Сурьма: символ, определение, свойства и применение элемента

Сурьма, также известная как «одиночный элемент», — это особый металлический элемент, известный с древних времен своим широким использованием для выполнения множества функций. Сурьму считают одиночным металлическим элементом, поскольку она никогда не встречается в чистом виде, а всегда соединяется с другими элементами. Вот все о сурьме.

Что такое сурьма?

Сурьма — это эксклюзивный блестящий серебристо-белый металлический элемент, относящийся к группе металлоидов. Сурьма, имеющая слоистую текстуру, является хрупким, твердым, природным элементом, который можно найти либо глубоко в земной коре, либо в качестве побочного продукта плавки или рафинирования меди. Она встречается в различных формах, включая оксид сурьмы, сульфид сурьмы и антимонит.

Символ сурьмы и место в периодической таблице

Сурьма представляет собой уникальный химический элемент, который в чистом виде является серебристо-белым, мягким и ковким веществом, встречающимся в виде сульфида Sb2S3. Этот химический элемент хорошо определен в периодической таблице символом Sb, а его атомный номер в периодической таблице — 51.

Символ сурьмы Sb происходит от слова «стибий», происходящего от греческого слова «стиби», что означает «мечать». Это в первую очередь объясняет, как элемент использовался для изготовления черной косметики для глаз. Помимо Sb2S3 (чистой формы), этот элемент также можно найти в нескольких минералах, включая антимонит.

Сурьма в периодической таблице расположена слева от теллура и справа от олова. Аналогично, она расположена под мышьяком, над висмутом и обладает свойствами, сходными с этими элементами. Ее основная электронная конфигурация — [Kr]4d'. ¹⁰5s²5p³.

Элемент сурьма классифицируется как пниктоген и член группы азота в периодической таблице. К элементам, входящим в эту классификацию, относятся фосфор, азот, висмут, унунпентий и мышьяк. В идеале эта группа классификации уникальна, поскольку эти элементы образуют прочные тройные и двойные ковалентные связи для образования стабильных соединений.

Сурьма обычно реагирует почти со всеми металлами периодической таблицы, образуя пниктиды. Кроме того, все пниктогены содержат пять валентных электронов, два из которых спарены и присутствуют в s-подоболочке. Для сравнения, оставшиеся 3 электрона присутствуют в p-оболочке, в частности, как неспаренные электроны.

В идеале, когда этот элемент теряет три p-электрона, это приводит к образованию отчетливого заряда 3+ или потери 5 электронов для создания отчетливого заряда 5+. Сурьма также относится к тяжелым пниктогенам, хотя она является плохим проводником электричества и очень хрупкой.

История элемента сурьмы

Первоначальное открытие элемента сурьмы до сих пор остается загадкой. Однако Никола Лемери, французский химик, был первым, кто изучил этот элемент и опубликовал его в 1707 году под названием Трактат о сурьме . Несколько лет спустя этот элемент был переименован в «сурьму» Абу Мусой Джабиром ибн Хайяном, имя которого в целом означает «никогда не один». Обычно это имя актуально, потому что оно стремится объяснить, как этот элемент никогда не встречается в природе в одиночестве — всегда прикреплен к другим элементам.

Хотя открытие сурьмы до сих пор остается загадкой, ее связанные соединения были хорошо известны с раннего возраста, их история открытия и использования восходит к 3000 году до нашей эры. Обычно Sb ₂ S _{3 (} сульфид сурьмы (III)) порошок обычно использовался для черной косметики для глаз на Ближнем Востоке, не говоря уже о его присутствии, восходящем к началу 3000 года до нашей эры.

Аллотропы элемента сурьмы

Сурьма имеет четыре уникальных аллотропа: три в неметаллическом состоянии (метастабильном) и один металлический. Ее металлический аллотроп хорошо стабилен, а три неметаллические формы нестабильны. Неметаллические формы представляют собой в основном черные, взрывчатые и желтые твердые вещества.

Металлическая форма

Эта металлическая аллотропная форма сурьмы является наиболее стабильным компонентом в аллотропах. Наиболее заметным аспектом этой металлической аллотропной формы является ее уникальная способность расширяться при замерзании. Удивительно, но только четыре элемента обладают этой способностью, включая висмут. Этот металлический аллотроп сурьмы можно определить как нормальное состояние сурьмы.

Метастабильные формы (неметаллические)

Черная сурьма

Черная сурьма — это аллотроп, который образуется в результате быстрого охлаждения газообразной сурьмы. Этот аллотроп является аморфным; следовательно, он не имеет определенной формы. По сравнению с металлическим аллотропом антимония, этот антимоний более химически активен. Тем не менее, он легко окисляется и более нестабилен при воздействии воздуха, что может привести к самовозгоранию. Кроме того, черная сурьма при температуре около 100 °C (212 °F) превращается в стабильное металлическое состояние при повышенных температурах.

Взрывчатый аллотроп

Взрывчатый аллотроп сурьмы представляет собой трихлорид сурьмы в твердом растворе. Этот аллотроп очень чувствителен, настолько, что даже небольшие царапины могут вызвать разрушительные взрывы. Первым человеком, который приготовил взрывчатую сурьму, был Джордж Гор, электрохимик, в 1858 году.

Процесс довольно подробный, и он начинается с концентрированного раствора трихлорида сурьмы, проходящего электролиз в растворе соляной кислоты. Во время процедуры электролиза должны присутствовать катод и анод.

В идеале сурьма обычно является анодом, а медь или платина — катодом. После этого элемент сурьмы осаждается на катоде, что может потенциально привести к взрыву. Если сурьма царапает поверхность меди/платины, сурьма впоследствии превращается в более стабильный аллотроп путем испарения.

Трихлорид сурьмы выделяет свой головной при испарении, за которым следует взрыв белого облака. Этот процесс обычно довольно опасен, поскольку пары трихлорида сурьмы обычно токсичны; вдыхание этих паров может привести к раздражению носа, рта, легких и горла.

Более того, эти пары могут привести к болям в животе и головным болям и серьезно повлиять на общее состояние здоровья нескольких органов тела, включая сердце, репродуктивную систему и печень.

Желтая сурьма

Этот аллотроп называется «Неаполитанская желтая», неорганический пигмент, используемый для краски. Этот пигмент создает разнообразные цветовые варианты, от яркого, светло-желтого до более темного, красновато-желтого. Неаполитанская желтая использовалась в течение нескольких десятилетий и является одним из старейших узнаваемых пигментов, восходящих к 17 ^веку Этот неметаллический аллотроп сурьмы является наименее стабильным элементом. Желтая сурьма образуется путем окисления стибина (SbH

) при относительно низких температурах около -90 °C (-130 °F). Как только температура поднимается выше этого уровня, желтая сурьма превращается в черную сурьму. ₃ Какие примечательные свойства сурьмы (свойства природного элемента)?

Средняя температура плавления:

• Средняя температура плавления: 630,628°C; (1167,13°F)
• Плотность сурьмы: 6,68 г/см3
• Точка кипения: 1587°C; (2889°F)
• Класс: Полуметалл
• Изотопы сурьмы:  121Sb
• Атомная масса:  121.760
• Атомный номер сурьмы:  51
• Электроотрицательность:  2.05
• Электронная конфигурация: [Kr] 4d10 5s2 5p3
• Встречаемость в природе: Антимонит

Применение сурьмы

Сурьма — ценный элемент, используемый во многих областях. Алхимики часто использовали этот элемент в качестве легкоплавкого и упрочняющего агента. Однако основное применение сурьмы, особенно сегодня, — это катализатор производства серной кислоты, предшественник многих других химических веществ. Помимо этого, её уникальная плотность, превосходная электропроводность, а также пластичность и ковкость создают ценные сплавы для различных применений, среди которых:

Производство коррозионно-стойких сплавов

Это наиболее популярное применение сурьмы . Как правило, сурьма используется в различных отраслях промышленности, таких как электроника, где её сочетание с другими сплавами, такими как оловянная бронза, помогает повысить коррозионную стойкость конечного продукта. Более того, она обладает уникально высокой плотностью, что делает её превосходным легирующим агентом для повышения прочности сплавов других элементов.

Сурьма обычно образует важный свинцовый сплав, повышая его механическую прочность и твёрдость. Для большинства применений, связанных со свинцом, используются различные количества сурьмы для легирования металла. Хотя свинцовый сплав сурьмы широко используется в автомобильных батареях, эти сплавы также часто используются при литье пуль, изготовлении кабельной оболочки и создании типографских знаков.

Разработка полупроводников

Как упоминалось ранее, сурьма легируется со свинцом, оловом и другими металлами для повышения их прочности и производства некоторых полупроводников и диодов, таких как инфракрасные детекторы. Кроме того, этот элемент также полезен при изготовлении различных полупроводниковых приборов.

Сурьма является подходящим элементом, поскольку она имеет толщину всего в несколько атомных слоёв. В настоящее время исследователи пытаются определить, может ли сурьма заменить кремний в производстве небольших компьютерных чипов. Почему? Хотя кремний является фантастическим полупроводником, он не может нести достаточное количество транзисторов. В качестве альтернативы, несмотря на то, что сурьма имеет размеры, аналогичные кремнию, она обладает большей гибкостью в отношении скорости зарядки.

Создание огнезащитных материалов

Элемент сурьма в основном используется в виде триоксида для уникальных огнезащитных элементов, всегда интегрированных с галогенированными антипиренами, за исключением полимеров, содержащих галоген.

Уникальная способность к замедлению горения, характерная для триоксида сурьмы, обусловлена образованием галогенированных элементов сурьмы, которые реагируют с атомами водорода (и, возможно, радикалами ОН и атомами кислорода), тем самым подавляя горение.

Существует разнообразный рынок товаров с антипиренами на основе сурьмы, включая игрушки, детскую одежду, автомобильные чехлы для сидений и самолёты. Кроме того, антипирены на основе сурьмы также входят в состав полиэфирных смол в стандартных композитах из стекловолокна для таких изделий, как кожухи двигателей самолётов.

По сути, смола горит при наличии внешнего пламени, но в конечном итоге гаснет после удаления этого внешнего пламени.

Изменение цвета стекла

Элемент сурьма также широко используется в стекольной промышленности из-за его уникальной способности изменять общий цвет стекла при добавлении в него. В идеале, чем больше его добавить в стекло, тем темнее оно станет.

Производство припоя для труб

В периодической таблице много металлов, но сурьма уникальна тем, что она относится к числу немногих элементов, которые могут растворяться в расплавленном свинце и не реагировать с ним. Примечательно, что это уникальное свойство делает её хорошим элементом для пайки водопроводных труб, как это было в период Римской империи.

Сурьма полезна в различных медицинских применениях

Сурьма также полезна в различных медицинских применениях, таких как сердечные клапаны и пломбы. Почему? Сурьма обычно сдерживает рост грибов и бактерий на поверхностях этих устройств, что может привести к инфекциям при попадании в полости тела или кровоток.

Другие применения

Наконец, ряд других применений потребляют значительную часть мировых запасов сурьмы. Первое применение — использование сурьмы в качестве катализатора и стабилизатора для получения полиэтилентерефталата. Кроме того, сурьма хорошо работает в качестве рафинирующего агента, помогающего устранять микроскопические пузырьки, обнаруженные на экранах телевизоров/в стекле.

В идеале ионы элемента сурьмы реагируют с кислородом, подавляя тенденцию к образованию пузырьков. Сурьма также используется в других областях в качестве пигментов и при производстве различных компонентов, таких как сплавы и ювелирные изделия.

Интересные факты о сурьме

1. Этот элемент графически представлен символом «Глаз Гора» из Древнего Египта, который символизирует здоровье, королевскую власть, силу и защиту. Кроме того, этот символ подчёркивает использование сульфида сурьмы для макияжа глаз.
2. Сурьма стабильна как в воде, так и в воздухе, нерастворима в воде и слегка окисляется воздухом.
3. Элемент сурьма не является ни ковким, ни пластичным в чистом виде, как настоящий металл.
4. Сурьма упоминается в Библии, в частности в Ветхом Завете. Она упоминается в истории царицы Иезавели, указывая на то, что она использовала её для макияжа.

Плюсы и минусы сурьмы

Плюсы

1. Разнообразное применение благодаря легированию: Сурьма как элемент широко используется для легирования свинца, олова и других металлов для повышения их долговечности и прочности. Сурьма может сделать хрупкие и мягкие металлические сплавы более твёрдыми, что позволяет использовать их в различных областях.
2. Относительно высокая электропроводность: ещё одно замечательное свойство сурьмы — её характерно хорошая электропроводность. Электропроводность сурьмы в основном определяется её заметно высокими температурами деформации, что позволяет ей проводить значительное количество тока.
3. Сурьма стабильна как в воде, так и в воздухе, нерастворима в воде и слегка окисляется воздухом.
4. Пластичная и мягкая

Минусы

1. Токсичность: Пары сурьмы обычно токсичны при проглатывании или вдыхании. В идеале сурьма опасна, и следует принимать меры, чтобы не вдыхать и не проглатывать ее. Тем не менее, эта токсичность не препятствует ее широкому применению, особенно в медицинской промышленности, в производстве слабительных средств. Однако при вдыхании или проглатывании она оказывает различное вредное воздействие на ткани организма.

Краткое содержание

С момента своего открытия элемент сурьмы стал заметным фактором перемен в различных секторах по всему миру благодаря своей универсальности. В идеале элемент сурьмы рос в популярности с древних времен и превратился в жизненно важный компонент в современных приложениях и процессах.

Если вы ищете лучшие сплавы и продукты из сурьмы, то Oushi Metals — это то место, где вам нужно быть. Мы являемся вашим универсальным магазином качественных, промышленных, высококачественных продуктов из сурьмы и профессионально сплавленных металлов, которые подойдут для ваших индивидуальных потребностей. Посетите нас и сделайте заказ сегодня!