Сурьма

Сурьма (Sb) — металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Известна человечеству с глубокой древности.

Латинское название stibium происходит от древнеегипетского «штем». «штим», греческого «стимми» или арбаского «стиби», в ряде стран Европы и США принято название antimonium.

В 1789 г. французский химик Лавуазье включил сурьму в список простых веществ и дал ей название «antimoine».

Русское название «сурьма» происходит от турецкого «сюрме», что пе-реводится как «натирание» или «чернение бровей» (первоначальное применение сурьмы)

Содержание сурьмы в земной коре по данным разных исследователей 5*10^ 5 —1-10-° и /о (по массе).

Известно более 120 минералов сурьмы, в том числе самородная сурьма, интерметаллические соединения, антимониды, сульфиды, простые и сложные оксиды и гидроксиды, хлориды, силикаты, арсенаты и др.

Промышленное значение имеют немногие сульфиды, сульфосоли и оксиды.

Антимонит (сурьмяный блеск, стибнит) Sb ₂ S3. Химический состав: 71,7 % Sb, 28,3 % S; иногда содержит примеси мышьяка, серебра и золота (последние два металла, по-видимому, в виде механических примесей). Антимонитовые (иногда комплексные) руды являются главнейшими источниками сурьмы; в нашей стране, например, на их долю приходится более 85 % всего производимого металла.

Тетраэдрит (блеклая руда) Cui₂Sb₄Si₃, или 3CuS-Sb₂S₃. Обычно образует изоморфные смеси с теннантитом Cu,₂As₄Si₃; содержит до 29,2 °/о Sb. В некоторых разновидностях медь частично замещается серебром, цинком, железом, ртутью, а сурьма мышьяком и висмутом.

25.7 % Sb и 18,9 % S, иногда примесь галенита PbS и меди.
Джемсоинт Pb₄FeSb_eS,₄, или 4PbS-FeS-3Sb₂S₃, содержит 40—50 %

РЬ, до 10 % Fe, около 30 % Sb, около 20 % S, часто примеси меди, цинка и серебра.

Бурноннт CuPbSbS₃ содержит 13 % Си, 42,5 % РЬ, 24,7 Sb, 19,8 S и обычно примеси железа и серебра.

Ливиигстонит HgSb₄S₇ содержит 22 % Hg, 53,4 % Sb, 24,6 % S. Кермезит Sb₂S₂0, или 2Sb₂0₃-Sb₂S₃, содержит 74,9—75,2 % Sb,

Валентинит Sb₂0₃ содержит 83,5 % Sb, 16,5 % О. Сервантит Sb₂0₄, или Sb₂0₃-Sb₂0₅, содержит 79,2% Sb, 20,8 % О. Стабиконит (Са, Sb)₂-Sb₂0₆(0-OH) содержит 57,9—75,0 % Sb. Гидроромент Ca 2 -*Sb₂(0, 0Н)₆_,Н₂0 содержит до 50,0% Sb. По степени окисленности сурьмяные руды подразделяют на три основные группы: сульфидные (с окисленностью до 20 %), смешанные окснсульфидные (до 60 % оксидов сурьмы) и окисленные (более 60 % оксидов сурьмы).

По вещественному составу сурьмяные руды классифицируют следую, щим образом:

I. Собственно сурьмяные руды, в которых рудные минералы представ-лены антимонитом и продуктами его окисления. Такие руды дают боль-шую часть сурьмы.

И. Комплексные сурьмяные руды: ртутно-сурьмяные, свинцово-сурь-мяные, золото-сурьмяные, сурьмяно-вольфрамовые и сурьмяно-никелевые.

В соответствии с требованиями металлургического передела сурьмяное сырье (концентраты) условно подразделяют по содержанию сурьмы иа бедное (до 25 %), рядовое (25—45 %) и богатое .(более 45 %).

Богатые руды предпочтительнее обрабатывать по гравитационным или комбинированным гравитационно-флотационным схемам, а рядовые и бедные — методом флотации.

Окисленные руды подвергают дистилляционному обжигу, который основан на выделении сурьмы в виде летучего оксида (III) Sb₂0₃, улавливаемого из печных газов с целью последующего получения металла восстановительной плавкой возгонов.

В зависимости от состава сырья металлическую сурьму получают пиро- или гидрометаллургическими методами. К пирометаллургическим методам относятся: осадительная (осадительно-восстановительная) и восстановительная плавки. Осадительная плавка, для которой используют рядовое и богатое сульфидное и сульфидно-окисленное сырье, заключается в вытеснении сурьмы из ее сульфида железом, которое вводят в шихту в виде железной или чугунной стружки. Восстановительная плавка, для которой используют рядовое и богатое окисленное сырье, сурьмяные пыли и возгоны, основана на восстановлении оксидов сурьмы (в основном Sb ₂ Oi) до металла твердым углеродом.

Кроме рассмотренных основных пирометаллургических способов переработки сульфидных сурьмяных концентратов, применяют также реакционную и окислительно-реакционную плавки, содовую плавку, плавку на штейн, плавку иа возгон.

Гидрометаллургическим методом перерабатывают чисто сурьмяные и комплексные концентраты. Этот метод включает две стадии: выщелачивание сурьмы из сырья в растворителях и выделение металла из полученных растворов. Вторая стадия осуществляется либо цементацией Цинком и алюминием, либо электролизом. Из электролитических способов выделения сурьмы наиболее широко применяется электролиз сульфидно-щелочных растворов.

Получаемый после пиро- и гидрометаллургической переработки сурьмяного сырья черновой металл доводится до требований стандартов методами огневого и электролитического рафинирования. Огневое рафинирование, основанное на окислении или сульфидировании содержащихся в сурьме примесей, ведут в отражательных печах. При сульфидировании используют элементарную серу, технический сульфид сурьмы (крудум) Sb₂S₃ или сульфидный сурьмяный концентрат. В процессе сульфидиро-вания удаляются железо, свинец, медь и другие примеси. Затем с применением твердого каустика (92—98 % NaOH) удаляют мышьяк в виде арсената натрия и серу при продувке воздуха под содовым шлаком. При наличии благородных металлов применяют электролитическое рафинирование, позволяющее концентрировать эти металлы в шламе. Электролитом служит сернокислый раствор SbF₃, катодами — медные листы.

Для получения сурьмы особой чистоты используют химические способы, многократную возгонку в вакууме, зонную плавку в среде инертного газа.

Атомные характеристики. Атомный помер 51, атомная масса 121,75 а. е. м., атомный объем 18,19*10— в м 3 /моль, атомный радиус 0,161 нм, ионный радиус Sb B + 0,062 нм, Sb 3 + 0,09 им, Sb 3 — 0,208 нм. Конфигурация внешних электронных оболочек 5s 2 5p 3 . Значения потенциалов ионизации / (эВ): 8,64; 16,7; 24,8. Электроотрицательность 1,9.

Нормальный электродный потенциал реакции Sb + 40H — — 3e**SbOJ~b +2Н₂0 сро = — 0,67 В.

В соединениях проявляет степени окисления +3, +5, — 3.

В обычных условиях чистая сурьма устойчива, на воздухе не окисляется и сохраняет свою блестящую поверхность даже в присутствии влаги, при нагревании иа воздухе окисляется легко.

Сурьма нерастворима в воде, устойчива в концентрированной плавиковой кислоте, разбавленных соляной и азотной кислотах. С концентрированными соляной и горячей (90—95 °С) серной кислотами сурьма образует соответственно треххлористую сурьму SbCl₃ и сульфит сурьмы Sb2 (S0₄)₃. В крепкой азотной кислоте сурьма также растворяется с образованием Sb₂0₃ или Sb₂0₅, но при этом образующаяся на поверхности сурьмы пленка оксидов сдерживает ее дальнейшее растворение.

Царская водка и смесь азотной и винной кислот легко растворяют сурьму, а фосфорная и некоторые органические кислоты растворяют ее слабее.

Растворы аммиака и гидроксидов щелочных металлов на сурьму не действуют. Чистая сурьма устойчива также в расплавах углекислого натрия, однако сухие щелочи калия и натрня при красном калении образуют с сурьмой соответствующие антимонаты (соли сурьмяной кислоты).

С кислородом сурьма образует ряд соединений, из которых практическое значение имеют Sb₂0₃, Sb^O. Sb₂Os.

С азотом сурьма не реагирует и соединений не образует.

С водородом сурьма образует сурьмянистый водород (стибин) SbH₃.

С серой сурьма соединяется при сплавлении. Известны два сульфида Sb₂S₃ и Sb₂S₅.

С галогенами сурьма образует соединения типа Sb;c₃ и Sbx₅ (пента-бромидов и пентаиодидов не образует). Практическое значение имеют главным образом галогениды трехвалентной сурьмы, в частности хлориды и фториды (треххлористая сурьма SbCl₃ и трехфтористая сурьма SbF₃).

Со многими металлами сурьма легко образует сплавы — антнмони-ды. Таким мягким металлам, как свинец и олово, она придает твердость, повышая их механические свойства; сплавам железа, наоборот, сообщает хрупкость.

В ряде случаев сурьма образует химические соединения, например Na₃Sb, NaSb, K₃Sb, KSb, Ca₃Sb₂, AlSb, GaSb, InSb, FeSb₂, Cu,Sb, Cu₂Sb, Ni₂Sb₃, NiSb, Ag₃Sb.

Co свинцом и оловом сурьма соединений не дает. С этими металлами в расплавленном состоянии сурьма смешивается в любых соотношениях. Эвтектическая смесь с 11,1 % (по массе) Sb имеет температуру плавления 252°С.

Особое положение среди сплавов с сурьмой занимают антимониды индия, галлия, алюминия, кобальта, цинка, теллура, кадмия, кальция, ртути, хрома, железа, цезия, калия и натрия, обладающие полупроводниковыми свойствами. Наибольший интерес представляет антимонид индия, имеющий наибольшую величину подвижности носителей среди всех известных полупроводниковых материалов.

Электрохимический эквивалент трехвалентной сурьмы 0,48059 мг/Кл, пятивалентной 0,25235 мг/Кл.

Техническая сурьма хрупка в широком интервале температур. Для нее характерен резкий хрупко-вязкий переход, температура которого снижается по мере повышения степени чистоты и уменьшения скорости деформации. Сурьма чистотой 99,997 % имеет г_х = 300 —310 °С, а высокочнстые монокристаллы пластичны при 20 °С и хрупки при —40 °С.

Преимущественные области применения

СуООООО, СуОООО — полупроводниковая и электронная техника.

СуООО — для производства сурьмы высших марок, применяемых в полупроводниковой технике.

СуОО — для изготовления специальных аккумуляторов, эмалей и сплавов.

СуО — для изготовления специальных аккумуляторов, антифрикционных и типографских сплавов.

Су1Э — для изготовления специальных аккумуляторов, антифрикционных и типографских сплавов и эмалей

Су2 — для изготовления аккумуляторов, антифрикционных и типографских сплавов.

Известно более 200 различных сплавов промышленного значения, содержащих сурьму, легирование которой повышает их механические и литейные свойства. В основном это сплавы цветных металлов — свинца, олова, в которых присутствуют до 37 % Sb.

Основное количество (до 80 %) металлической сурьмы используется для получения твердого аккумуляторного свинца, содержащего 4— 12 % Sb. Применение сурьмянистого сплава позволяет получать тонкие и достаточно прочные отливки аккумуляторных решеток высокого качества, что обеспечивает небольшие габариты аккумуляторных батарей Кроме того, добавки сурьмы снижают влияние электрохимической коррозии.

Сплавы на свинцовой основе с добавками сурьмы характеризуются легкоплавкостью и обеспечивают высокое качество отливки шрифтов.

6—10 % первичной металлической сурьмы идет для приготовления подшипниковых сплавов (баббитов) с содержанием 3—15 % Sb.

Сурьму вводят также в сплавы на основе свинца, используемые для изготовления оболочек электрических кабелей (0,7—1 % Sb).

Известное количество сурьмы расходуется для приготовления свинцовых сердечников пуль и артиллерийской шрапнели, а также охотничьей дроби.

В последнее время особо чистую сурьму начали использовать для получения иигерметаллических соединений с индием, галлием н алюминием, применяемых в полупроводниковой технике. Чистую сурьму применяют и как донорную добавку при производстве полупроводников из германия.

Широкое применение в промышленности имеют ее соединения и прежде всего оксид сурьмы (III), который используется как глушитель эмалей, а также для приготовления стекла с малым коэффициентом преломления. Большое количество Sb₂0₃ расходуется при производстве огнестойких тканей. Применение Sb₂0₃ для эмалирования ограничивается изделиями, не связанными с приготовлением пищи, так как возможно образование ядовитых соединений трехвалентной сурьмы. Оксид сурьмы (III) идет также на изготовление белил, обладающих высокой кроющей способностью.

Трехсернистая сурьма используется для изготовления зажигательных смесей, применяемых в пиротехнике и при производстве спичек.

Пятисернистая сурьма широко используется в резиновой промышленности как наполнитель, придающий эластичность красной медицинской резине.

Другие соединения сурьмы — соль Шлиппе Na₃SbS₄.9H₂0, антимо-нил тартрат калия, или рвотный камень K(SbO )C4H₄ H ₆— 1 /2H ₂ 0, щавелевокислая сурьма Sb₂0(C₂0₄)₂ и фтористые соединения SbF₃(NH ,i )₂S0₄ и 4SbF₃ — используются в текстильной промышленности при травлении и окраске тканей. Соль Шлиппе применяется также для очистки растворов при электролизе цинка.

Треххлористая сурьма служит исходным материалом для получения органических комплексов, используемых в медицине и других областях, а также для получения чистой Sb₂0₃, применяемой в металлургии полупроводников.

Фториды сурьмы SbF₃ и SbFs применяются в качестве фторирующих средств (замещение хлора и брома) неорганических и органических соединений.

Имеется ряд сурьмаорганических соединений, которые обладают весьма ценными лекарственными свойствами и используются в медицине.

Радиоактивный изотоп m Sb применяется в источниках у-излучения и источниках нейтронов.

Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.

Портал Gosstanart.info не осуществляет коммерческой деятельности, не сотрудничает с рекламодателями, производителями товаров и компаниями предоставляющими услуги. Просьба, не обращаться с коммерческими предложениями! Вся информация, представленная на портале, результат независимых исследований и является свободно распространяемой информацией.

Сурьма

Сурьм а (лат. Stibium), Sb, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 51, атомная масса 121,75; металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. В природе известны два стабильных изотопа 121 Sb (57,25% ) и 123 Sb (42,75% ). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов важнейшие 122 Sb (Т_1/2 = 2,8 cym), 124 Sb (T_1/2 = 60,2 cym) и 125 Sb (T_1/2 = 2 года).

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 st í mi и st í bi, 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 s ü rme; 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.

Распространение в природе. Среднее содержание сурьмы в земной коре (кларк) 5 × 10 –5 % по массе. В магме и биосфере сурьма рассеяна. Из горячих подземных вод она концентрируется в гидротермальных месторождениях. Известны собственно сурьмяные месторождения, а также сурьмяно-ртутные, сурьмяно-свинцовые, золото-сурьмяные, сурьмяно-вольфрамовые. Из 27 минералов сурьмы главное промышленное значение имеет антимонит (Sb₂S₃) (см. также Сурьмяные руды). Благодаря сродству с серой сурьма в виде примеси часто встречается в сульфидах мышьяка, висмута, никеля, свинца, ртути, серебра и других элементов.

Физические и химические свойства. Сурьма известна в кристаллической и трёх аморфных формах (взрывчатая, чёрная и жёлтая). Взрывчатая сурьма (плотность 5,64—5,97 г/см 3 ) взрывается при любом соприкосновении: образуется при электролизе раствора SbCl₃; чёрная (плотность 5,3 г/см 3 ) — при быстром охлаждении паров сурьмы; жёлтая — при пропускании кислорода в сжиженный SbH₃. Жёлтая и чёрная сурьма неустойчивы, при пониженных температурах переходят в обыкновенную сурьму. Наиболее устойчивая кристаллическая сурьма (см. также Сурьма самородная), кристаллизуется в тригональной системе, а = 4,5064 ; плотность 6,61—6,73 г/см 3 (жидкой — 6,55 г/см 3 ); t_пл 630,5 °С; t_кип 1635—1645 °С; удельная теплоёмкость при 20—100 °С 0,210 кдж/(кг × К) [0,0498 кал/(г × ° С)]; теплопроводность при 20 °С 17,6 вт/м × К [0,042 кал/(см × сек × °С)]. Температурный коэффициент линейного расширения для поликристаллической сурьмы 11,5 × 10 –6 при 0—100 °С; для монокристалла a ₁ = 8,1 × 10 –6 a ₂ = 19,5 × 10 –6 при 0—400 °С, удельное электросопротивление (20 °С) (43,045 × 10 –6 ом × см). Сурьма диамагнитна, удельная магнитная восприимчивость —0,66 × 10 –6 . В отличие от большинства металлов, сурьма хрупка, легко раскалывается по плоскостям спайности, истирается в порошок и не поддаётся ковке (иногда её относят к полуметаллам). Механические свойства зависят от чистоты металла. Твёрдость по Бринеллю для литого металла 325—340 Мн/м 2 (32,5—34,0 кгс/мм 2 ); модуль упругости 285—300; предел прочности 86,0 Мн/м 2 (8,6 кгс/мм 2 ). Конфигурация внешних электронов атома Sb5s 2 5 r 3 . В соединениях проявляет степени окисления главным образом +5, +3 и –3.

В химическом отношении сурьма малоактивна. На воздухе не окисляется вплоть до температуры плавления. С азотом и водородом не реагирует. Углерод незначительно растворяется в расплавленной сурьме. Металл активно взаимодействует с хлором и др. галогенами, образуя сурьмы галогениды. С кислородом взаимодействует при температуре выше 630 °С с образованием Sb₂O₃(см. Сурьмы окислы). При сплавлении с серой получаются сурьмы сульфиды, так же взаимодействует с фосфором и мышьяком. Сурьма устойчива по отношению к воде и разбавленным кислотам. Концентрированные соляная и серная кислоты медленно растворяют сурьма с образованием хлорида SbCl₃ и сульфата Sb₂(SO₄)₃; концентрированная азотная кислота окисляет сурьму до высшего окисла, образующегося в виде гидратированного соединения xSb₂O₅ × уН₂О. Практический интерес представляют труднорастворимые соли сурьмяной кислоты — антимонаты(МеSbO₃ × 3H₂O, где Me — Na, К) и соли не выделенной метасурьмянистой кислоты — метаантимониты (MeSbO₂ × ЗН₂О), обладающие восстановительными свойствами. Сурьма соединяется с металлами, образуя антимониды.

Получение. Сурьму получают пирометаллургической и гидрометаллургической переработкой концентратов или руды, содержащей 20—60% Sb. К пирометаллургическим методам относятся осадительная и восстановительная плавки. Сырьём для осадительной плавки служат сульфидные концентраты; процесс основан на вытеснении сурьмы из её сульфида железом: Sb₂S₃ + 3Fe Û 2Sb + 3FeS. Железо вводится в шихту в виде скрапа. Плавку ведут в отражательных или в коротких вращающихся барабанных печах при 1300—1400 °С. Извлечение сурьмы в черновой металл составляет более 90%. Восстановительная плавка сурьмы основана на восстановлении её окислов до металла древесным углем или каменноугольной пылью и ошлаковании пустой породы. Восстановительной плавке предшествует окислительный обжиг при 550 °С с избытком воздуха. Огарок содержит нелетучую четырёхокись сурьмы. Как для осадительной, так и для восстановительной плавок возможно применение электропечей. Гидрометаллургический способ получения сурьмы состоит из двух стадий: обработки сырья щелочным сульфидным раствором с переводом сурьмы в раствор в виде солей сурьмяных кислот и сульфосолей и выделения сурьмы электролизом. Черновая сурьма в зависимости от состава сырья и способа её получения содержит от 1,5 до 15% примесей: Fe, As, S и др. Для получения чистой сурьмы применяют пирометаллургическое или электролитическое рафинирование. При пирометаллургическом рафинировании примеси железа и меди удаляют в виде сернистых соединений, вводя в расплав сурьмы антимонит (крудум) — Sb₂S₃, после чего удаляют мышьяк (в виде арсената натрия) и серу при продувке воздуха под содовым шлаком. При электролитическом рафинировании с растворимым анодом черновую сурьму очищают от железа, меди и др. металлов, остающихся в электролите (Си, Ag, Аи остаются в шламе). Электролитом служит раствор, состоящий из SbF₃, H₂SO₄ и HF. Содержание примесей в рафинированной сурьме не превышает 0,5—0,8%. Для получения сурьмы высокой чистоты применяют зонную плавку в атмосфере инертного газа или получают сурьму из предварительно очищенных соединений — трёхокиси или трихлорида.

Применение. Сурьма применяется в основном в виде сплавов на основе свинца и олова для аккумуляторных пластин, кабельных оболочек, подшипников (баббит), сплавов, применяемых в полиграфии (гарт), и т. д. Такие сплавы обладают повышенной твёрдостью, износоустойчивостью, коррозионной стойкостью. В люминесцентных лампах галофосфатом кальция активируют Sb. Сурьма входит в состав полупроводниковых материалов как легирующая добавка к германию и кремнию, а также в состав антимонидов (например, InSb). Радиоактивный изотоп 12 Sb применяется в источниках g -излучения и нейтронов.

Сурьма в организме. Содержание сурьмы (на 100 г сухого вещества) составляет в растениях 0,006 мг, в морских животных 0,02 мг, в наземных животных 0,0006 мг. В организм животных и человека сурьма поступает через органы дыхания или желудочно-кишечный тракт. Выделяется главным образом с фекалиями, в незначительном количестве — с мочой. Биологическая роль сурьмы неизвестна. Она избирательно концентрируется в щитовидной железе, печени, селезёнке. В эритроцитах накапливается преимущественно сурьма в степени окисления + 3, в плазме крови — в степени окисления + 5. Предельно допустимая концентрация сурьмы 10 –5 — 10 –7 г на 100 г сухой ткани. При более высокой концентрации этот элемент инактивирует ряд ферментов липидного, углеводного и белкового обмена (возможно в результате блокирования сульфгидрильных групп).

В медицинской практике препараты сурьмы (солюсурьмин и др.) используют в основном для лечения лейшманиоза и некоторых гельминтозов (например, шистосоматоза).

Сурьма и её соединения ядовиты. Отравления возможны при выплавке концентрата сурьмяных руд и в производстве сплавов сурьмы. При острых отравлениях — раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, глаз, а также кожи. Могут развиться дерматит, конъюнктивит и т. д. Лечение: антидоты (унитиол), мочегонные и потогонные средства и др. Профилактика: механизация производств. процессов, эффективная вентиляция и т. д.

Лит.: Шиянов А. Г., Производство сурьмы, М., 1961; Основы металлургии, т. 5, М., 1968; Исследование в области создания новой технологии производства сурьмы и ее соединений, в сборнике: Химия и технология сурьмы, Фр., 1965.

Производство и переработка сурьмы

Сурьма представляет собой полуметалл, имеющий серебристо-белый окрас с синеватым оттенком. В периодической системе химических элементов сурьме присвоен 51 номер. Стоит отметить, что сегодня известно существование четырех металлических аллотропных модификаций сурьмы, зависящих от давления. Кроме этого, в природе сурьма может встречаться, кроме стандартной кристаллической формы, еще в трех аморфных модификациях:

взрывчатая сурьма, образование которой происходит в результате электролиза соединения SbCI₃ в соляно-кислой среде. Однако, во время удара или прикосновения происходит взрыв, который возвращает вещество в его обычное состояние;
желтая сурьма образуется в результате реакции молекул кислорода с одной стороны и соединения водорода и сурьмы (SbH₃) с другой;
черная сурьма. Получить данное вещество можно, если пары желтой сурьмы подвергнуть резкому охлаждению.

Месторождения сурьмы

Среднее содержания вещества в земной коре составляет порядка 500 мг/т. Она входит в состав как осадочных, так и в изверженных пород. Однако, в последних ее содержание существенно ниже. Если говорить о содержании сурьмы в осадочных породах, то максимальным ее содержанием отличаются глинистые сланцы (1,2 г/т), бокситы (2 г/т) и фосфориты (2 г/т). Меньше всего сурьмы содержится в известняках и песчаниках (0,3 г/т). Угольная зола также имеет повышенное содержание вещества. Сурьма в природных соединениях проявляет металлические свойства и выступает халькофильным элементом, образуя антимонит. Однако, ей также присущи свойства металлоида, которые проявляются при формировании разных сульфосолей, таких как бурнонит, буланжерит, тетраэдрит, джемсонит, пиаргирит и многих других. Соединения сурьмы с медью, мышьяком и палладием характеризуются, как интерметаллические.

Залежи сурьмы найдены на территории многих стран, среди которых ЮАР, Алжир, Азербайджан, Таджикистан, Болгария, Россия, Финляндия, Казахстан, Сербия, Киргизия. Также производство сурьмы осуществляется в Чехии, Словакии, Боливии, Мексики, Японии. Однако, максимальное количество залежей сурьмы находится на территории Китая, которому принадлежит первое место в мире. В стране локализировано порядка 52% сурьмы от мирового запаса.

Получение сурьмы

Основным материалом для получения вещества являются сурьмяные руды. Они представляют собой образования, состоящие, главным образом, из различных минералов и сурьмы в том объеме, при котором извлечение чистого вещества будет выгодным с экономической точки зрения. В зависимости от процентного содержания основного вещества, сурьмяная руда подразделяется на очень богатую, богатую, обыкновенную и бедную. Таким образом, в составе руды может находится от 2% до 50% сурьмы.

Кроме этого, руды также классифицируются в соответствии с составом. Из них выделяют:

сульфидные, в которых около 70% от общей массы приходится на антимонит Sb₂S₃;
сульфидно-оксидные. Данный тип руд содержит около 50% сурьмы в оксидах;
оксидные. Содержание сурьмы в таких рудах превышает 50% всей рудной массы в соединениях оксида сурьмы.

Богатые руды являются наиболее выгодным источником добычи сурьмы. Из них получают концентрат вещества, после чего он отправляется в плавильную печь. Обычные и бедные руды для получения сурьмы не подходят с экономической точки зрения. Этот процесс является невыгодным, поскольку руда нуждается в обогащении, после которого переработка сурьмы осуществляется двумя способами: пирометаллургическим и гидрометаллургическим.

Пилометаллургический способ включает в себя два процесса – осадительный и восстановительный. При первом процессе за основу берутся сульфидные руды, которые плавятся при 1300 – 1400 0 С. В случае восстановительной плавки используется древесный уголь или коксовая пыль, с помощью которых оксид сурьмы восстанавливается до металла.

К гидрометаллургическому методу относится два процесса. Они заключаются в обработке руды с ее переводом в состояние раствора, после чего извлечение металла осуществляется из раствора.

Применение сурьмы

Чистый вид сурьмы представляет собой металл, имеющий очень повышенную хрупкость. Однако, металл можно сделать более твердым путем соединения сурьмы с другими металлами. При этом в обычных условиях процесс окисления не происходит. Благодаря такому уникальному свойству, сурьма является очень востребованной в промышленности. Ее добавляют ко множеству сплавов, количество которых превышает 200.

Так, сурьма является неотъемлемым компонентом сплавов, из которых производятся подшипники. Ее процентное содержание в них может находиться в пределах 4-15%, но ни процентом более, так как избыток сурьмы приводит к ломкости металлов. Подобные сплавы активно используются для строения танков, автомобилей, железнодорожного транспорта.

Сурьма обладает еще одним удивительным свойством, которое состоит в ее способности расширяться во время затвердевания. Данное свойство лежит в основе сплава свинца, сурьмы и олова в отношении 82%:15%:3% соответственно. Этот сплав имеет название «типографский», поскольку им отлично наполняются формы для разных видов шрифтов и делаются четкие оттиски. В данном случае сурьма сыграла в сплаве роль по увеличению ударной стойкости и износостойкости.

Данный металл также может выступать в качестве легирующего элемента. Как правило, она используется для легирования свинца. Такой свинец активно применяется в машиностроении для производства аккумуляторных пластин, труб, желобов, которые являются элементами транспортировки различных жидкостей в технике.

Сурьма в сплаве с цинком дает неорганическое соединение, которое имеет свойства полупроводника. Благодаря этому сплав может быть применен в транзисторах, тепловизорах, инфракрасных детекторах.

Промышленное использование является не единственным применением сурьмы. Вещество также применяется в косметологии и медицине. Например, сурьма по настоящее время является незаменимым лечебным средством для глаз, а также она входит в состав красок, которыми девушки окрашивают брови и ресницы. Однако, с лечебными свойствами сурьмы следует быть крайне осторожным, так как есть риск в составе препаратов может находиться некачественно очищенная сурьма, содержащая примеси тяжелых металлов (например, мышьяка), что может быть чревато для здоровья.

Сурьма

Сурьму применяли в странах Востока за 3000 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). По другой теории, от персидского «сурме» — металл. 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, главным образом для вызывания рвоты: пилюли из сурьмы, вино, выдержанное в чашах из сурьмы (при этом образовывался «рвотный камень» K[C₄H₂O₆Sb (OH)₂]·1/2H₂O).

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 Физические и химические свойства

Сурьма — серебристо-серый с синеватым оттенком хрупкий металл. Серая сурьма, Sb I, с ромбоэдрической решеткой, 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).

С концентрированной азотной кислотой образуется плохо растворимая b-сурьмяная кислота HSbO₃: 3Sb + 5HNO₃ = 3HSbO₃ + 5NO + H₂O.

Сурьма устойчива на воздухе до 600 °C. При дальнейшем нагревании окисляется до Sb₂O₃: 4Sb + 3O₂ = 2Sb₂O₃.

Оксид сурьмы (III) обладает фтором сурьма образует пентафторид SbF₅. При его взаимодействии с плавиковой кислотой HF возникает сильная кислота H[SbF₆].

Сурьма горит при внесении её порошка в Cl₂ с образованием смеси пентахлорида SbCl₅ и трихлорида SbCl₃: 2Sb + 5Cl₂ = 2SbCl₅, 2Sb + 3Cl₂ = 2SbCl₃.

Под действием водорода на соли Sb выделяется газ Применение

Производство сплавов

Электроника

Чистую сурьму используют для получения полупроводниковыми свойствами. Входит в состав сложных лекарственных синтетических препаратов. При изготовлении Ядерная энергетика, ядерное оружие

Очень важно 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 учитыватся любой страной ввиду угрозы ядерного терроризма.

Цены на металлическую сурьму в слитках чистотой 99 % составили около 6,5 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 гидролизуются с образованием малорастворимых продуктов.

Пыль и пары сурьмы вызывают носовые 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.

Сурьма

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: 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, что не позволяет использовать их в ядерном оружии.

Пороговая энергия для реакций с высвобождением нейтрона (1-го):
121 Sb — 9,248 Мэв
123 Sb — 8,977 Мэв
125 Sb — 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 на металлическую сурьму в слитках чистотой 99 % составили около 5,5 долл/кг.

Термоэлектрические материалы

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/м 3 , в атмосферном воздухе 0,01 мг/м 3 . 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.

Сурьма – полезные свойства и особенности металла

Черные брови восточных красавиц – первая ассоциация, возникающая у многих при упоминании сурьмы. Это интересный химический элемент, о природе которого спорят до сих пор.

Сурьма

Что представляет собой

Сурьма – элемент периодической системы Менделеева №51.
Международное обозначение – Stibium (Sb).
Самородок – непрозрачный серебристо-белый с синеватостью, крупнозернистый, блестящий.
Твердость по Моосу – 3-3,5.

Выделены разновидности вещества двух типов:

Аллотропные (металлы) – четыре.
Аморфные – три (сурьма черная, взрывчатая, желтая).

металл Сурьма

Вещество причислено к металлоидам (полу- либо квазиметаллам), поскольку сочетает характеристики обеих групп. Некоторые относят сурьму к металлам.
По составу это конгломерат двух изотопов.

Вещество радиоактивно, но неопасно: радионуклиды распадаются за два месяца. Самый «медлительный» живет менее трех лет.

История

История металла начинается с Древнего Востока. За две тысячи лет до нашей эры египетские модницы и модники чернили толченой сурьмой брови, подводили веки.

Происхождение русскоязычного термина «сурьма» двояко:

В Османской империи так именовали порошок металла галенит, которым турчанки чернили брови.
Персы обозначали словом «сурме» любой металл.

Латинское название вещества восходит к древнегреческому στίμμι. Во времена Средневековья в ходу был термин antimonium. К концу 18 века его ввел в научный оборот и список известных химических элементов «светило» европейской науки Антуан Лавуазье.

Однако первым из европейцев, на двести лет раньше, с сурьмой экспериментировал знаменитый немецкий алхимик Василий Валентин. Он описал свойства и способы получения вещества.

Термин Stibium восходит к «стибниту» – так называется природный сульфид сурьмы.

Физико-химические характеристики

Природная металлическая (серая) сурьма сочетает свойства металла и неметалла:

Твердая, блестит подобно металлу.
Однако это хрупкий металл. Его легко истереть до порошка в обычной ступке.
Вещество – маломощный электро- и теплопроводник.
При охлаждении расширяется.

По признакам 2, 3, 4 ее легко отличить от прочих металлов.

Свойства атома
Название, символ, номер	Сурьма́ / Stibium (Sb), 51
Атомная масса (молярная масса)	121,760(1) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p3
Радиус атома	159 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	140 пм
Радиус иона	(+5e)62 (−3e)245 пм
Электроотрицательность	2,05 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5, 3, −3
Энергия ионизации (первый электрон)	833,3 (8,64) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	6,691 г/см³
Температура плавления	903,9 K
Температура кипения	1908 K
Уд. теплота плавления	20,08 кДж/моль
Уд. теплота испарения	195,2 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,2 Дж/(K·моль)
Молярный объём	18,4 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	тригональная
Параметры решётки	ahex=4,307; chex=11,27
Отношение c/a	2,62
Температура Дебая	200 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 24,43 Вт/(м·К)
Номер CAS	7440-36-0

Интересны свойства модификаций вещества:

Желтая сурьма, нагреваясь, либо на ярком солнце становится полупроводником.
Взрывчатая детонирует при нагреве либо трении.

В стандартных условиях вещество химически устойчиво. Окисляется при 600°С.

Реагирует на концентрированные азотную и серную кислоты, галогены. Сурьма растворяется «царской водкой».

Технология получения

Сурьму получают простым способом:

Сульфидные руды обжигают.
Оксид металла восстанавливают углем.

Чистое вещество производят всего несколько стран. Три четверти мирового производства у Китая. Остаток делят Россия, Мьянма, Канада, Таджикистан, Боливия.

Цена продукта доступна: слитки чистоты 99,6% на мировых биржах торгуют по $6-7 за кг.

Месторождения и добыча

Сурьму находят в сульфидных рудах и гидротермальных жилах, содержащих руды серебра, кобальта, никеля.

Поставщики сырья – Евразия и Африка. Российские месторождения сосредоточены в Якутии.

Сурьма металл

Добыча ведется открытым либо закрытым способом.

Мировые резервы сурьмы оцениваются в 1,83 млн. тонн (половина – у Китая).

Присутствие в природе

В природе металл представлен по-разному:

самородки (иногда);
в составе руд свинца, меди, серебра;
как компонент минералов (их более сотни).

Промышленное значение имеет сульфид сурьмы – минерал антимонит.

Это один из самых распространенных веществ на планете – каждая тонна земной коры содержит 0,5 г сурьмы.

Больше всего данного вещества в осадочных породах и угольной золе, беднее вулканические продукты.

Где используется

Львиная доля сурьмяных продуктов используется промышленным и оборонным комплексом. Востребованы чистый концентрат и сплавы.

Применение сурьмы

Электроника

Почти все получаемое сырье (до 15% Sb в сплаве) забирают производители аккумуляторов и батарей. Металл идет на изготовление оплеток кабелей, электродов, поверхностей, экранирующих излучение.

Сегодня на первый план выходит электроника. Компьютеры, «умная» начинка автомобиля, оборудование майнинговых ферм не работают без полупроводников.

Ими выступают сурьмяные сплавы с алюминием, редкоземельными и другими подобными металлами (германий, индий, галлий).

Промышленность

Вещество применяется металлургией как компонент сплавов (номенклатура включает почти две сотни наименований), повышающий его твердость.

Особую пользу приносят композиты со свинцом, медью, оловом, висмутом. Из них получают легкоплавкий, но твердый, устойчивый к износу и коррозии металл.

Это материал для широкого спектра изделий:

подшипники;
трубы для перекачки агрессивных жидкостей;
пули, шрапнель;
припой;
гарт (материал типографского шрифта).

Для других традиционных отраслей промышленности на особом счету устойчивый к жару оксид вещества. Это компонент термо- и коррозиестойких красок (особенно для окраски корпуса морских и океанских лайнеров ниже ватерлинии), эмалей, стекла, керамики, тканей.

Другие сферы

Сурьмяные сульфиды применяет химическая и прочие отрасли промышленности:

вулканизация каучука;
люминесцентные лампы;
медицина (эластичная термостойкая резина, лекарственные препараты);
протрава при производстве текстиля.

Сурьма есть в бенгальских огнях, салютах, другой пиротехнике и спичечных головках.

Мелкий сурьмяный порошок – базис красок («железная чернь»), используемых художниками.

сурьмяный порошок

Сурьмяный порошок

Предостережение

Микродозы вещества (0,00001% по массе) присутствуют в живых организмах. Однако этот элемент, особенно трехвалентный и его производные, ядовиты.

ЯДОВИТЫЙ ПОЛУМЕТАЛЛ способен накапливаться в организме, подавляя работу щитовидной железы (появляется зоб) и половой сферы.

Сурьма и ее соединения отнесены к химически опасным веществам 2 класса.

Содержание вещества регулируется санитарными нормами.

Предельно допустимые концентрации (мг):

воздух – 0,01 (м³);
почва – 4,5 (кг);
вода питьевая – 0,005 (л);
вода природная – 0,05 (л);
промышленные стоки – 0,2 (л).

В зоне риска – работники добывающих и металлургических предприятий. Основное профзаболевание металлургов – сурьмяная «литейная лихорадка». Отравиться можно парами или пылью сурьмы.

Симптомы поражения: раздражение органов дыхания, глаз, кожи, кровотечение из носа.

Попадание вещества в ЖКТ менее опасно: при пищеварении оно проходит стадию гидролиза, после чего выводится из организма.

Для взрослого человека смертельная доза сурьмы – 100 мг, для ребенка – вдвое меньше.

Сурьма № 51 Sb

Сурьма

О сурьме можно рассказывать много. Это элемент с интересной историей и интересными свойствами:; элемент, используемый давно и достаточно широко; элемент, необходимый не только технике, но и общечеловеческой культуре. Историки считают, что первые производства сурьмы появились на древнем Востоке чуть ли не 5 тыс. лет назад.
В дореволюционной России не было ни одного завода, ни одного цеха, в которых бы выплавляли сурьму. А она была нужна — прежде всего полиграфии (как компонент материала для литер) и красильной промышленности, где и до сих пор применяются некоторые соединения элемента № 51. В начале XX в. Россия ежегодно ввозила из-за границы около тысячи тонн сурьмы.
В начале 30-х годов на территории Киргизской ССР, в Ферганской долине, геологи нашли сурьмяное сырье. В разведке этого месторождения принимал участие выдающийся советский ученый академик Д. И. Щербаков. В 1934 г. из руд Кадамджайского месторождения начали получать трехсернистую сурьму, а еще через год из концентратов этого месторождения на опытном заводе выплавили первую советскую металлическую сурьму. К 1936 г. производство этого вещества достигло таких масштабов, что страна полностью освободилась от необходимости ввозить его из-за рубежа.
Разработкой технологии и организацией производства советской сурьмы руководили инженеры Н. П. Сажин и С. М. Мельников, впоследствии известные ученые, лауреаты Ленинской премии.
Спустя 20 лет на Всемирной выставке в Брюсселе советская металлическая сурьма была признана лучшей в мире и утверждена мировым эталоном.

История сурьмы и ее названия

Наряду с золотом, ртутью, медью и шестью другими элементами, сурьма считается доисторической. Имя ее первооткрывателя не дошло до нас. Известно только, что,науке не известно, кто скрывается под псевдонимом «Василий Валентин». Возможно, автор книги «Триумфальная колесница антимония» изображен на этом старинном портрете. Надпись по овалу: «Брат Василий Валентин, монах ордена бенедиктинцев и философ-герметик» (т. е. алхимик)
например, в Вавилоне еще за 3 тыс. лет до н. э. из нее делали сосуды. Латинское название элемента «stibium» встречается в сочинениях Плиния Старшего. Однако греческое «axijk», от которого происходит это название, относилось первоначально не к самой сурьме, а к ее самому распространенному минералу — сурьмяному блеску.
В странах древней Европы знали только этот минерал. В середине века из него научились выплавлять «королек сурьмы», который считали полуметаллом. 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». Таким образом, одному из главных нынешних применений элемента № 51 много веков.
Свойства и способы получения сурьмы, ее препаратов и сплавов впервые в Европе подробно описаны в известной книге «Триумфальная колесница антимония», вышедшей в 1604 г. Ее автором на протяжении многих лет счищен алхимик монах-бенедиктинец Василий Валентин, живший якобы в начале ХУ в. Однако еще в прошлом веке было установлено, что среди монахов ордена бенедиктинцев такого никогда не бывало. Ученые пришли к выводу, что «Василий Валентин» — это псевдоним неизвестного ученого, написавшего свой трактат не раньше середины XVI в. . Название «антимоний», данное им природной сернистой сурьме, немецкий историк Липман производит от греческого ocvTepov — «цветок» (по виду сростков игольчатых кристаллов сурьмяного блеска, похожих на цветы семейства сложноцветковых).

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. Близки к нему английское и немецкое названия — antimony, Antimon.
Есть, правда, и другая версия. У нее меньше именитых сторонников, зато среди них создатель Швейка — Ярослав Гашек.
. В перерывах между молитвами и хозяйственными заботами настоятель Штальгаузенского монастыря в Баварии отец Леонардус искал философский камень. В одном из своих опытов он смешал в тигле пепел сожженного еретика с пеплом его кота и двойным количеством земли, взятой с места сожжения. Эту «адскую смесь» монах стал нагревать.
После упаривания получилось тяжелое темное вещество с металлическим блеском. Это было неожиданно и интересно; тем не менее отец Леонардус был раздосадован: в книге, принадлежавшей сожженному еретику, говорилось, что камень философов должен быть невесом и прозрачен. И отец Леонардус выбросил полученное вещество от греха подальше — на монастырский двор.
Спустя какое-то время он с удивлением заметил, что свиньи охотно лижут выброшенный им «камень» и при /этом быстро жиреют. И тогда отца Леонардуса осенила

Алхимики изображали сурьму и виде волка с открытой частыо гениальная идея: он решил, что открыл питательное вещество, пригодное и для людей. Он приготовил новую порцию «камня жизни», растолок его и этот порошок добавил в кашу, которой питались его тощие братья во Христе.
На следующий день все сорок монахов Штальгаузенского монастыря умерли в страшных мучениях. Раскаиваясь в содеянном, настоятель проклял свои опыты, а «камень жизни» переименовал в антимониум, то есть средство против монахов.
За достоверность деталей этой истории ручаться трудно, но именно эта версия изложена в рассказе Я. Гашека «Камень жизни».
Этимология слова «антимоний» разобрана выше довольно подробно. Остается только добавить, что русское название этого элемента — «сурьма» — происходит от турецкого «сюрме», что переводится как «натирание» или «чернение бровей». Вплоть до XIX в. в России бытовало выражение «насурьмить брови», хотя «сурьмили» их далеко не всегда соединениями сурьмы. Лишь одно из них — черная модификация трехсернистой сурьмы — применялось как краска для бровей. Его и обозначили сначала словом, которое позже стало русским наименованием элемента № 51.
А теперь давайте выясним, что же скрывается за этими названиями.

Металл или неметалл?

Средневековым металлургам и химикам были известны семь металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, железо и ртуть. Открытые в то время цинк, висмут и мышьяк вместе с сурьмой были выделены в специальную группу «полуметаллов»: они хуже ковались, а ковкость считалась основным признаком металла. К тому же, по алхимическим представлениям, каждый металл был связан с каким-либо небесным телом. А тел таких знали семь: Солнце (с ним связывалось золото), Луна (серебро), Меркурий (ртуть), Венера (медь), Марс (железо), Юпитер (олово) и Сатурн (свинец).
Для сурьмы небесного тела не хватило, и на этом основании алхимики никак не желали признать ее самостоятельным металлом. Но, как это ни странно, частично они были правы, что нетрудно подтвердить, проанализировав физические и химические свойства сурьмы.
Сурьма (точнее, ее самая распространенная серая модификация) выглядит как обыкновенный металл традиционного серо-белого цвета с легким синеватым оттенком. Синий оттенок тем сильнее, чем больше примесей. Металл этот умеренно тверд и исключительно хрупок: в фарфоровой ступке фарфоровым пестиком этот металл (!) нетрудно истолочь в порошок. Электричество и тепло сурьма проводит намного хуже большинства обычных металлов: при 0° С ее электропроводность составляет лишь 3,76% электропроводности серебра. Можно привести и другие характеристики — они не изменят общей противоречивой картины. 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». Внешний, электронный слой атома сурьмы состоит из пяти валентных электронов s2p3. Три из них (р-электроны) — неспаренные и два (s-электроны) — спаренные. Первые легче отрываются от атома и определяют характерную для сурьмы валентность 3+. При проявлении этой валентности пара цеподелепных валентных электронов s2 находится как бы в запасе. Когда же этот запас расходуется, сурьма становится пятивалентной. Короче говоря, она проявляет те же валентности, что и ее аналог по группе — неметалл фосфор.
Проследим, как ведет себя сурьма в химических реакциях с другими элементами, например с кислородом, и каков характер ее соединений.
При нагревании на воздухе сурьма легко превращается в окисел Sb₂0₃ — твердое вещество белого цвета, почти не растворимое в воде. В литературе это вещество часто называют сурьмянистым ангидридом, но это неправильно. Ведь ангидрид является кислотообразующим окислом, а у Sb(OH)₃, гидрата Sb₂0₃, основные свойства явно преобладают над кислотными. Свойства низшего окисла сурьмы говорят о том, что сурьма — металл. Но высший окисел сурьмы Sb₂0₅ — это действительно ангидрид с четко выраженными кислотными свойствами. Значит, сурьма все-таки неметалл?

Есть еще третий окисел — Sb₂0₄. В нем один атом сурьмы трех-, а другой пятивалентен, и этот окисел самый устойчивый. Во взаимодействии ее с прочими элементами — та же двойственность, и вопрос, металл сурьма или неметалл, остается открытым. Почему же тогда во всех справочниках она фигурирует среди металлов? Главным образом ради классификации: надо же ее куда-то девать, а внешне она больше похожа на металл.

Зачем нужна сурьма

Металлическая сурьма из-за своей хрупкости применяется редко. Однако, поскольку сурьма увеличивает твердость других металлов (олова, свинца) и не окисляется при обычных условиях, металлурги нередко вводят ее в состав различных сплавов. Число сплавов, в которые входит элемент № 51, близко к двумстам. Наиболее известные сплавы сурьмы — твердый свинец (или гартблей), типографский металл, подшипниковые металлы.
Подшипниковые металлы — это сплавы сурьмы с оловом, свинцом и медью, к которым иногда добавляют цинк и висмут. Эти сплавы сравнительно легкоплавки, из них методом литья делают вкладыши подшипников. Наиболее распространенные сплавы этой группы — баббиты — со-держат от 4 до 15% сурьмы. Баббиты применяются в станкостроении, на железнодорожном и автомобильном транспорте. Подшипниковые металлы обладают достаточной твердостью, большим сопротивлением истиранию, высокой коррозионной стойкостью.
Сурьма принадлежит к числу немногих металлов, расширяющихся при затвердевании. Благодаря этому свойству сурьмы типографский металл — сплав свинца (82%),’ олова (3%) и сурьмы (15%) — хорошо заполняет формы при изготовлении шрифтов; отлитые из этого металла строки дают четкие отпечатки. Сурьма придает типографскому металлу твердость, ударную стойкость 11 износостойкость.
Свинец, легированный сурьмой (от 5 до 15%), известен под названием гартблея, или твердого свинца. Добавка к свинцу уже 1% Sb сильно повышает его твердость. Твердый свинец используется в химическом машиностроении, а также для изготовления труб, по которым транспортируют агрессивные жидкости. Из него же делают оболочки телеграфных, телефонных и электрических кабелей, электроды, пластины аккумуляторов. Последнее, кстати,— одно из самых главных применений элемента № 51. Добавляют сурьму и к свинцу, идущему на изготовление шрапнели и пуль.

Широкое применение в технике находят соединения сурьмы. Трехсернистую сурьму используют в производстве спичек в пиротехнике. Большинство сурьмяных препаратов также получают из этого соединения. Пятисерпистую сурьму применяют для вулканизации каучука. У «медицинской» резины, в состав которой входит Sb₂S₅, характерный красный цвет и высокая эластичность. Жаростойкая трехокись сурьмы используется в производстве огнеупорных красок и тканей. Краска «сурьмин», основу которой составляет трехокись сурьмы, применяется для окраски подводной части и надпалубных построек кораблей.
Интерметаллические соединения сурьмы с алюминием, галлием, индием обладают полупроводниковыми свойствами. Сурьмой улучшают свойства одного из самых важных полупроводников — германия. Словом, сурьма — один из древнейших металлов, известных человечеству,— необходима ему и сегодня.

ХИМИЧЕСКИЙ ХИЩНИК. В средневековых книгах сурьму обозначали фигурой волка с открытой пастью. Вероятно, такой «хищный» символ этого металла объясняется тем, что сурьма растворяет («пожирает») почти все прочие металлы. На дошедшем до нас средневековом рисунке изображен волк, пожирающий царя. Зная алхимическую символику, этот рисунок следует понимать как образование сплава золота с сурьмой.
СУРЬМА ЦЕЛИТЕЛЬНАЯ. В XV—XVI вв. некоторые препараты сурьмы часто применяли как лекарственные средства, главным образом как отхаркивающие и рвотные. Чтобы вызвать рвоту, пациенту давали вино, выдержанное в сурьмяном сосуде. Одно из соединений сурьмы, KC₄H₄O₄(SbO) • Н₂0, так и называется рвотным камнем.

Соединения сурьмы и сейчас применяются в медицине для лечения некоторых инфекционных заболеваний человека и животных. В частности, их используют при лечении сонной болезни.