«Сурьма»

СУРЬМА (символ Sb), ядовитый полуметаллический элемент пятой группы периодической таблицы. Наиболее распространенной рудой является сульфид сурьмы, Sb₂S₃. Сурьма используется в некоторых сплавах, особенно для придания твердости свинцу, используемому в аккумуляторах и типографских шрифтах, а также в полупроводниках. Сурьма имеет два аллотропа - серебристо-белую металлическую форму и аморфную серую. Свойства: атомный номер 51; атомная масса 121,75; плотность 6,68, температура плавления 630,5 °С, температура кипения 1750 °С; наиболее распространенный изотоп ¹²¹Sb (57,25%).

(от тур. surme; лат. stibium) Sb, хим. элемент V гр. периодич. системы, ат. н. 51, ат. м. 121,75. Природная С.-смесь двух изотопов: ¹²¹Sb (57,25%) и ¹²³Sb (42,75%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 5,7 x x 10^-28 м ². Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 5s²5p³; степени окисления +3 и +5, редко Ч 3; энергии ионизации при последоват. переходе от Sb⁰ к Sb⁵⁺ 8,64, 16,5, 25,3, 44,1, 60 эВ; сродство к электрону 0,94 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,9; атомный радиус 0,161 нм, ионные радиусы, нм (в скобках указаны коорди-нац. числа): Sb³⁺ 0,090 (4), 0,94 (5), 0,090 (6), Sb⁵⁺ 0,074 (6).

Содержание С. в земной коре 5

СУРЬМА́ -ы; ж. [перс. surma - металл]

1. Химический элемент (Sb), синевато-белый металл (употребляется в различных сплавах в технике, в типографском деле). Выплавка сурьмы. Соединение сурьмы с серой.

2. В старину: краска для чернения волос, бровей, ресниц. Навести, подвести брови сурьмой. Следы сурьмы на лице.

◁ Сурьмя́ный, -ая, -ое (1 зн.). С-ые руды. С-ые сплавы. С. блеск (минерал свинцово-серого цвета, содержащий сурьму и серу).

* * *

(лат. Stibium), химический элемент V группы периодической системы. Образует несколько модификаций. Обычная сурьма (так называемая серая) — синевато-белые кристаллы; плотность 6,69 г/см³, t_пл 630,5°C. На воздухе не изменяется. Важнейший минерал — антимонит (сурьмяный блеск). Компонент сплавов на основе свинца и олова (аккумуляторные, типографские, подшипниковые и др.), полупроводниковых материалов.

* * *

СУРЬМА́ (лат. Stibium), Sb, (читается «стибиум»), химический элемент c атомным номером 51, атомная масса 121,75. Природная сурьма состоит из двух стабильных изотопов: ¹²¹Sb (содержание по массе 57,25%) и ¹²³Sb (42,75%). Рaсположена в VА группе в 5 периоде периодической системы. Электронная конфигурация внешнего слоя 5s²p³. Степени окисления +3, +5, редко –3 (валентности III, V). Радиус атома 0,161 нм. Радиус иона Sb³⁺ 0,090 нм (координационные числа 4 и 6), Sb⁵⁺ 0,062 нм (6), Sb^3–0,208 нм (6). Энергии последовательной ионизации 8,64, 16,6, 28,0, 37,42 и 58,8 эВ. Ээлектроотрицательность по Полингу(см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,9.

Историческая справка

Сурьму применяли в странах Востока за три тысячи лет до нашей эры. Латинское название элемента связано с минералом «стиби», из которого в Древней Греции получали сурьму. Русское «сурьма» происходит от турецкого «surme» — чернить брови (порошок для чернения бровей готовили из минерала сурьмяный блеск). В 15 веке монах Василий Валентин описал процесс получения сурьмы, из сплава со свинцом для отливки типографского шрифта. Природную сернистую сурьму он назвал сурьмяным стеклом. В средние века использовали препараты сурьмы в медицинских целях: пилюли из сурьмы, вино, выдержанное в чашах из сурьмы (при этом образовывался «рвотный камень» K[C₄H₂O₆Sb(OH)₂]·1/2H ₂O).

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 5·10^_–5% по массе. Встречается в природе в самородном состоянии. Известно около 120 минералов, содержащих Sb, главным образом, a виде сульфида Sb₂S ₃ (сурьмяный блеск, антимонит, стибнит). Продукт окисления сульфида кислородом воздуха Sb₂O₃ — белая сурьмяная руда (валентинит и сенармонтит). Сурьма часто содержится в свинцовых, медных и серебряных рудах (тетраэдрит Cu₁₂Sb₄S₁₃, джемсонит Pb₄FeSb₆S₁₄).

Получение

Сурьму получают сплавлением сульфида Sb₂S₃ с железом:

Sb₂S₃+3Fe=2Sb+3FeS,

обжигом сульфида Sb₂S₃ и восстановлением полученного оксида углем:

Sb₂S₃+5O₂=Sb₂O₄+3SO₂,

Sb₂O₄+4C=2Sb+4CO. Чистую сурьму (99,9%) получают электролитическим рафинированием. Сурьму извлекают также из свинцовых концентратов, полученных при переработке полиметаллических руд.

Физические и химические свойства

Сурьма серебристо-серый с синеватым оттенком хрупкий неметалл. Серая сурьма, Sb I, с ромбоэдрической решеткой (a=0,45064 нм, a=57,1°), устойчива при обычных условиях. Температура плавления 630,5°C, кипения 1634°C. Плотность 6,69 г/см³. При 5,5 ГПа Sb I переходит в кубическую модификацию Sb II, при давлении 8,5 ГПа — в гексагональную Sb III, выше 28 ГПа — Sb IV.

Серая сурьма имеет слоистую структуру, где каждый атом Sb пирамидально связан с тремя соседями по слою (межатомное расстояние 0,288 нм) и имеет трех ближайших соседей в другом слое (межатомное расстояние 0,338 нм). Известны три аморфные модификации сурьмы. Желтая сурьма образуется при действии кислорода на жидкий стибин SbH₃и содержит незначительные количества химически связанного водорода(см. ВОДОРОД). При нагревании или освещении желтая сурьма переходит в черную сурьму (плотность 5,3 г/см³), обладающую полупроводниковыми свойствами.

При электролизе SbCl₃ при малых плотностях тока образуется взрывчатая сурьма, содержащая небольшие количества химически связанного хлора (взрывается при трении). Черная сурьма при нагревании без доступа воздуха до 400°C и взрывчатая сурьма при растирании превращаются в металлическую серую сурьму. Металлическая сурьма (Sb I) — полупроводник. Ширина запрещенной зоны 0,12 эВ. Диамагнитна. При комнатной температуре металлическая сурьма очень хрупка и легко растирается в порошок в ступке, выше 310°C — пластична, также пластичны монокристаллы сурьмы высокой чистоты.

С некоторыми металлами сурьма образует антимониды: антимонид олова SnSb, никеля Ni₂Sb₃, NiSb, Ni₅Sb₂ и Ni₄Sb. Сурьма не взаимодействует с соляной, плавиковой и серной кислотами. С концентрированной азотной кислотой образуется плохо растворимая бета-сурьмяная кислота HSbO₃:

3Sb + 5HNO₃ = 3HSbO₃ + 5NO + H₂O.

Общая формула сурьмяных кислот Sb₂O₅·nH₂O. С концентрированной H₂SO₄ сурьма реагирует с образованием сульфата сурьмы(III) Sb₂(SO₄)₃:

2Sb + 6H₂SO₄ = Sb₂(SO₄)₃ + 3SO₂­ + 6H₂O.

Сурьма устойчива на воздухе до 600°C. При дальнейшем нагревании окисляется до Sb₂O₃:

4Sb + 3O₂ = 2Sb₂O₃.

Оксид сурьмы(III) обладает амфотерными свойствами и реагирует с щелочами:

Sb₂O₃ + 6NaOH + 3H₂O = 2Na₃[Sb(OH)₆].

и кислотами:

Sb₂O₃ + 6HCl = 2SbCl₃ + 3H₂O

При нагревании Sb₂O₃ выше 700°C в кислороде образуется оксид состава Sb₂O₄:

2Sb₂O₃ + O₂ = 2Sb₂O_4.

Этот оксид одновременно содержит Sb(III) и Sb(V). В его структуре соединены друг с другом октаэдрические группировки [Sb^IIIO₆] и [Sb^VO₆]. При осторожном обезвоживании сурьмяных кислот образуется пентаоксид сурьмы Sb₂O₅:

2HSbO₃ = Sb₂O₅ + H₂O,

проявляющий кислотные свойства:

Sb₂O₅ + 6NaOH = 2Na₃SbO₄ + 3H₂O,

и являющийся окислителем:

Sb₂O₅ + 10HCl = 2SbCl₃ + 2Cl₂­ + 5H₂O

Соли сурьмы легко гидролизуются. Выпадение гидроксосолей начинается при pH 0,5–0,8 для Sb(III) и pH 0,1 для Sb(V). Состав продукта гидролиза зависит от соотношения соль / вода и последовательности внесения реагентов:

SbCl₃ + H₂O = SbOCl + 2HCl,

4SbCl₃ + 5H₂O = Sb₄O₅Cl₂ + 10HCl.

С фтором(см. ФТОР) сурьма образует пентафторид SbF₅. При его взаимодействии с плавиковой кислотой HF возникает сильная кислота H[SbF₆]. Сурьма горит при внесении ее порошка в Cl₂ с образованием смеси пентахлорида SbCl₅ и трихлорида SbCl₃:

2Sb + 5Cl₂ = 2SbCl₅, 2Sb + 3Cl₂ = 2SbCl₃.

С бромом(см. БРОМ) и иодом(см. ИОД) Sb образует oригалогениды:

2Sb + 3I₂ = 2SbI₃.

При действии сероводорода(см. СЕРОВОДОРОД) H₂S на водные растворы Sb(III) и Sb(V), образуются оранжево-красный трисульфид Sb₂S₃ или оранжевый пентасульфид Sb₂S₅, которые взаимодействуют с сульфидом аммония (NH₄)₂S:

Sb₂S₃ + 3(NH₄)₂S = 2(NH₄)₃SbS₃,

Sb₂S₅ + 3(NH₄)₂S = 2(NH₄)₃SbS₄.

Под действием водорода(см. ВОДОРОД) на соли Sb выделяется газ стибин SbH₃:

SbCl₃ + 4Zn + 5HCl = 4ZnCl₂ + SbH₃­ + H₂­

Стибин при нагревании разлагается на Sb и H₂. Получены органические соединения сурьмы, производные стибина, например, oриметилстибин Sb(CH₃)₃:

2SbCl₃ + 3Zn(CH₃)₂ = 3ZnCl₂ + 2Sb(CH₃)₃

Применение

Сурьма — компонент сплавов на основе свинца и олова (для аккумуляторных пластин, типографских шрифтов, подшипников, защитных экранов для работы с источниками ионизирующих излучений, посуды), на основе меди и цинка (для художественного литья). Чистую сурьму используют для получения антимонидов с полупроводниковыми свойствами. Входит в состав сложных лекарственных синтетических препаратов. При изготовлении резины используют пентасульфид сурьмы Sb₂S₅.

Физиологическое действие

Сурьма относится к микроэлементам, содержание в организме человека 10^–6% по массе. Постоянно присутствует в живых организмах, физиологическая и биохимическая роль не выяснена. Нaкапливается в щитовидной железе, угнетает ее 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. Пыль и пары Sb вызывают носовые кровотечения, сурьмяную «литейную лихорадку», пневмосклероз, поражают кожу, нарушают половые функции. 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 воде 0,05 мг/л.

Sb (от тур. surme, лат. Stibium * a.antimony; н.Antimon; ф.antimoine; и.antimonio), - хим. элемент V группы периодич. системы Mенделеева, ат.н. 51, ат. м. 121,75. Природная C. состоит из смеси 2 стабильных изотопов ¹²¹Sb (57,25%) и ¹²³Sb (42,75%). Известно более 20 искусств. радиоактивных изотопов Sb c массовыми числами от 112 до 135.

C. известна c глубокой древности (в 3-м тыс. до н.э. в Bавилоне из неё изготовляли сосуды). B Eгипте в нач. 2-го тыс. до н.э. порошок антимонита (природный сульфид Sb₂S₃) применялся в качестве косметич. средства. Подробное описание свойств и способ получения C. a также её соединений впервые даны алхимиком Bасилием Bалентином (Германия) в 1604. Франц. химик A. Лавуазье (1789) включил C. в список хим. элементов под назв. antimoine.

C.- вещество серебристо-белого цвета c синеватым оттенком и металлич. блеском; известна кристаллич. и 3 аморфные формы C. (взрывчатая, чёрная и жёлтая). Kристаллич. C. (также самородная) имеет гексагональную решётку a=0,4506 нм; плотность 6618 кг/м³, tпл 630,9°C; tкип 1634°C; теплопроводность 23,0 Bт/(мK); уд. молярная теплоёмкость 25,23 ДжДмоль·K); электрич. сопротивление 41,7·* 10^-4 (Oм·м); температурный коэфф. линейного расширения 15,56·* 10^-6 K^-1; диамагнитна. C. хрупка, легко раскалывается по плоскостям спайности, истирается в порошок и не поддаётся ковке. Mеханич. свойства C. зависят от её чистоты. C. условно относят к металлам. Bзрывчатая C. (плотность 5640-5970 кг/м³) взрывается от прикосновения; образуется при электролизе раствора SbCl₃. Чёрная C. (плотность 5300 кг/м³) получается при быстром охлаждении её паров углеродом; жёлтая модификация - при пропускании кислорода через жидкий гидрид SbH₃. Жёлтая и чёрная модификации являются метастабильными образованиями и c течением времени переходят в кристаллич. фазу.

C. в соединениях проявляет валентность +5, +3, -3; в хим. отношении малоактивна, на воздухе не окисляется вплоть до темп-ры плавления. C кислородом C. взаимодействует лишь в расплавленном состоянии, образуя Sb₂O₃; c водородом и азотом при нормальных условиях не реагирует. Aктивно взаимодействует c галогенами (за исключением F2). C. медленно растворяется в соляной и серной кислотах. При соединении c металлами C. образует антимониды. Практич. интерес представляют труднорастворимые соли сурьмяной кислоты - антимонаты (V) (Me SbO₃·3H₂O, где Me - Na, K) и метаантимонаты (III) (Me SbO₂·3H₂O), обладающие восстановит. свойствами. C. токсична, ПДК 0,5 мг/м³.

Cp. содержание C. в земной коре (кларк) 5·* 10^-5%, в ультраосновных породах 1·* 10^-5%, основных 1·* 10^-4%, кислых 2,6·* 10^-5%. C. концентрируется в гидротермальных м-ниях. Известны собственно сурьмяные, a также сурьмяно-ртутные, сурьмяно-свинцовые, золото-сурьмяные, сурьмяно-вольфрамовые м-ния. Из 27 минералов C. осн. пром. значение имеют: антимонит (Sb₂S₃), керлизит (Sb₂S₂), валентинит (Sb₂O₃), стибиконит (Sb Sb₂O₆·(OH)). Благодаря сродству к cepe C. в виде примесей часто входит в сульфиды мышьяка, висмута, никеля, свинца, ртути, серебра.

C. получают при пирометаллургич. и гидрометаллургич. переработке рудных концентратов. Cодержание C. в черновом металле св. 90%. Xимически чистую C. получают в процессе зонной плавки в инертной атмосфере.

C. в виде сплавов co свинцом и оловом применяется для изготовления пластин аккумуляторных батарей, оболочек кабелей, типографских шрифтов, подшипников; как легирующая добавка к германию, кремнию и др. полупроводниковым материалам. Pадиоактивный изотоп Sb используется при изготовлении источников γ-излучения и нейтронов.Литература: Шиянов A. Г., Производство сурьмы, M., 1961; Cурьма, Под редакцией C. M. Mельникова, M., 1977.C. Ф. Kарпенко.

(от тур. siirme) - хим. элемент, символ Sb (лат. Stibium), ат. н. 51, ат. м. 121,75. С. известна в неск. аллотропич. формах. Обыкновенная С. - серебристо-белый с сильным блеском металл; плотн. 6690 кг/м³, t_пл 630,5 °С; в отличие от большинства др. металлов, С. при застывании расширяется. Наиболее распространённый минерал - антимонит. Применяется как компонент сплавов на основе свинца и олова, к-рые используются в полиграф. пром-сти (расширяясь при застывании, сплав, содержащий С., точно воспроизводит детали матрицы), для произ-ва аккумуляторов и подшипников. Соединения С. с металлами III гр. периодической системы элементов Менделеева(в частности, с галлием и индием) - ПП. Соединения С. применяют в резин. пром-сти, пиротехнике, медицине; в качестве сорбентов и пигментов. Триоксид Sb₂O₃ используют как замедлитель горения.

СУРЬМА — хим. элемент, символ Sb (лат. Stibium), ат. и. 51, ат. м. 121,75; твёрдый и хрупкий серебристо-белый металл с синеватым отливом, плотность 6690 кг/м³, t_пл = 630,5 °С, не растворяется в соляной и серной кис лотах. В природе встречается самородная С., но главным образом в виде различных соединений. С. существует в трёх аллотропных модификациях (см. аллотропия). Основная модификация С. — кристаллическая серая, две др. — аморфные, жёлтая и чёрная. Важнейший минерал — антимонит (сурьмяная руда). С. используют в производстве сплавов, применяющихся для изготовления подшипников (баббиты), типографского шрифта, красок, эмалей, молочного (белого) стекла, а также в медицине, органическом синтезе (как катализатор) и др.