Властивості сурми

Сурма. (Stibium), Sb – хімічний елемент V групи періодичної системи елементів; ат. н. 51, ат. м. 121,75. Сріблясто-сірий з великою відбивною здатністю метал. У з’єднаннях проявляє ступені окислення – 3, + 3 і +5. Природна сурма складається з стабільних ізотопів 121Sb (57,25%) і 123Sb (42,75%). Відомо більше 20 її радіоактивних ізотопів з атомною масою від 112 до 135. Найбільш важливі ізотопи 122Sb, 124Sb і 125Sb з періодами напіврозпаду відповідно 2,8 дня, 60,9 дня і 2 роки. Металева С. відома з глибокої давнини: за 3 тис. Років до н. е. у Вавилоні з неї робили судини. С.- відносно рідкісний елемент; вміст в земній корі 5-10%, в кам’яних метеоритах 1-10-5%.

В природі відомо більше 100 мінералів, в к-які входить сурма. Найбільш поширений і цінний в пром. відношенні сурм’яний блиск, або антимоніт (стибніт) Sb2S3. Сульфідно-окислені і окислені мінерали мають менше значення. До складу окислених руд входять: кермезіт Sb2S20; сенармонтит і Валентина Sb203; серванти Sb204; стібіконіт Sb204 х H20; Фольгера Sb206х 4H20 і стібіапіт Sb205 х H20. С. входить до складу комплексних сульфідних мінералів, ПАПР. піраргіріта Ag3SbS3. Металева С. утворює жовту, чорну і сіру аллотропние модифікації. Стійка лише сіра кристалічна сурма. Щільність С. (т-ра 20 ° С) 6,69 г / см9, при плавленні зменшується на 1,4%; tпл 630,5 ° С; tкіп1635 ° С Теплота плавлення 4,77 ккал / г-атом; теплота випаровування 46,67 ккал / г-атом.

Сурма розчиняється в «царській горілці», а також в концентрованих гарячих сірчаної та азотної к-тах. Розчини лугів при наявності кисню повільно роз’їдають її. При червоному калении сурма розкладає водяні пари. Температурний коеф. лінійного розширення (т-ра 0-100 ° С) 10,8 х 10-6 град-1; коеф. теплопровідності С. (99,99%) (кал / см х сек х град): 0,054 (т-ра -100 ° С), 0,045 (т-ра 0 ° С) і 0,055 (т-ра 600 ° С); питома теплоємність (кал / г-град): 0,0453 (т-ра 0-630,5 ° С) і 0,0588 (т-ра 630,5-1000 ° С); питомий електричний опір про -104, ом-см): 0,08 (т-ра 195 ° С) і 0,39 (т-Ра0 ° С). У твердій сурму термоерс позитивна. Плавлення супроводжується зміною знака термоерс. Сурма діамагнітна. Уд. магнітна сприйнятливість С. (99,96%) (Xm.10e, см3 / г): – 1,1 (т-ра – 188 ° С), – 0,85 (т-ра – 78 ° С), – 0 , 81 (т-ра 20 ° С) і -0,75 (т-ра 406 ° С). Перетин захоплення теплових нейтронів 5,7 барн / атом. Межа міцності на розтяг. (т-ра 20 ° С) 0,5 – 1,0 кгс / мм2 модуль норм, пружності (кгс / мм2): 5802 (т-ра – 1879 С), 5 598 (т-ра 20 ° С), 4 701 ( т-ра 400 ° С) і 3273 (т-ра 600 ° С); модуль зсуву +2000 кгс / мм2 “, НВ – 30; твердість за Моо-су 3,0. В’язкість (пз): 0,15 (т-ра 650 ° С) і 0,0082 (т-ра 1100 ° С).

На повітрі при звичайних умовах сурма не змінюється; при нагріванні згоряє з утворенням оксидів. Відомі оксиди Sb2O3, Sb204 і Sb205. Трьох-окис сурми Sb203 – тверда речовина білого кольору, амфотерний оксид з переважно. проявом основних св-в. Пятиокись сурми Sb206 – жовтуватий порошок, що володіє кислотними св-вами. Чотириокис сурми Sb204 – стійке з’єднання, в к-ром С. знаходиться в трьох- і п’ятивалентні стані. Відомі волі сурм’янистий HSb02, сурьмяной HSb03 і надсурьмяной HSb04 к-т – антимоніту, антімонати і надантімонати, к-які, як правило, малорастворіми у воді. Тиосоли сурми – тіоантімоніти і тіоантимонату (напр., NaSbS2 і NaSbS3) – використовують в Сурм’яні произове. С. енергійно взаємодіє з галогенами, утворюючи стійкі з’єднання типу Sbr3 (де Г – фтор, хлор, бром, йод) і Sbr5 (де Г – фтор, хлор). Для фторидів і хлоридів сурми характерні реакції комплексоутворення. Сплавлением сурма з сіркою, селеном і телуром можуть бути отримані Халь-когеніди типу Sb2X3. Ці сполуки, а також нестійку при нагріванні п’ятисірчистої сурму Sb2S5 можна отримати осадженням з водних розчинів. З миш’яком і фосфором сурма з’єднується при сплаву. Азот і водень в сурмі не розчиняються аж до т-ри 800 ° С

Хімічні сполук з азотом сурма не утворює. З більшістю металів сурма утворює антімоніди. Дією на них розбавлених к-т може бути отриманий сурм’янистий водень (стибин) – безбарвний, дуже отруйний, із запахом тухлих яєць газ, що є сильним відновником; при нагріванні легко розкладається на елементи, згоряє на повітрі з утворенням води і окису С. Сурм’яні руди різко відрізняються один від одного як за змістом металу (1-60% Sb) t так і за формою знаходиться в них сурми, чим пояснюється різноманітність методів попередньої обробки руд: збагачення (ручне сортування, гравітація, флотація) і металургійні переділи (зейгерування, дистиляційний випал, випал «намертво») Прогресивними технологічними процесами є випал в «киплячому шарі», об-жиг в обертових печах і циклонна плавка. У результаті цих процесів отримують як товарні продукти (крудум, трехокись сурми), так в пром. продукти, що йдуть наотримання металевої С, та її сполук.

Залежно від характеру і хім. складу сировини металеву сурму отримують пиро- або гідрометалургійним методом. За пірометалургійного методу для одержання чорнової З з сульфідних концентратів застосовують осадительную плавку: Sb2S3 + 3Fe <± 2Sb + 3FeS. Процес ведуть при т-рі 1100-1150 ° С. осаджувачами служить залізо у вигляді чавунної або сталевої стружки. Окислені концентрати піддають відновної плавці (т-ра 800-1000 ° С), що полягає у відновленні оксидів сурми вуглецем (деревним або кам’яним вугіллям, коксом). В якості флюсуючих добавок використовують соду і сульфат натрію. Процеси ведуть у відбивних (т-ра 1100-1150е С), коротких обертових (т-ра 1300- 14009 С), шахтних (т-ра 1300- 15000 С) або електричних (т-ра 1500 ° С) печах.

Гідрометалургійним методом переробляють різні пром. продукти, чисто сурм’яні, а також комплексні концентрати. Цей метод полягає в вилуговуванні сурм’яних з’єднань розчинами гідроокису і сульфіду натрію з подальшим електролітичним виділенням сурми з сульфідно-лужних розчинів. Отриманий чорновий метал піддають рафінуванню вогневим, мокрим або електролітичним (з розчинів, з розплавів) методом. С. особливої ​​чистоти отримують багаторазової сублімацією у вакуумі, хім. способами або зонної плавкою в середовищі інертного газу. Металеву сурму випускають різної чистоти – Су2, Cyl, Суо, СуОО, СуООО і Су-екстра. Сума домішок в Су-екстра не більше 1 • 10 ~ 3%, Гранично допустима концентрація сурьмяной пилу у виробничих приміщеннях 0,5 мг / м3. Металеву С. застосовують в произове припоїв, друкарських сплавів, кабельних покриттів, антифрикційних сплавів, акумуляторних пластин, пульного металу і т. Д. З’єднання сурми використовують у виробництві оптичних стекол і кераміки, в органічному синтезі і виробництві пластмас, у фармацевтичній, текстильній , гумової, лакофарбової, сірникової і ін. галузях промисловості, в піротехніці. Широко використовують з’єднання С. в напівпровідниковій техніці.

Антимоніди алюмінію, галію та індію застосовують для створення датчиків, що перетворюють неелектричні величини в електричні; в лічильно-обчислювальних пристроях, в якості фільтрів і реєстраторів інфрачервоного випромінювання, в мікроелектронних приладах. У космічних сонячних батареях використовують напівпровідникові св-ва антімоніда алюмінію. Халькогеніди сурми і тверді розчини на їх основі застосовують у Термогенератор і термоелектричних холодильниках, термостатирует пристроях напівпровідникової апаратури, в пристроях для глибокого охолодження, для перетворення сонячної енергії в електричну і т. Д. Сурма служить донорной добавкою у виробництві напівпровідникового германію. Радіоактивний ізотоп 124Sb використовують в джерелах гамма-випромінювання і випромінювання нейтронів, а ізотоп 125Sb- як мічені атоми (див. Мічених атомів метод у дослідженні матеріалів). Див. Також Сурьмусодер-жащие сплави.

Посилання на основну публікацію