Сурьма что это за химический элемент

Впервые сурьму для глаз стали использовать в Древнем Египте, сохранились точные сведения, что уже во 2 в. до н. э. египтянки подводили брови и глаза толченой сурьмой, археологи обнаружили достаточно этого металла в шкатулках и вазах, кроме этого, настенные росписи того времени четко показывают насколько египтяне любили красить глаза. Но сложно поверить, что такая развитая цивилизация не знала о токсичных свойствах этого металла, давайте разбирать подробно — сурьма, что это за химический элемент и для чего используется.

Сурьма — история названия

Сегодня лингвисты много спорят о русском термине «сурьма», происхождение слова трактуется двояко:

1. В Османской империи так называли краску для глаз, которой турчанки сурьмили брови. НО они использовали не сурьму в чистом виде, а порошок галенита.
2. В персидском языке словом «сурьме» обозначали любой металл.

СУРЬМА

Поэтому доподлинно не ясно откуда в нашем языке возникло слово сурьма, но понятна путаница, когда сурьмой называют краску для глаз.

Латинское название металла antimonium, по древнегречески металл сурьма пишется как στίμμι, в периодической системе элементов Менделеева сурьма обозначается как (химический символ — Sb; лат. Stibium) — химический элемент 15-й группы с атомным номером 51. Интересно, что термин Stibium известен ученым с 18 века и в те времена он означал природный сульфид сурьмы.

Сурьма — металл или нет

Можно смело утверждать, что сурьма это уникальный элемент в нашей природе, она обладает свойствами как металлов, так и неметаллов и не вписывается ни в одну схему классификации, кроме этого в природе тысячи соединений сурьмы, каждое из которых обладает своими, не всегда понятными ученым свойствами.

Может алхимики видели эти непредсказуемые свойства квазиметалла, поэтому для сурьмы не нашлось планеты-покровителя (древние ученые каждому металлу приписывали связь с небесным телом), и уже в 14 веке сурьма была признана неметаллом.

Химические и физические свойства сурьмы

Не заходя в дебри химии расскажем кратко о характеристиках этого вещества, и о некоторых любопытных фактах.

Сурьма в природе представляет собой самородок серебристо-черного цвета с блестящей поверхностью. Имеет среднюю твердость и плотность, некоторые образцы могут быть радиоактивны, сурьма легко крошиться, образуя мелкозернистый порошок черного цвета. Именно этим порошком, по мнению некоторых ученых и подводили глаза египтянки… И как у них от токсинов не разъело глаза, не понятно… НО!. Оказывается у сурьмы есть два типа, каждый из которых в свою очередь делится на подклассы. Таким образом в природе встречается семь разновидностей сурьмы, каждая из которых имеет свои свойства, поэтому не известно каким именно порошком сурьмы модницы Востока красили глаза и брови.

1. Аллотропные (металлы) – четыре класса.
2. Аморфные виды – три с (сурьма черная, взрывчатая, желтая).

Современная химия причислила сурьму к металлоидам или квазиметаллам, подробный анализ показал, что в составе металла присутствуют два изотопа. Интересны и физические свойства элемента:

• средняя твердость;
• металлический блеск;
• при охлаждении расширяется;
• тепло и электропроводник;
• желтая сурьма при нагреве становится полупроводником;
• взрывчатая сурьма детонирует при трении и нагреве.

В обычных условиях металл не окисляется, первые признаки окисления при температуре свыше 600 градусов, растворяется в царской водке, вступает в реакции с кислотами и галогенами.

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

Квантовые числа Sb

Квантовые числа определяются последним электроном в конфигурации, для атома Sb эти числа имеют значение N = 5, L = 1, Ml = 1, Ms = ½

Валентные электроны сурьмы

Количество валентных электронов в атоме сурьмы — 5.

Степень окисления сурьмы

Атомы сурьмы в соединениях имеют степени окисления 5, 3, -3.

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении: связь в молекуле между атомами основана на разделении электронов, таким образом, если у атома виртуально увеличивается заряд, то степень окисления отрицательная (электроны несут отрицательный заряд), если заряд уменьшается, то степень окисления положительная.

Сурьма — где применяется

Металлическая сурьма в чистом виде используется очень редко из-за хрупкости, но свойство квазиметалла усиливать прочность и твердость сплавов позволило использовать сурьму в большинстве отраслей современной промышленности и приборостроении. Сегодня сурьма добавляется в двести сплавов, среди которых на первом месте стоят следующие.

Гартблей — твердый свинец. Добавка к свинцу уже 1% Sb сильно повышает его твердость. Твердый свинец используется в химическом машиностроении, для изготовления труб, предназначенных для транспортировки кислот. Из него же делают оболочки телеграфных, телефонных и электрических кабелей, электроды, пластины аккумуляторов. Добавляют сурьму и к свинцу, идущему на изготовление шрапнели и пуль.

Гарт — типографский сплав (свинец – 82%, сурьма – 15%, олово – 3%). Особенность сурьмы расширяться при застывании делают метал незаменимым если необходимо заполнить сплавом формы. Сурьма придает типографскому металлу твердость, ударную стойкость 11 износостойкость.

Боббит — подшипниковый сплав. Подшипниковые металлы обладают достаточной твердостью, большим сопротивлением истиранию, высокой коррозионной стойкостью.

Пиротехника. Трехсернистую сурьму используют при производстве спичек, пятивалентную для вулканизации резины. Жаростойкая трехокись сурьмы используется в производстве огнеупорных красок и тканей. Краска «сурьмин», основу которой составляет трехокись сурьмы, применяется для окраски подводной части и надпалубных построек кораблей.

Сурьма и ядерное оружие

Важное значение в ядерной технологии имеют некоторые изотопы сурьмы, в частности 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.

Сурьма — мировые месторождения

Геологи насчитали 75 минералов, в составе которых присутствует сурьма, из первичных руд самым известным является антимонит. Залежи сурьмы распространены по всему миру, самые богатые месторождения находятся в России (Сарылах и Сентачан в Якутии, Раздольнинское и Удерейское на территории Красноярского края), Китае, Боливии, Киргизии.

Сурьма в природе — без яда не живем

Сурьма и все ее соединения относятся к токсичным элементам, но в микродозах присутствуют во всех живых организмах. Опасность сурьмы и ее оксидов в том, что она способна накапливаться в почве, организме, воде, воздухе, любое превышение допустимых норм ведет к гибели живого организма, почва и вода становятся отравой.

Сурьма и ее соединения отнесены к химически опасным веществам 2 класса.

Предельно допустимые концентрации (мг):

• воздух – 0,01 (м³);
• почва – 4,5 (кг);
• вода питьевая – 0,005 (л);
• вода природная – 0,05 (л);
• промышленные стоки – 0,2 (л).

В зоне риска – работники добывающих и металлургических предприятий. Основное профзаболевание металлургов – сурьмяная «литейная лихорадка». Отравиться можно парами или пылью сурьмы. Симптомы поражения: раздражение органов дыхания, глаз, кожи, кровотечение из носа.

Попадание вещества в ЖКТ менее опасно: при пищеварении оно проходит стадию гидролиза, после чего выводится из организма.

Для взрослого человека смертельная доза сурьмы – 100 мг, для ребенка –от 30 мг.

Сурьма — что это такое для организма человека

В организме взрослого ЗДОРОВОГО человека (и мужчин, и женщин) содержится от 6% сурьмы, элемент находят во всех наших клетках, в клетках крови, костной ткани, почках, яичниках, но роль этого неоднозначного элемента для биохимии человека учеными так и не выяснена. Элемент всегда оказывает аккумулятивное и раздражающее действие, возможно присутствие сурьмы служит микрострессом для наших органов и направлено на поддержку тонуса живой системы.

Но что ученые могут сказать с ответственностью, это то, что накапливаясь в организме сурьма приводит к развитию токсического зоба, полностью подавляя работу щитовидной железы и эндокринной системы в целом. Но попадая в желудок с пищей, например, сурьма перестает быть отравой, проходя через гидролиз (соединяясь с желудочным соком) сурьма теряет многие отрицательные свойства, превращается в неперевареваемый элемент и выводится из организма естественным путем.

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.

Сурьма — что это для глаз

Возникает естественный вопрос — а какую сурьму (и сурьму ли вообще) используют в косметологии, ведь многие из нас привыкли называть сурьмой черную краску, которая так хорошо подводит глаза и брови, и не смывается в течение всего дня, а не радиоактивный металл, который используется в ядерной энергетике?

Все зависит от страны производителя косметической краски, в большинстве в составе черной подводки или кайала сурьмы как таковой нет вообще (производитель оставил только название), но во многих странах женщины до сих пор используют порошок металла для косметических процедур.

Сурьма для глаз на Руси и в Бенгалии

Наши пра-пра-прабабушки готовили сурьму для глаз из безобидных, а иногда и полезных компонентов. Во-первых они использовали древесную золу, которую тщательно просеивали и растирали с касторовым маслом до получения густой черной краски.

Второй способ применялся если под рукой было масло сандалового дерева. В масле промакивали отрезок ткани, высушивали и сжигали. Золу смешивали с касторовым маслом и получали натуральную экологичную краску для бровей.

В Бенгалии для производства сурьмы используют листья кактуса, растение опять же сжигают, при горении выделяется черная сажа, липкая и черная. Каджал используют как краску для глаз, при этом натуральный состав такой сурьмы благотворно влияет на органы зрения, им можно вылечить конъюнктивит и воспаления.

Сурьма для глаз в Индии

Индийская сурьма для глаз также может считаться натуральным продуктом, в состав краски входит вазелин, касторовое масло и исмид. Некоторые производители добавляют золу сандала.

А вот в Северной Африке, в частности в Марокко до сих пор для макияжа используют токсичный металл, природную сурьму измельчают и смешивают с пальмовым маслом, иногда используют минерал галенит, который также как и сурьма здоровья не прибавляет.

Выбирая сурьму для глаз в косметическом магазине лучше отдать предпочтение продукции из Индии или Турции, в марках известных брендов токсичная сурьма не используется.

Источник: ticovkusom.ru

СУРЬМА: ИСТОРИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И РИСКИ — ХИМИЯ — 2023

Сурьма является металлоидом блестящим, серебром, и с некоторым голубоватым оттенком. Его твердое вещество также отличается очень хрупкостью и шелушением по текстуре. Он принадлежит к 15-й группе таблицы Менделеева, возглавляемой азотом. После висмута (и московского) это самый тяжелый элемент группы.

Он представлен химическим символом Sb. В природе он встречается в основном в минеральных рудах стибита и ульманнита, химические формулы которых Sb 2 S 3 и NiSbS соответственно. Его высокая склонность к образованию сульфидов вместо оксидов обусловлена ​​тем, что он химически мягкий.

Кристаллическая сурьма. Источник: Best Sci-Fatcs

С другой стороны, сурьма также физически мягкая, ее твердость составляет 3 балла по шкале Мооса. Он стабилен при комнатной температуре и не вступает в реакцию с кислородом воздуха. Но при нагревании в присутствии кислорода он образует триоксид сурьмы, Sb 2 O 3 .

Точно так же он устойчив к действию слабых кислот; но в горячем состоянии на него воздействуют азотная и соляная кислоты.

Сурьма имеет множество применений, в том числе ее используют в сплавах со свинцом и оловом, в производстве автомобильных аккумуляторов, материалов с низким коэффициентом трения и т. Д.

Этот металлоид имеет редкое свойство увеличиваться в объеме при затвердевании, что позволяет его сплавам полностью занимать пространство, используемое для формования инструмента, который будет изготовлен.

История его открытия

До нашей эры

Есть свидетельства того, что с 3100 г. до н.э. сульфид сурьмы использовался в Египте в косметических целях. В Месопотамии, на территории современного Ирака, были обнаружены остатки вазы и другого артефакта, предположительно датируемого периодом между 3000 и 2200 годами до нашей эры, в производстве которого использовалась сурьма.

Введение термина

Римский ученый Плиний Старший (23-79 г. н.э.) описал использование сурьмы, которую он называл стибиусом, при разработке семи лекарств в своем «Трактате по естественной истории». Алхимику Абу Мусса Джахиру ибн Хайяну (721-815) приписывают введение термина сурьма для названия элемента.

Он использовал следующую этимологию: «анти» как синоним отрицания, а «моно» — только. Затем он хотел подчеркнуть, что сурьма встречается не только в природе. Уже известно, что он входит в состав сульфидных минералов, а также многих других элементов.

получение

Считается, что греческий натурист Педаниус Диаскоридес получил чистую сурьму, нагревая сульфид сурьмы в потоке воздуха. Итальянский металлург Ванносио Бирингучо в книге De la Pirotecnia (1540 г.) описывает метод выделения сурьмы.

Немецкий химик Андреас Либавиус (1615 г.), используя расплавленную смесь железа, сульфида сурьмы, соли и тартрата калия, получил кристаллическую сурьму.

Первое подробное сообщение о сурьме было сделано в 1707 году французским химиком Николя Лемери (1645-1715) в его книге «Трактат о сурьме».

Состав сурьмы

Морщинистые слои, составляющие кристаллическую структуру металлической или серебряной сурьмы. Источник: Materialscientist

Верхнее изображение показывает морщинистую слоистую структуру, заимствованную атомами мышьяка. Однако сероватая сурьма, более известная как металлическая сурьма, также принимает эту структуру. Она называется «морщинистой», потому что атомы Sb движутся вверх и вниз по плоскости, состоящей из оболочки.

Эти слои, хотя и отвечают за взаимодействующие с ним фотоны, сияют серебристым блеском, заставляя сурьму выглядеть как металл, правда в том, что силы, которые их объединяют, слабы; следовательно, видимые металлические фрагменты Sb могут быть легко измельченными и хрупкими или отслаивающимися.

Кроме того, атомы Sb в морщинистых слоях недостаточно близко расположены, чтобы сгруппировать свои атомные орбитали вместе и, таким образом, создать полосу, которая обеспечивает электрическую проводимость.

Глядя на сероватую сферу по отдельности, можно увидеть, что она имеет три связи Sb-Sb. С более высокой плоскости можно было увидеть Sb в центре треугольника с тремя Sb, расположенными в его вершинах. Однако треугольник не плоский и имеет два уровня или этажа.

При боковом воспроизведении таких треугольников и их связей образуются морщинистые слои, которые выстраиваются в ряд, образуя ромбоэдрические кристаллы.

аллотропия

Только что описанная структура соответствует сероватой сурьме, наиболее устойчивой из четырех ее аллотропов. Остальные три аллотропа (черный, желтый и взрывной) метастабильны; то есть они могут существовать в очень суровых условиях.

Информации об их строении немного. Однако известно, что черная сурьма аморфна, поэтому ее структура нечеткая и запутанная.

Желтая сурьма устойчива при температурах ниже -90 ° C, ведет себя как неметаллический элемент, и можно предположить, что она состоит из небольших агломератов типа Sb 4 (подобных агломератам фосфора); при нагревании превращается в черный аллотроп.

Что касается взрывоопасной сурьмы, то она состоит из гелеобразного осадка, образующегося на катоде при электролизе водного раствора галогенида сурьмы.

При малейшем сильном трении или ударе мягкое твердое тело выделяет столько тепла, что оно взрывается и стабилизируется по мере того, как его атомы перегруппировываются в ромбоэдрическую кристаллическую структуру сероватой сурьмы.

Источник: ru.sperohope.com

Что такое Сурьма — особенности, характеристики, где используется

Издавна известная человеку сурьма – это металл, занимающий 51 место в таблице химических элементов. Она обладает зернистой структурой, цветом напоминает серебро с голубоватым отливом. Sb – металл, не входящий в категорию цветных, в быту он встречается крайне редко. В свободном виде материал внешне очень похож на кристаллы, обладающие характерным для металла отливом.

Физические свойства

Сурьма известна как чрезвычайно хрупкое вещество. Она легко истирается до состояния порошка, заметно расширяется, когда полностью застывает, плохо проводит электрический ток и тепло.

Примечательно, что Surma имеет несколько модификаций. Основной принято считать серую сурьму (кристаллическую). Помимо этого, возможны три аморфных состояния элемента: взрывчатая сурьма, желтая, а также черная.

Химические свойства материала

Сурьма металлическая не относится к химически активным веществам. Реакция окисления начнется при нагреве до 630 градусов. При этом сформируется оксид сурьмы Sb2O3.

Металл не способен реагировать на водород, кремний, азот и бром, водой не растворяется. Углерод частично сможет растворить сурьму только в виде расплава.

При соединении с серой образуется сульфид сурьмы. После растворения в хлоре получают хлорид. Сульфаты являются продуктом растворения вещества в обычной соляной кислоте, а сурьмяную кислоту получают в результате взаимодействия с концентратом азотной кислоты.

Сплав свинца с сурьмой является самым известным соединением данного вещества. Необходимо отметить, что вещество опасно для человеческого организма в распыленном виде. Оно отрицательно воздействует на глаза, органы дыхания, может спровоцировать аллергические проявления на кожных покровах, повредить пищеварительной системе. Государственные стандарты относят аэрозоль сурьмы к веществам второго класса опасности.

Добыча

В природе сурьму можно обнаружить в разных видах:

• самородки;
• в составе руды (меди, серебра, свинца);
• в качестве компонента разных минералов (всего насчитывают около сотни видов).

Из руд самой богатой сурьмой (до 60%) является аммонит.

Этот металл один из наиболее распространенных элементов, имеющихся в земной коре. Ее мировые запасы оцениваются в пределах 1,83 млн тонн. При этом 50% находится в распоряжении Китая. По объему производства мировой рынок также возглавляет Китай, поставляющий около 70% сурьмы. Из руд самой богатой сурьмой (до 60%) является аммонит.

Наша страна находится на втором месте по добыче и производству данного металла.

Производство

Сплавы сурьмы

Поскольку сурьма представляет собой хрупкий материал, ее чаще применяют в виде различных сплавов. Их насчитывают около двух сотен. С середины XV века и по сей день соединение сурьмы с оловом и свинцом (гарт) востребовано в типографском деле. В современных условиях из этого сплава изготавливают и трубы для химической промышленности. Они устойчивы к воздействию щелочей и кислот.

Сплавы применяют при производстве полупроводников. Баббиты предназначены для подшипниковой продукции, поскольку отличаются они низким коэффициентом трения.

Для выпуска специализированной медицинской (красной) резины, каучука, спичек применяют сурьмяные сульфиды.

Применение в разных сферах

Наиболее востребована сурьма в процессе изготовления аккумуляторных батарей. Говоря о том, где используется сурьма, необходимо предполагать применение различных ее соединений.

• В пиротехнике сплавы необходимы при изготовлении трассирующих пуль.
• Соединение сурьмы со свинцом устойчиво к коррозии, и обладает хорошим показателем твердости. Этот материал активно используют в химическом машиностроении.
• В химической промышленности элемент необходим в качестве компонента для реакции органического синтеза, при выпуске неводных растворителей.
• Сурьма необходима для производства жаропрочных стекол, эмалей, тканей и керамики. Текстильщики применяют красители, в которых данный элемент выполняет роль закрепителя.
• В качестве красящего пигмента сурьма известна давно. В настоящее время она входит в состав многих красителей, в том числе и краски для художников (железная чернь).
• Элемент до сих пор используют в фармакологии как компонент лекарственных средств от болезней органов зрения и лейшманиозов.

Нюансы сдачи сурьмяного лома

Поскольку материал входит в категорию опасных отходов, не все приемные пункты готовы работать с ним. При этом лом сурьмы сдают не так часто, что гарантирует высокую приемную цену за кг, около 450 рублей и выше, в зависимости от марки.

В больших городах сдать сурьму несложно. Учитывая ее специфические особенности, лом рекомендуется держать в плотно закрытой таре. Особенно это правило касается вещества в чистом виде.

Примечательно, что в качестве вторичного сырья можно сдать даже краски, в составе которых присутствует данный металл.

В перечень основных источников сурьмяного лома необходимо внести:

• аккумуляторные батареи;
• подшипниковый лом;
• некоторые части типографского оборудования;
• некоторые виды кабельной продукции и полупроводников;
• военный лом;
• сплавы антифрикционного назначения;
• припой (в составе которого нет свинца).

Источник: metallolomresurs.ru