Сурьма применение: Сурьма — чрезвычайно важное для промышленности вещество

Сурьма — что это за металл

Сурьма металлическая — 51-й химический элемент в периодической таблице Менделеева, обозначается символом Sb. Это полуметалл с зернистым строением и светлым голубовато-серебристым оттенком. В свободном состоянии представляет собой кристаллы с металлическим блеском.

Сурьма как вещество: физические свойства

Внешне вещество похоже на металл, однако характеризуется меньшей электро- и теплопроводностью. Оно отличается хрупкостью (легко растирается в порошок) и способностью расширяться при застывании.

Элемент существует в четырех модификациях:

• Кристаллическая, или серая (основная модификация).




• Черная (аморфная).




• Взрывчатая (аморфная).




• Желтая (аморфная).

Кристаллическая сурьма

В основной модификации полуметалл образует игольчатые кристаллы в форме звезд. Чем меньше примесей, тем толще кристаллы. Вещество начинает плавиться при температуре +630,5 ⁰C, закипает — при +1634 ⁰C. Обладает диамагнитностью, т.е. намагничивается против направления внутреннего поля.

Основные свойства вещества:

• Плотность при стандартных условиях — 6,691 г/см³.




• Удельная теплоемкость — 0,210 кДж/(кг*К) при температурах от 20 ⁰С до 200 ⁰С.




• Молярная теплоемкость — 25,2 Дж/(K*моль).




• Теплопроводность — 17,6 вт/(м*К) при температуре 20 ⁰C.




• Молярный объем — 18,4 см³/моль.




• Удельная теплота плавления — 20,08 кДж/моль.




• Удельная теплота испарения — 195,2 кДж/моль.

В основной модификации металл устойчив при стандартных условиях. Он имеет слоистую структуру.

Черная сурьма

Это аморфная металлическая модификация, которая образуется из кристаллической сурьмы при резком охлаждении паров вещества. Она имеет плотность 5,3 г/см³. Данная неустойчивая модификация в безвоздушном пространстве при нагреве до 400 ⁰С переходит в кристаллическую сурьму.

Желтая сурьма

Чтобы получилась желтая сурьма, требуется воздействие кислорода на сниженный стибин Sbh4. Эта модификация содержит небольшой процент химически связанного водорода. Является неустойчивой: переходит в черную сурьму при освещении или нагревании.

Взрывчатая сурьма

Электролиз раствора SbCl3 в соляно-кислой среде приводит к образованию взрывчатой сурьмы. Она имеет плотность от 5,64 до 5,97 г/см³, внешне напоминает графит. При любом прикосновении взрывается и превращается в кристаллическую сурьму.

Сурьма и человек: историческая справка

Этот металл применялся с доисторических времен. При раскопках на территории древнего Вавилона археологи обнаружили сосуды из металлической сурьмы. Изделия датируются 3 тысячелетием до н.э.

Предметы из этого металла также были найдены в Грузии: находки относятся к 1 тысячелетию до н.э. В древности металл использовался в сплаве со свинцом, медью или оловом.

С XIX в. до н.э. в Древнем Египте и странах Азии (Индия, Междуречье и др. ) повсеместно применялся «сурьмяный блеск» — черный порошок из соединений полуметалла, который использовался для грима (в основном для чернения бровей).

До конца неизвестно происхождение самого названия. В тюркских языках существует слово surme, которое обозначает «грим, мазь». В персидском «сурме» значит «металл».

Сурьма и организм: несколько слов о биологии

Сурьма относится к макроэлементам и участвует в обменных процессах многих живых организмов. Среднее количество элемента в растениях — 0, 06 мг, в наземных животных — 0,0006 мг, в морских животных — 0,02 мг. В организме человека содержится не более 0,00001% сурьмы по массе. Она поступает с воздухом, пищей и водой, содержится в щитовидной железе, эритроцитах и плазме крови, печени, почках, костной ткани, селезенке. В среднем за сутки поступает около 50 мкг и выводится мочой и фекалиями.

До конца не изучены физиологическая и биохимическая функции макроэлемента, поэтому нет достоверных данных о возможных последствиях ее дефицита в организме. При этом установлено, что избыток вещества препятствует белковому, жировому и углеводному обменам. Если сурьма накапливается в щитовидной железе, она угнетает ее работу и вызывает эндемический зоб. При одноразовом попадании в пищеварительный тракт вызывает рефлекторную рвоту и полностью выводится. При регулярных поступлениях избыточного количество сурьмы в пищевод возможны заболевания желудочно-кишечного тракта, в том числе язвы.

Токсичные пары металла могут вызвать поражения кожи и носовые кровотечения. В зоне риска — люди, которые работают с этим металлом постоянно: печатники, эмалировщики и др.

В малых дозах макроэлемент применяется в медицине — в основном, в составе отхаркивающих и рвотных средств.

Сурьма как элемент: химические свойства

Металлическая сурьма малоактивна и устойчива на открытом воздухе при нормальных температурах. Начинает окислятся при +630 ⁰С, в результате чего образуется соединение Sb2O3 — оксид сурьмы. Полуметалл не вступает в реакции с водородом, азотом, кремнием и бором, остается устойчивым к воде, а в расплавленном виде незначительно растворяет углерод.

В результате возможных химических реакций образуются следующие вещества:

• Сульфид сурьмы — при сплавлении с серой.




• Интерметаллические соединения (антимониды) — при взаимодействии с мышьяком, медью, палладием                               и некоторыми другими металлами.




• Хлорид сурьмы — при растворении в хлоре.




• Сульфат сурьмы — при растворении в соляной кислоте.




• Сурьмяная кислота — в результате реакции с концентрированной азотной кислотой.

Полуметалл растворяется в «царской водке» — смеси винной и азотной кислот.

Сурьма как полезное ископаемое: добыча и производство

Месторождения металлической сурьмы находятся в ЮАР, Китае, Алжире, России, Болгарии, Азербайджане, Киргизии, Сербии, Финляндии, Казахстане, Таджикистане. Содержание элемента в земной коре невелико — 500 мг/т. Большая часть вещества сконцентрирована в осадочных породах — бокситах, фосфоритах, глинистых сланцах. Меньше всего ископаемого содержится в песчаниках и известняках.

Более 70% этого металла производится в Китае, а остальные 30% делят Россия, Мьянма, Боливия, Таджикистан, ЮАР, Канада, Австралия и некоторые другие страны.

На территории Китая также находятся самые крупные резервы — более 50% мировых запасов. Около 20% расположено в России, 16% — в Боливии, 3% — в Таджикистане, 1% — в ЮАР, менее 10% рассредоточено по разным странам.

Сурьма как ресурс: применение

Металлургия

Поскольку сурьма — хрупкий металл, в металлургической промышленности она практически не применяется отдельно. Зато в сплавах она повышает прочность других металлов и препятствует окислению.

Сплав сурьмы, олова и свинца называется «гарт» (в переводе с украинского — «зеркала»). Он на протяжении многих веков используется в типографии для изготовления шрифтов. В основу положено свойство сурьмы расширяться при затвердевании: благодаря этому сплав более плотно заполняет литейную матрицу. Помимо этого, сурьма повышает износостойкость шрифта. Гарт также используется для отливки пуль, изготовления кабелей, труб для протока агрессивных жидкостей и др.

Сплав свинца и сурьмы отличается твердостью и устойчивостью к коррозии. Он применяется в химическом машиностроении.

Баббиты (подшипниковые сплавы) широко используются в железнодорожном, автомобильном транспорте и станкостроении. Они содержат сурьму, олово, медь и свинец. Имеют высокую твердость, стойкость к истиранию и коррозии.

Всего существует порядка 200 сплавов различных металлов с сурьмой. В том числе она добавляется к металлам для хрупкой отливки.

Полупроводниковая промышленность

Полуметалл входит в свинцовые сплавы, используется при производстве диодов, ИК детекторов, датчиков Холла и других элементов в полупроводниковой промышленности.

Медицина

Стибнит, природный сульфит сурьмы, в древности применялся в качестве лекарства от паразитов. В некоторых странах его до сих пор добавляют в препараты. Соединения металла применяются для лечения лейшманиозов и глазных заболеваний.

Другие области применения

Оксид сурьмы используют в текстильной промышленности как закрепитель. Он также входит в состав многих эмалей и красок. Пятиокись металла применяется при изготовлении стекла, люминесцентных ламп, резины. Трехсернистая сурьма входит в состав спичек. Металла находит применение в электронике (для некоторых припоев) и в термоэлектрический сплавах.

Сурьма

Сурьма
Атомный номер	51
Внешний вид простого вещества	металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	121,760 а.  е. м. (г/моль)
Радиус атома	159 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	833,3 (8,64) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p3
Химические свойства
Ковалентный радиус	140 пм
Радиус иона	(+6e)62 (-3e)245 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,05
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5, 3, −3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность	6,691 г/см³
Молярная теплоёмкость	25,2[1]Дж/(K·моль)
Теплопроводность	24,43 Вт/(м·K)
Температура плавления	903,9 K
Теплота плавления	20,08 кДж/моль
Температура кипения	1908 K
Теплота испарения	195,2 кДж/моль
Молярный объём	18,4 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	тригональная
Параметры решётки	4,510 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	200,00 K

Сурьма — элемент главной подгруппы пятой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 51. Обозначается символом Sb (лат. Stibium). Простое вещество сурьма (CAS-номер: 7440-36-0) — металл (полуметалл) серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Известны четыре металлических аллотропных модификаций сурьмы, существующих при различных давлениях, и три аморфные модификации.

Историческая справка

Сурьма известна с глубокой древности. В странах Востока она употреблялась примерно за 3000 лет до н. э. для изготовления сосудов. В Древнем Египте уже в 19 в. до н. э. порошок сурьмяного блеска (природный Sb₂S₃) под названием mesten или stem применялся для чернения бровей. В Древней Греции он был известен как stími и stíbi, отсюда латинский stibium. Около 12—14 вв. н. э. появилось название antimonium. В 1789 А. Лавуазье включил сурьму в список химических элементов под названием antimoine (современный английский antimony, испанский и итальянский antimonio, немецкий Antimon). Русская «сурьма» произошло от турецкого sürme; им обозначался порошок свинцового блеска PbS, также служивший для чернения бровей (по другим данным, «сурьма» — от персидского «сурме» — металл). Подробное описание свойств и способов получения сурьмы и её соединений впервые дано алхимиком Василием Валентином (Германия) в 1604.

Нахождение в природе

В среднетемпературных гидротермальных жилах с рудами серебра, кобальта и никеля, также в сульфидных рудах сложного состава.

Изотопы сурьмы

Природная сурьма является смесью двух изотопов: ¹²¹Sb (изотопная распространённость 57,36 %) и ¹²³Sb (42,64 %). Единственный долгоживущий радионуклид — ¹²⁵Sb с периодом полураспада 2,76 года, все остальные изотопы и изомеры сурьмы имеют период полураспада, не превышающий двух месяцев, что не позволяет использовать их в ядерном оружии.

Пороговая энергия для реакций с высвобождением нейтрона (1-го):
¹²¹Sb — 9,248 Мэв
¹²³Sb — 8,977 Мэв
¹²⁵Sb — 8,730 Мэв

Физические и химические свойства

Сурьма в свободном состоянии образует серебристо-белые кристаллы с металлическим блеском, плостность 6,68 г/см³. Напоминая внешним видом металл, кристаллическая сурьма обладает большей хрупкостью и меньшей тепло- и электропроводностью.

Применение

Сурьма всё больше применяется в полупроводниковой промышленности при производстве диодов, инфракрасных детекторов, устройств с эффектом Холла. В виде сплава этот металлоид существенно увеличивает твёрдость и механическую прочность свинца.
Используется:

— батареи

— антифрикционные сплавы

— типографские сплавы

— стрелковое оружие и трассирующие пули

— оболочки кабелей

— спички

— лекарства, противопротозойные средства

— пайка отдельные бессвинцовые припои содержат 5 % Sb

— использование в линотипных печатных машинах

Соединения сурьмы в форме оксидов, сульфидов, антимоната натрия и трихлорида сурьмы, применяются в производстве огнеупорных соединений, керамических эмалей, стекла, красок и керамических изделий. Триоксид сурьмы является наиболее важным из соединений сурьмы и главным образом используется в огнестойких композициях. Сульфид сурьмы является одним из ингредиентов в спичечных головках.

Природный сульфид сурьмы, стибнит, использовали в библейские времена в медицине и косметике. Стибнит до сих пор используется в некоторых развивающихся странах в качестве лекарства. Соединения сурьмы — меглюмина антимониат (глюкантим) и натрия стибоглюконат (пентостам), применяются в лечении лейшманиоза.

Физические свойства

Обыкновенная сурьма это серебристо-белый с сильным блеском металл. В отличие от большинства других металлов, при застывании расширяется. Sb понижает точки плавления и кристаллизации свинца, а сам сплав при отвердении несколько расширяется в объёме. Вместе с оловом и медью сурьма образует металлический сплав — Баббит, обладающий антифрикционными свойствами(использование в подшипниках).Также Sb добавляется к металлам, предназначенным для тонких отливок.

Электроника

Входит в состав некоторых припоев

Ядерная энергетика, ядерное оружие

Важное значение в ядерной технологии имеют некоторые изотопы сурьмы, и в частности в технологии ядерных вооружений имеет пироантимонат ртути (оксистибат) с соответствующим изотопным составом (послужившее в значительной степени распространению легенд о так называемой «красной ртути». Особенность этого вещества состоит в том что оно является своего рода многофункциональным ядерным катализатором (коэффициент размножения нейтронов 7—9) и должно очень строго учитываться любой страной ввиду угрозы ядерного терроризма.

Цены

Цены на металлическую сурьму в слитках чистотой 99 % составили около 5,5 долл/кг.

Термоэлектрические материалы

Теллурид сурьмы применяется как компонент термоэлектрических сплавов (термо-э.д.с 100—150 мкВ/К) с теллуридом висмута.

Биологическая роль и воздействие на организм

Сурьма относится к микроэлементам. Её содержание в организме человека составляет 10^–6% по массе. Постоянно присутствует в живых организмах, физиологическая и биохимическая роль не выяснена. Сурьма проявляет раздражающее и кумулятивное действие. Нaкапливается в щитовидной железе, угнетает её функцию и вызывает эндемический зоб. Однако, попадая в пищеварительный тракт, соединения сурьмы не вызывают отравления, так как соли Sb(III) там гидролизуются с образованием малорастворимых продуктов. При этом соединения сурьмы (III) более токсичны чем сурьмы (V). Пыль и пары Sb вызывают носовые кровотечения, сурьмяную «литейную лихорадку», пневмосклероз, поражают кожу, нарушают половые функции. Порог восприятия привкуса в воде — 0,5 мг/л. Смертельная доза для взрослого человека — 100 мг, для детей — 49 мг. Для аэрозолей сурьмы ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,01 мг/м³. ПДК в почве 4,5 мг/кг. В питьевой воде сурьма относится ко 2 классу опасности, имеет ПДК 0,005 мг/л, установленное по санитарно-токсикологическому ЛПВ. В природных водах норматив содержания составляет 0,05 мг/л. В сточных промышленных водах, сбрасываемых на очистные сооружения, имеющие биофильтры, содержание сурьмы не должно превышать 0,2 мг/л.

Дополнительная информация

Антимоний

Общая информация о сурьме

Химия: свойства и применение Sb-сурьмы | Сэйбл Мак’Онил | Sable University Writing Tips

Abstract

Сурьма — полуметаллический химический элемент, относящийся к периоду 5 и группе 15 Периодической таблицы химических элементов. Поскольку он полуметаллический, он существует как металл, так и неметалл. Металлическая форма серебристая, яркая, хрупкая и твердая, а неметаллическая форма представляет собой сероватый порошок. Как и многие элементы в своей группе, сурьма является плохим проводником тепла и электричества. Существование сурьмы было известно с древних времен и использовалось древними алхимиками для изготовления других металлов, косметических средств и отваров для лечения. Сурьма встречается в природе в следовых количествах, но в основном ее получают из минеральных руд, таких как валентинит (Sb2O3) и антимонит (Sb2S3). Чистая очищенная сурьма используется для изготовления полупроводниковых устройств, таких как инфракрасные детекторы и диоды. Он также легирован свинцом, чтобы сделать последний более прочным.

Введение

Сурьма представляет собой блестящий серебристо-белый элемент. Его поверхность чешуйчатая, хрупкая и твердая, как неметалл. Как металлоид, он проявляет характеристики как металлов, так и неметаллов. Соединения сурьмы использовались людьми с древних времен. В Древнем Египте женщины использовали камень сурьмы (сульфид сурьмы) в качестве косметики для глаз. Камень стибик также использовался для изготовления стеклянной посуды и глазури для бус (Randich et al, 2002). Химическое название сурьмы (сурьма) произошло от древнеегипетского названия элемента. Считается, что название сурьмы дал римский ученый Плиний (23–79 гг. ).CE), который назвал его стибиумом. Арабский алхимик Абу Муса Джабир Ибн Хайян (721–815 гг. н. э.), вероятно, впервые назвал его сурьмой — «анти», что означает «нет», и «монос», что означает «один», потому что этот элемент не встречается в природе один (Shotyk, Krachler & Chen, 2006).

Хотя сурьма использовалась в течение длительного времени, только в 17 веке сурьма была признана химическим элементом. Первые современные подробные сведения о сурьме были опубликованы в 18 веке, когда французский химик Николя Лемери написал Трактат о сурьме (Кребс, 2006) . Сурьма встречается в виде двух природных изотопа, сурьмы-121 и сурьмы-123. Изотопия возникает, когда две или более форм элемента отличаются друг от друга массовыми числами. Кроме того, известно около двадцати различных радиоактивных изотопов сурьмы. Эти изотопы испускают ту или иную форму излучения. Два из этих радиоактивных изотопа (сурьма-124 и сурьма-125) используются в коммерческих целях в качестве индикаторов (Emsley, 2011).

Общие свойства и реакции

Химические и физические свойства сурьмы приведены в Таблице 1 ниже. Металлическая сурьма обычно стабильна при нормальных условиях и не реагирует с воздухом или водой. Он также является плохим проводником электричества и тепла. В электрохимическом ряду сурьма стоит после водорода, а это означает, что она не может вытеснять ионы водорода из разбавленных кислот. Простые катионы сурьмы (Sb+3 и Sb+5) встречаются не в растворах, а в гидролизованной форме, такой как Sb(OH)6¯ (Randich et al., 2002). Доминирующими видами катионов в диапазоне pH, уникальном для природных сред, являются Sb(OH)3 и Sb(OH)6¯ для трехвалентной сурьмы и пятивалентной сурьмы соответственно. В окислительных средах Sb(OH)3 является доминирующим соединением в относительно восстановительных условиях, тогда как Sb(OH)6¯ имеет тенденцию доминировать при значениях pH выше 3 (Schmitt, 19).60).

Было обнаружено, что в природной воде концентрация сурьмы слишком мала для осаждения пятиокиси сурьмы (Sb2O5) или триоксида сурьмы (Sb2O3). Триоксид сурьмы проявляет диморфные свойства, существуя в виде орторомбической формы (валентинит) или кубической формы (сенармонтит). Последняя форма стабильна при температуре ниже 570°C. Кроме того, триоксид сурьмы является амфотерным, что означает, что он растворяется в соляной кислоте, основаниях и некоторых органических кислотах, но не растворяется в разбавленной азотной или серной кислоте. Сильные окислители, такие как азотная кислота, превращают триоксид сурьмы в пятиокись сурьмы, которая является сильнокислотной (Schmitt, 19).60).

Еще одним важным свойством сурьмы является то, что она образует комплексные ионы как с органическими, так и с неорганическими кислотами, наиболее известной из которых является тартрат. Стибин (SBh4) — одно из немногих газообразных соединений сурьмы. В этом соединении сурьма находится в валентном состоянии -3 (Shotyk, Krachler & Chen, 2006). Соединение образуется в результате реактивного воздействия кислот на сплавы сурьмы или антимониды металлов, электролиза основных или кислых растворов, где сурьма используется в качестве катода, или восстановления соединений сурьмы. Это означает, что существует опасность осаждения стибина из свинцовых аккумуляторных батарей, в которых сурьма сплавлена ​​со свинцом. Со временем стибин распадается на водород и металлическую сурьму. Он легко окисляется воздухом при нормальных условиях с образованием воды и триоксида сурьмы (Krebs, 2006).

Электролитическое осаждение сурьмы приводит к нестабильной аморфной форме элемента, называемого взрывоопасной сурьмой. При царапании или сгибании взрывоопасная сурьма очень взрывоопасно переходит в стабильную металлическую форму. Существует также желтая форма сурьмы, возникающая в результате умеренного температурного окисления стибина, и аморфная черная форма, возникающая в результате внезапного гашения паров. Металлическая сурьма не реагирует с влагой и воздухом в обычных условиях, но легко превращается в оксид, если воздух влажный. Галогены и сера могут легко окислять сурьму при нагревании (Emsley, 2011).

Электронная структура сурьмы близка к структуре мышьяка и состоит из трех наполовину заполненных орбиталей в последней оболочке. Таким образом, он способен образовывать ковалентную связь и проявляет степени окисления -3 и +3 (Haynes, 2015). Сурьма действует как окислитель и легко реагирует со многими металлами с образованием антимонидов. Все антимониды в целом напоминают фосфиды, нитриды и арсениды, но в чем-то более металлические. В целях аналитической химии сурьму можно легко взвесить и отделить для анализа в виде сульфида сурьмы (Sb2S3). В альтернативном процессе сульфид превращается в оксид, а затем взвешивается как Sb4O6. Кроме того, существует широкий спектр объемных методов, таких как окисление сурьмы перманганатом калия йодом или броматом калия. Модифицированный метод Гутцайта можно использовать для определения небольших количеств сурьмы (Harder, 2002).

Сводные физические свойства сурьмы

Химический символ

SB

Atomic Number

51

Atomic Wews

121,760

MELTING POINT

121,760

.

Температура кипения

1860 K (1587°C или 2889°F)

Состояние при комнатной температуре

Твердое вещество

Элементная классификация

Полуметалл

Период

5

017 Group

15

Group name

Pnictogen

Density

6. 684 g/cm3

Ionization Energy

8.64 eV

Oxidation States

+5, +3, -3

Electron configuration

1S 22 S 22 P 63 S 23 P 63 D 104 S 24 P 64 D 105 S 25 4. 95 S 9 4. D 95 S 4. D 95 S 4. D 105 S 4. D 105 .

Сурьма практически не встречается в чистом виде (как элемент). Вместо этого он встречается в виде соединения более чем в 100 различных минералах. Наиболее распространенными минералами, содержащими сурьму, являются антимонит, бурнонит, тетраэдрит, джемсонит и буланжерит. В большинстве этих минералов сурьма встречается в сочетании с серой с образованием сульфида сурьмы (Sb2S3). Другими крупными коммерческими минералами сурьмы являются сервантит, стибконтит, кермазит, валентинит и сенармонтит. Сложные руды, такие как ливингстонит, также являются основным источником сурьмы. Содержание сурьмы в земной коре оценивается в 0,2 части на миллион, что делает ее одним из самых редких химических элементов, обнаруженных в земной коре. Китай, Россия, Кыргызстан и Южная Африка являются крупнейшими производителями сурьмы в мире. Соединенные Штаты производят значительное количество сурьмы в качестве побочного продукта на серебряном руднике в Айдахо (Haynes, 2015).

Использование и применение сурьмы

Сурьма в основном используется в металлургии в качестве добавки, поскольку ее физические свойства не подходят для машиностроения. Безусловно, его наиболее важное коммерческое использование — это легирующий компонент для свинца и некоторых сплавов на основе свинца для повышения коррозионной стойкости и придания сплаву твердости и жесткости. Сурьма также используется в качестве легирующего компонента олова для производства баббитов на основе олова и олова для использования в подшипниковых металлах. Этот элемент также широко используется в производстве отливок, военных материалов и кабельной изоляции. Некоторые сплавы свинца и сурьмы используются в производстве металлов с низким коэффициентом трения, аккумуляторов и типовых металлов, а также других коммерческих продуктов. Другие соединения сурьмы используются для производства красок, огнеупорных материалов, стекла, керамических эмалей и гончарных изделий (Harder, 2002).

Основные области применения со всеми структурными и функциональными деталями

Структурные свойства сурьмы и ее соединений делают ее пригодной для использования во множестве других промышленных и коммерческих приложений. Наиболее распространенное соединение, сульфид сурьмы, используется для вулканизации каучука. Его уникальные химические свойства делают его идеальным для использования в качестве ярко-красного пигмента и некоторых других оттенков пигмента, таких как оранжевый и желтый, которые образуются в результате медленного окисления сульфида. В меньшей степени сульфид сурьмы используется в фейерверках, гоночных пулях и капсюлях для боеприпасов. Чистая сурьма (степень чистоты выше 99,999%) применяется в полупроводниковой технике. Такие высокие уровни чистоты могут быть получены при восстановлении соединений высокой чистоты, таких как хлорид и триоксид, водородом. Важные соединения сурьмы со степенью окисления III или V групп (AlSb, GaSb и InSb) широко используются в качестве диодов, инфракрасных детекторов и устройств на эффекте Холла (Robert, 2006).

Сурьма и ее соединения также используются в области медицинских наук. Триоксид сурьмы используется при приготовлении некоторых лекарств, называемых препаратами сурьмы, которые используются в качестве рвотных средств. Отдельные соединения сурьмы используются при лечении простейших. Tarter emetic (антимонилтартрат калия) когда-то использовался в качестве ведущего антишистосомного препарата, но был заменен празиквантелом. Сурьма и некоторые ее соединения используются для приготовления ветеринарных лекарств, таких как тиомалат сурьмы лития, который применяется к жвачным животным в качестве кондиционера для кожи. У других животных сурьма используется из-за ее ороговевших тканей. Сурьма может быть токсичной в зависимости от ее химического состояния. Как правило, металлическая сурьма инертна, но стибунит очень токсичен. При работе с сурьмой и ее соединениями следует использовать надлежащую вентиляцию, чтобы избежать загрязнения. Сообщалось о заметных случаях дерматита и других кожных заболеваний на предприятиях, занимающихся сурьмой (Haynes, 2015).

Oxidation States Exhibited by Antimony

Shells

2,8,18,18,5

Electron configuration

[Kr] 4d10 5s2 5p3

Minimum oxidation number

3

Maximum oxidation number

5

Минимальная общая степень окисления

0

Максимальная общая степень окисления

5

Электроотрицательность (по шкале Полинга)

2,05

Объем поляризуемости

6,6 Å3

Структура и координатная геометрия

Координатная геометрия сурьмы состоит из трех ковалентных связей и одной неподеленной пары электронов. Нежелание этого элемента участвовать в гибридизации приводит к тому, что типичные валентные углы приближаются к 90 градусам. Было показано, что последующие стерические взаимодействия и хелатные структуры обеспечивают другую геометрию. Тетракоординатная тетраэдрическая геометрия, показанная на рисунке 1 ниже, является общей для сурьмы и других элементов. Вычислительные исследования потенциальных механизмов связывания сурьмы предполагают минимальное участие d-орбиты. Таким образом, расположение двойной связи сурьмы описывается как одинарная связь с локализованными отрицательными зарядами (Harder, 2002).

Рисунок 1: Модель связи для сурьмы Координатная геометрия

Заключение

Сурьма и ее минеральные соединения известны с древних времен. Сурьма является одним из многочисленных элементов, встречающихся в природе в окружающей среде, хотя в основном она встречается в виде соединений. Он также попадает в окружающую среду благодаря многочисленным приложениям в результате действий человека. Сурьма была открыта как элемент в 17 веке, хотя она использовалась несколькими веками ранее. Древние египтяне и римские алхимики использовали сурьму для приготовления косметических средств и лекарств. В мировой экономике сурьма является важным товарным элементом. Он используется в производстве различных промышленных товаров и в качестве сплава для упрочнения других металлов, таких как свинец и олово. Россия и Китай являются ведущими производителями сурьмы.

Будучи редким элементом, сурьма в основном встречается в своей природной форме сульфидного антимонита. Очень чистая форма сурьмы используется для изготовления различных типов полупроводниковых устройств, таких как инфракрасные детекторы и диоды. Сплавы сурьмы и свинца используются для производства аккумуляторов, оболочек кабелей, пуль и других продуктов, таких как стекло и краски. Сурьма также широко используется в производстве огнезащитных материалов. Около половины всех сплавов сурьмы идет на это использование. Как сурьма, так и ее соединения высокотоксичны и поэтому опасны для здоровья человека. Даже при низких уровнях он может вызывать раздражение легких и глаз. Это также может вызвать боль в животе, рвоту и язву. При более высоких дозах загрязнение сурьмой может вызвать серьезную недостаточность органов и даже смерть.

Ссылки

Эмсли, Дж. (2011). Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я . Издательство Оксфордского университета: Нью-Йорк.

Хардер, А. (2002). Химиотерапевтические подходы к шистосомам: современные знания и перспективы. Parasitology Research 88 (5): 395–7.

Хейнс, В. (2015). CRC Справочник по химии и физике . CRC Press/Тейлор и Фрэнсис, Бока-Ратон.

Кребс, Р. Э. (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочник . Бостон: Издательская группа Greenwood.

Рэндич, Э. и др. (2002). Металлургический обзор интерпретации анализа состава свинца пули. Международная судебная медицина 127 (3): 174–91.

Шмитт, Х. (1960).