Сурьма что это такое

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

> Элементы: ядовитый полуметалл – сурьма

Элементы: ядовитый полуметалл – сурьма

Дата: 28.08.2019

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.

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

Сурьма в Таблице Менделеева.

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).

Кристаллическая сурьма.

Антимонит Sb2S3, кристаллы до 5 см. Месторождение Кадамджай, Киргизия.

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%).

Мировая добыча сурьмы, 2015 г.

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

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

Источник: planetarium-moscow.ru

Сурьма ― что это такое и где применяется, как токсичный металл стал лучшей подводкой для глаз

История этого элемента связана с алхимией, наука заняла место сегодняшней химии, хотя и в усеченном виде. Алхимики в свое время насчитали семь металлов, каждый из которых был символом и знаком определенной планеты. Сурьме не повезло, для нее в средние века не нашлось не то что планеты, а крохотной звезды, поэтому алхимики назвали сурьму полуметаллом. И не ошиблись.

Современные химики согласны с алхимией в этом вопросе, сурьму нельзя назвать полноценным металлом, но зная ее свойства, трудно отличить этот «неметалл» от полноценных металлов, итак сурьма ― что это такое и где используют, что имеют ввиду когда говорят сурьма для глаз, и безопасен ли металл для человека, обо всем в материале нашего автора Евгения.

Сурьма ― что это за химический элемент

Сурьма ― элемент периодической таблицы Менделеева с номером 51. Международное название — Stibium (Sb). Металлическая порода непрозрачная, серебристо-белая с голубоватым оттенком, крупнозернистая и блестящая. Твердость по шкале Мооса — 3-3,5.

Существуют разновидности сурьмы двух видов.

1. Аллотропные (металлы) – четыре варианта.
2. Аморфные — три (сурьма черная, взрывчатая, желтая).

Сурьма классифицируется как металлоид (полуметалл или квазиметалл), поскольку сочетает в себе характеристики обеих групп. Некоторые люди относят сурьму к металлам. По своему составу сурьма представляет собой конгломерат двух изотопов.

История сурьмы ― только ли красота?

История этого металла начинается на Древнем Востоке: за две тысячи лет до нашей эры египетские модницы и щеголихи чернили брови и очерчивали веки сурьмой.

Происхождение русского термина «сурьма» двояко, значение является сборным от персидского «сурм» и турецкого «сурьм».

В Османской империи так называли металлический порошок галенит, которым турки чернили свои брови. Персы обозначали каждый металл словом «сурм».

Термин сурьма использовался еще в Средние века, а в конце XVIII века Антуан Лавуазье, «светило» европейской науки, ввел его в научный оборот и в список известных химических элементов.

Однако первым европейцем, экспериментировавшим с сурьмой, за двести лет до этого был известный немецкий алхимик Базиль Валентин. Он описал свойства и методы получения этого вещества.

Физические и химические свойства сурьмы

Природная металлическая (серая) сурьма сочетает в себе свойства металла и неметалла.

1. Самородок серой сурьмы твердый и блестящий, как металл.
2. Однако это хрупкий металл, и его можно легко растолочь в ступке и обычном строительном растворе.
3. Вещество является электрическим и тепловым проводником малой мощности.
4. При охлаждении сурьма расширяется.
5. Интересны модификационные свойства этого вещества:
6. Желтая сурьма при нагревании или под ярким солнечным светом становится полупроводником.
7. Взрывчатка детонирует при воздействии тепла или трения.
8. В стандартных условиях вещество химически стабильно, окисляется при 600 °С.
9. Реагирует с концентрированной азотной и серной кислотой, галогенами; сурьма растворяется в «aqua regia».

Месторождения сурьмы в России и мире

Сегодня геология насчитывает 75 минералов, содержащих сурьму, из которых антимонит является самым распространенным в первичных рудах.

Месторождения делятся на 4 типа в зависимости от содержания минерала сурьмы:

1. Уникальный, более 100 000 тонн.
2. Большой ― 30-100 тыс. тонн.
3. Средний ―10-30 тыс. тонн.
4. Небольшой ьассейн ― до 10 тысяч тонн.

Значительные месторождения этого минерала имеют: Китай (Сингуаньшань — уникальный), Россия (Сарылах и Сентачан в Якутии, Раздольнинское и Удерейское в Красноярском крае), Боливия (Чилкобия), Кыргызстан (Кадамжай, Хайдаркан) Мексика (Сан-Хосе), ЮАР (Гравелот — уникальный), Таджикистан (Анзоб) и Таиланд (Бонсонг).

Сурьма ― где применяется

Львиная доля продукции из сурьмы используется в промышленности и оборонном секторе. Сегодня известно более двухсот сплавов в составе которых присутствует сурьма

С 15 века и по сей день, самый знаменитый сплав Гарта (свинец + сурьма + олово) используется в полиграфии. Он также используется в производстве труб для агрессивных (кислоты, щелочи) жидкостей.

Сульфиды сурьмы используются для вулканизации резины, изготовления спичек и производства очень прочной (гибкой и термостойкой) красной медицинской резины.

Электроника

Почти все полученное сырье (до 15% Sb в сплаве) собирают производители батарей и аккумуляторов. Металл используется для изготовления оплеток для кабелей, электродов и поверхностей, экранирующих излучение.

Сегодня без полупроводников не работают ни электроника, ни компьютеры, ни «умная» автомобильная техника, ни оборудование для горнодобывающих ферм. Во всех полупроводниках используются сплавы сурьмы с алюминием, редкоземельными и другими подобными металлами (германий, индий, галлий). Сульфиды сурьмы используются в химической и других отраслях промышленности:

• вулканизация резины;
• люминесцентные лампы;
• медицина (термостойкая эластичная резина, лекарства);
• раствор для производства текстиля.

Сурьма содержится в бенгальских лампах, фейерверках, другой пиротехнике и спичках.

Мелкий порошок сурьмы является основой красок («железная чернь»), используемых художниками.

Извлечение сурьмы из раствора

Для извлечения сурьмы из полученного раствора используется метод сульфидного электролиза, который проводится в стальных ваннах с анодами и катодами из гладких пластин, также изготовленных из стали.

Микродозы вещества (0,00001% по весу) присутствуют в живых организмах, но сам элемент, особенно трехвалентный и его производные, ядовит.

Сурьма может накапливаться в организме, подавляя работу щитовидной железы (появляется зоб) и половой сферы. Сурьма и ее соединения классифицируются как химически опасные вещества класса 2.

Содержание вещества в окружающей атмосфере регулируется санитарными нормами. Предельно допустимые концентрации (мг):

1. Воздух — 0,01 (м³);
2. Почва — 4,5 (кг);
3. Питьевая вода — 0,005 (л);
4. Природная вода — 0,05 (л);
5. Промышленные сточные воды — 0,2 (л).

Работники горнодобывающих и металлургических компаний находятся в группе риска; сурьмяная «литейная лихорадка» является основным профессиональным заболеванием среди работников металлургической промышленности, которые могут отравиться парами и пылью сурьмы.

Симптомы поражения: раздражение дыхательной системы, глаз, кожи, кровотечение из носа.

Попадая в пищеварительный тракт, сурьма становится менее вредным металлом, поскольку в процессе пищеварения проходит стадию гидролиза, после чего выводится из организма.

Смертельная доза сурьмы составляет 100 мг для взрослого человека и вдвое меньше для ребенка.

Зачем нам нужна сурьма?

Металлическая сурьма из-за своей хрупкости используется редко, но поскольку сурьма повышает твердость других металлов (олова, свинца) и не окисляется в обычных условиях, металлурги часто вводят ее в различные сплавы. Число сплавов, в которые входит элемент № 51, составляет около двухсот; наиболее известные сплавы сурьмы — твердый свинец (или хартблей), типографский металл, подшипниковые металлы.

Несущими металлами являются сплавы сурьмы с оловом, свинцом и медью, к которым иногда добавляют цинк и висмут. Эти сплавы относительно легко плавятся и используются для литья вкладышей подшипников. Наиболее распространенные сплавы этой группы, баббиты, содержат от 4 до 15 процентов сурьмы. Баббиты используются в машиностроении и инструментальном производстве, железнодорожном и автомобильном транспорте, подшипниковые металлы обладают достаточной твердостью, высокой износостойкостью, высокой коррозионной стойкостью.

Сурьма — один из немногих металлов, которые расширяются при застывании, и благодаря этому свойству сурьмы металл типа (сплав свинца (82%), олова (3%) и сурьмы (15%)) хорошо заполняет формы для письма, а линии, отлитые из этого металла, дают хорошо очерченные штрихи. Сурьма придает металлу твердость, ударопрочность 11 стойкость к истиранию.

Свинец, легированный сурьмой (от 5 до 15%), известен как гартлей, или твердый свинец. Добавление всего 1% Sb к свинцу сильно повышает его твердость, твердый свинец используется в химическом машиностроении и для изготовления труб, по которым транспортируются агрессивные жидкости. Он также используется для изготовления оболочек телеграфных, телефонных и электрических кабелей, электродов и пластин аккумуляторов. Последнее, кстати, является одним из основных применений элемента 51. Сурьму также добавляют в свинец, который используется при изготовлении шрапнели и снарядов.

Химический хищник

В средневековых книгах сурьма обозначалась фигурой волка с открытой пастью, вероятно, такой «хищный» символ для этого металла, поскольку сурьма растворяет («пожирает») почти все другие металлы. На сохранившейся средневековой картине изображен волк, пожирающий короля. Зная алхимический символизм, эту картину следует понимать как сплав золота и сурьмы.

Лечение сурьмой

XV и XVI вв. некоторые препараты сурьмы часто использовались в качестве лекарств, в основном для вызывания отхаркивания и рвоты. Чтобы вызвать рвоту, пациенту давали вино, выдержанное в сосуде с сурьмой. Одно из соединений сурьмы, KC4H4O4(SbO) — H20, представляет собой так называемый рвотный камень.

Соединения сурьмы сегодня используются в медицине для лечения некоторых инфекционных заболеваний у людей и животных. В частности, они используются при лечении комы.

Везде, где есть солнце

Сурьма и краски, многие соединения сурьмы могут служить пигментами в красках, так, сурьмяно-щелочной калий (K20 — 2Sb205) широко используется в производстве керамики. Сульфат натрия-стибия (NaSb03), называемый лейконином, используется для покрытия кухонной посуды, а также в производстве эмали и белого молочного стекла.

Знаменитая краска «неаполитанский желтый» — это не что иное, как оксид сурьмы-свинца. Используется в живописи в качестве масляной краски, а также для керамики и фарфора. Даже металлическая сурьма, в виде очень мелкого порошка, используется в качестве краски. Этот порошок является основой знаменитой железно-желтой краски.

«В 1974 году Н.Н.Ляликова, советский микробиолог, обнаружила ранее неизвестную сурьмяную бактерию, которая питается исключительно триоксидом сурьмы Sb203. Она окисляет трехвалентную сурьму до пятивалентной, и считается, что многие природные соединения пятивалентной сурьмы были образованы «сурьмяными» бактериями.

Биологическая роль сурьмы и влияние на организм

Сурьма проявляет раздражающее и кумулятивное действие, она накапливается в щитовидной железе, подавляет ее функцию и вызывает эндемический зоб, однако, попадая в желудочно-кишечный тракт, соединения сурьмы не вызывают отравления, поскольку соли Sb (III) гидролизуются там с образованием нерастворимых в воде продуктов.

В то же время, соединения сурьмы (III) более токсичны, чем соединения сурьмы (V). Пыль и испарения Sb вызывают носовые кровотечения, сурьмяную «литиевую лихорадку», атеросклероз легких, поражают кожу, нарушают половую функцию. Порог вкуса в воде — 0,5 мг/л, Смертельная доза для взрослых — 100 мг, для детей — 49 мг, для аэрозолей сурьмы ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3, в окружающем воздухе 0,01 мг/м3.

Сурьма в косметике

Состав натуральной сурьмы в косметических красках всегда разный в зависимости от страны-производителя. Но большинство брендов не используют металл вовсе, заменяя черную сурьму природными красителями иссиня-черного цвета.

Сурьму готовили дома, обмакивая кусочки муслина (тонкой ткани) в сандаловую пасту. Затем ткань сушили в течение суток и сжигали в лампе с касторовым маслом. Затем в смесь вливалось касторовое масло до консистенции кашицы.

В Бенгалии листья кактуса используют для получения сурьмы; они покрыты маслянистой пленкой, которая при сжигании превращается в липкую и маслянистую сажу. Этот вид кахаля можно использовать для лечения глазных болезней у детей. Женщины Южной Азии используют это средство для бровей и ресниц.

В Северной Африке сурьму добывают из измельченного галенита, это вещество довольно токсично и может вызывать тяжелые аллергические реакции и отравления. Это единственное место, где модницы использовали настоящий полуметалл.

Индийская сурьма состоит из исмида, касторового масла, капур качари и вазелина.

Источник: luludmila.ru

Сурьма: история, польза, применение

Сурьма металлическая — 51-й химический элемент в периодической таблице Менделеева, обозначается символом Sb. Это полуметалл с зернистым строением и светлым голубовато-серебристым оттенком. В свободном состоянии представляет собой кристаллы с металлическим блеском.

Сурьма как вещество: физические свойства

Внешне вещество похоже на металл, однако характеризуется меньшей электро- и теплопроводностью. Оно отличается хрупкостью (легко растирается в порошок) и способностью расширяться при застывании.

Элемент существует в четырех модификациях:

• Кристаллическая, или серая (основная модификация).
• Черная (аморфная).
• Взрывчатая (аморфная).
• Желтая (аморфная).

Кристаллическая сурьма

В основной модификации полуметалл образует игольчатые кристаллы в форме звезд. Чем меньше примесей, тем толще кристаллы. Вещество начинает плавиться при температуре +630,5 ⁰C, закипает — при +1634 ⁰C. Обладает диамагнитностью, т.е. намагничивается против направления внутреннего поля.

Основные свойства вещества:

• Плотность при стандартных условиях — 6,691 г/см 3 .
• Удельная теплоемкость — 0,210 кДж/(кг*К) при температурах от 20 ⁰С до 200 ⁰С.
• Молярная теплоемкость — 25,2 Дж/(K*моль).
• Теплопроводность — 17,6 вт/(м*К) при температуре 20 ⁰C.
• Молярный объем — 18,4 см 3 /моль.
• Удельная теплота плавления — 20,08 кДж/моль.
• Удельная теплота испарения — 195,2 кДж/моль.

В основной модификации металл устойчив при стандартных условиях. Он имеет слоистую структуру.

Черная сурьма

Это аморфная металлическая модификация, которая образуется из кристаллической сурьмы при резком охлаждении паров вещества. Она имеет плотность 5,3 г/см 3 . Данная неустойчивая модификация в безвоздушном пространстве при нагреве до 400 ⁰С переходит в кристаллическую сурьму.

Желтая сурьма

Чтобы получилась желтая сурьма, требуется воздействие кислорода на сниженный стибин SbH3. Эта модификация содержит небольшой процент химически связанного водорода. Является неустойчивой: переходит в черную сурьму при освещении или нагревании.

Взрывчатая сурьма

Электролиз раствора SbCl3 в соляно-кислой среде приводит к образованию взрывчатой сурьмы. Она имеет плотность от 5,64 до 5,97 г/см 3 , внешне напоминает графит. При любом прикосновении взрывается и превращается в кристаллическую сурьму.

Сурьма и человек: историческая справка

Этот металл применялся с доисторических времен. При раскопках на территории древнего Вавилона археологи обнаружили сосуды из металлической сурьмы. Изделия датируются 3 тысячелетием до н.э.

Предметы из этого металла также были найдены в Грузии: находки относятся к 1 тысячелетию до н.э. В древности металл использовался в сплаве со свинцом, медью или оловом.

С XIX в. до н.э. в Древнем Египте и странах Азии (Индия, Междуречье и др.) повсеместно применялся «сурьмяный блеск» — черный порошок из соединений полуметалла, который использовался для грима (в основном для чернения бровей).

До конца неизвестно происхождение самого названия. В тюркских языках существует слово surme, которое обозначает «грим, мазь». В персидском «сурме» значит «металл».

Сурьма и организм: несколько слов о биологии

Сурьма относится к макроэлементам и участвует в обменных процессах многих живых организмов. Среднее количество элемента в растениях — 0, 06 мг, в наземных животных — 0,0006 мг, в морских животных — 0,02 мг. В организме человека содержится не более 0,00001% сурьмы по массе. Она поступает с воздухом, пищей и водой, содержится в щитовидной железе, эритроцитах и плазме крови, печени, почках, костной ткани, селезенке. В среднем за сутки поступает около 50 мкг и выводится мочой и фекалиями.

До конца не изучены физиологическая и биохимическая функции макроэлемента, поэтому нет достоверных данных о возможных последствиях ее дефицита в организме. При этом установлено, что избыток вещества препятствует белковому, жировому и углеводному обменам. Если сурьма накапливается в щитовидной железе, она угнетает ее работу и вызывает эндемический зоб. При одноразовом попадании в пищеварительный тракт вызывает рефлекторную рвоту и полностью выводится. При регулярных поступлениях избыточного количество сурьмы в пищевод возможны заболевания желудочно-кишечного тракта, в том числе язвы.

Токсичные пары металла могут вызвать поражения кожи и носовые кровотечения. В зоне риска — люди, которые работают с этим металлом постоянно: печатники, эмалировщики и др.

В малых дозах макроэлемент применяется в медицине — в основном, в составе отхаркивающих и рвотных средств.

Сурьма как элемент: химические свойства

Металлическая сурьма малоактивна и устойчива на открытом воздухе при нормальных температурах. Начинает окислятся при +630 ⁰С, в результате чего образуется соединение Sb2O3 — оксид сурьмы. Полуметалл не вступает в реакции с водородом, азотом, кремнием и бором, остается устойчивым к воде, а в расплавленном виде незначительно растворяет углерод.

В результате возможных химических реакций образуются следующие вещества:

• Сульфид сурьмы — при сплавлении с серой.
• Интерметаллические соединения (антимониды) — при взаимодействии с мышьяком, медью, палладием и некоторыми другими металлами.
• Хлорид сурьмы — при растворении в хлоре.
• Сульфат сурьмы — при растворении в соляной кислоте.
• Сурьмяная кислота — в результате реакции с концентрированной азотной кислотой.

Полуметалл растворяется в «царской водке» — смеси винной и азотной кислот.

Сурьма как полезное ископаемое: добыча и производство

Месторождения металлической сурьмы находятся в ЮАР, Китае, Алжире, России, Болгарии, Азербайджане, Киргизии, Сербии, Финляндии, Казахстане, Таджикистане. Содержание элемента в земной коре невелико — 500 мг/т. Большая часть вещества сконцентрирована в осадочных породах — бокситах, фосфоритах, глинистых сланцах. Меньше всего ископаемого содержится в песчаниках и известняках.

Более 70% этого металла производится в Китае, а остальные 30% делят Россия, Мьянма, Боливия, Таджикистан, ЮАР, Канада, Австралия и некоторые другие страны.

На территории Китая также находятся самые крупные резервы — более 50% мировых запасов. Около 20% расположено в России, 16% — в Боливии, 3% — в Таджикистане, 1% — в ЮАР, менее 10% рассредоточено по разным странам.

Сурьма как ресурс: применение

Металлургия

Поскольку сурьма — хрупкий металл, в металлургической промышленности она практически не применяется отдельно. Зато в сплавах она повышает прочность других металлов и препятствует окислению.

Сплав сурьмы, олова и свинца называется «гарт» (в переводе с украинского — «зеркала»). Он на протяжении многих веков используется в типографии для изготовления шрифтов. В основу положено свойство сурьмы расширяться при затвердевании: благодаря этому сплав более плотно заполняет литейную матрицу. Помимо этого, сурьма повышает износостойкость шрифта. Гарт также используется для отливки пуль, изготовления кабелей, труб для протока агрессивных жидкостей и др.

Сплав свинца и сурьмы отличается твердостью и устойчивостью к коррозии. Он применяется в химическом машиностроении.

Баббиты (подшипниковые сплавы) широко используются в железнодорожном, автомобильном транспорте и станкостроении. Они содержат сурьму, олово, медь и свинец. Имеют высокую твердость, стойкость к истиранию и коррозии.

Всего существует порядка 200 сплавов различных металлов с сурьмой. В том числе она добавляется к металлам для хрупкой отливки.

Полупроводниковая промышленность

Полуметалл входит в свинцовые сплавы, используется при производстве диодов, ИК детекторов, датчиков Холла и других элементов в полупроводниковой промышленности.

Медицина

Стибнит, природный сульфит сурьмы, в древности применялся в качестве лекарства от паразитов. В некоторых странах его до сих пор добавляют в препараты. Соединения металла применяются для лечения лейшманиозов и глазных заболеваний.

Другие области применения

Оксид сурьмы используют в текстильной промышленности как закрепитель. Он также входит в состав многих эмалей и красок. Пятиокись металла применяется при изготовлении стекла, люминесцентных ламп, резины. Трехсернистая сурьма входит в состав спичек. Металла находит применение в электронике (для некоторых припоев) и в термоэлектрический сплавах.

Источник: ferrolabs.ru