Сурьма это химический элемент, простое вещество, блестящий серый металлоид встречается в основном в природе в виде сульфидного минерала стибнита (Sb2S3).
Соединения сурьмы известны с древних времен и были измельчены в порошок для использования в косметике и лекарствах, часто известные под арабским названием коль.
Кроме того, была известна металлическая сурьма, но после ее открытия она была ошибочно идентифицирована как свинец.
Символ сурьмы — Sb, а атомный номер сурьмы — 51.
Что такое сурьма это (Stibium), Sb — химический элемент 15-й группы (устаревшая классификация: V группы) пятого периода периодической системы элементов; ат. н. 51, ат. м. 121,75.
Серебристо-серый с большой отражательной способностью металл. В соединениях проявляет степени окисления — 3, + 3 и +5.
Природная сурьма состоит из стабильных изотопов 121Sb (57,25%) и 123Sb (42,75%). Известно более 20 ее радиоактивных изотопов с атомной массой от 112 до 135.
Наиболее важны изотопы 122Sb, 124Sb и 125Sb с периодами полураспада соответственно 2,8 дня, 60,9 дня и 2 года.
Металлическая сурьма известна с глубокой древности: за 3 тыс. лет до н. э. в Вавилоне из нее делали сосуды.
Сурьма — относительно редкий элемент; содержание в земной коре 5-10%, в каменных метеоритах 1-10-5%.
Рис. В древности сурьму обозначалась волком с открытой пастью.
Имя первооткрывателя не дошло до наших времен.
Известно только, что, например, в Вавилоне еще за 3 тыс. лет до н. э. из нее делали сосуды.
Его латинское название элемента «stibium» встречается в сочинениях Плиния Старшего.
Однако греческое «отфи, от которого происходит это название, относилось первоначально не к самой сурьме, а к ее самому распространенному минералу — сурьмяному блеску.
Лишь только в середине 15 века научились выплавлять королек сурьмы.
Крупнейший металлург средневековья Агрикола (1494—1555) писал: «Если путем сплавления определенная порция сурьмы прибавляется к свинцу, получается типографский сплав» из которого изготовляется шрифт, применяемый теми, кто печатает книги».
Название «антимоний» и у нас и за рубежом долгое время относилось только к этому минералу.
А металлическую сурьму в то время называли корольком сурьмы — regulus antimoni. В 1789 г.
Лавуазье включил сурьму в список простых веществ и дал ей название antimonie, оно и сейчас остается французским названием элемента № 51.
В царской России, несмотря на наличие сырьевой базы, сурьму не получали. Выплавка сурьмы из отечественных руд началась лишь, после Октябрьской революции.
В природе известно свыше 100 минералов, в к-рые входит сурьма. Наиболее распространен и ценен в промышленном отношении сурьмяный блеск, или антимонит (стибнит) Sb2S3.
Сульфидно-окисленные и окисленные минералы имеют меньшее значение. В состав окисленных руд входят: кермезит Sb2S2О; сенармонтит и валентинит Sb2О3; сервантит Sb2О4; стибиконит Sb2О4 х H2О; фольгерит Sb2О6 х 4H2О и стибиапит Sb2О5 х H2О.
Сурьма входит в состав комплексных сульфидных минералов, например пираргирита Ag3SbS3.
Металлическая сурьма образует желтую, черную и серую аллотропные модификации. Устойчива лишь серая кристаллическая сурьма.
Плотность С. (т-ра 20° С) 6,69 г/см3, при плавлении уменьшается на 1,4%; tпл 630,5° С; tкип 1635°С Теплота плавления 4,77 ккал/г-атом; теплота испарения 46,67 ккал/г-атом.
Температурный коэфф. линейного расширения (т-ра 0-100° С) 10,8 х 10-6 град-1; коэфф. теплопроводности С. (99,99%) (кал/см х сек х град): 0,054 (т-ра —100° С), 0,045 (т-ра 0°С) и 0,055 (т-ра 600° С).
Удельная теплоемкость (кал/г-град): 0,0453 (т-ра 0—630,5° С) и 0,0588 (т-ра 630,5-1000° С); удельное электрическое сопротивление о -104, ом-см): 0,08 (т-ра 195° С) и 0,39 (т-ра 0°С). У твердой сурьму термоэдс положительна.
Плавление сопровождается изменением знака термоэдс. Сурьма диамагнитна. Уд. магнитная восприимчивость С. (99,96%) (Xm.10e, см3/г): — 1,1 (т-ра — 188°С), — 0,85 (т-ра — 78° С), — 0,81 (т-ра 20° С) и —0,75 (т-ра 406° С).
Сечение захвата тепловых нейтронов 5,7 барн/атом. Предел прочности на растяж. (т-ра 20° С) 0,5 — 1,0 кгс/мм2 модуль норм, упругости (кгс/мм2): 5802 (т-ра — 1879 С), 5598 (т-ра 20° С), 4701 (т-ра 400° С) и 3273 (т-ра 600° С).
Модуль сдвига 2000 кгс/мм2, НВ — 30; твердость по Моо-су 3,0. Вязкость (пз): 0,15 (т-ра 650° С) и 0,0082 (т-ра 1100° С).
Электронная конфигурация сурьмы: [Kr] 4d105s25p3
Сурьма — это элемент Sb серебристо-белого цвета; блестящий элемент выглядит как металл.
Он твердый и хрупкий, как неметалл, и имеет чешуйчатую поверхность.
Кроме того, его можно приготовить в виде черного порошка из-за его блестящего блеска.
Относительно это мягкий материал, который можно поцарапать стеклом. Его плотность составляет 6,68 грамма на кубический сантиметр.
Его относительная атомная масса составляет 121Sb, металлоид.
Металлоид — это элемент, обладающий характеристиками как металлов, так и неметаллов.
Сурьма умеренно активный элемент. Он не связывается с кислородом в воздухе при комнатной температуре.
Кроме того, он не вступает в реакцию ни с самыми холодными кислотами, ни с холодной водой.
Кроме того, он часто вступает в реакцию с материалами, которые не вступают в реакцию ни с одной кислотой по отдельности.
Сурьма растворяется в «царской водке», а также в концентрированных горячих серной и азотной к-тах. Растворы щелочей при наличии кислорода медленно разъедают ее.
При красном калении сурьма разлагает водяные пары.
На воздухе при обычных условиях сурьма не изменяется; при нагревании сгорает с образованием окислов.
Известны окислы Sb2O3, Sb2О4 и Sb2О5. Трех-окись сурьмы Sb2О3 — твердое вещество белого цвета, амфотерный окисел с преим. проявлением основных св-в.
Пятиокись сурьмы Sb2О6 — желтоватый порошок, обладающий кислотными св-вами. Четырехокись сурьмы Sb2О4 — устойчивое соединение, в к-ром Сурьма находится в трех- и пятивалентном состоянии.
Известны воли сурьмянистой HSbО2, сурьмяной HSbО3 и надсурьмяной HSbО4 к-т — антимониты, антимонаты и надантимонаты, к-рые, как правило, малорастворимы в воде.
Тиосоли сурьмы — тиоантимониты и тиоантимонаты (напр., NaSbS2 и NaSbS3) — используют в сурьмяном произ-ве.
Сурьма энергично взаимодействует с галогенами, образуя устойчивые соединения типа SbГ3 (где Г — фтор, хлор, бром, йод) и SbГ5 (где Г — фтор, хлор).
Для фторидов и хлоридов сурьмы характерны реакции комплексообразования. Сплавлением сурьма с серой, селеном и теллуром могут быть получены халькогениды типа Sb2X3.
Эти соединения, а также неустойчивую при нагревании пятисернистую сурьму Sb2S5 можно получить осаждением из водных растворов.
С мышьяком и фосфором сурьма соединяется при сплавлении. Азот и водород в сурьме не растворяются вплоть до т-ры 800° С
Химические соединений с азотом сурьма не образует. Сурьма с большинством металлов сурьма образует антимониды.
Действием на них разбавленных к-т может быть получен сурьмянистый водород (стибин) — бесцветный, очень ядовитый, с запахом тухлых яиц газ, являющийся сильным восстановителем; при нагревании легко разлагается на элементы, сгорает на воздухе с образованием воды и окиси С.
Сурьмяные руды резко отличаются друг от друга как по содержанию металла (1—60% Sb)t так и по форме находящейся в них сурьмы, чем объясняется разнообразие методов предварительной обработки руд:
Прогрессивными технологическими процессами являются обжиг в «кипящем слое», об-жиг во вращающихся печах и циклонная плавка.
В результате этих процессов получают как товарные продукты (крудум, трехокись сурьмы), так в пром. продукты, идущие на получение металлической сурьмы, и ее соединений.
Качественная реакция на сурьму нужна чтобы с точность определить его состав, для этого применяют неорганические и органические вещества.
В зависимости от характера и химического состава сырья металлическую сурьму получают пиро- или гидрометаллургическим методом.
По пирометаллургическому методу для получения черновой С из сульфидных концентратов применяют осадительную плавку:
Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS
Процесс ведут при т-ре 1100—1150° С. Осадителем служит железо в виде чугунной или стальной стружки.
Окисленные концентраты подвергают восстановительной плавке (т-ра 800—1000° С), заключающейся в восстановлении окислов сурьмы углеродом (древесным или каменным углем, коксом).
В качестве флюсующих добавок используют соду и сульфат натрия. Процессы ведут в отражательных (т-ра 1100—1150° С), коротких вращающихся (т-ра 1300— 1400° С), шахтных (т-ра 1300— 1500° С) или электрических (т-ра 1500° С) печах.
Гидрометаллургическим методом перерабатывают различные пром. продукты, чисто сурьмяные, а также комплексные концентраты.
Этот метод заключается в выщелачивании сурьмяных соединений растворами гидроокиси и сульфида натрия с последующим электролитическим выделением сурьмы из сульфидно-щелочных растворов.
Полученный черновой металл подвергают рафинированию огневым, мокрым или электролитическим (из растворов, из расплавов) методом.
Сурьма особой чистоты получают многократной возгонкой в вакууме, хим. способами или зонной плавкой в среде инертного газа.
Металлическую сурьму выпускают различной чистоты — Су2, Cyl, СуО, СуОО, СуООО и Су-экстра.
Сумма примесей в Су-экстра не более 1 • 10-3%, Предельно допустимая концентрация сурьмяной пыли в производственных помещениях 0,5 мг/м3.
Металлическую сурьму применяют в произ-ве припоев, типографских сплавов, кабельных покрытий, антифрикционных сплавов, аккумуляторных пластин, пульного металла и т. д.
Соединения сурьмы используют в производстве оптических стекол и керамики, в органическом синтезе и производстве пластмасс, в фармацевтической, текстильной, резиновой, лакокрасочной, спичечной и др. отраслях промышленности, в пиротехнике.
Широко используют соединения сурьмы в полупроводниковой технике.
Антимониды алюминия, галлия и индия применяют для создания датчиков, преобразующих неэлектрические величины в электрические; в счетно-решающих устройствах, в качестве фильтров и регистраторов инфракрасного излучения, в микроэлектронных приборах.
В космических солнечных батареях используют полупроводниковые св-ва антимонида алюминия.
Халькогениды сурьмы и твердые растворы на их основе применяют в термогенераторах и термоэлектрических холодильниках.
Термостатирующих устройствах полупроводниковой аппаратуры, в устройствах для глубокого охлаждения, для преобразования солнечной энергии в электрическую и т. д.
Сурьма служит донорной добавкой в производстве полупроводникового германия. Радиоактивный изотоп 124Sb используют в источниках гамма-излучения и излучения нейтронов.
Изотоп 125Sb— в качестве меченых атомов (см. Меченых атомов метод в исследовании материалов). См. также Сурьму содержащие сплавы.
В своих соединениях сурьма обнаруживает большое сходство с мышьяком, но отличается от него более сильно выраженными металлическими свойствами.
Стибин, или гидрид сурьмы, SbH3—ядовитый газ, образующийся в тех же условиях, что и арсин. При нагревании он еще легче, чем арсин, разлагается на сурьму и водород.
Сурьма образует соединения, с металлами — антимониды,— которые можно рассматривать как продукты замещения водорода в стибине атомами металла.
В этих соединениях сурьма, как и в SbH3, имеет степень окисленности —3.
Некоторые из антимонидов, в частности AlSb, GaSb и InSb, обладают полупроводниковыми свойствами и используются в электродной промышленной
Оксид сурьмы(III), или сурьмянистый ангидрид, Sb2O3 — типичный амфотерный оксид с некоторым преобладанием основных свойств.
В сильных кислотах, например серной и соляной, оксид сурьмы (III) растворяется с образованием солей сурьмы (III):
Sb2O3 + 3H2SO4 = Sb2(SO4)3 + 3Н2О
Оксид сурьмы (III) растворяется также в щелочах с образованием солей сурьмянистой H3SbO3 или метасурьмянистой HSbO2 кислоты.
Например:
Sb2O3 + 2NaOH = 2NaSbO2 + Н2О
Сурьмянистая кислота, или гидроксид сурьмы (III), Sb (ОН)3 получается в виде белого-осадка при действии щелочей на соли сурьмы (III):
SbCl3 + 3NaOH = Sb(ОН)3↓+ 3NaCl
Осадок легко растворяется как в избытке щелочи, так и в кислотах.
Соли сурьмы (III), как соли слабого основания, в водном растворе подвергаются гидролизу с образованием основных солей:
SbCl3 + 2H2O ⇄ Sb (ОН)2Cl + 2НСl
Образующаяся основная соль Sb(OH)2Cl неустойчива и разлагается с отщеплением молекулы воды:
Sb(ОН)2Cl = SbOCl↓ + Н2О
В соли SbOCl группа SbO играет роль одновалентного металла; эту группу называют антимонилом.
Полученная основная соль называется или хлоридом антимонила, или хлороксидом сурьмы.
Оксид сурьмы (V), или сурьмяный ангидрид, Sb2O5 обладает главным образом кислотными свойствами; ему соответствует сурьмяная кислота, существующая в водном растворе в нескольких формах.
Соли сурьмяной кислоты называются антимонатами.
Сульфиды сурьмы Sb2S3 и Sb2S5 по свойствам аналогичны сульфидам мышьяка.
Они представляют собой вещества оранжево-красного цвета, растворяющиеся в сульфидах щелочных металлов и аммония с образованием тио-солей.
Сульфиды сурьмы используются при производстве спичек и в резиновой промышленности.
Сурьму вводят в некоторые сплавы для придания им твердости.
Сплав, состоящий из сурьмы, свинца и небольшого количества олова, называется типографским металлом или гартом и служит для изготовления типографского шрифта.
Из сплава сурьмы со свинцом (от 5 до 15% Sb) изготовляют пластины свинцовых аккумуляторов, листы и трубы для химической промышленности.
Кроме того, сурьму применяют как добавку к германию для придания ему определенных полупроводниковых свойств.
Сурьма, элемент Sb и химический элемент, содержащийся в почве, воздухе и воде в минимальных количествах. В основном он загрязняет почвы.
Он может перемещаться по грунтовым водам на большие расстояния к другим поверхностным водам и местам.
Несколько лабораторных тестов, проведенных на крысах, морских свинках, кроликах, показали, что большое количество сурьмы может относительно убить мелких животных.
Крысы могут испытывать сердечную, печеночную, легочную и почечную недостаточность перед смертью.
С другой стороны, животные, которые вдыхают меньше сурьмы в течение определенного времени, могут испытывать раздражение глаз, повреждение легких и выпадение волос.
Даже у собак могут возникнуть проблемы с сердцем, когда они подвергаются воздействию более низких уровней сурьмы.
Животные, которые постоянно дышат сурьмой в течение нескольких месяцев, могут испытывать серьезные проблемы с фертильностью.
Не было полностью указано, что использование сурьмы может вызвать рак.
Особенно люди, работающие с сурьмой, могут пострадать от воздействия постоянного вдыхания сурьмяной пыли.
Для людей воздействие сурьмы может происходить при употреблении питьевой воды, вдыхании воздуха и употреблении продуктов, содержащих ее.
Более того, при контакте кожи с водой, почвой и другими веществами, содержащими сурьму. Вдыхание сурьмы, связанной с водородом в газовой фазе, в основном вызывает последствия для здоровья.
Относительно высокие концентрации сурьмы (9 мг/м3 воздуха) в течение определенного периода могут вызывать раздражение кожи, глаз и легких.
Поскольку воздействие часто продолжается, могут возникнуть более серьезные последствия для здоровья, включая проблемы с сердцем, заболевания легких, сильную рвоту, диарею и язву желудка.
Еще неизвестно, может ли сурьма вызывать рак репродуктивной недостаточности.
Сурьма используется в качестве лекарства от паразитарных инфекций, но люди, которые часто употребляют эти лекарства, становятся чувствительными к ней, в прошлом испытывали последствия для здоровья.
Подобные последствия для здоровья заставили нас лучше осознать опасность воздействия сурьмы.
Все эти значительные эффекты особенно заметны при коинфекциях ВИЧ и висцеральным лейшманиозом.
Различные соединения, такие как сурьма, очень токсичны.
Использование соединений сурьмы в медицинских целях было временно запрещено много веков назад из-за многочисленных смертей, которые они вызвали.
Гидратированный антимониловый тартрат калия, известный как “рвотный камень”, в настоящее время добавляется в медицину в качестве потогонного, отхаркивающего и рвотного средства.
Максимальная допустимая концентрация сурьмяной пыли в воздухе примерно такая же, как и для мышьяка, — 0,5 миллиграмма на кубический метр.
Является ли сурьма металлоидом?
Сурьма называется металлоидом, поскольку она обладает более специфическими свойствами, чем другие элементы.
Которые обычно известны как металлоиды (B, Si, Ge, As и Te), чем любые металлы или другие неметаллические реактивные элементы (имеется в виду исключение благородных газов).
Где находится сурьма?
Сурьма иногда встречается в чистом виде. Кроме того, его получают из минерала стибнита (сульфида сурьмы), и обычно он является побочным продуктом добычи свинца,цинка и серебра.
Немногие другие минералы, содержащие сурьму, включают тетраэдрит, сибиконит и ульманнит.
Сурьма добывается в Китае, Боливии, Южной Африке и Мексике, Россия.
Сурьма известна с древних времен. Его получают обычно из валентинита (Sb2O3) и руд стибнита (Sb2S3). Но иногда его можно найти свободным в природе.
Этот металл хрупкий и плохо проводит электричество и тепло.
Чистая сурьма используется для изготовления некоторых типов полупроводниковых приборов, таких как инфракрасные детекторы и диоды.
Чтобы повысить долговечность свинца, сурьма легируется свинцом.
Металлические свойства выражены у сурьмы довольно слабо, однако и свойства неметалла присущи ей далеко не в полной мере.
Детальный анализ химических свойств сурьмы тоже не дал возможности окончательно убрать ее из раздела «ни то, ни се».
Статья на тему сурьма