)生的內(nèi)應力使金屬錫碎裂成粉末。周圍介質的溫度愈低,晶體形態(tài)轉變的速度就愈快。這種轉變在零下33℃時速度最快:溫度一降到13℃,白錫就失去光澤,變成暗灰色,最后碎裂成粉末。人們稱這種現(xiàn)象為"錫疫"。附帶要說明的是,未染上"錫疫"的錫板,一旦和有"錫疫"的錫板接觸,也會產(chǎn)生灰色的斑點而逐漸"腐爛"掉。
預防錫疫的物質
科學家們已經(jīng)找到了預防"錫疫"的物質,其中的一種就是鉍。鉍原子中有多余的電子可供錫的結晶點陣,使其狀態(tài)穩(wěn)定化,完全消除產(chǎn)生"錫疫"的可能性。
經(jīng)過
19世紀的一個冬天,俄國彼得堡的天氣異常寒冷。彼得堡軍用倉庫管理員向軍隊發(fā)放了嶄新的軍大衣。官兵們接到這批軍大衣后,發(fā)現(xiàn)所有的軍大衣都沒有紐扣。他們非常氣憤,于是上告到沙皇那里。沙皇聽了勃然大怒,下令要嚴懲監(jiān)制軍裝的大臣。大臣哀求沙皇寬限他幾天,以便進行調查。
大臣到了倉庫,一看別的軍裝也都沒有扣子。管理員告訴他,軍裝入庫時是有扣子的。為什么軍裝在倉庫里紐扣就消失了呢?大臣非常驚奇。他又仔細觀察了一會兒,發(fā)現(xiàn)釘扣子的線沒有割斷的痕跡,只是在每個釘扣子的地方有一小堆灰色粉末。管理員告訴他,軍裝上原來釘?shù)氖清a做的紐扣。
"為什么錫扣子在倉庫里變成灰色粉末了呢?"大臣百思不解,找到了彼得堡科學院,請他們給予解釋??茖W家們?yōu)檫@個問題攪盡了腦汁。后來,一位科學家跑到大臣那里,說他能解開這個謎。大臣半信半疑,就和科學家一起去拜見沙皇,說錫紐扣變成粉末是天冷凍的。沙皇不相信,非要科學家拿出證據(jù)不可??茖W家要了一把錫酒壺放到花園里的一個石頭桌子上。幾天以后,科學家和大臣陪同沙皇一起到花園去觀察錫壺。一看,錫壺仍舊放在那里,沙皇、大臣不約而同地怒視著科學家。科學家胸有成竹地走到錫壺跟前,輕輕地用手指一捅,錫酒壺就像沙子堆似的塌了下來,變成一堆粉末??茖W家解釋說,因為今年冬天天氣特別冷,所以把軍大衣上的錫紐扣和錫酒壺凍成錫粉末了。