O estanho é um dos metais conhecidos desde a Antiguidade, utilizado pela humanidade há pelo menos 5000 anos antes de nossa era. Sua descoberta e exploração marcaram um ponto de virada na história humana: a Idade do Bronze (aproximadamente 3300-1200 a.C.). A liga de cobre (cerca de 90%) e estanho (cerca de 10%) produzia o bronze, um material revolucionário muito mais duro e durável que o cobre puro, transformando a fabricação de armas, a agricultura e o artesanato.
As civilizações mesopotâmicas, egipcias e do vale do Indo dominavam a metalurgia do bronze já no 3º milênio a.C. Os depósitos de estanho eram raros e preciosos, criando rotas comerciais de longa distância. As minas de Cornualha, na Inglaterra, exploradas desde a Antiguidade, forneciam estanho aos fenícios e romanos, tornando-se lendárias. O controle das fontes de estanho conferia uma vantagem estratégica considerável.
O nome estanho provém do latim stannum, que originalmente designava uma liga de prata e chumbo antes de se referir ao estanho puro. O símbolo químico Sn vem diretamente do latim stannum. Em inglês, tin deriva do inglês antigo e germânico, refletindo a importância desse metal nas culturas europeias antigas.
Embora conhecido há milênios, o estanho só foi reconhecido como um elemento químico distinto no século XVIII, com o desenvolvimento da química moderna. Antoine Lavoisier incluiu-o em sua lista de elementos químicos publicada em 1789, consolidando seu reconhecimento científico.
O estanho (símbolo Sn, número atômico 50) é um metal pós-transição do grupo 14 da tabela periódica, junto com carbono, silício, germânio e chumbo. Seu átomo possui 50 prótons, geralmente 70 nêutrons (para o isótopo mais abundante \(\,^{120}\mathrm{Sn}\)) e 50 elétrons com a configuração eletrônica [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p².
O estanho é um metal branco prateado brilhante, macio e maleável. Tem uma densidade de 7,31 g/cm³ em sua forma estável β (estanho branco). O estanho apresenta duas formas alotrópicas principais com propriedades radicalmente diferentes: estanho α (estanho cinza) e estanho β (estanho branco), separados por uma temperatura de transição de 13,2 °C.
O estanho branco (β-Sn), estável acima de 13,2 °C, é metálico, dúctil e maleável, cristalizando em uma estrutura tetragonal. Esta é a forma usada em todas as aplicações práticas. O estanho cinza (α-Sn), estável abaixo de 13,2 °C, é um semicondutor cinza, pulverulento e quebradiço, cristalizando em uma estrutura cúbica de diamante semelhante ao silício. A transformação do estanho branco em estanho cinza a baixas temperaturas, acompanhada por uma expansão volumétrica de 27%, é chamada de "peste do estanho" ou "doença do estanho".
O estanho branco funde a 232 °C (505 K) e ferve a 2602 °C (2875 K). Seu ponto de fusão relativamente baixo facilita seu uso em soldas e ligas de baixo ponto de fusão. O estanho resiste bem à corrosão por água doce e água do mar, mas é atacado por ácidos fortes e bases.
Ponto de fusão do estanho: 505 K (232 °C).
Ponto de ebulição do estanho: 2875 K (2602 °C).
Temperatura de transição α-Sn → β-Sn: 286 K (13,2 °C).
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Estanho-112 — \(\,^{112}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 62 | 111,904818 u | ≈ 0,97 % | Estável | Isótopo estável mais leve e raro do estanho natural. |
| Estanho-114 — \(\,^{114}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 64 | 113,902779 u | ≈ 0,66 % | Estável | Segundo isótopo estável mais raro do estanho natural. |
| Estanho-115 — \(\,^{115}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 65 | 114,903342 u | ≈ 0,34 % | Estável | Terceiro isótopo estável mais raro. Utilizado em espectroscopia de RMN. |
| Estanho-116 — \(\,^{116}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 66 | 115,901741 u | ≈ 14,54 % | Estável | Quarto isótopo estável mais abundante do estanho natural. |
| Estanho-117 — \(\,^{117}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 67 | 116,902952 u | ≈ 7,68 % | Estável | Quinto isótopo estável mais abundante do estanho natural. |
| Estanho-118 — \(\,^{118}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 68 | 117,901603 u | ≈ 24,22 % | Estável | Segundo isótopo mais abundante do estanho, representando quase um quarto do total. |
| Estanho-119 — \(\,^{119}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 69 | 118,903308 u | ≈ 8,59 % | Estável | Sexto isótopo estável mais abundante. Utilizado em espectroscopia Mössbauer. |
| Estanho-120 — \(\,^{120}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 70 | 119,902194 u | ≈ 32,58 % | Estável | Isótopo mais abundante do estanho, representando quase um terço do total. |
| Estanho-122 — \(\,^{122}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 72 | 121,903439 u | ≈ 4,63 % | Estável | Sétimo isótopo estável mais abundante do estanho natural. |
| Estanho-124 — \(\,^{124}\mathrm{Sn}\,\) | 50 | 74 | 123,905274 u | ≈ 5,79 % | Estável | Oitavo e último isótopo estável. Isótopo estável mais pesado do estanho. |
N.B.:
Camadas eletrônicas: Como os elétrons estão organizados ao redor do núcleo.
O estanho possui 50 elétrons distribuídos em cinco camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica completa é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p², ou simplificada: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p². Esta configuração também pode ser escrita como: K(2) L(8) M(18) N(18) O(4).
Camada K (n=1): contém 2 elétrons na subcamada 1s. Esta camada interna está completa e é muito estável.
Camada L (n=2): contém 8 elétrons distribuídos como 2s² 2p⁶. Esta camada também está completa, formando uma configuração de gás nobre (neônio).
Camada M (n=3): contém 18 elétrons distribuídos como 3s² 3p⁶ 3d¹⁰. Esta camada completa contribui para a blindagem eletrônica.
Camada N (n=4): contém 18 elétrons distribuídos como 4s² 4p⁶ 4d¹⁰. A subcamada 4d completa é particularmente estável.
Camada O (n=5): contém 4 elétrons distribuídos como 5s² 5p². Estes quatro elétrons são os elétrons de valência do estanho.
O estanho possui 4 elétrons de valência: dois elétrons 5s² e dois elétrons 5p². Os dois principais estados de oxidação são +2 e +4. O estado +4, onde o estanho perde seus quatro elétrons de valência para formar o íon Sn⁴⁺, é o mais estável e aparece na maioria dos compostos: dióxido de estanho (SnO₂), tetracloreto de estanho (SnCl₄) e compostos organoestânicos.
O estado +2, onde o estanho perde apenas seus dois elétrons 5p² (efeito do par inerte), torna-se progressivamente mais estável ao descer no grupo 14. Compostos como o óxido de estanho(II) (SnO) e o cloreto de estanho(II) (SnCl₂) são comuns, mas tendem a oxidar para compostos de estanho(IV). O cloreto de estanho(II) é um potente agente redutor usado em síntese química.
O estanho é relativamente estável no ar à temperatura ambiente, formando lentamente uma fina camada de óxido protetora que evita maior corrosão. Esta resistência à corrosão explica seu uso histórico e moderno para proteger outros metais (folha-de-flandres). O estanho resiste bem à água doce, água do mar e muitos compostos orgânicos.
O estanho reage com ácidos fortes para formar sais de estanho(II) ou estanho(IV) dependendo das condições: Sn + 2HCl → SnCl₂ + H₂ (ácido diluído), ou Sn + 4HNO₃ → Sn(NO₃)₄ + 2NO₂ + 2H₂O (ácido nítrico concentrado). Bases fortes também atacam o estanho, formando estanatos: Sn + 2NaOH + 4H₂O → Na₂[Sn(OH)₆] + 2H₂.
O estanho reage com halogênios para formar tetra-haletos (estado +4): Sn + 2Cl₂ → SnCl₄. O tetracloreto de estanho é um líquido fumegante usado em síntese orgânica. O estanho também forma muitos compostos organoestânicos (R₄Sn, R₃SnX, etc.) amplamente usados como catalisadores, estabilizantes de PVC e biocidas, embora sua toxicidade tenha levado a restrições de uso.
A aplicação moderna dominante do estanho, representando cerca de 50% da demanda global, é em soldas eletrônicas. Durante décadas, a liga estanho-chumbo (tipicamente 63% Sn, 37% Pb) foi a solda padrão em eletrônica, com um ponto de fusão de 183 °C e excelentes propriedades de molhamento.
A conscientização sobre a toxicidade do chumbo e seus impactos ambientais levou à adoção de regulamentações rigorosas, notavelmente a diretiva RoHS (Restrição de Substâncias Perigosas) da União Europeia em 2006, que proíbe o chumbo na maioria dos equipamentos eletrônicos. Essa regulamentação desencadeou uma revolução tecnológica: a transição para soldas sem chumbo.
As soldas sem chumbo são baseadas principalmente em estanho com vários aditivos. As ligas mais comuns são SAC (estanho-prata-cobre: 96,5% Sn, 3% Ag, 0,5% Cu) com um ponto de fusão de 217-220 °C, e Sn-Cu (99,3% Sn, 0,7% Cu) para aplicações de menor custo. Essa transição exigiu uma reformulação completa dos processos de fabricação eletrônica, com temperaturas de soldagem mais altas e desafios de confiabilidade a longo prazo.
A demanda global por estanho para soldas aumentou com essa transição, passando de cerca de 50.000 toneladas/ano nos anos 90 para mais de 180.000 toneladas/ano nos anos 2020. Cada smartphone contém cerca de 0,5-1 grama de estanho em suas soldas, cada laptop 3-5 gramas, criando uma demanda massiva impulsionada pela proliferação da eletrônica de consumo.
A folha-de-flandres, chapa de aço revestida com uma fina camada de estanho (tipicamente 2-10 mícrons), revolucionou a conservação de alimentos no século XIX. Nicolas Appert inventou o enlatamento em 1810, e Peter Durand patenteou a lata de folha-de-flandres em 1810. Essa inovação permitiu a conservação de alimentos a longo prazo, transformando a alimentação, o comércio e a logística militar.
O revestimento de estanho protege o aço da corrosão e impede a migração de íons metálicos para os alimentos. O estanho é não tóxico, quimicamente inerte com a maioria dos alimentos e forma uma barreira protetora eficaz. Embora o alumínio e o plástico tenham gradualmente substituído a folha-de-flandres em algumas aplicações, as latas de folha-de-flandres ainda são amplamente utilizadas, representando cerca de 15-20% da demanda global de estanho.
O estanho é sintetizado nas estrelas principalmente pelo processo s (captura lenta de nêutrons) em estrelas da ramo assintótico das gigantes (AGB), com contribuições do processo r (captura rápida de nêutrons) durante supernovas e fusões de estrelas de nêutrons. O estanho possui o maior número de isótopos estáveis (10) de todos os elementos, refletindo a estabilidade nuclear particular dos núcleos com 50 prótons (número mágico).
A abundância cósmica do estanho é de cerca de 4×10⁻⁹ vezes a do hidrogênio em número de átomos. Essa abundância relativamente alta para um elemento pesado é explicada pela estabilidade nuclear excepcional do núcleo com Z=50 (camada mágica de prótons completa), favorecendo a formação e sobrevivência dos isótopos de estanho durante os processos de nucleossíntese.
Os dez isótopos estáveis do estanho são produzidos por diferentes combinações dos processos s, r e p (captura de prótons), cada um dominante para certos isótopos. A análise das razões isotópicas do estanho em meteoritos primitivos fornece restrições valiosas sobre as contribuições relativas desses processos para a composição do sistema solar e sobre a heterogeneidade da nebulosa solar primitiva.
As linhas espectrais do estanho neutro (Sn I) e ionizado (Sn II) são observáveis nos espectros de certas estrelas frias e gigantes enriquecidas em elementos pesados. A análise dessas linhas permite determinar a abundância do estanho e traçar o enriquecimento químico das galáxias, confirmando o papel das estrelas AGB na produção de elementos do processo s.
N.B.:
O estanho está presente na crosta terrestre com uma concentração média de cerca de 2 ppm, tornando-o relativamente raro, cerca de 1000 vezes mais raro que o zinco, mas 40 vezes mais abundante que a prata. O principal minério de estanho é a cassiterita (SnO₂), contendo cerca de 78% de estanho, geralmente na forma de veios hidrotermais ou depósitos aluviais (placeres).
A produção mundial de estanho é de cerca de 350.000 toneladas por ano. A China domina a produção com cerca de 40% do total mundial, seguida por Indonésia (20%), Mianmar (15%), Peru (7%) e Bolívia. Os depósitos históricos de Cornualha estão esgotados desde o século XX, mas a mineração continua no Sudeste Asiático e na América do Sul.
A reciclagem do estanho é significativa, representando cerca de 30% da oferta anual. O estanho é recuperado principalmente de folha-de-flandres usada (desestanização eletrolítica ou química), escórias e resíduos de fundição, e de resíduos eletrônicos. A alta taxa de reciclagem do estanho deve-se ao seu valor econômico, facilidade de recuperação e preocupações ambientais. O estanho não é considerado um material crítico pela maioria dos países devido a reservas suficientes e fontes diversificadas.
Berílio (Z=4): um metal
raro com propriedades excepcionais 
