Сурьма и её характеристики

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.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

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.

Другое латинское название элемента, «stibium», встречается в сочинениях Плиния Старшего в первом веке н. э. и стало международным. Русское слово «сурьма» родом из турецкого языка. Так и сейчас на Востоке называется порошок для  чернения бровей. По другим данным, «сурьма» — от персидского «сурме» — металл.

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

Сурьма и её характеристики

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).

Сурьма и её характеристики

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».

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Как сделать поля в ворде

Оценим за полчаса!

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.

Сурьма и её характеристики

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%).

Сурьма и её характеристики

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 — чрезвычайно важное для промышленности вещество

Сурьма и её характеристики

Сурьма встречается в природе в самородном виде, но чаще в составе минералов (их известно более сотни); в составе свинцовых, медных и серебряных руд. Промышленное значение имеет только один минерал — антимонит (сульфид сурьмы).

Виды и особенности

Сурьма имеет 4 металлические аллотропные модификации, и 3 аморфные: желтая сурьма, черная, взрывчатая. Металлическая сурьма, она же серая сурьма — похожее на металл серебристое вещество с синеватым отливом, твердое, но хрупкое, его легко растолочь в порошок.

Металлическая сурьма очень высокой чистоты пластична. Вещество устойчиво в нормальных условиях, слабо проводит ток и тепло, имеет полупроводниковые свойства.

Обладает редким качеством для металла — расширяется при охлаждении, благодаря чему используется для изготовления типографских литер.

Желтая сурьма при нагревании или ярком освещении превращается в черную сурьму с полупроводниковыми свойствами. Взрывчатая сурьма взрывается при трении. При определенных условиях черная и взрывчатая сурьма переходят в металлическую.

Сурьма растворяет многие металлы (образует с ними интерметаллические соединения). В химических реакциях проявляет валентность III и V. Для окисления кислородом требуется нагрев до 600 °С. Вступает в реакции с концентрированной азотной и серной кислотами, с «царской водкой», с галогенами и хлором.

Сурьма, особенно Sb III, а также ее соединения, ядовита, хотя как микроэлемент присутствует в организме человека и животных. В организме хим реактив может накапливаться, вызывая угнетение функции щитовидной железы и половой функции.

На производствах, при работе с рудами и выплавке сплавов необходимо использовать индивидуальные средства защиты. Пары и пыль сурьмы вызывают поражение органов дыхания, носовое кровотечение, раздражение кожи и глазные заболевания.

Попадание сурьмы через пищевой тракт менее опасно, так как она гидролизуется в процессе пищеварения и выводится из организма.

Сурьма относится к токсичным веществам 2 класса опасности и ее содержание в воздухе, воде, сточных водах и почвах регламентируется санитарными нормами.

Применение

Сурьма и её характеристики

— Оксид сурьмы (III) — самое востребованное промышленностью соединение сурьмы. Оно отличается высокой термостойкостью, поэтому входит в состав жаростойких красок и эмалей, стекол, керамики, тканей, антипиренов. Краска на его основе используется для окраски кораблей, в том числе их подводной части. Триоксид сурьмы используется для получения Sb высокой чистоты для металлургии и производства полупроводников.

— Сульфиды сурьмы III и V используются в пиротехнике, в производстве Сурьма и её характеристикитрассирующих пуль, в составе спичечных головок, для вулканизации каучука, в составе особо эластичной и термостойкой резины для медицинских изделий (резина красных оттенков).— Треххлористая сурьма применяется в химической промышленности для получения сурьмы высокой чистоты, в органическом синтезе, для получения жидкого неводного растворителя. Используется в аналитической химии; в текстильной промышленности в качестве протравы.— Сурьма входит в состав многих красок и пигментов для стекольной, фарфоровой и керамической индустрии, в состав масляных красок для живописи. Мелкодисперсионный порошок чистой сурьмы является основой краски «железная чернь».

— Кроме того, сурьма применяется в люминесцентных лампах; в лекарственных препаратах; как источник γ-излучения и нейтронов, в бессвинцовом припое.

Источник: https://pcgroup.ru/blog/surma-chrezvychajno-vazhnoe-dlya-promyshlennosti-veschestvo/

Металлы V группы главной подгруппы (Sb, Bi)

Сурьма и её характеристики Сурьма и её характеристикиСурьма

Сурьма известна с глубокой древности. В странах Востока она использовалась примерно за 3000 лет до н. э. для изготовления сосудов. В Древнем Египте уже в XIX 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 στίμμι и στίβι, отсюда лат. stibium. Около XII—XIV вв. н. э. появилось название antimonium. Подробное описание свойств и способов получения сурьмы и её соединений впервые дано алхимиком Василием Валентином (Германия) в 1604. В 1789 А. Лавуазье включил сурьму в список химических элементов под названием antimoine (современный английский antimony, испанский и итальянский antimonio, немецкий Antimon). Русское слово «сурьма» произошло от турецкого и крымско-татарского sürmä; им обозначался порошок свинцового блеска PbS, также служивший для чернения бровей (по другим данным, «сурьма» — от персидского «сурме» — металл).

Сурьма – хрупкое тугоплавкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском (tпл = 631°C ), проводящее электрический ток. При нагревании на воздухе сурьма загорается, образуя оксид Sb2O3. Если внести порошок сурьмы в хлор, он воспламеняется с образованием дыма, состоящего из мельчайших кристалликов хлорида сурьмы (III) SbCl3.

Оксид Sb2O3 является амфотерным, т.е. реагирует и с щелочами, и с кислотами. Соли сурьмы (III) легко гидролизуются в водных растворах с образованием оксосолей – производных катиона антимонила SbO+:

SbCl3 + H2O = SbOCl↓ + 2HCl

Соль калия, антимонила и винной кислоты K(SbO)C4H4O6∙H2O (под названием «рвотный камень») долгое время использовался в медицине.

Минерал сурьмяный блеск

Высший оксид сурьмы проявляет свойства кислотных оксидов: влажный Sb2O5 окрашивает лакмусовую бумажку в красный цвет. При этом в растворе в незначительной концентрации образуется слабая неустойчивая сурьмяная кислота H[Sb(OH)6], известная главным образом по малорастворимым в воде солям – антимонатам щелочных металлов, например Na[Sb(OH)6].

Сурьма всё больше применяется в полупроводниковой промышленности при производстве диодов и инфракрасных детекторов. Является компонентом свинцовых сплавов, увеличивающим их твёрдость и механическую прочность. Область применения включает:

  • батареи
  • антифрикционные сплавы
  • типографские сплавы
  • стрелковое оружие и трассирующие пули
  • оболочки кабелей
  • спички
  • лекарства, противопротозойные средства
  • пайка — некоторые бессвинцовые припои содержат 5 % Sb
  • использование в линотипных печатных машинах
Читайте также:  Таблица пифагора с примерами

Вместе с оловом и медью сурьма образует металлический сплав — баббит, обладающий антифрикционными свойствами и использующийся в подшипниках скольжения. Также Sb добавляется к металлам, предназначенным для тонких отливок.

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, например, меглюмина антимониат (глюкантим) и натрия стибоглюконат (пентостам), применяются в лечении лейшманиоза.

Висмут (Bismuthum)

Сурьма и её характеристикиКристаллы висмута

Висмут тоже упоминается в трудах европейских алхимиков, хотя вплоть до XVIII в. его, как и сурьму, часто путали со свинцом. Происхождение слова «висмут» недостаточно ясно. По одной из гипотез, оно образовано от искаженных немецких слов wis и mat (weisse Masse), что переводится как «белая масса».

Висмут – блестящий хрупкий тугоплавкий металл (tпл = 271 С ). Оксид Bi2O3 проявляет свойства основного оксида, а вот оксид висмута (V) Bi2O5 является уже кислотным оксидом. Его соли, висмутаты – сильные окислители.

В соединениях висмут проявляет степени окисления −3, +1, +2, +3, +4, +5. При комнатной температуре в среде сухого воздуха не окисляется, но в среде влажного воздуха покрывается тонкой плёнкой оксида.

Нагрев до температуры плавления приводит к окислению висмута, которое заметно интенсифицируется при 500 °C.

При достижении температуры выше 1000 °C сгорает с образованием оксида Bi2O3

4Bi + 3O2 = 2Bi2O3

Взаимодействие озона с висмутом приводит к образованию оксида Bi2O5.

Незначительно растворяет фосфор. Водород в твёрдом и жидком висмуте практически не растворяется, что свидетельствует о малой активности водорода по отношению к висмуту. Известны гидриды Bi2H2 и BiH3, которые при нагреве являются неустойчивыми и ядовитыми газами. Висмут не взаимодействует с углеродом, азотом и кремнием.

  • Взаимодействие висмута с серой или с сернистым газом сопровождается образованием сульфидов BiS, Bi2S3.
  • Bi + S = BiS
  • 2Bi + 3S = Bi2S3
  • Висмут проявляет стойкость по отношению к концентрированной соляной и разбавленной серной кислотам, но растворяется азотной кислотой и царской водкой.
  • Bi + 4HNO3 = Bi(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
  • Bi + 3HCl + HNO3 = BiCl3 + NO↑ + 2H2O
  • С концентрированной серной кислотой растворяется с образованием сульфата висмута:
  • 2Bi + 6H2SO4 = Bi2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
  • Взаимодействие висмута с фтором, хлором, бромом и иодом сопровождается образованием различных галогенидов:
  • 2Bi + 5F2 = 2BiF5
  • 2Bi + 3Cl2 = 2BiCl3
  • С металлами способен образовывать интерметаллиды — висмутиды.

Оксид висмута (III) используют в производстве эмалей и керамических красок. Соли висмута (нитрат висмутила) находят применение в медицине в качестве вяжущих средств.

Источник: https://al-himik.ru/metally-v-gruppy-glavnoj-podgruppy-sb-bi/

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.

Сурьма и её характеристики

Таблица 1. Свойства сурьмы

ХарактеристикаЗначение
Свойства атома
Название, символ, номер Сурьма́ / Stibium (Sb), 51
Атомная масса (молярная масса) 121,760(1)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Kr] 4d10 5s2 5p3
Радиус атома     159 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 140 пм
Радиус иона (+6e)62 (−3e)245 пм
Электроотрицательность     2,05 [2] (шкала Полинга)
Электродный потенциал
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[3] Дж/(K·моль)
Молярный объём     18,4 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки тригональная
Параметры решётки ahex=4,307; chex=11,27[4]
Отношение c/a     2,62
Температура Дебая 200 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 24,43 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-36-0

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 0С. 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.

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/surma/proizvodstvo-i-pererabotka-surmy/

Сурьма

Общие сведения и методы получения

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.

Буланжерит Pb5Sb4Sn, или 5PbS-2Sb2S3, содержит 55,4 % РЬ,

25.7 % Sb и 18,9 % S, иногда примесь галенита PbS и меди.Джемсоинт Pb4FeSbeS,4, или 4PbS-FeS-3Sb2S3, содержит 40—50 %

  1. РЬ, до 10 % Fe, около 30 % Sb, около 20 % S, часто примеси меди, цин­ка и серебра.
  2. Бурноннт CuPbSbS3 содержит 13 % Си, 42,5 % РЬ, 24,7 Sb, 19,8 S и обычно примеси железа и серебра.
  3. Ливиигстонит HgSb4S7 содержит 22 % Hg, 53,4 % Sb, 24,6 % S. Кермезит Sb2S20, или 2Sb203-Sb2S3, содержит 74,9—75,2 % Sb,

19.8 % S, 5,0 % О.

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 Ca2-*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.

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.

Физические свойства

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 SbB+ 0,062 нм, Sb3+ 0,09 им, Sb3- 0,208 нм. Конфигурация внешних электронных оболочек 5s25p3. Значения потен­циалов ионизации / (эВ): 8,64; 16,7; 24,8. Электроотрицательность 1,9.

  • Химические свойства
  • 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).

  1. С кислородом сурьма образует ряд соединений, из которых практи­ческое значение имеют Sb203, Sb^O,,, Sb2Os.
  2. С азотом сурьма не реагирует и соединений не образует.
  3. 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.

Технологические свойства

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 гх = 300 —310 °С, а высокочнстые монокристаллы пластичны при 20 °С и хрупки при —40 °С.

  • Области применения
  • 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.

  1. Сплавы на свинцовой основе с добавками сурьмы характеризуются легкоплавкостью и обеспечивают высокое качество отливки шрифтов.
  2. 6—10 % первичной металлической сурьмы идет для приготовления подшипниковых сплавов (баббитов) с содержанием 3—15 % Sb.
  3. Сурьму вводят также в сплавы на основе свинца, используемые для изготовления оболочек электрических кабелей (0,7—1 % Sb).
  4. 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.

Источник: https://ibrain.kz/himiya-svoystva-elementov/surma

Сурьма в организме человека

Сурьма (Sb) — химический элемент с атомным номером 51. В элементарном виде сурьма представляет собой серебристо-белый с синеватым оттенком полуметалл, имеющий грубозернистую структуру. Имеет четыре аллотропных металлические модификации и три аморфные.

С сурьмой люди знакомы с давних пор. Еще 3000 лет до н.э. на Востоке она применялась в изготовлении посуды. В XIX веке до н.э. в Древнем Египте сурьма в виде порошка использовалась для чернения бровей, то есть в косметических целях.

Самостоятельным химическим элементом сурьму признал известный французский химик А. Лавуазье.

Сурьма относится к редким элементам, его среднее содержание в земной коре около 0,5 г на тонну. Концентрация в морской воде около 0,5 мкг/л.

С некоторыми металлами (медь, мышьяк, палладий) сурьма образует интерметаллиды.

Сурьма присутствует в огромном количестве минералов. но промышленное значение имеет прежде всего антимонит (сульфид сурьмы), содержание сурьмы в котором достигает более 70%. Очень часто сурьма является сопуствующим элементом в минералах других металлов, из которых она попутно извлекается (тетраэдрит, бурнонит, буланжерит, джмесонит и др.).

Самые крупные месторождения сурьмы обнаружены в ЮАР, Алжире, Армении, Болгарии, Боливии, Канаде, Китае, Кыргызстане, Мьянме, России, Таджикистане и Финляндии. Основным производителем сурьмы уже много лет остается Китай. Россия в этом списке занимает второе место.

Сурьма широко применяется в изготовлении полупроводниковых приборов, сплавов свинца (увеличивает их твердость), припоев, лекарств, огнеупорных соединений, стекла, красок, пигментов и эмалей, керамики, спичек.

В технике широко известен баббит — сплав сурьмы с оловом и медью, который используется для изготовления подшипников скольжения. Долгое время сурьмы была необходимым компонентом в изготовлении типографской краски.

Такие препараты сурьмы, как глюкантим (меглюмина антимониат) и пентостам (стибоглюконат натрия), используются в лечении лейшманиоза — инфекционных заболеваний, возбудителями которых являются внутриклеточно паразитирующие жгутиковые рода Leishamania, а переносчиками самки некоторых видов москитов.

Роль сурьмы в организме человека

Биологическая роль сурьмы в организме человека до конца не изучена, однако установлено, что суточная потребность человека в сурьме составляет порядка 50 мкг. Концентрация этого химического элемента в организме составляет 10-6%. Таким образом, сурьма является биологически необходимым микроэлементом.

Известно, что сурьма образует в организме соединения с серой, реагируя с сульфгидрильными группами некоторых ферментов, что обусловливает ее довольно высокую токсичность и опасность для здоровья. В этом отношении действие сурьмы весьма схоже с действием мышьяка. Однако сурьма всасывается намного медленнее мышьяка, поэтому последствия отравления ей развиваются длительнов время.

Из организма соединения сурьмы выводятся очень медленно и преимущественно с мочой (до 80%), что объясняется их высоким кумулятивных эффектом.

Окисью трехвалентной сурьмы в Древней Греции лечили некоторые кожные заболевания, а в Средние века они использовались в лечении сифилиса, проказы и даже болезней сердца.

Однако высокая токсичность этого химического элемента вызывала массу побочных эффектов и ограничивала ее применение в медицинских целях.

Вплоть до начала ХХ века сурьма применялась как отхаркивающее и антипаразитарное средство.

В настоящее время сурьма также используется в медицине и ветеринарии. Ее препараты (солюсурьмин и некоторые другие) применяются в лечении ряда инфекционных заболеваний, например, висцерального и кожного лейшманиоза, сонной болезни (африканского трипаносомоза). В медицинской диагностике препараты сурьмы применяются в исследованиях свертывания крови.

Взаимодействие сурьмы с другими минеральными элементами в организме человека пока не изучено.

Источники сурьмы в организме человека

В человеческий организм сурьма попадает преимущественно с пищей. Наибольшие ее концентрации отмечаются в щитовидной железе, печени, почках, селезенке, костях скелета и красных кровяных тельцах (эритроцитах). Причем в большинстве тканей сурьма присутствует в пятивалентных соединениях, а в эритроцитах преобладает трехвалентная сурьма.

Сурьма присутствует в следующих продуктах питания:

  • морепродукты;
  • безалкогольные напитки (фруктовые соки) и молоко;
  • фрукты;
  • овощи.

Нехватка сурьмы в организме человека

В медицинской литературе данных о симптомах дефицита сурьмы в организме человека нет.

Избыток сурьмы в организме человека

Прием внутрь препаратов сурьмы и других ее соединений приводит в зависимости от дозы к острому или хроническому отравлению. ПДК сурьмы в организме человека колеблется в пределах 10-5-10-7%, то есть расхождение в различных оценках составляет 100 крат.

  • Основной причиной избытка этого химического элемента в организме является работа на вредном производстве и случайное употребление его соединений.
  • Установлено, что при накоплении сурьмы в организме она оказывает раздражающее действие, угнетает активность многих ферментов, участвующих в жировом, белковом и углеводном обмене.
  • При попадании сурьмы на кожу возникает раздражение, которое сопровождается чувством жжения, покраснением и впоследствии появлением пустулезной сыпи.

В старину сурьму называли еще рвотным камнем, поскольку при попадании в желудочно-кишечный тракт она вызывает сильный рвотный рефлекс и при высокой дозе приводит к тяжелому анатомическому поражению органов пищеварения. В Средние века, чтобы вызвать рвоту, человеку давали вино, выдержанное в сурьмяной посуде.

  1. При хроническом отравлении небольшими дозами сурьмы развивается жировое перерождение и цирроз печени, поражаются почки и другие паренхиматозные органы.
  2. Сурьма считается сильным канцерогеном.
  3. Симптомы избытка сурьмы в организме человека:
  • снижение или полное отсутствие аппетита;
  • воспаление слизистых оболочек зева и гортани;
  • сухость в горле, сильный сухой кашель;
  • боли в кишечнике;
  • сильная рвота;
  • боль в области печени и ее увеличение;
  • иктеричность (пожелтение) склер.

Источник: https://zdips.ru/zdorovoe-pitanie/mineraly/1655-surma-v-organizme-cheloveka.html

Ссылка на основную публикацию