Сурьма

Сурьма

Сурьма - это химический элемент с символом Sb(от лат. stibium) и атомным номером 51. Это блестящий серый металлоид, с твердостью по шкале Мооса 3, который слишком мягок для изготовления твердых предметов.
Сурьма входит в 15 группу периодической таблицы, является одним из элементов, называемых пниктогенами, и имеет электроотрицательность 2,05. В соответствии с периодическими тенденциями, она более электроотрицательна, чем олово или висмут, и менее электроотрицательна, чем теллур или мышьяк.
Сурьма стабильна на воздухе при комнатной температуре, но при нагревании реагирует с кислородом, образуя триоксид сурьмы(Sb2O3). Она встречается в природе в основном в виде сульфидного минерала стибнита( Sb2S3).
Соединения сурьмы часто классифицируются в зависимости от степени окисления: Sb(III) и Sb(V). Состояние окисления +5 более стабильно.

Положение сурьмы в ПСЭ

Положение сурьмы в ПСЭ

Изотопы
Сурьма имеет два стабильных изотопа: 121Sb с естественным содержанием 57,36% и 123Sb с естественным содержанием 42,64%. Она также имеет 35 радиоизотопов, самым долгоживущим из которых является 125Sb с периодом полураспада 2,75 года.

Аллотропы
Известны четыре аллотропа сурьмы: стабильная металлическая форма и три метастабильные формы(взрывчатая, черная и желтая).
Элементарная сурьма представляет собой хрупкий, серебристо-белый, блестящий металлоид. При медленном охлаждении расплавленная сурьма кристаллизуется в тригональную ячейку, изоморфную с серым аллотропом мышьяка.
Редкая взрывчатая форма сурьмы может образовываться при электролизе трихлорида сурьмы. При царапании острым предметом происходит экзотермическая реакция и выделяются белые пары с образованием металлической сурьмы; при растирании пестиком в ступке происходит сильная детонация.
Черная сурьма образуется при быстром охлаждении паров сурьмы. Она имеет такую же кристаллическую структуру, как красный фосфор и черный мышьяк; окисляется на воздухе и может самовозгораться. При температуре 100°C он постепенно переходит в стабильную форму. Желтый аллотроп сурьмы - самый нестабильный; он был получен только при окислении стибина(SbH3) при температуре -90 °С.

История
Сурьма известна, как и ее соединения, с глубокой древности. Некоторые исследователи утверждают, что металлическую сурьму применяли в Южной Вавилонии для изготовления сосудов около 3400 лет до н.э. Однако, самым распространенным использованием сурьмы было применение ее соединений в качестве косметических средств. Из них изготавливались румяна и черная краска для бровей. Однако, в Египте, по всей видимости, сурьма была неизвестна или почти неизвестна. Об этом свидетельствуют раскраска мумий и исследования египетских гробниц.

В древности сурьму путали со свинцом. Лишь в алхимической литературе эпохи Возрождения сурьма определяется достаточно точно. У Георгия Агриколы уже точно указывается, что сурьма представляет собой металл, отличающийся от других металлов. Василий Валентин посвятил сурьме целый трактат «Триумфальная колесница антимония». В нем он описал применение сурьмы и ее соединений.

По поводу латинского названия сурьмы – антимоний – существует несколько версий. Скорее всего, название происходит от греческого антимонос – противник уединения, чем подчеркивается совместное присутствие сурьмы с другими минералами. Русское слово «сурьма» имеет тюркский корень. Первоначальное его значение - грим, мазь, сохранившееся до нашего времени в некоторых восточных языках. Русское название «сурьма» было введено в 1724 году.

Антипирены
Сурьма в основном используется в виде триоксида для огнезащитных составов, всегда в сочетании с галогенированными антипиренами, за исключением галоген-содержащих полимеров. Огнезащитный эффект триоксида сурьмы возникает в результате образования галогенированных соединений сурьмы, которые реагируют с атомами водорода, а также, возможно, с атомами кислорода и радикалами OH, тем самым препятствуя возгоранию.

Антипирены представляют собой разнообразную группу химических веществ, которые добавляются в промышленные материалы, такие как пластмассы и текстиль, а также в поверхностные покрытия и лакокрасочные материалы. Антипирены активируются в присутствии источника воспламенения и предназначены для предотвращения или замедления дальнейшего развития воспламенения различными физическими и химическими методами. Они могут быть добавлены в сополимер в процессе полимеризации, или позже добавлены в полимер в процессе формовании(экструзии), или(особенно для текстиля) нанесены в качестве финишного покрытия.

Рынки сбыта этих огнезащитных составов включают детскую одежду, игрушки, самолеты и автомобильные чехлы для сидений. Их также добавляют в полиэфирные смолы в композитах из стекловолокна для таких изделий, как кожухи двигателей легких самолетов.
Важно! Смола горит в присутствии внешнего пламени, но гаснет после удаления внешнего пламени.

Сплавы
Сурьма образует очень полезный сплав со свинцом, повышая его твердость и механическую прочность. Для большинства применений, связанных со свинцом, в качестве легирующего металла используется различное количество сурьмы. В свинцово-кислотных аккумуляторах эта добавка улучшает прочность пластин и характеристики зарядки. Сурьма используется в антифрикционных сплавах(например, металл Баббита), в пулях и свинцовой дроби, оболочке электрических кабелей, типографском металле и в закалочных сплавах с низким содержанием олова при производстве органных труб.

Металл Баббита(подшипниковый металл) - это любой из нескольких сплавов, используемых для опорной поверхности в подшипниках скольжения. Оригинальный сплав Баббита был изобретен в 1839 году Исааком Баббитом в Таунтоне(штат Массачусетс).
Баббит чаще всего используется в качестве тонкого поверхностного слоя в сложной, многометаллической структуре, характеризуется устойчивостью к галтовке. Баббитовый металл мягкий и легко повреждается, что позволяет предположить, что он может быть непригоден для использования в качестве несущей поверхности. Однако его структура состоит из мелких твердых кристаллов, рассеянных в более мягком металле, что делает его металломатричным композитом. По мере износа подшипника более мягкий металл несколько стирается, создавая пути для смазки между твердыми участками, которые обеспечивают фактическую поверхность подшипника. Когда в качестве более мягкого металла используется олово, трение заставляет олово плавиться и работать в качестве смазки, защищая подшипник от износа при отсутствии других смазочных материалов.

Три другие области применения потребляют почти все остальное мировое предложение:

  • Одна область применения - стабилизатор и катализатор для производства полиэтилентерефталата(ПЭТ).
  • Другая - средство для удаления микроскопических пузырьков в стекле, в основном для телевизионных экранов - ионы сурьмы взаимодействуют с кислородом, подавляя склонность последнего к образованию пузырьков.
  • Третья область применения - пигменты.

Медицина
В биологии и медицине сурьма используется редко. Лекарства, содержащие сурьму, известные как антимониальные препараты, используются в качестве слабительных средств. Соединения сурьмы используются в качестве противопротозойных препаратов. Антимонилтартрат калия(тартаровый эметик), использовался в качестве противошистосомного препарата с 1919 года. Впоследствии он был заменен празиквантелом.
Сурьма и ее соединения используются в некоторых ветеринарных препаратах, таких как антиомалин и тиомалат сурьмы лития, в качестве кондиционера для кожи жвачных животных. Сурьма оказывает питательное и кондиционирующее действие на кератинизированные ткани животных.

Препараты на основе сурьмы, такие как меглюмина антимониат, также считаются препаратами выбора для лечения лейшманиоза у домашних животных. Помимо низкого терапевтического индекса, эти препараты обладают минимальным проникновением в костный мозг, где обитают некоторые амастиготы Leishmania, и вылечить болезнь - особенно висцеральную форму - очень сложно.

Влияние сурьмы и ее соединений на здоровье человека и окружающую среду сильно различается. Элементарная металлическая сурьма не влияет на здоровье человека и окружающей среды. Вдыхание триоксида сурьмы(и подобных плохо растворимых частиц Sb(III)) считается вредным и предположительно вызывает рак. Однако эти эффекты наблюдаются только у самок крыс и после длительного воздействия высоких концентраций пыли.

Предполагается, что эти эффекты связаны с вдыханием плохо растворимых частиц Sb, что приводит к нарушению легочного клиренса, перегрузке легких, воспалению и, в конечном итоге, образованию опухолей, а не с воздействием ионов сурьмы. Хлориды сурьмы вызывают коррозию кожи. Воздействие сурьмы не сравнимо с воздействием мышьяка; это может быть вызвано значительными различиями в поглощении, метаболизме и выведении мышьяка и сурьмы.

Сурьма в основном выводится из организма человека с мочой. Сурьма и ее соединения не вызывают острых последствий для здоровья человека, за исключением тартрата калия сурьмы("тартаровый эметик"), которое намеренно используется для лечения больных лейшманиозом.

Токсичность
Некоторые соединения сурьмы токсичны, особенно триоксид сурьмы и тартрат сурьмы. Эффекты могут быть похожи на отравление мышьяком. Профессиональное воздействие может вызвать раздражение дыхательных путей, пневмокониоз, пятна сурьмы на коже, желудочно-кишечные симптомы и сердечную аритмию. Кроме того, Sb2O3 потенциально канцерогенен(!) для человека.

Неблагоприятные последствия для здоровья наблюдались у людей и животных после ингаляционного, перорального или дермального воздействия сурьмы и соединений сурьмы. Токсичность сурьмы обычно возникает либо в результате профессионального воздействия, либо во время терапии, либо при случайном попадании в организм. Неясно, может ли сурьма попасть в организм через кожу.

Важно! Наличие низких уровней сурьмы в слюне может быть связано с кариесом зубов.


Используемая литература:
1) Д.Н.Трифонов, В.Д.Трифонов - Как были открыты химические элементы.
2) Wikipedia.org.


Последние записи блога:


Станьте первым!



pangenes.ru © 2022
Яндекс.Метрика