Что такое Сурьма, stibium, характеристики, свойства

Сурьма — это химический элемент Sbэлемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) пятого периода периодической системы; имеет атомный номер 51

Сурьма класс химических элементов

Элемент Sb — относится к группе, классу хим элементов ((химический символ — Sb; лат. Stibium) — химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы пятой группы) пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 51. Простое вещество сурьма — полуметалл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Известны четыре металлических аллотропных модификаций сурьмы, существующих при различных давлениях, и три аморфные модификации (взрывчатая, чёрная и жёлтая сурьма))

Элемент Sb свойство химического элемента Сурьма Stibium

Основные характеристики и свойства элемента Sb…, его параметры.

Нахождение в природе

Кларк сурьмы — 500 мг/т. Её содержание в изверженных породах в общем ниже, чем в осадочных. Из осадочных пород наиболее высокие концентрации сурьмы отмечаются в глинистых сланцах (1,2 г/т), бокситах и фосфоритах (2 г/т) и самые низкие в известняках и песчаниках (0,3 г/т). Повышенные количества сурьмы установлены в золе углей. Сурьма, с одной стороны, в природных соединениях имеет свойства металла и является типичным халькофильным элементом , образуя антимонит . С другой стороны она обладает свойствами металлоида, проявляющимися в образовании различных сульфосолей — бурнонита, буланжерита, тетраэдрита, джемсонита, пираргирита и др. С такими металлами, как медь , мышьяк и палладий , сурьма может давать интерметаллические соединения. Ионный радиус сурьмы Sb 3+ наиболее близок к ионным радиусам мышьяка и висмута, благодаря чему наблюдается изоморфное замещение сурьмы и мышьяка в блёклых рудах и геокроните Pb 5 (Sb, As) 2 S8 и сурьмы и висмута в кобеллите Pb 6 FeBi 4 Sb 2 S16 и др. Сурьма в небольших количествах (граммы, десятки, редко сотни г/т) отмечается в галенитах, сфалеритах, висмутинах, реальгарах и других сульфидах.

Летучесть сурьмы в ряде её соединений сравнительно невысокая. Наиболее высокой летучестью обладают галогениды сурьмы SbCl 3 . В гипергенных условиях (в приповерхностных слоях и на поверхности) антимонит подвергается окислению примерно по следующей схеме: Sb 2 S3 + 6O 2 = Sb 2 (SO 4 )3 . Возникающий при этом сульфат окиси сурьмы очень неустойчив и быстро гидролизирует, переходя в сурьмяные охры — сервантит Sb 2 O4 , стибиоконит Sb 2 O4 • nH 2 O, валентинит Sb 2 O3 и др. Растворимость в воде довольно низкая (1,3 мг/л), но она значительно возрастает в растворах щелочей и сернистых металлов с образованием тиокислоты типа Na 3 SbS 3 . Содержание в морской воде — 0,5 мкг/л. Главное промышленное значение имеет антимонит Sb 2 S3 (71,7 % Sb). Сульфосоли тетраэдрит Cu 12 Sb 4 S13 , бурнонит PbCuSbS 3 , буланжерит Pb 5 Sb 4 S11 и джемсонит Pb 4 FeSb 6 S14 имеют небольшое значение.

Генетические группы и промышленные типы месторождений

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

Месторождения

Месторождения сурьмы известны в ЮАР, Алжире, Азербайджане, Таджикистане, Болгарии, России, Финляндии, Казахстане, Сербии, Китае, Киргизии

Производство

По данным исследовательской компании Roskill, в 2010 году 76,75 % мирового первичного производства сурьмы приходилось на Китай (120 462 т, включая официальное и неофициальное производство), второе место по объёмам производства занимала Россия (4,14 %; 6500 т), третье — Мьянма (3,76 %; 5897 т). Среди других крупных производителей — Канада (3,61 %; 5660 т), Таджикистан (3,42 %; 5370 т) и Боливия (3,17 %; 4980 т). Всего в 2010 году в мире было произведено 196 484 тонн сурьмы (из которых вторичное производство составляло 39 540 тонн)

В 2010 году официальное производство сурьмы в Китае снизилось по сравнению с 2006—2009 годами и в ближайшее время вряд ли увеличится, говорится в отчёте Roskill.

В России крупнейший производитель сурьмы — это холдинг GeoProMining (6500 тонн в 2010 г.), который занимается добычей и обработкой сурьмы на принадлежащих ему производственных комплексах «Сарылах-Сурьма» и «Звезда» в Республике Саха (Якутия).

Резервы

Согласно статистическим данным Геологической службы США:

Мировые резервы сурьмы в 2010 году (содержание сурьмы в тоннах)
Страна Резервы %
Китай Китай 950 000 51,88
Россия Россия 350 000 19,12
Боливия Боливия 310 000 16,93
Таджикистан Таджикистан 50 000 2,73
ЮАР ЮАР 21 000 1,15
Другие (Канада/Австралия) 150 000 8,19
Всего в мире 1 831 000 100,0

Изотопы

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

Пороговая энергия для реакций с высвобождением нейтрона (первого):

  • 121 Sb — 9,248 МэВ,
  • 123 Sb — 8,977 МэВ,
  • 125 Sb — 8,730 МэВ.

Физические свойства

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

В отличие от большинства других металлов, при застывании расширяется. Примесь сурьмы понижает точки плавления и кристаллизации свинца, а сам сплав при отвердении несколько расширяется в объёме. В сравнении со своими гомологами по группе — мышьяком и висмутом, для которых тоже характерно наличие как металлических так и неметаллических свойств, металлические свойства сурьмы слегка преобладают над неметаллическими, у мышьяка свойства металла, у висмута — напротив свойства неметалла — выражены слабо.

Получение

Основной способ получения — обжиг сульфидных руд с последующим восстановлением оксида углём:

{\\mathsf {2Sb_{2}S_{3}\\ +\\ 9O_{2}\\ {\\xrightarrow {t^{o}C}}\\ 6SO_{2}\\uparrow +\\ 2Sb_{2}O_{3}\\ }}
{\\displaystyle {\\mathsf {Sb_{2}O_{3}\\ +\\ 3C\\ {\\xrightarrow {t^{o}C}}\\ 2Sb\\ +\\ 3CO\\uparrow }}}

Химические свойства

Со многими металлами образует интерметаллические соединения — антимониды. Основные валентные состояния в соединениях: III и V.

Окисляющие концентрированные кислоты активно взаимодействуют с сурьмой.

  • серная кислота превращает сурьму в сульфат сурьмы(III) с выделением сернистого газа:
{\\mathsf {2Sb\\ +\\ 6H_{2}SO_{4}\\ \\longrightarrow \\ Sb_{2}(SO_{4})_{3}\\ +\\ 3SO_{2}\\uparrow +\\ 6H_{2}O}}
  • азотная кислота переводит сурьму в сурьмяную кислоту (условная формула
    {\\mathsf {H_{3}SbO_{4}}} ):
{\\mathsf {Sb\\ +\\ 5HNO_{3}\\ \\longrightarrow \\ H_{3}SbO_{4}\\ +\\ 5NO_{2}\\uparrow +\\ H_{2}O}}

Сурьма растворима в «Царской водке»:

{\\mathsf {3Sb\\ +\\ 18HCl\\ +\\ 5HNO_{3}\\ \\longrightarrow \\ 3H[SbCl_{6}]\\ +\\ 5NO\\uparrow +\\ 10H_{2}O}}

Сурьма легко реагирует с галогенами:

  • с иодом в инертной атмосфере при незначительном нагревании:
{\\mathsf {2Sb\\ +\\ 3I_{2}\\ \\longrightarrow \\ 2SbI_{3}\\ }}
  • с хлором реагирует по-разному, в зависимости от температуры:
{\\mathsf {2Sb\\ +\\ 3Cl_{2}\\ {\\xrightarrow {20^{o}C}}\\ 2SbCl_{3}\\ }}
{\\mathsf {2Sb\\ +\\ 5Cl_{2}\\ {\\xrightarrow {80^{o}C}}\\ 2SbCl_{5}\\ }}

Применение

Сурьма всё больше применяется в полупроводниковой промышленности при производстве диодов, инфракрасных детекторов, устройств с эффектом Холла . Является компонентом свинцовых сплавов, увеличивающим их твёрдость и механическую прочность. Область применения включает:

  • батареи;
  • антифрикционные сплавы;
  • типографские сплавы;
  • стрелковое оружие и трассирующие пули;
  • оболочки кабелей;
  • спички;
  • лекарства, противопротозойные средства;
  • пайка — некоторые бессвинцовые припои содержат 5 % Sb;
  • использование в линотипных печатных машинах.

Вместе с оловом и медью сурьма образует металлический сплав — баббит , обладающий антифрикционными свойствами и использующийся в подшипниках скольжения. Также Sb добавляется к металлам, предназначенным для тонких отливок.

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, например, меглюмина антимониат (глюкантим) и натрия стибоглюконат (пентостам), применяются в лечении лейшманиоза .

Электроника

Входит в состав некоторых припоев . Также может использоваться в качестве легирующей примеси к полупроводникам (донор электронов для кремния и германия).

Термоэлектрические материалы

Теллурид сурьмы применяется как компонент термоэлектрических сплавов (термо-ЭДС 150—220 мкВ/К) с теллуридом висмута.

Биологическая роль и воздействие на организм

Skull and crossbones.svg

Сурьма токсична. 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. Накапливается в щитовидной железе , угнетает её функцию и вызывает эндемический зоб . Однако, попадая в желудочно-кишечный 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 , установленную по санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности . 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

формула химического элемента Сурьма Stibium

Химическая формула Сурьмаа:

Атомы Сурьма Stibium химических элементов

Атомы Stibium хим. элемента

Stibium Сурьма ядро строение

Строение ядра химического элемента Stibium — Sb,

История открытия Сурьма Stibium

Открытие элемента Stibium — сурьма известна с глубокой древности. В странах Востока она использовалась примерно за 3000 лет до н. э. для изготовления сосудов.

  • В Древнем Египте уже в XIX в. до н. э. порошок сурьмяного блеска (природный Sb 2 S3 ) под названием mesten или stem применялся для чернения бровей. В Древней Греции он был известен как στίμμι и στίβι, отсюда лат. stibium. Около XII—XIV вв. н. э. появилось название antimonium .
  • в 1604 году описание свойств и способов получения сурьмы и её соединений впервые дано алхимиком Василием Валентином (Германия) .
  • В 1789 году А. Лавуазье включил сурьму в список химических элементов под названием antimoine (современный английский antimony , испанский и итальянский antimonio , немецкий Antimon ).

Русское слово «сурьма» произошло от турецкого и крымско-татарского sürmä ; им обозначался порошок свинцового блеска PbS, также служивший для чернения бровей (по другим данным, «сурьма» — от персидского «сурме» — металл).

Сурьма Stibium происхождение названия

Откуда произошло название Stibium …

Распространённость Сурьма Stibium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Sb …

Получение Сурьма Stibium

Stibium — получение элемента

Физические свойства Сурьма Stibium

Основные свойства Stibium

Изотопы Stibium Сурьма

Наличие и определение изотопов Stibium

Sb свойства изотопов Сурьма Stibium

Химические свойства Сурьма Stibium

Определение химических свойств Stibium

Меры предосторожности Сурьма Stibium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Stibium

Стоимость Сурьма Stibium

Рыночная стоимость Sb, цена Сурьма Stibium

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Sb