Антимоний — химический элемент¶
Антимоний (Sb, от лат. Stibium) — химический элемент 15-й группы пятого периода периодической таблицы Менделеева, с атомным номером 51. Относится к подгруппе мышьяка (пниктогены). При нормальных условиях представляет собой серебристо-белый хрупкий полуметалл с металлическим блеском. Один из немногих элементов, известных с античности: сурик (сурьмяной блеск, Sb₂O₃) применялся ещё в Древнем Египте как косметическое средство.
¶Физические и химические свойства
Антимоний кристаллизуется в ромбоэдрической решётке (типа мышьяка). Плотность — 6,697 г/см³, температура плавления — 630,6 °C, кипения — 1587 °C. Электропроводность уменьшается при плавлении, как у полупроводников.
По химической активности занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами. На воздухе при нагревании окисляется до оксида Sb₂O₃. С галогенами образует галогениды (SbCl₃, SbF₃, SbF₅ и др.), с серой — сульфид Sb₂S₃. В кислотах растворяется трудно: с концентрированной серной кислотой даёт Sb₂(SO₄)₃, с азотной — Sb₂O₃. Щелочи на антимоний практически не действуют.
Известны степени окисления −3, +3 и +5. Наиболее устойчивы соединения трёхвалентного антимония; пятивалентные проявляют сильные окислительные свойства.
¶История открытия
Сурьмяной блеск (киноварь) использовался в Древнем Египте около 1600 года до н. э. как накладка для бровей («кohl»). В античных текстах упоминается под названием «stimmi» или «stibium» — откуда произошла современная латинская номенклатура. Теофраст в IV веке до н. э. описывал «медную руду», которую плавили для получения металла.
В 1450 году Василий Валентин впервые выделил чистый металл, восстановив сульфид углём. В 1604 году Иоганн Тхоннер описал получение металлического антимония. В 1775 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус установил точную атомную массу элемента. В 1940-х годах были получены радиоактивные изотопы антимония (например, Sb-124, Sb-125), применявшиеся в технике.
¶Нахождение в природе
Антимоний — редкий элемент в земной коре, среднее содержание около 0,2–0,3 ppm. Образует несколько минералов, основные из которых:
| Минерал | Формула |
|---|---|
| Стибнит (сурьмяная руда) | Sb₂S₃ |
| Валентинит | Sb₂O₃ |
| Церантимонит | Sb₂O₄ |
| Купростибнит | Cu₂S·Sb₂S₃ |
Крупнейшие месторождения расположены в Китае (обеспечивает более 50 % мировой добычи), Мьянме, Таджикистане, ЮАР, Боливии, Грузии. В России антимоний добывают на месторождении Кадаам (Чукотка) и на Сырьковском месторождении (Алтайский край).
¶Получение
Основной промышленный способ — обжиг стибнита с последующим восстановлением оксида углём или железом:
Sb₂S₃ + 3O₂ → 2Sb + 3SO₂
При необходимости металл очищают вакуумной перегонкой. Мировое производство оценивается примерно в 150–180 тысяч тонн в год (по данным на 2020-е годы), причём подавляющая часть приходится на Китай.
¶Применение
Основные направления использования:
- Огнестойкие добавки — антимонит натрия (сурьмянокислый натрий) входит в состав огнестойких пластмасс и тканей, замедляя горение.
- Легирование — добавки к свинцу для аккумуляторных пластин (повышают твёрдость), к олову для производства припоев (тип 63Sn/37Pb и аналоги).
- Полупроводники — InSb, GaSb, AlSb используются в инфракрасных детекторах, магнитных сенсорах, термоэлектрических преобразователях.
- Медицина — соединения Sb(III) (натрия тартрат, меглуминовая соль) применяются против лейшманиоза; антимоний известен с древности как компонент рвотных и потогонных средств.
- Пиротехника — антимоний входит в состав «индийского огня», дающего белое свечение.
- Стеклоделие — Sb₂O₃ используется как осветлитель и пигмент.
¶Токсичность
Антимоний и его соединения токсичны. Пары и пыль раздражают дыхательные пути, вызывают «антимониоз» — заболевание с кашлем, одышкой и кожными высыпаниями. Соли Sb(III) нарушают функции печени и сердца. ПДК в воздухе рабочей зоны — 0,2 мг/м³. В малых дозах соединения антимония применяются в медицине, однако терапевтический индекс узкий.
¶Интересные факты
- Антимоний — один из элементов, открытых в древности, наряду с золотом, серебром, медью, железом, оловом, свинцом, ртутью, углеродом, серой и мышьяком.
- В алхимии антимоний считался «принципом женского начала» и символизировался луной.
- Сплав Розе (сплав Вуда), содержащий антимоний, плавится при 62–70 °C, то есть в руке.
¶Источники
- Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева
- Википедия (англ.) — Antimony
- CRC Handbook of Chemistry and Physics
- ГОСТ 14637-89 «Антимоний первичный»
- Лидин Р. А. «Константы неорганических веществ»