Строение атома сурьмы (sb), схема и примеры

Первые производства сурьмы появились на древнем Востоке 5 тысяч лет назад. Сурьмяная бронза (сплав меди и олова с добавлением сурьмы) использовалась в период Вавилонского царства во втором тысячелетии до н.э.  Исторически сложилось так, что в русской химической терминологии у этого элемента три названия.

Химический элемент называется «сурьма», в  формулах произносится «стибиум», а соединения сурьмы с металлами называются антимонидами». В 1789 г. Лавуазье включил сурьму в список простых веществ, дав ей название antimoine от лат. «antimonium». Оно и сейчас остается французским названием элемента № 51.

Итак, сурьма (символ — Sb) имеет атомный номер 51 в Таблице Менделеева с атомной массой 121, 760 а.е.м. и относится к группе полуметаллов.

Существуют четыре аллотропные разновидности сурьмы: кристаллическая, взрывчатая, чёрная и жёлтая. Наиболее устойчивая, и поэтому самая распространённая – кристаллическая сурьма. Взрывчатая — взрывается при любом соприкосновении. Чёрная и жёлтая — неустойчивы и при пониженных температурах переходят в кристаллическую.

Кристаллическая сурьма по внешнему виду напоминает металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, довольно хрупкий (легко истирается в порошок).

Cурьма токсична и относится к ядовитым веществам. Пыль и пары этого элемента вызывают носовое кровотечение, сурьмяную лихорадку. Французский термин сурьмы «antimoine» переводится буквально: «против монахов».

Такое название, возможно, возникло из легенды 15 века, в которой настоятель одного мужского монастыря заметил, что свиньи быстро жиреют, потребляя сурьму. Решив, что этот рецепт набора веса сгодится и для людей, он добавил в кашу истощённой братии монастыря сурьму.

На следующий день все кто ел — были мертвы. Эту легенду подробно описал Ярослав Гашек в рассказе «Камень жизни»  в 1910 году. Отсюда происходит и русское название главного рудного минерала – антимонит с формулой Sb2S3, где содержание сурьмы составляет 72 %.

Антимонитовые руды являются основным источником для получения сурьмы и её соединений.

Мировая добыча сурьмы по итогам 2015 года составила около 145 тысяч тонн.  Основные объемы добычи приходятся на Китай (47%), Россию (17%), Боливию (15%) и Таджикистан (12%).

В Китае основная добыча ведется в провинции Хунань, где расположено крупнейшее в мире сурьмяное месторождение Сикуаньшань.   В России главный регион по добыче антимонитовых руд — Республика Саха (Якутия), где расположены крупные месторождения Сарылах и Сентачан.

Сурьма применяется при производстве диодов и инфракрасных детекторов. Является компонентом свинцовых сплавов, увеличивающим их твёрдость и механическую прочность.

Источник: http://www.planetarium-moscow.ru/about/news/elementy-yadovityy-polumetall-surma/

Сурьма

Сурьма Свойства атома Химические свойства Термодинамические свойства простого вещества Кристаллическая решётка простого вещества

Атомный номер	51
Внешний вид простого вещества	металл серебристо-белого цвета
Атомная масса (молярная масса)	121,760 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	159 пм
Энергия ионизации (первый электрон)	833,3 (8,64) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Kr] 4d10 5s2 5p3
Ковалентный радиус	140 пм
Радиус иона	(+6e)62 (-3e)245 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,05
Электродный потенциал	0
Степени окисления	5, 3, −3
Плотность	6,691 г/см³
Молярная теплоёмкость	25,2[1] Дж/(K·моль)
Теплопроводность	24,43 Вт/(м·K)
Температура плавления	903,9 K
Теплота плавления	20,08 кДж/моль
Температура кипения	1908 K
Теплота испарения	195,2 кДж/моль
Молярный объём	18,4 см³/моль
Структура решётки	тригональная
Параметры решётки	4,510 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	200,00 K

Sb	51
121,760
[Kr]4d105s25p3
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: 121Sb (изотопная распространённость 57,36 %) и 123Sb (42,64 %). Единственный долгоживущий радионуклид — 125Sb 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): 121Sb — 9,248 Мэв 123Sb — 8,977 Мэв 125Sb — 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

Цены на металлическую сурьму в слитках чистотой 99 % составили около 5,5 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 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.

В сточных промышленных водах, сбрасываемых на очистные сооружения, имеющие биофильтры, содержание сурьмы не должно превышать 0,2 мг/л.

Дополнительная информация

Антимоний

Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/sb

И её использование в жизни человека.. i. общая характеристика сурьмы. ii. происхождение. iii. нахождение в природе. iv. физические свойства. v. химические. — презентация

1 и её использование в жизни человека.

2 I. Общая характеристика сурьмы. II. Происхождение. III. Нахождение в природе. IV. Физические свойства. V. Химические свойства. VI. Получение. VII. Использование в жизни.

3 Сурьма-химический элемент главной подгруппы пятой группы, 5 периода периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева; атомный номер 51, атомная масса 121,75. Обозначается символом Sb (лат.Stibium).Металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком.

4 Сурьма известна с глубокой древности: её применяли в качестве материала для изготовления сосудов, использовали для чернения бровей. В 1789 году А.

Лавуазье включил Сурьму в список химических элементов под названием antimoine. Русское «сурьма» произошло от турецкого surme.

Подробное описание свойств и способов получения Сурьмы и ее соединений впервые дано алхимиком Василием Валентином (Германия) в 1604 году.

5 В магме и биосфере Сурьма рассеяна. Известны собственно сурьмяные месторождения, а также сурьмянортутные, сурьмяносвинцовые, золотосурьмяные, сурьмяновольфрамовые.

Из 27 минералов Сурьмы главное промышленное значение имеет антимонит (Sb 2 S 3 ). Благодаря сродству с серой Сурьма в виде примеси часто встречается в сульфидах мышьяка, висмута, никеля, свинца, ртути, серебра и других элементов.

Зафиксированы случаи присутствия сурьмы в составе метеоритов.

Сурьма относится к разряду «полуметаллов», потому что по внешнему виду сурьма-типичный металл (серо-белый цвет с легким синеватым оттенком), но, в отличие от большинства металлов, она, во-первых, очень хрупка и легко истирается в порошок, а во-вторых, значительно хуже проводит электричество и тепло.

Да и в химических реакциях сурьма проявляет такую двойственность, что не позволяет однозначно ответить на вопрос: металл она или не металл. Сурьма известна в кристаллической и трех аморфных формах (взрывчатая, черная и желтая).

Взрывчатая Сурьма взрывается при любом соприкосновении; черная- при быстром охлаждении паров Сурьмы; желтая — при пропускании кислорода в сжиженный SbH 3. Желтая и черная Сурьма неустойчивы, при пониженных температурах переходят в обыкновенную Сурьму.

7 Сурьма.

8 Сурьма имеет 5 электронов на последнем энергетическом уровне. До завершения ей не хватает 3 электронов. Конфигурация внешних электронов атома Sb 5s 2 5p 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 других галогенами, образуя галогениды сурьмы. С кислородом взаимодействует при температуре выше 630 °С с образованием Sb 2 О 3.

При сплавлении с серой получаются сульфиды сурьмы, так же взаимодействует с фосфором и мышьяком. Сурьма устойчива по отношению к воде и разбавленным кислотам.

Практический интерес представляют труднорастворимые соли сурьмяной кислоты — антимонаты (MeSbO 3 ·3H 2 O, где Me — Na, К) и соли не выделенной метасурьмянистой кислоты — метаантимониты (MeSbO 2 ·3H 2 O), обладающие восстановительными свойствами. Сурьма соединяется с металлами, образуя антимониды.

Он состоит из двух стадий: обработки сырья щелочным сульфидным раствором с переводом Сурьмы в раствор в виде солей сурьмяных кислот выделения Сурьмы электролизом Осадительная плавка Sb 2 S 3 + 3Fe=> 2Sb + 3FeS Восстановительная плавка Восстановительная плавка Сурьмы основана на восстановлении ее оксидов до металла древесным углем или каменноугольной пылью и ошлаковании пустой породы. Восстановительной плавке предшествует окислительный обжиг при 550 °С с избытком воздуха. Огарок содержит нелетучий оксид Сурьмы Как для осадительной, так и для восстановительной плавок возможно применение электропечей. Для полнейшей очистки сурьмы от примесей применяют кристаллофизический метод очистки зонную плавку.

10 Твердые и коррозионностойкие сплавы свинца с сурьмой применяют в химическом машиностроении (для облицовки ванн и другой кислотоупорной аппаратуры), а также для изготовления труб, по которым транспортируются кислоты, щелочи и другие агрессивные жидкости.

Широко применяют подшипниковые сплавы (баббиты), в состав которых входят олово, медь и сурьма. Трехокись сурьмы служит огнестойкой добавкой к тканям ею пропитывают театральные занавеси, драпировки, брезенты. Изготовленной на ее основе краской «сурьмин» окрашивают подводную часть и надпалубные постройки кораблей.

В качестве пигмента соединения этого элемента входят в состав многих красок, применяемых в живописи («неаполитанская желтая»), в производстве керамики и фарфора, белого молочного стекла и эмали для кухонной посуды.

Соединения сурьмы каждый из нас не раз держал в руках: боковая поверхность спичечной коробки покрыта составом, который, наряду с красным фосфором, содержит сульфид сурьмы (они-то и придают «терке» темно-коричневый цвет). Некоторые ее соли явно склонны к пиротехническим эффектам. Сурьма и ее 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.

11 Информация взята с сайтов:

Источник: http://www.myshared.ru/slide/676917/

Взаимосвязь электронного строения атома со свойствами простых и сложных веществ. Комплементарность

Валентность элемента.
По квантово-механическим представлениям
валентность элемента определяется
числом неспаренных электронов в атоме
элемента.

• Валентные электроны
  могут принимать участие в образовании
  химических связей: для s-
  и р-элементов валентными являются
  электроны внешнего энергетического
  уровня, для d-семейства
  – электроны внешнего и предвнешнего
  энергетических уровней.
• Например, валентными
  электронами в атоме селена считаются
  …4s24p4.
  В нормальном состоянии атома эти
  
  распределены по соответствующим
  орбиталям следующим образом:
• Se B=2
• 4s 4p 4d
• По этой схеме неспаренных
  электронов два, следовательно, валентность
  селена в нормальном состоянии атома
  равна двум.
• Если атому сообщить
  некоторое количество энергии, то атом
  перейдет в так называемое возбужденное
  состояние за счет перехода одного или
  нескольких из спаренных электронов в
  свободные орбитали данного энергетического
  уровня. Например,

1. Se* B*=4
2. 4s 4p 4d
3. Вэтом энергетическом состоянии (…4s24p34d1)
   неспаренных электронов четыре,
   следовательно, валентность равна
   четырем.
4. Se** B**=6
5. 4s 4p 4d
6. В данном энергетическом
   состоянии (…4s14p34d2)
   шесть неспаренных
   ,
   следовательно, валентность селена равна
   шести.

Для
элементов побочных подгрупп валентность
атомов в нормальном состоянии равна
нулю, т.к. внешние спаренныеs-электроны
как бы блокируют неспаренные d-электроны.
Например, в атоме ванадия валентными

считаются …3d34s2.
В нормальном состоянии:

• VB=0
• 3d 4s 4p 4d
• V* B*=5
• 3d 4s 4p 4d
• Для элементов побочных
  подгрупп можно определить только
  максимальную валентность в возбужденном
  состоянии атома.

Степень окисления
элемента. Степень
окисления элемента часто совпадает по
абсолютному значению с валентностью
этого элемента в определенном
энергетическом состоянии. Для элемента,
имеющего переменную валентность,
характерны и переменные степени
окисления. Например, для хлора.

1. Внешний энергетический Валентность Степени окисления
2. уровень атома хлора хлора хлора
3. Cl B=1 -1; +1
4. 3s 3p 3d

• Cl* B*=3 +3
• 3s 3p 3d

1. 3s 3p 3d
2. Cl*** B***=7 +7
3. 3s 3p 3d

Металлические свойства
проявляют элементы, на высшем энергетическом
уровне которых число

меньше номера внешнего энергетического
уровня. Это все d-
и f-элементы,
s-элементы
(кроме водорода и гелия), некоторые
р-элементы.

Неметаллические
свойства проявляют
элементы, у атомов которых на внешнем
энергетическом уровне число

больше номера этого уровня.

Если число

внешнего энергетического уровня
совпадает с номером уровня, то свойства
элемента промежуточные между свойствами
металлов и неметаллов.

Свойства оксидов и
гидроксидов.
Кислотно-основные свойства оксидов и
гидроксидов зависят от степени окисления
элементов.

• Оксиды металлов в
  низших степенях окисления (+1, +2) имеют
  основный характер. В качестве гидроксидов
  им соответствуют основания:
• Основный
  оксид Гидроксид-основание
• Na2O NaOH
• MgO Mg(OH)2
• MnO Mn(OH)2
• Оксиды неметаллов и
  металлов со степенью окисления больше
  +4 имеют кислотный характер. В качестве
  гидроксидов кислотным оксидам
  соответствуют кислоты:
• Кислотный
  оксид Гидроксид-кислота
• SO3 H2SO4
• N2O5 HNO3
• Cl2O7 HClO4
• CrO3 H2CrO4
• Mn2O7 HMnO4

Оксиды металлов в
степени окисления +3, +4 проявляют, как
правило, амфотерные свойства. Амфотерными
свойствами обладают также оксиды
некоторых металлов в степени окисления
+2: BеO,
ZnO,
PbO,
SnO,
CuO.
В качестве гидроксидов амфотерным
оксидам соответствуют и кислоты, и
основания одновременно.

1. Кислота Амфотерный
   оксид Основание
2. H2ZnO2 ZnO Zn(OH)2
3. HAlO2 Al2O3 Al(OH)3
4. H2SnO3 SnO2 Sn(OH)4

Пример 1.
Порядковый номер элемента равен 30.
Укажите положение элемента в периодической
системе: период, группу, подгруппу.
Составьте электронную формулу атома
элемента. Укажите электронное семейство,
металл или неметалл.

Составьте
электронно-графическую формулу для
валентных электронов в нормальном и
возбужденном состояниях. Укажите
возможные валентности и степени окисления
атома.

Составьте формулы высших и низших
оксидов и соответствующих им гидроксидов.

Решение.
В периодической системе элементов
Д.И.Менделеева находим элемент с
порядковым номером 30 – цинк: период –
4, группа – II,
подгруппа – побочная . Заряд ядра
составляет +30, число электронов – 30.

Электронная формула
атома цинка:

1s22s22p63s24s23d10.

Цинк относится к
d-семейству,
т.к. последним заполняется d-подуровень.
Число

на внешнем уровне (2) меньше номера
внешнего уровня (4), следовательно,
элемент – металл.

• Электронно-графическая
  формула для энергетического состояния
  атома …4s23d10
• а) в нормальном состоянии
• Zn B=0
• 3d 4s 4p 4d
• б) в возбужденном
  состоянии
• Zn* B*=2
• 3d 4s 4p 4d
• В соединениях цинк
  имеет степень окисления +2.

Оксид ZnO.
Характер оксида амфотерный.

Гидроксид Zn(OH)2
и H2ZnO2.

Пример 2. Окончание
электронной формулы …5s25p3.
Укажите положение элемента в периодической
системе: период, группу, подгруппу,
назвать элемент. Составьте электронную
формулу атома элемента. Укажите
электронное семейство, металл или
неметалл.

Составьте электронно-графическую
формулу для валентных

в нормальном и возбужденном состояниях.
Укажите возможные валентности и степени
окисления атома.

Составьте формулы
высших и низших оксидов и соответствующих
им гидроксидов.

Решение.
Так как внешний энергетический уровень
атома пятый, элемент находится в пятом
периоде. Общее число валентных

равно пяти, следовательно, элемент
находится в пятой группе.

Так как
заполняется р-подуровень, то элемент
расположен в главной подгруппе. В таблице
элементов Д.И.Менделеева находим, что
это элемент №51 – сурьма. Заряд ядра
равен +51, общее число

— 51.

Сурьма относится к р-семейству, т.к.
последним заполняется р-подуровень.
Число

png» width=»17″>
на внешнем энергетическом уровне (5)
равно числу внешнего уровня (5), это
значит, что сурьма может проявлять как
металлические, так и неметаллические
свойства.

1. Электронная формула
   атома сурьмы:
2. 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p3.
3. Электронно-графическая
   формула:
4. а) в нормальном состоянии
5. Sb B=3
6. 5s 5p 5d
7. б) в возбужденном
   состоянии

• Sb* B*=3
• 5s 5p 5d
• Степени окисления
  сурьмы в соединениях: +3, +5.
• Оксид Sb2O3.
• Характер оксида
  амфотерный.
• Гидроксиды Sb(OH)3
  и HSbO2.
• Высший оксид Sb2O5.
• Характер оксида
  кислотный.
• Гидроксид HSbO3.

Источник: https://studfile.net/preview/1743491/page:17/