Сурма(лат. stibium), sb, хімічний елемент групи V періодичної системиМенделєєва; атомний номер 51, атомна маса 121,75; метал сріблясто- білого кольоруіз синюватим відтінком. У природі відомі два стабільні ізотопи 121 sb (57,25%) і 123 sb (42,75%). Зі штучно отриманих радіоактивних ізотопів найважливіші 122 sb ( Т 1/2 = 2,8 cym) , 124 sb ( t 1/2 = 60,2 cym) та 125 sb ( t 1/2 = 2 роки).

Історична довідка. С. відома з глибокої давнини. У країнах Сходу вона вживалася приблизно за 3000 років до зв. е. для виготовлення судин. У Стародавньому Єгиптівже у 19 ст. до зв. е. порошок сурм'яного блиску (природний sb 2 s 3) під назвою mesteн або стем застосовувався для чорніння брів. У Стародавню Греціювін був відомий як st i mi та st i bi, звідси латинський stibium. Близько 12-14 ст. н. е. виникла назва antimonium. У 1789 р. А. Лавуазьєвключив С. до списку хімічних елементівпід назвою antimoine (сучасна англійська antimony, іспанська та італійська antimonio, німецька antimon). Російська «сурма» походить від турецького s u rme; їм позначався порошок свинцевого блиску pbs, що також служив для чорніння брів (за іншими даними, «сурма» - від перського сурми - метал). Докладний описвластивостей та способів отримання С. та її сполук вперше дано алхіміком Василем Валентином (Німеччина) у 1604.

Поширення у природі. Середній вміст С. в земної кори(кларк) 5? 10 -5% за масою. У магмі та біосфері С. розсіяна. З гарячих підземних водвона концентрується у гідротермальних родовищах. Відомі власне сурм'яні родовища, а також сурм'яно-ртутні, сурм'яно-свинцеві, золото-сурм'яні, сурм'яно-вольфрамові. З 27 мінералів С. головне промислове значення має антимоніт(sb 2 s 3) . Завдяки спорідненості із сіркою С. у вигляді домішки часто зустрічається у сульфідах миш'яку, вісмуту, нікелю, свинцю, ртуті, срібла та інших елементів.

Фізичні та хімічні властивості. С. відома в кристалічній та трьох аморфних формах (вибухова, чорна та жовта). Вибухова С. (щільність 5,64-5,97 г/см 3) вибухає за будь-якого зіткнення: утворюється при електролізі розчину sbcl 3 ; чорна (щільність 5,3 г/см 3) - при швидкому охолодженні пари С.; жовта - при пропусканні кисню в скраплений sbh 3 . Жовта та чорна С. нестійкі, при знижених температурахпереходять у звичайну З. Найбільш стійка кристалічна З. , кристалізується в тригональній системі, а = 4,5064 ; щільність 6,61-6,73 г/см 3 (рідкою - 6,55 г/см 3) ; tпл 630,5 ° С; tстос 1635-1645 ° С; питома теплоємність при 20-100 ° С 0,210 кдж/(кг?До ) ; теплопровідність при 20 ° С 17,6 вт/м? До. Температурний коефіцієнт лінійного розширення для полікристалічної С. 11,5? 10 -6 при 0-100 ° С; для монокристалу a 1 = 8,1? 10 –6 a 2 = 19,5? 10 -6 при 0-400 ° С, питомий електроопір (20 ° С) (43,045? 10 -6 ом? см) . С. діамагнітна, питома магнітна сприйнятливість -0,66? 10 -6. На відміну від більшості металів, С. крихка, легко розколюється по площинах спайності, стирається в порошок і не піддається ковці (іноді її відносять до напівметалів) . Механічні властивості залежить від чистоти металу. Твердість по Брінеллю для литого металу 325-340 Мн/м 2 (32,5-34,0 кгс/мм 2) ; модуль пружності 285-300; межа міцності 86,0 Мн/м 2 (8,6 кгс/мм 2) . Конфігурація зовнішніх електронів атома sb5s 2 5 r 3 . У сполуках виявляє ступеня окислення переважно +5, +3 і –3.

У хімічному відношенні С. малоактивна. На повітрі не окислюється до температури плавлення. З азотом та воднем не реагує. Вуглець незначно розчиняється в розплавленій С. Метал активно взаємодіє з хлором та ін. галогенами, утворюючи сурми галогеніди.З киснем взаємодіє при температурі вище 630 ° С з утворенням sb 2 o 3 . При сплавленні із сіркою виходять сурми сульфіди,так само взаємодіє з фосфором та миш'яком. С. стійка по відношенню до води та розведених кислот. Концентровані соляна та сірчана кислоти повільно розчиняють С. з утворенням хлориду sbcl 3 та сульфату sb 2 (so 4) 3 ; концентрована азотна кислотаокислює С. до вищого оксиду, що утворюється у вигляді гідратованої сполуки xsb 2 o 5? уН 2 О. Практичний інтерес представляють важкорозчинні солі сурм'яної кислоти - антимонати (Меsbo 3? 3h 2 o, де me - na, К) і солі не виділеної метасурмяністої кислоти - метаантимоніти (mesbo 2? ЗН 2 О), що мають відновлювальні властивості. С. з'єднується з металами, утворюючи антимоніди.

Отримання. С. отримують пірометалургійною та гідрометалургійною переробкою концентратів або руди, що містить 20-60% sb. До пірометалургійних методів відносяться осадова і відновна плавки. Сировиною для осаджувальної плавки є сульфідні концентрати; процес заснований на витісненні С. з її сульфіду залізом: sb 2 s 3 + 3fe u 2sb + 3fes. Залізо вводиться у шихту у вигляді скрапу. Плавку ведуть у відбивних або в коротких барабанних печах, що обертаються при 1300-1400 °С. Вилучення С. в чорновий метал становить понад 90%. Відновлювальна плавка С. заснована на відновленні її оксидів до металу деревним вугіллям або кам'яновугільним пилом та ошлакування порожньої породи. Відновлювальному плавленню передує окислювальний випал при 550 ° С з надлишком повітря. Огарок містить нелеткую чотирьохокис С. Як для осаджувальної, так і для відновлювальної плавок можливе застосування електропечей. Гідрометалургійний спосіб одержання С. складається з двох стадій: обробки сировини лужним сульфідним розчином з переведенням С. у розчин у вигляді солей сурм'яних кислот і сульфосолів і виділення С. електролізом. Чорнова С. залежно від складу сировини та способу її отримання містить від 1,5 до 15% домішок: fe, as, s та ін. Для отримання чистої С. застосовують пірометалургійне або електролітичне рафінування. При пірометаллургическом рафінуванні домішки заліза та міді видаляють у вигляді сірчистих сполук, вводячи в розплав С. антимоніт (крудум) - sb 2 s 3 після чого видаляють миш'як (у вигляді арсенату натрію) і сірку при продуванні повітря під содовим шлаком. При електролітичному рафінуванні з розчинним анодом чорнову С. очищають від заліза, міді та ін металів, що залишаються в електроліті (Сі, ag, Аі залишаються в шламі). Електролітом служить розчин, що складається з sbf 3 h 2 so 4 і hf. Вміст домішок у рафінованій С. не перевищує 05-08%. Для отримання С. високої чистоти застосовують зонну плавку в атмосфері інертного газу або отримують С. з попередньо очищених сполук - трикису або трихлорид.

Застосування. С. застосовується в основному у вигляді сплавів на основі свинцю та олова для акумуляторних пластин, кабельних оболонок, підшипників ( бабіт) , сплавів, які застосовуються в поліграфії ( гарт) , і т. д. Такі сплави мають підвищену твердість, зносостійкість, корозійну стійкість. У люмінесцентні лампигалофосфатом кальцію активують sb. С. входить до складу напівпровідникових матеріалівяк легуюча добавка до германію та кремнію, а також до складу антимонідів (наприклад, insb). Радіоактивний ізотоп 12 sb застосовується в джерелах g-випромінювання та нейтронів.

О. Є. Крейн.

Сурма в організмі. Зміст С. (на 100 гсухої речовини) складає в рослинах 0,006 мг,у морських тварин 0,02 мг,у наземних тварин 0,0006 мг.В організм тварин і людини С. надходить через органи дихання або шлунково-кишковий тракт. Виділяється головним чином з фекаліями, у незначній кількості – із сечею. Біологічна рольС. невідома. Вона вибірково концентрується в щитовидної залози, печінки, селезінці. В еритроцитах накопичується переважно С. у ступені окислення + 3, у плазмі крові – у ступені окислення + 5. Гранично допустима концентрація С. 10 –5 – 10 –7 гна 100 гсухої тканини. При більш високої концентраціїцей елемент інактивує ряд ферментів ліпідного, вуглеводного та білкового обміну (можливо в результаті блокування сульфгідрильних груп) .

У медичної практикипрепарати С. (солюсурмін та ін.) використовують в основному для лікування лейшманіозу та деяких гельмінтозів (наприклад, шистосоматозу).

С. та її сполуки отруйні. Отруєння можливі при виплавці концентрату сурм'яних руд та у виробництві сплавів С. При гострих отруєннях- подразнення слизових оболонок верхніх дихальних шляхів, очей, а також шкіри. Можуть розвинутися дерматит, кон'юнктивіт і т. д. Лікування: антидоти (унітіол), сечогінні та потогінні засоби та ін. Профілактика: механізація виробництв. процесів, ефективна вентиляція тощо.

Літ.:Шиянов А. Р., Виробництво сурми, М., 1961; Основи металургії, т. 5, М., 1968; Дослідження в галузі створення нової технологіївиробництва сурми та її сполук, у збірнику: Хімія та технологія сурми, Фр., 1965.

СУРМА, Sb (від тур. sьrme, лат. Stibium * а. antimony; н. Antimon; ф. antimoine; і. antimonio), - хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 51, атомна маса 121,75. Природна сурма складається з суміші 2 стабільних ізотопів 121 Sb (57,25%) та 123 Sb (42,75%). Відомо понад 20 штучних радіоактивних ізотопів Sb з масовими числами від 112 до 135.

Сурма відома з глибокої давнини (у 3-му тисячолітті до н.е. у Вавилоні з неї виготовляли судини). У Єгипті на початку 2-го тисячоліття до н. порошок антимоніту (природний сульфід Sb 2 S 3) застосовувався як косметичного засобу. Детальний опис властивостей та спосіб отримання сурми а також її сполук вперше дано алхіміком Василем Валентином () у 1604 році. Французький хімік А. Лавуазьє (1789) включив сурму до списку хімічних елементів під назвою antimoine.

Сурма - речовина сріблясто-білого кольору з синюватим відтінком та металевим блиском; відома кристалічна та 3 аморфні форми сурми (вибухова, чорна та жовта). Кристалічна сурма (також самородна) має гексагональну решітку а=0,4506 нм; щільність 6618 кг/м 3 t плавлення 630,9°С; t кипіння 1634 ° С; теплопровідність 23,0 Вт/(мК); питома молярна теплоємність 25,23 ДжДмоль.К); електричний опір 41,7.10-4 (Ом.м); температурний коефіцієнт лінійного розширення 15,56.10 -6 К -1; діамагнітна. Сурма крихка, легко розколюється по площинах спайності, стирається в порошок і не піддається ковці. Механічні властивості сурми залежить від її чистоти. Сурма умовно відносять до металів. Вибухова сурма (щільність 5640-5970 кг/м 3 ) вибухає від дотику; утворюється при електроліз розчину SbCl 3 . Чорна сурма (щільність 5300 кг/м 3 ) виходить при швидкому охолодженні пари вуглецем; жовта модифікація - при пропусканні кисню через рідкий гідрид SbH 3 . Жовта та чорна модифікації є метастабільними утвореннями і з часом переходять у кристалічну фазу.

Сурма в сполуках виявляє валентність +5, +3, -3; у хімічному відношенні малоактивна, на повітрі не окислюється до температури плавлення. З киснем сурма взаємодіє лише у розплавленому стані, утворюючи Sb2O 3 ; з воднем і азотом при нормальних умовахне реагує. Активно взаємодіє з галогенами (крім F 2). Сурма повільно розчиняється в соляній та сірчаній кислотах. При з'єднанні з металами сурма утворює антимоніди. Практичний інтерес представляють важкорозчинні солі сурьмяної кислоти - антимонати (V) (Me SbO 3 .3H 2 Про, де Me - Na, К) і метаантимонати (III) (Me SbO 2 .3H 2 Про), що мають відновлювальні властивості. Сурма токсична, ГДК 0,5 мг/м 3 .

Середній вміст сурми в земній корі (кларк) 5.10-5%, в ультраосновних породах 1.10-5%, основних 1.10-4%, кислих 2,6.10-5%. Сурма концентрується в гідротермальних родовищах. Відомі власне сурм'яні, а також сурм'яно-ртутні, сурм'яно-свинцеві, золото-сурм'яні, сурм'яно-вольфрамові родовища. З 27

Сурма (лат. Stibium; позначається символом Sb) – елемент головної підгрупи п'ятої групи п'ятого періоду періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва, атомний номер 51.

Атомна маса – 121,76

Щільність, кг/м³ - 6620

Температура плавлення, ° С – 630,5

Теплоємність, кДж/(кг·°С) - 0,205

Електронегативність - 1,9

Ковалентний радіус, Å - 1,40

1-й іонізація. потенціал, ЕВ - 8,64

Історична довідка про сурму

Поряд із золотом, ртуттю, міддю та шістьма іншими елементами, сурма вважається доісторичною. Ім'я її першовідкривача не дійшло до нас. Відомо лише, що, наприклад, у Вавилоні ще за 3 тис. років до н. з неї робили судини. Латинська назваелемента "stibium" зустрічається в творах Плінія Старшого. Проте грецьке «στιβι», від якого походить ця назва, відносилося спочатку не до самої сурми, а до її найпоширенішого мінералу – серйозного блиску.

У країнах давньої Європи знали лише цей мінерал. У середині століття з нього навчилися виплавляти "королік сурми", який вважали напівметал. Найбільший металург середньовіччя Агрікола (1494 ... 1555) писав: «Якщо шляхом сплавлення певна порція сурми додається до свинцю, виходить друкарський сплав, з якого виготовляється шрифт, що застосовується тими, хто друкує книги». Таким чином, одному з головних нинішніх застосувань елемента №51 багато століть.

Властивості та способи отримання сурми, її препаратів та сплавів вперше в Європі докладно описані у відомій книзі «Тріумфальна колісниця антимонія», що вийшла 1604 р. Її автором протягом багатьох років вважався алхімік монах-бенедиктинець Василь Валентин, який нібито жив на початку XV ст. Однак ще минулого століття було встановлено, що серед ченців ордена бенедиктинців такого ніколи не було. Вчені дійшли висновку, що «Василь Валентин» – це псевдонім невідомого вченого, котрий написав свій трактат не раніше середини XVI ст. ... Назва «антимоній», дана їм природною сірчистою сурмою, німецький історик Ліпман виготовляє від грецького ανεμον – «квітка» (на вигляд зростків голчастих кристалів сурм'яного блиску, схожих на квіти сімейства складноквіткових).

Назва «антимоній» і в нас, і за кордоном довгий часвідносилося лише до цього мінералу. А металеву сурму тоді називали корольком сурми – regulus antimoni. У 1789 р. Лавуазьє включив сурму до списку простих речовин і дав їй назву antimonie, вона й досі залишається французькою назвою елемента №51. Близькі до нього англійська та німецька назви – antimony, Antimon.

Є, щоправда, та інша версія. У неї менше відомих прихильників, натомість серед них творець Швейка – Ярослав Гашек.

У перервах між молитвами та господарськими турботами настоятель Штальгаузенського монастиря в Баварії отець Леонардус шукав філософський камінь. В одному зі своїх дослідів він змішав у тиглі попіл спаленого єретика з попелом його кота та подвійною кількістю землі, взятої з місця спалення. Цю «пекельну суміш» чернець почав нагрівати.

Після випаровування вийшла важка темна речовина з металевим блиском. Це було несподівано та цікаво; проте отець Леонардус був роздратований: у книзі, що належала спаленому єретику, говорилося, що камінь філософів має бути невагомим і прозорим... І отець Леонардус викинув отриману речовину від гріха подалі – на монастирський двір.

Через якийсь час він з подивом помітив, що свині охоче лижуть викинутий ним «камінь» і швидко жиріють. І тоді отця Леонардуса осяяла геніальна ідея: він вирішив, що відкрив поживна речовина, придатний і для людей. Він приготував нову порцію «каменю життя», розтовк його і цей порошок додав у кашу, якою харчувалися його худі брати у Христі.

Наступного дня всі сорок ченців Штальгаузенського монастиря померли у страшних муках. Каючись у скоєному, настоятель прокляв свої досліди, а «камінь життя» перейменував на антимоніум, тобто засіб проти ченців.

За достовірність деталей цієї історії ручатися важко, але саме цю версію викладено в оповіданні Я. Гашека «Камінь життя».

Етимологія слова «антимоній» розібрана вище досить докладно. Залишається лише додати, що російська назвацього елемента – «сурма» – походить від турецького «сюрме», що перекладається як «натирання» чи «чорніння брів». Аж до XIX ст. в Росії був вираз «насурмити брови», хоча «сурмили» їх далеко не завжди з'єднаннями сурми. Лише одне з них – чорна модифікація трисірчистої сурми – застосовувалося як фарба для брів. Його і позначили насамперед словом, яке пізніше стало російським найменуванням елемента.

Сурма відома з глибокої давнини. У країнах Сходу вона вживалася приблизно за 3000 років до зв. е. для виготовлення судин. У Стародавньому Єгипті вже в 19 ст. до зв. е. порошок сурм'яного блиску (природний Sb 2 S 3) під назвою mestenабо stemзастосовувався для чорніння брів. У Стародавній Греції він був відомий як stímiі stíbi, звідси латинський stibium. Близько 12-14 ст. н. е. з'явилася назва antimonium. У 1789 А. Лавуазьє включив сурму до списку хімічних елементів під назвою antimoine(сучасна англійська antimony, іспанська та італійська antimonio, німецька Antimon). Російська «сурма» походить від турецької sürme;їм позначався порошок свинцевого блиску PbS, що також служив для чорніння брів (за іншими даними, «сурма» - від перського «сурме» - метал). Детальний опис властивостей та способів отримання сурми та її сполук вперше дано алхіміком Василем Валентином (Німеччина) у 1604 році.

Знаходження сурми у природі

Середній вміст сурми у земній корі 500 мг/т. Її вміст у вивержених породах загалом нижче, ніж у осадових. З осадових порід найбільш високі концентрації сурми відзначаються в глинистих сланцях (1,2 г/т), бокситах та фосфоритах (2 г/т) та найнижчі у вапняках та пісковиках (0,3 г/т). Підвищені кількості сурми встановлені у золі вугілля. Сурма, з одного боку, у природних сполуках має властивості металу і є типовим халькофільним елементом, утворюючи антимоніт. З іншого боку вона має властивості металоїду, що виявляються в утворенні різних сульфосолів - бурноніту, буланжериту, тетраедриту, джемсоніту, піраргіриту та ін. З такими металами як мідь, миш'як і паладій, сурма може давати інтерметалічні сполуки. Іонний радіус сурми Sb 3+ найбільш близький до іонних радіусів миш'яку та вісмуту, завдяки чому спостерігається ізоморфне заміщення сурми та миш'яку в бляклих рудах та геокроніті Pb 5 (Sb, As) 2 S 8 і сурми та вісмуту в кобеліті Pb 6 S 16 та ін Сурма в невеликих кількостях (грами, десятки, рідко сотні г/т) відзначається в галенітах, сфалеритах, вісмутинах, реальгарах та інших сульфідах. Леткість сурми у ряді її сполук порівняно невисока. Найбільш високою летючістю мають галогеніди сурми SbCl 3 . У гіпергенних умовах (у приповерхневих шарах і на поверхні) антимоніт піддається окисленню приблизно за наступною схемою: Sb 2 S 3 + 6O 2 = Sb 2 (SO 4) 3 . Виникає при цьому сульфат окису сурми дуже нестійкий і швидко гідролізує, переходячи в сурм'яні охри - сервантит Sb 2 O 4 , стибіоконіт Sb 2 O 4 nH 2 O, валентиніт Sb 2 O 3 та ін. Розчинність у воді досить низька 1,3 л, але вона значно зростає в розчинах лугів та сірчистих металів з утворенням тіокислоти типу Na 3 SbS 3 . Головне промислове значення має антимоніт Sb2S3 (71,7% Sb). Сульфосолі тетраедрит Cu 12 Sb 4 S 13 бурноніт PbCuSbS 3 буланжерит Pb 5 Sb 4 S 11 і джемсоніт Pb 4 FeSb 6 S 14 мають невелике значення.

Фізичні властивості сурми

У вільному стані утворює сріблясто-білі кристали з металевим блиском, щільність 6,68 г/см3. Нагадуючи зовнішнім виглядом метал, кристалічна сурма має більшу крихкість і меншу тепло- і електропровідність. Сурма відома в кристалічній та трьох аморфних формах (вибухова, чорна та жовта). Вибухова Сурма (щільність 5,64-5,97 г/см 3) вибухає при будь-якому зіткненні; утворюється при електролізі розчину SbCl 3; чорна (щільність 5,3 г/см 3 ) – при швидкому охолодженні пари Сурма; жовта - при пропусканні кисню в скраплений SbH 3 . Жовта та чорна Сурма нестійкі, при знижених температурах переходять у звичайну Сурма. Найбільш стійка кристалічна Сурма, що кристалізується в тригональній системі, а = 4,5064 Å; густина 6,61-6,73 г/см 3 (рідкою - 6,55 г/см 3); t пл 630,5 ° С; t кип 1635-1645 ° С: питома теплоємність при 20-100 ° С 0,210 кдж / (кг К); теплопровідність при 20 °С 17,6 вт/(м·К). Температурний коефіцієнт лінійного розширення для полікристалічної Сурма 11,5·10 -6 при 0-100 °С; для монокристалу а 1 = 8,1 · 10 -6, а 2 = 19,5 · 10 -6 при 0-400 ° С, питомий електроопір (20 ° С) (43,045 · 10 -6 см · см). Сурма діамагнітна, питома магнітна сприйнятливість -0,66 · 10 -6. На відміну від більшості металів, Сурма крихка, легко розколюється по площинах спайності, стирається в порошок і не піддається ковці (іноді її відносять до напівметалів). Механічні властивості залежить від чистоти металу. Твердість по Брінеллю для литого металу 325-340 Мн/м2 (32,5-34,0 кгс/мм2); модуль пружності 285-300; межа міцності 86,0 Мн/м2 (8,6 кгс/мм2).

Сурма - метал чи не метал?

Середньовічним металургам та хімікам були відомі сім металів: золото, срібло, мідь, олово, свинець, залізо та ртуть. Відкриті в той час цинк, вісмут і миш'як разом із сурмою були виділені в спеціальну групу«напівметалів»: вони гірше кувалися, а ковкість вважалася основною ознакою металу. До того ж, за алхімічними уявленнями, кожен метал був пов'язаний із якимось небесним тілом. А тіл таких знали сім: Сонце (з ним зв'язувалося золото), Місяць (срібло), Меркурій (ртуть), Венера (мідь), Марс (залізо), Юпітер (олово) та Сатурн (свинець).

Для сурми небесного тіла не вистачило, і на цій підставі алхіміки ніяк не хотіли визнати її самостійним металом. Але, як це не дивно, частково вони мали рацію, що неважко підтвердити, проаналізувавши фізичні та хімічні властивості сурми.

Хімічні властивості сурми

Конфігурація зовнішніх електронів атома Sb 5s 2 5p 3 . У сполуках виявляє ступеня окиснення головним чином +5, +3 та -3. У хімічному плані малоактивна. На повітрі не окислюється до температури плавлення. З азотом та воднем не реагує. Вуглець незначно розчиняється у розплавленій Сурми. Метал активно взаємодіє з хлором та іншими галогенами, утворюючи галогеніди сурми. З киснем взаємодіє при температурі вище 630 °З утворенням Sb 2 Про 3 . При сплавленні з сіркою виходять сульфіди сурми, так само взаємодіє з фосфором та миш'яком. Сурма стійка по відношенню до води та розведених кислот. Концентровані соляна та сірчана кислоти повільно розчиняють Сурма з утворенням хлориду SbCl 3 і сульфату Sb 2 (SO 4) 3 ; концентрована азотна кислота окислює Сурма до вищого оксиду, що утворюється у вигляді гідратованої сполуки xSb 2 O 5 ·уН 2 О. Практичний інтерес представляють важкорозчинні солі сурьмяної кислоти - антимонати (MeSbO 3 ·3H 2 O, де Me - Na, К) і солі не виділеної метасурм'янистої кислоти - метаантимоніти (MeSbO 2 ·3H 2 O), що мають відновлювальні властивості. Сурма з'єднується з металами, утворюючи антимоніди.

Детальний аналіз хімічних властивостей сурми теж не дав можливості остаточно забрати її з розділу «ні те, ні се». Зовнішній, електронний шар атома сурми складається з п'яти валентних електронів. s 2 p 3 . Три з них ( p-Електрони) - неспарені і два ( s-Електрони) - спарені. Перші легше відриваються від атома та визначають характерну для сурми валентність 3+. При прояві цієї валентності пара неподілених валентних електронів s 2 знаходиться як би в запасі. Коли цей запас витрачається, сурма стає пятивалентной. Коротше кажучи, вона виявляє ті ж валентності, що і її аналог за групою – неметал фосфор.

Простежимо, як поводиться сурма в хімічних реакціяхз іншими елементами, наприклад з киснем, і який характер її сполук.

При нагріванні на повітрі сурма легко перетворюється на оксид Sb 2 O 3 – тверда речовина білого кольору, що майже не розчиняється у воді. У літературі цю речовину часто називають сурм'янистим ангідридом, але це неправильно. Адже ангідрид є кислотоутворюючим оксидом, а у Sb(OH) 3 гідрату Sb 2 O 3 основні властивості явно переважають над кислотними. Властивості нижчого оксиду сурми свідчать, що сурма – метал. Але найвищий окис сурми Sb 2 O 5 – це справді ангідрид із чітко вираженими кислотними властивостями. Значить сурма все-таки неметал?

Є ще третій окис - Sb 2 O 4 . У ньому один атом сурми трьох-, а інший пятивалентен, і цей оксид найстійкіший. У взаємодії її з іншими елементами – та ж двоїстість, і питання, метал сурма чи неметал залишається відкритим. Чому ж тоді у всіх довідниках вона фігурує серед металів? Головним чином заради класифікації: треба ж її кудись подіти, а зовні вона більше схожа на метал.

У середньовічних книгах сурму позначали фігурою вовка з відкритою пащею. Ймовірно, такий «хижий» символ цього металу пояснюється тим, що сурма розчиняє (пожирає) майже всі інші метали.

Технологія отримання сурми

Метал отримують пірометалургійною та гідрометалургійною переробкою концентратів або руди, що містить 20-60% Sb. До пірометалургійних методів відносяться осадова і відновна плавки. Сировиною для осаджувальної плавки є сульфідні концентрати; процес заснований на витісненні Сурма з її сульфіду залізом: Sb 2 S 3 + 3Fe => 2Sb + 3FeS. Залізо вводиться у шихту у вигляді скрапу. Плавку ведуть у відбивних або в коротких барабанних печах, що обертаються при 1300-1400 °C. Вилучення Сурма в чорновий метал становить понад 90%. Відновлювальна плавка Сурми заснована на відновленні її оксидів до металу деревним вугіллям або кам'яновугільним пилом та ошлакування порожньої породи. Відновлювальному плавленню передує окислювальний випал при 550 ° С з надлишком повітря. Огарок містить нелетючий оксид Сурма. Як для осаджувальної, так і відновлювальної плавок можливе застосування електропечей. Гідрометалургійний спосіб отримання Сурми складається з двох стадій: обробки сировини лужним сульфідним розчином з перекладом Сурми в розчин у вигляді солей сурм'яних кислот і сульфосолів та виділення Сурми електролізом. Чорнова Сурма в залежності від складу сировини та способу її отримання містить від 1,5 до 15% домішок: Fe, As, S та інших. Для отримання чистої Сурма застосовують пірометаллургічне або електролітичне рафінування. При пірометаллургическом рафінуванні домішки заліза та міді видаляють у вигляді сірчистих сполук, вводячи в розплав Сурма антимоніт (крудум) - Sb 2 S 3 після чого видаляють миш'як (у вигляді арсенату натрію) і сірку при продуванні повітря під содовим шлаком. При електролітичному рафінуванні з розчинним анодом чорнову Сурма очищають від заліза, міді та інших металів, що залишаються в електроліті (Cu, Ag, Au залишаються в шламі). Електролітом служить розчин, що складається з SbF 3 H 2 SO 4 і HF. Вміст домішок у рафінованій Сурьмt не перевищує 0,5-0,8%. Для отримання Сурьмs високої чистоти застосовують зонну плавку в атмосфері інертного газу або одержують Сурмe із попередньо очищених сполук - оксиду (III) або трихлориду.

Застосування сурми

Металева сурма через свою крихкість застосовується рідко. Однак, оскільки сурма збільшує твердість інших металів (олова, свинцю) і не окислюється за звичайних умов, металурги нерідко вводять її до складу різних сплавів. Число сплавів, до яких входить елемент, близько 200.

Сурма застосовується в основному у вигляді сплавів на основі свинцю та олова для акумуляторних пластин, кабельних оболонок, підшипників (бабіт), сплавів, що застосовуються в поліграфії (гарт), і т. д. Такі сплави мають підвищену твердість, зносостійкість, корозійну стійкість. У люмінесцентних лампах галофосфатом кальцію активують Sb. Сурма входить до складу напівпровідникових матеріалів як легуюча добавка до германію та кремнію, а також до складу антимонідів (наприклад, InSb). Радіоактивний ізотоп 122 Sb застосовується в джерелах γ-випромінювання та нейтронів.

Застосовується в напівпровідникової промисловості під час виробництва діодів, інфрачервоних детекторів, пристроїв з ефектом Холла. Є компонентом свинцевих сплавів, що збільшує їх твердість і механічну міцність. Область застосування включає:

батареї
антифрикційні сплави
друкарські сплави
стрілецька зброя та трасуючі кулі
оболонки кабелів
сірники
ліки, протипротозойні засоби
пайка - деякі безсвинцеві припої містять 5% Sb
використання в лінотипних друкарських машинах

Разом з оловом і міддю сурма утворює металевий сплав - бабіт, що має антифрикційні властивості і використовується в підшипниках ковзання. Також Sb додається до металів, призначених для тонких виливків.

Сполуки сурми у формі оксидів, сульфідів, антимонату натрію та трихлориду сурми застосовуються у виробництві вогнетривких сполук, керамічних емалей, скла, фарб та керамічних виробів. Триоксид сурми є найбільш важливим з'єднанням сурми і головним чином використовується в вогнестійких композиціях. Сульфід сурми є одним із інгредієнтів у сірникових головках.

Природний сульфід сурми, стибне, використовували в біблійні часи в медицині та косметиці. Стибнит досі використовується в деяких країнах, що розвиваються, як ліки.

Сполуки сурми, наприклад, меглюміну антимоніат (глюкантим) та натрію стибоглюконат (пентостам), застосовуються в лікуванні лейшманіозу.

Вплив сурми на організм людини

Зміст Сурма (на 100 г сухої речовини) становить у рослинах 0,006 мг, у морських тварин 0,02 мг, у наземних тварин 0,0006 мг. В організмі тварин і людини Сурма надходить через органи дихання або шлунково-кишковий тракт. Виділяється головним чином з фекаліями, у незначній кількості – із сечею. Сурма вибірково концентрується в щитовидній залозі, печінці, селезінці. В еритроцитах накопичується переважно Сурма у ступені окислення +3, у плазмі крові – у ступені окислення. +5. Гранично допустима концентрація Сурма 10 -5 - 10 -7 г на 100 г сухої тканини. При більш високій концентрації цей елемент інактивує ряд ферментів ліпідного, вуглеводного та білкового обміну (можливо в результаті блокування сул'фгідрилних груп).

Сурма проявляє дратівливу та кумулятивну дію. Накопичується в щитовидній залозі, пригнічує її функцію та викликає ендемічний зоб. Однак, потрапляючи в травний тракт, З'єднання сурми не викликають отруєння, так як солі Sb(III) там гідролізуються з утворенням малорозчинних продуктів. При цьому сполуки сурми (III) більш токсичні, ніж сурми (V). Пил та пари Sb викликають носові кровотечі, серйозну «ливарну лихоманку», пневмосклероз, вражають шкіру, порушують статеві функції. Поріг сприйняття присмаку у воді – 0,5 мг/л. Смертельна дозадля дорослої людини – 100 мг, для дітей – 49 мг. Для аерозолів сурми ГДК у повітрі робочої зони 0,5 мг/м³, в атмосферному повітрі 0,01 мг/м³. ГДК у ґрунті 4,5 мг/кг. У питну водусурма відноситься до 2 класу небезпеки, має ГДК 0,005 мг/л, встановлений за санітарно-токсикологічним ЛПВ. У природних водах норматив вмісту становить 0,05 мг/л. У стічних промислових водах, що скидаються на очисні споруди, що мають біофільтри, вміст сурми не повинен перевищувати 0,2 мг/л.

Сурма (англ. Antimony, франц. Antimoine, нім. Antimon) людина знає здавна і у вигляді металу, і у вигляді деяких з'єднань. Бертло описує фрагмент вази з металевої сурми, знайдений у Телло (південна Вавилонія) і що відноситься до початку III в. до зв. е. Знайдено й інші предмети з металевої сурми, зокрема Грузії, датовані I тисячоліттям до зв. з. Добре відома серйозна бронза, що вживалася під час стародавнього Вавилонського царства; бронза містила мідь та добавки - олова, свинець та значні кількості сурми. Сплави сурми зі свинцем використовувалися виготовлення різноманітних виробів. Слід, проте, відзначити, що у давнину металева сурма, мабуть, не вважалася індивідуальним металом, її брали за свинець. Зі сполук сурми в Межиріччі, Індії, Середній Азії та інших азіатських країнах була відома сірчиста сурма (Sb 2 S 3), або мінерал "сурм'яний блиск". З мінералу робили тонкий блискучий чорний порошок, що застосовувався для косметичних цілей, особливо гримування очей "очна мазь". Однак, попри всі ці дані про давнє поширення сурми та її сполук, відомий дослідник у сфері археологічної хімії Лукас стверджує, що у стародавньому Єгипті сурма була майже невідома. Там, пише він, встановлено лише один випадок застосування металевої сурми та небагато випадків вживання сполук сурми. Крім того, на думку Лукаса, у всіх археологічних металевих об'єктах сурма є лише у вигляді домішок; сірчиста ж сурма, принаймні до часу і Нового царства, взагалі не вживалася для гримування, про що свідчить розмальовка мумій. Тим часом ще III тисячолітті до зв. е. в азіатських країнах та й у самому Єгипті існував косметичний засіб, званий стем, місцем або стіммі (stimmi); у II тисячолітті до зв. е. з'являється індійське слово сурма; але ці назви застосовувалися, проте, головним чином сірчистого свинцю (свинцевого блиску). У Сирії та Палестині задовго до початку н.е. чорний грим іменувався не тільки стиммі, а й каххаль чи коголь, що у всіх трьох випадках означало будь-який тонкий сухий або розтертий у вигляді порошок мазі. Пізніші письменники (близько початку н. е.), наприклад Пліній, називають стиммі та стібі - косметичні та фармацевтичні засоби для гримування та лікування очей. У грецькій літературі Олександрійського періоду ці слова також означають косметичний засіб чорного кольору (чорний порошок). Ці назви переходять в арабську літературу з деякими варіаціями. Так, у Авіценни в "Каноні медицини" поряд із стиммі фігурує імітд, або атемид - порошок або осад (паста) свинцю. Пізніше у літературі з'являються слова аль-каххаль (грим), алкооль, алкофоль, які стосуються переважно свинцевому блиску. Вважалося, що косметичні та лікувальні засоби для очей містять якийсь таємничий дух, звідси, ймовірно, алкоголем стали називати леткі рідини. Алхіміки називали сурм'яний, також, втім, як і свинцевий, блиск антимонієм (Antimonium). У словнику Руланда (1612) це слово пояснюється, як алкофоль, камінь зі свинцевих рудних жил, марказит, сатурн, сурма (Stibium), а стибіум, або стіммі, як чорна сірка або мінерал, який німці називають спісгласс (Spiesglas), згодом (Мабуть, похідне від стибіум). Однак, незважаючи на таку плутанину в назвах, саме в алхімічний період у Західній Європі сурма та її сполуки були нарешті розмежовані зі свинцем та його сполуками. Вже в алхімічній літературі, а також у творах епохи Відродження металева та сірчиста сурма зазвичай описується досить точно. Починаючи з XVI ст. сурму стали застосовувати для різних цілей, зокрема в металургії золота, для полірування дзеркал, пізніше в друкарській справі і в медицині. Походження слова "антимоній", що з'явилося після 1050, пояснюється по-різному. Відомий розповідь Василя Валентина про те, як один чернець, який виявив сильну проносну дію сірчистої сурми на свині, рекомендував його своїм побратимам. Результат цієї медичної ради виявився плачевним – після прийому кошти всі ченці померли. Тому ніби сурма отримала назву, виготовлену від "анти-монахіум" (засіб проти ченців). Але все це скоріше анекдот. Слово "антимоній", найімовірніше, просто трансформоване ітмід, або атемід, арабів. Існують, втім, інші пояснення. Так, деякі автори вважають, що "антимоній" – результат скорочення грецьк. антос амонос, або квітка бога Амона (Юпітера); так нібито називали серйозний блиск. Інші виробляють "антимоній" від грец. анти-монос (противник усамітнення), що підкреслює, що природна сурма завжди спільна з іншими мінералами. Російське слово сурма має тюркське походження; первісне значення цього слова – грим, мазь, притирання. Ця назва збереглася у багатьох східних мовах (фарсидська, узбецька, азербайджанська, турецька та ін.) до наших часів. Ломоносов вважав елемент " напівметалом " і називав його сурма. Поряд із сурмою зустрічається і назва антимоній. У російській літературі початку ХІХ ст. використовуються слова сурьмяк (Захаров, 1810), сюрма, сюрма, сюрмовий король і сурма.

Сурма (Лат. Stibium ), Sb , хімічний елемент V групи періодичної системи Менделєєва; атомний номер 51, атомна маса 121,75; метал сріблясто-білого кольору з синюватим відтінку в природі відомі два стабільні ізотопи 121 Sb (57,25%) та 123 Sb (42,75%).

Сурма відома з глибокої давнини. У країнах Сходу вона вживалася приблизно за 3000 років до н. для виготовлення судин. У Стародавньому Єгипті вже в 19в до н. порошок серйозного блиску ( Sb 2 S 3 ) під назвою mesten або stem застосовувався для чорніння брів. У Стародавній Греції він був відомий як stimi і stibi , звідси латинський stibium . Близько 12-14 ст. н.е. з'явилася назва antimonium . У 1789 р. А. Лувазьє включив сурму до списку хімічних елементів під назвою antimoine (сучасна англійська antimony , іспанська та італійська antimonio , німецька antimon ). Російська “сурма” походить від турецької surme ; їм позначався порошок свинцевого блиску PbS , який також служив для чорніння брів (за іншими даними, "сурма" - від перського сурми - метал).

Перша відома нам книга, у якій докладно описані властивості сурми та її сполук, - “Тріумфальна колісниця антимонія”, видана 1604г. її автор увійшов до історії хімії під ім'ям німецького ченця-бенедиктинця Василя Валентина. Хто ховається під цим псевдонімом, встановити не вдалося, але ще в минулому столітті було доведено, що у списках ченців бенедиктинців орден брат Василь Валентин ніколи не значився. Є, правда, відомості, начебто в XV столітті в Ерфуртському монастирі жив чернець на ім'я Василь, дуже обізнаний в алхімії; деякі рукописи, що належали йому, були знайдені після його смерті в ящику разом з порошком золота. Але ототожнювати його з автором "Тріумфальної колісниці антимонія", мабуть, не можна. Найімовірніше, як показав критичний аналізряду книг Василя Валентина, вони написані різними особами, причому не раніше другої половини XVI століття.

Ще середньовічні металурги і хіміки помітили, що сурма кується гірше, ніж "класичні" метали, і тому разом з цинком, вісмутом і миш'яком її виділили в особливу групу - "напівметалів". Для цього були й інші "вагомі" підстави: за алхімічними поняттями, кожен метал був пов'язаний з тим чи іншим небесним тілом "Сім металів створив світло за кількістю семи планет" - говорив один з найважливіших постулатів алхімії. На якомусь етапі людям і справді були відомі сім металів і стільки ж небесних тіл(Сонце, Місяць і п'ять планет, крім Землі). Не побачити в цьому найглибшу філософську закономірність могли лише повні профани та невігласи. Струнка алхімічна теорія свідчила, що золото представляло на небесах Сонце, срібло – це типовий Місяць, мідь, безсумнівно, пов'язана родинними узами з Венерою, залізо явно тяжіє до Марса, ртуть відповідно Меркурію, олово уособлює Юпітер, а свинець – Свинець. Для інших елементів у лавах металів не залишалося жодної вакансії.

Якщо для цинку та вісмуту така дискримінація, викликана дефіцитом небесних тіл, була явно несправедливою, то сурма з її своєрідними фізичними та хімічними властивостямиі насправді не мала права нарікати на те, що опинилася в розряді “напівметалів”

Судіть самі. за зовнішньому виглядукристалічна, або сіра, сурма (це її основна модифікація) – типовий метал сіро-білого кольору з легким синюватим відтінком, який тим сильніший, чим більше домішок (відомі також три аморфні модифікації: жовта, чорна та так звана вибухова). Але зовнішність, як відомо, буває оманливою і сурма це підтверджує. На відміну від більшості металів, вона, по-перше, дуже тендітна і легко стирається в порошок, а по-друге, значно гірше проводить електрику та тепло. Та й у хімічних реакціях сурма виявляє таку двоїстість.

ність, що не дозволяє однозначно відповісти на запитання: метал вона чи не метал.

Немов у помсту металам за те, що вони неохоче приймають у свої ряди, розплавлена сурма розчиняє майже всі метали. Про це знали ще за старих часів, і не випадково в багатьох алхімічних книгах, що дійшли до нас, сурму і її сполуки зображували у вигляді вовка з відкритою пащею. У трактаті німецького алхіміка Михайла Мейєра “Бегуча Атланта”, виданому в 1618 р, був поміщений, наприклад, такий малюнок: на передньому плані вовк пожирає царя, що лежить на землі, а на задньому плані той цар, цілий і неушкоджений, підходить до берега озера стоїть човен, який повинен доставити його до палацу на протилежному березі. Символічно цей малюнок зображував спосіб очищення золота (цар) від домішок срібла та міді за допомогою антимоніту (вовк) – природного сульфіду сурми, а золото утворювало з'єднання з сурмою, яке потім струменем повітря – сурма випаровувалася у вигляді трьох окису, і виходило чисте золото. Цей спосіб існував до XVIII століття.

Вміст сурми в земній корі 4*10 -5 вагового %. Світові запаси сурми, що оцінюються в 6 млн. т, зосереджені головним чином Китаї (52% світових запасів). Найбільш поширений мінерал – серйозний блиск, або стибін (антимоніт) Sb 2 S 3 , свинцево-сірого кольору з металевим блиском, який кристалізується в ромбічній системі із щільністю 4,52-4,62 г / см 3 і твердістю 2. У головній масі сурм'яний блиск утворюється в гідротермальних родовищах, де його скупчення створюють поклади сурм'яної руди у формі жил і пластоподібних тіл. У верхніх частинахрудних тіл, біля поверхні землі, серйозний блиск піддається окисленню, утворюючи ряд мінералів, а саме: сенармонтит та валентит Sb 2 O 3 ; сервантит Sb 2 O 4 ; стибіоканіт Sb 2 O 4 H 2 O ; кермізит 3Sb 2 S 3 Sb 2 O . Крім своїх сурм'яних руд є також руди, в яких сурма знаходиться у вигляді комплексних сполук з міддю, свинцем

ртуттю та цинком (бляклі руди).

Значні родовища серйозних мінералів розташовані в Китаї, Чехії, Словаччині, Болівії, Мексиці, Японії, США, африканських країнах. У дореволюційної Росії сурму зовсім не добували, та й родовища її не відомі (на початку XX століття Росія щорічно ввозила з-за кордону майже тисячу тонн сурми). Щоправда, ще 1914г, як писав у своїх спогадах видний радянський геолог академік Д.І.Щербаков, ознаки сурм'яних руд він виявив у Кадамджайському гребені (Киргизія). Але тоді було не до сурми. Геологічні пошуки, продовжені вченим майже через два десятилітки, увінчалися успіхом, і вже в 1934 р з кадамджайських руд почали отримувати трисірчисту сурму, а ще через рік на дослідному заводі була виплавлена перша вітчизняна металева сурма. Вже до 1936 року повністю відпала потреба у купівлі її там.

ФІЗИЧНІ ТА ХІМІЧНІ

ВЛАСТИВОСТІ.

Для сурми відома одна кристалічна форма та кілька аморфних (так звані жовта, чорна та вибухова сурма). За звичайних умов стійка лише кристалічна сурма; вона сріблясто-білого кольору із синюватим відтінком. Чистий метал при повільному охолодженні під шаром шлаку утворює на поверхні голчасті кристали, що нагадує форму зірок. Структура кристалів ромбоедрична, а = 4,5064 А, а = 57,1 0 .

Щільність кристалічної сурми 6,69, рідкої 6,55 г / см 3 . Температура плавлення 630,50С, температура кипіння 1635-16450С, теплота плавлення 9,5ккал / г-атом, теплота випаровування 49,6 ккал / п-атом. Питома теплоємність(кал / г град): 0,04987 (20 0); 0,0537 (350 0); 0,0656 (650-950 0). Тепло провідність (кал / ем.сек.град):

0,045(0 0); 0,038 (200 0); 0,043 (400 0); 0,062 (650 0). Сурма крихка, легко стирається в порошок; в'язкість (пуаз); 0,015 (630,5 0); 0,082 (1100 0). Твердість по Брінеллю для литої сурми 32,5-34кг / мм 2 для сурми високої чистоти (після зонної плавки) 26кг / мм 2 . Модуль пружності 7600 кг / мм 2 , межа міцності 8,6 кг / мм 2 , стисливості 2,43 10 -6 см 2 / кг.

Жовта сурма виходить при пропусканні кисню або повітря в скраплений при-90 0 сурм'янистий водень; вже при –50 0 вона перетворюється на звичайну (кристалічну) сурму.

Чорна сурма утворюється при швидкому охолодженні пар сурми, приблизно при 400 0 переходить у звичайну сурму. Щільність чорної сурми 5,3. Вибухова сурма – сріблястий блискучий метал із щільністю 5,64-5,97, утворюється при електричному отриманні сурми з соляно-кислого розчину хлористої сурми (17-53% SbCl 2 у соляній кислоті d 1,12), при щільності струму в межах від 0,043 до 0,2 а / дм 2 . Отримана у своїй сурма перетворюється на звичайну з вибухом, викликаним тертям, дряпанням чи дотиком нагрітого металу; вибух обумовлений екзотермічним процесом переходу однієї форми до іншої.

На повітрі за звичайних умов сурма ( Sb ) не змінюється, нерозчинна вона ні у воді, ні в органічних розчинниках, але з багатьма металами вона легко дає сплави. У ряді напруг сурма розташовується між воднем та міддю. Водню з кислот вона, сурма, не витісняє і в розведених HCl і H 2 SO 4 не розчиняється. Однак міцна сірчана кислота при нагріванні переводить сурму в сульфати Е 2 (SO 4) 3 . Міцна азотна кислота окислює сурму до кислот H 3 ЕО 4 . Розчини лугів самі собою на сурму не діють, але у присутності кисню повільно її руйнують.

При нагріванні на повітрі сурма згоряє з утворенням оксидів, легко з'єднується вона також з га-