СУРЬМА́

Сурьма самородная. Франция.

СУРЬМА́ (лат. Stibium), Sb, хи­мич. эле­мент V груп­пы ко­рот­кой фор­мы (15-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы, ат. н. 51, ат. м. 121,76. При­род­ная С. – смесь ста­биль­ных изо­то­пов ¹²¹Sb (57,21%) и ¹²³Sb (42,79%); сре­ди ис­кус­ст­вен­но по­лу­чен­ных ра­дио­изо­то­пов наи­бо­лее дол­го­жи­ву­щий ¹²⁵Sb (Т_1/2 2,76 го­да, β-из­лу­ча­тель).

Историческая справка

С. из­вест­на с глу­бо­кой древ­но­сти; так, в биб­лей­ские вре­ме­на по­ро­шок сурь­мя­но­го бле­ска (при­род­ный ми­не­рал ан­ти­мо­нит) при­ме­нял­ся в ка­че­ст­ве кос­ме­тич. сред­ст­ва, в стра­нах Во­сто­ка за 3 тыс. лет до н. э. из­го­тав­ли­ва­ли со­су­ды из ли­той С. Лат. назв. С. «stibium» (от греч. στίβι) встреча­ет­ся у Пли­ния Стар­ше­го. В кон. 18 в. в Зап. Ев­ро­пе для обо­зна­че­ния С. ста­ло при­ме­нять­ся ср.-век. лат. назв. «anti­monium» (совр. англ. «antimony»), ко­то­рое пред­по­ло­жи­тель­но про­изош­ло от греч. ἄνϑεμον – цве­ток, по ви­ду сро­ст­ков иголь­ча­тых кри­стал­лов сурь­мя­но­го бле­ска. Под­роб­ное опи­са­ние свойств и спо­со­бов по­лу­че­ния С. (ко­то­рую счи­та­ли раз­но­вид­но­стью ме­тал­лов) и её со­еди­не­ний да­но в кни­ге ал­хи­ми­ка Ва­си­лия Ва­лен­ти­на «Три­ум­фаль­ная ко­лес­ни­ца ан­ти­мо­ния» (1604). Рус. назв. «С.» про­изош­ло от тур. sürme (по­ро­шок сурь­мя­но­го бле­ска для чер­не­ния бро­вей), по др. дан­ным – от перс. surme (ме­талл).

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние С. в зем­ной ко­ре 5·10^–5% по мас­се, в мор. во­де ме­нее 5·10^–4 мг/дм³. Из­вест­но ок. 120 ми­не­ра­лов – ан­ти­монит Sb₂S₃, сурь­ма са­мо­род­ная и др. (см. Сурь­мя­ные ру­ды). С. так­же из­вле­ка­ют при ком­плекс­ной пе­ре­ра­бот­ке по­ли­ме­тал­лич. руд.

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма С. 5s²5p³; сте­пе­ни окис­ле­ния +3 и +5, ред­ко -3; энер­гии по­сле­до­ват. ио­ни­за­ции 834, 1794, 2443, 4260, 5400 кДж/моль; элек­тро­отри­ца­тель­ность по По­лин­гу 2,05; атом­ный ра­ди­ус 182 пм, ион­ные ра­диу­сы (пм, в скоб­ках ука­за­ны ко­ор­ди­нац. чис­ла): Sb³⁺ 76 (6), Sb⁵⁺ 60 (6). Сре­ди ал­ло­троп­ных мо­ди­фи­ка­ций наи­бо­лее ус­той­чи­ва при ком­нат­ной темп-ре се­рая «ме­тал­ли­че­ская» ром­бо­эд­рич. α-Sb (SbI). Из­вест­ны кри­стал­лич. мо­ди­фи­ка­ции, су­ще­ст­вую­щие при вы­со­ких дав­ле­ни­ях, и не­ус­той­чи­вые аморф­ные мо­ди­фи­ка­ции (жёл­тая, чёр­ная и се­реб­ри­сто-бе­лая взрыв­ча­тая). Ме­тал­лич. α-Sb – се­реб­ри­сто-бе­лая с си­не­ва­тым от­тен­ком, плот­ность 6684 кг/м³ (25 °С), t_пл 630,7 °С, t_кип 1753 °С; темп-ра пе­ре­хо­да в сверх­про­во­дя­щее со­стоя­ние 2,7 К; диа­маг­нит­на; твёр­дость по Бри­нел­лю 260 МПа; при ком­нат­ной темп-ре хруп­ка, вы­ше 310 °C ста­но­вит­ся пла­стич­ной.

С. хи­ми­че­ски ма­ло­ак­тив­на. Ус­той­чи­ва на воз­ду­хе, вы­ше 600 °C окис­ля­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем ок­си­да Sb₂O₃. Не реа­ги­ру­ет с N₂, С, Si, В. Ак­тив­но реа­ги­ру­ет с га­ло­ге­на­ми, кро­ме F₂, го­рит в ат­мо­сфе­ре Сl₂. Реа­ги­ру­ет с S, Sе, Те, Р. При сплав­ле­нии с боль­шин­ст­вом ме­тал­лов об­ра­зу­ет би­нар­ные со­еди­не­ния – ан­ти­мо­ни­ды. Не реа­ги­ру­ет с HCl и HF, раз­бав­лен­ной H₂SO₄. Окис­ля­ет­ся кон­цен­трир. Н₂SО₄ до Sb₂(SО₄)₃, кон­цен­трир. HNO₃ до Sb₂O₅·nH₂O. Не реа­ги­ру­ет со ще­ло­ча­ми и NH₃ в вод­ном рас­тво­ре. Дей­ст­ви­ем НСl на ан­ти­мо­ни­ды Mg или Zn по­лу­ча­ют гид­рид (сти­бин) SbН₃ – бес­цвет­ный вы­со­ко­ток­сич­ный газ. Со­еди­не­ния Sb(III) и Sb(V) в вод­ной сре­де под­вер­га­ют­ся гид­ро­ли­зу. Со­еди­не­ния, об­ра­зую­щие­ся при гид­ро­ли­зе Sb(III), со­дер­жат ка­тио­ны ок­со­сурь­мы SbO⁺ и ди­гид­рок­со­сурь­мы Sb(OН)₂+. Ок­сид Sb₂O₃ и гид­ро­ксид Sb₂O₃·nH₂O ам­фо­тер­ны, ок­сид Sb₂O₅ и его гид­рат Sb₂O₅·nH₂O име­ют ки­слот­ный ха­рак­тер.

Получение

Сырь­ём для про­из-ва С. слу­жат обо­га­щён­ные с ис­поль­зо­ва­ни­ем гра­ви­тац. и фло­тац. ме­то­дов сурь­мя­ные ру­ды. Для по­лу­че­ния С. ча­ще ис­поль­зу­ют пи­ро­ме­тал­лур­гич. про­цес­сы – оса­дит. плав­ку с же­ле­зом или (для час­тич­но окис­лен­ных руд или руд, со­дер­жа­щих дра­го­цен­ные ме­тал­лы) окис­лит. об­жиг с воз­гон­кой Sb₂О₃, ко­то­рый да­лее под­вер­га­ют вос­ста­но­вит. плав­ке. Гид­ро­ме­тал­лур­гич. спо­соб пе­ре­ра­бот­ки вклю­ча­ет вы­ще­ла­чи­ва­ние рас­тво­ром Na₂S с NaOH с по­сле­дую­щим элек­тро­ли­зом. Ра­фи­ни­ро­ва­ние С. ог­не­вым спо­со­бом вклю­ча­ет уда­ле­ние Fe и Сu дей­ст­ви­ем Sb₂S₃ или S, ще­лоч­ное ра­фи­ни­ро­ва­ние (очи­ст­ку от As и S), очи­ст­ку от Na дей­ст­ви­ем SiO₂. Для из­вле­че­ния Аu, Ag и Рb про­во­дит­ся элек­тро­ли­тич. ра­фи­ни­ро­ва­ние. С. вы­со­кой чис­то­ты по­лу­ча­ют пе­ре­во­дя Sb в SbСl₃ или SbН₃, ко­то­рые под­вер­га­ют пе­ре­гон­ке. При­ме­ня­ют так­же элек­тро­ли­тич. ра­фи­ни­ро­ва­ние и зон­ную плав­ку. Объ­ём ми­ро­во­го про­из-ва С. ок. 116 тыс. т/год.

Применение

С. – ком­по­нент спла­вов на ос­но­ве Рb и Sn (для ак­ку­му­ля­тор­ных пла­стин, ти­по­граф­ских шриф­тов, под­шип­ни­ков и др.), на ос­но­ве Cu и Zn, Sn (для ху­дож. ли­тья). С. ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния ма­те­риа­лов с по­лу­про­вод­ни­ко­вы­ми свой­ст­ва­ми; ок­си­ды – для по­лу­че­ния оп­тич. стек­ла, эма­лей, ке­ра­ми­ки, как на­пол­ни­тель тер­мо­стой­ких пла­ст­масс, ан­ти­пи­рен для тка­ней, лю­ми­но­фор и др.; суль­фи­ды – как ком­по­нент пи­ро­тех­нич. со­ста­вов, пиг­мен­ты, вул­ка­ни­зую­щие аген­ты.

С. и её со­еди­не­ния ток­сич­ны, вы­зы­ва­ют раз­дра­же­ние сли­зи­стых обо­ло­чек верх­них ды­хат. пу­тей, глаз, ко­жи.