Stibio valentingumas. Stibio atomo sandara. Visur, išskyrus saulę

APIBRĖŽIMAS

Stibis- penkiasdešimt pirmas periodinės lentelės elementas. Pavadinimas - Sb iš lotyniško „stibium“. Įsikūręs penktajame periode, VA grupė. Nurodo pusmetalius. Branduolinis krūvis yra 51.

Stibis gamtoje randamas kartu su siera – stibio blizgesio]6 arba stibnito, Sb 2 S 3 pavidalu. Nepaisant to, kad stibio kiekis žemės plutoje yra palyginti mažas, stibis buvo žinomas nuo seniausių laikų. Tai paaiškinama stibio blizgesio paplitimu gamtoje ir paprastumu iš jo gauti stibio.

Laisvoje būsenoje stibis sudaro sidabriškai baltus kristalus (1 pav.), kurie turi metalinį blizgesį ir kurių tankis yra 6,68 g/cm 3 . Išvaizda metalą primenantis kristalinis stibis yra trapus ir praleidžia šilumą bei elektrą daug blogiau nei įprasti metalai. Be kristalinio stibio, žinomos ir kitos jo alotropinės modifikacijos.

Ryžiai. 1. Stibis. Išvaizda.

Stibio atominė ir molekulinė masė

Santykinė medžiagos molekulinė masė(M r) yra skaičius, rodantis, kiek kartų tam tikros molekulės masė yra didesnė nei 1/12 anglies atomo masės, ir elemento santykinė atominė masė(A r) – kiek kartų vidutinė cheminio elemento atomų masė yra didesnė už 1/12 anglies atomo masės.

Kadangi laisvoje būsenoje stibis egzistuoja monoatominių Sb molekulių pavidalu, jo atominės ir molekulinės masės reikšmės sutampa. Jie lygūs 121,760.

Stibio izotopai

Žinoma, kad gamtoje stibio galima rasti dviejų stabilių izotopų 121 Sb (57,36 %) ir 123 Sb (42,64 %) pavidalu. Jų masės skaičiai yra atitinkamai 121 ir 123. Stibio izotopo 121 Sb atomo branduolyje yra penkiasdešimt vienas protonas ir septyniasdešimt neutronų, o izotopas 123 Sb – tiek pat protonų ir septyniasdešimt du neutronai.

Yra dirbtinių nestabilių stibio izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 103 iki 139, taip pat daugiau nei dvidešimt izomerinių branduolių būsenų, tarp kurių yra ilgiausiai gyvenantis izotopas 125 Sb, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 2,76 metų.

Stibio jonai

Išoriniame stibio atomo energijos lygyje yra penki elektronai, kurie yra valentiniai:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 3.

Dėl cheminės sąveikos stibis atiduoda savo valentinius elektronus, t.y. yra jų donoras, ir virsta teigiamai įkrautu jonu arba priima elektronus iš kito atomo, t.y. yra jų akceptorius ir virsta neigiamo krūvio jonais:

Sb 0 -3e → Sb 3+ ;

Sb 0 -5e → Sb 5+ ;

Sb 0 +3e → Sb 3- .

Stibio molekulė ir atomas

Laisvoje būsenoje stibis egzistuoja monoatominių Sb molekulių pavidalu. Štai keletas savybių, apibūdinančių stibio atomą ir molekulę:

Stibio lydiniai

Stibio įterpiama į kai kuriuos lydinius, kad jie būtų kietesni. Lydinys, susidedantis iš stibio, švino ir nedidelio kiekio alavo, vadinamas spausdinimo metalu arba gartu ir naudojamas spausdinimo šriftams gaminti. Švino-rūgšties akumuliatorių plokštės, lakštai ir vamzdžiai chemijos pramonei gaminami iš stibio ir švino lydinio (nuo 5 iki 15 % Sb).

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Atominis skaičius	51
Paprastos medžiagos išvaizda	sidabro-balto metalo
Atomo savybės
Atominė masė (molinė masė)	121.760 a. e.m. (/mol)
Atominis spindulys	159 val
Jonizacijos energija (pirmasis elektronas)	833,3 (8,64) kJ/mol (eV)
Elektroninė konfigūracija	4d 10 5s 2 5p 3
Cheminės savybės
Kovalentinis spindulys	140 val
Jonų spindulys	(+6e)62 (-3e)245 val
Elektronegatyvumas (pagal Paulingą)	2,05
Elektrodo potencialas	0
Oksidacijos būsenos	5, 3, −3
Paprastos medžiagos termodinaminės savybės
Tankis	6,691 / cm³
Molinė šiluminė talpa	25,2 J/(mol)
Šilumos laidumas	24,43 W/( ·)
Lydymosi temperatūra	903,9
Lydymosi šiluma	20,08 kJ/mol
Virimo temperatūra	1908
Garavimo šiluma	195,2 kJ/mol
Molinis tūris	18,4 cm³/mol
Paprastos medžiagos kristalinė gardelė
Grotelių struktūra	trikampis
Grotelių parametrai	4,510
c/a santykis	n/a
Debye temperatūra	200,00

Sb	51
121,760
4d 10 5s 2 5p 3

- D.I.Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos penktojo periodo penktosios grupės pagrindinio pogrupio elementas, atominis skaičius 51. Žymima simboliu Sb (lot. Stibium). Paprastoji medžiaga stibis (CAS numeris: 7440-36-0) yra sidabriškai baltos spalvos metalas (pusmetalas), turintis melsvą atspalvį, stambiagrūdė struktūra. Yra žinomos keturios metalinės alotropinės stibio modifikacijos, egzistuojančios esant skirtingam slėgiui, ir trys amorfinės modifikacijos.

Istorinė nuoroda

Stibis buvo žinomas nuo seniausių laikų. Rytų šalyse jis buvo naudojamas maždaug 3000 m. e. indams gaminti. Senovės Egipte jau XIX a. pr. Kr e. stibio blizgučių milteliai (natūralūs Sb 2 S 3) vadinami mesten arba stiebas naudojamas antakiams juodinti. Senovės Graikijoje jis buvo žinomas kaip stimi Ir stibi, vadinasi, lotynų kalba stibium. Maždaug 12-14 a. n. e. pasirodė vardas stibio. 1789 metais A. Lavoisier įtraukė stibį į vadinamų cheminių elementų sąrašą antimoinas(šiuolaikinė anglų kalba stibis, ispanų ir italų antimonio, vokiškai Antimonas). Rusiškas „stibis“ kilęs iš turkų kalbos surme; tai žymėjo švino blizgučio miltelius PbS, kurie buvo naudojami ir antakiams juodinti (kitų šaltinių teigimu, „stibis“ yra iš persų „surme“ – metalas). Išsamų stibio ir jo junginių savybių ir gavimo būdų aprašymą pirmą kartą pateikė alchemikas Vasilijus Valentinas (Vokietija) 1604 m.

Buvimas gamtoje

Vidutinės temperatūros hidroterminėse venose su sidabro, kobalto ir nikelio rūdomis, taip pat sudėtingos sudėties sulfidinėse rūdose.

Stibio izotopai

Natūralus stibis yra dviejų izotopų mišinys: 121 Sb (izotopų gausa 57,36%) ir 123 Sb (42,64%). Vienintelis ilgaamžis radionuklidas yra 125 Sb, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 2,76 metų; visų kitų stibio izotopų ir izomerų pusinės eliminacijos laikas neviršija dviejų mėnesių, o tai neleidžia jų naudoti branduoliniuose ginkluose.

Reakcijų, išskiriančių neutroną, slenkstinė energija (1):
121 Sb – 9,248 MeV
123 Sb – 8,977 MeV
125 Sb – 8,730 MeV

Fizinės ir cheminės savybės

Laisvas stibis sudaro sidabriškai baltus metalo blizgesio kristalus, kurių tankis 6,68 g/cm³. Išvaizda metalą primenantis kristalinis stibis yra trapesnis ir mažesnis šilumos bei elektros laidumas.

Taikymas

Stibis vis dažniau naudojamas puslaidininkių pramonėje diodų, infraraudonųjų spindulių detektorių ir Holo efekto prietaisų gamyboje. Lydinio pavidalu šis metaloidas žymiai padidina švino kietumą ir mechaninį stiprumą.
Naudota:

- baterijos
- antifrikciniai lydiniai
- spaudos lydiniai
- šaulių ginklai ir trasos kulkos
- kabelių apvalkalai
- degtukai
- vaistai, antiprotoziniai vaistai
— lituojant atskirus bešvinius lydmetalius yra 5 % Sb
- naudoti linotipo spaudos mašinose

Stibio junginiai oksidų, sulfidų, natrio antimonato ir stibio trichlorido pavidalu naudojami ugniai atsparių junginių, keraminių emalių, stiklo, dažų ir keramikos gaminių gamyboje. Stibio trioksidas yra svarbiausias iš stibio junginių ir daugiausia naudojamas antipirenų kompozicijose. Stibio sulfidas yra vienas iš degtukų galvučių ingredientų.

Natūraliai susidaręs stibio sulfidas stibnitas bibliniais laikais buvo naudojamas medicinoje ir kosmetikoje. Stibnitas vis dar naudojamas kaip vaistas kai kuriose besivystančiose šalyse. Leishmaniozei gydyti naudojami stibio junginiai – meglumino antimoniatas (gliukantimas) ir natrio stibogliukonatas (pentostamas).

Fizinės savybės

Paprastas stibis Tai sidabriškai baltas metalas su stipriu blizgesiu. Skirtingai nuo daugelio kitų metalų, kietėdamas jis plečiasi. Sb sumažina švino lydymosi ir kristalizacijos taškus, o pats lydinys kietėdamas šiek tiek plečiasi. Kartu su alavu ir variu stibis sudaro metalų lydinį - Babbitt, kuris turi antifrikcinių savybių (naudojamas guoliuose) Sb taip pat dedama į metalus, skirtus ploniems liejiniams.

Raudonasis gyvsidabris“. Šios medžiagos ypatumas yra tas, kad ji yra savotiškas daugiafunkcis branduolinis katalizatorius (neutronų dauginimo koeficientas 7-9) ir dėl branduolinio terorizmo grėsmės bet kuri šalis turėtų į ją labai griežtai atsižvelgti.

Kainos

Stibio metalo luituose, kurių grynumas 99 %, kainos buvo apie 5,5 USD/kg.

Termoelektrinės medžiagos

Stibio teluridas naudojamas kaip termoelektrinių lydinių (termo-emf su 100-150 μV/K) su bismuto teluridu komponentas.

Biologinis vaidmuo ir poveikis organizmui

Stibis yra mikroelementas. Jo kiekis žmogaus organizme yra 10-6% masės. Nuolat esančios gyvuose organizmuose, fiziologinis ir biocheminis vaidmuo nėra aiškus. Stibis turi dirginantį ir kaupiamąjį poveikį. Kaupiasi skydliaukėje, slopina jos veiklą ir sukelia endeminę gūžį. Tačiau patekę į virškinamąjį traktą stibio junginiai neapsinuodija, nes ten hidrolizuojasi Sb(III) druskos ir susidaro blogai tirpūs produktai. Be to, stibio (III) junginiai yra toksiškesni nei stibio (V) junginiai. Dulkės ir Sb garai sukelia kraujavimą iš nosies, stibio „liejyklų karštligę“, pneumosklerozę, veikia odą, sutrikdo lytines funkcijas. Skonio suvokimo vandenyje riba yra 0,5 mg/l. Mirtina dozė suaugusiam yra 100 mg, vaikams - 49 mg. Stibio aerozoliams didžiausia leistina koncentracija darbo zonos ore yra 0,5 mg/m 3, atmosferos ore – 0,01 mg/m 3. MPC dirvožemyje yra 4,5 mg/kg. Stibis geriamajame vandenyje priklauso 2 pavojingumo klasei, jo didžiausia leistina koncentracija yra 0,005 mg/l, nustatyta pagal sanitarinę-toksikologinę LPV. Natūraliuose vandenyse turinio norma yra 0,05 mg/l. Pramoninėse nuotekose, išleidžiamose į valymo įrenginius su biofiltrais, stibio kiekis neturi viršyti 0,2 mg/l.

Stibis yra nuodingas metalas (pusmetalas),
naudojamas metalurgijoje, medicinoje ir technikoje
Toksiški ir nuodingi akmenys ir mineralai

Stibis (lot. Stibium, simbolizuojamas Sb) yra elementas, kurio atominis skaičius 51 ir atominis svoris 121,75. Tai yra penktosios grupės pagrindinio pogrupio elementas, penktasis periodinės cheminių elementų lentelės periodas D.I. Mendelejevas. Stibis – sidabriškai baltos spalvos metalas (pusmetalas), turintis melsvą atspalvį, stambiagrūdė struktūra. Įprasta forma sudaro metalinio blizgesio kristalus, kurių tankis yra 6,68 g/cm3.

Išvaizda metalą primenantis kristalinis stibis yra trapus ir prasčiau praleidžia šilumą bei elektrą nei įprasti metalai. Gamtoje žinomi du stabilūs izotopai: 121Sb (izotopų gausa 57,25%) ir 123Sb (42,75%). Nuotraukoje - Stibis. Tulare apygarda Kalifornija. JAV. Nuotrauka: A.A. Evsejevas.

Stibis žmonijai buvo pažįstamas nuo seniausių laikų: Rytų šalyse jis buvo naudojamas maždaug 3000 m.pr.Kr. e. indams gaminti. Stibio junginys – stibio blizgesys (natūralus Sb2S3) buvo naudojamas antakiams ir blakstienoms dažyti juodai. Senovės Egipte milteliai iš šio mineralo buvo vadinami mesten arba stiebas, senovės graikams stibis buvo žinomas stími ir stíbi pavadinimais, todėl lotyniškas stibium.

Metalinis stibis dėl savo trapumo naudojamas retai, tačiau dėl to, kad jis padidina kitų metalų (alavo, švino) kietumą ir normaliomis sąlygomis nesioksiduoja, metalurgai dažnai įveda jį kaip legiravimo elementą į įvairių metalų sudėtį. lydiniai. Lydiniai, naudojantys penkiasdešimt pirmąjį elementą, plačiai naudojami įvairiose srityse: baterijų plokštėms, spausdinimo šriftams, guoliams (babitams), ekranams darbui su jonizuojančiosios spinduliuotės šaltiniais, indams, meniniams liejiniams ir kt.

Grynas metalinis stibis daugiausia naudojamas puslaidininkių pramonėje puslaidininkinių savybių turintiems antimonidams (stibio druskoms) gaminti. Stibis yra sintetinių vaistinių preparatų dalis. Taip pat plačiai naudojami stibio junginiai: stibio sulfidai naudojami degtukų gamyboje ir gumos pramonėje. Stibio oksidai naudojami ugniai atsparių junginių, keraminių emalių, stiklo, dažų ir keramikos gaminių gamyboje.

Stibis yra mikroelementas (jo kiekis žmogaus organizme yra 10–6 % masės). Yra žinoma, kad stibis sudaro ryšius su sieros atomais, o tai sukelia didelį jo toksiškumą. Stibis pasižymi dirginamuoju ir kaupiamuoju poveikiu, kaupiasi skydliaukėje, slopina jos funkciją ir sukelia endeminis gūžys. Dulkės ir dūmai sukelia kraujavimą iš nosies, stibio „liejyklų karštligę“, pneumosklerozę, veikia odą, sutrikdo lytines funkcijas. Tačiau nuo seno stibio junginiai medicinoje buvo naudojami kaip vertingi vaistai.

Biologinės savybės

Stibis yra mikroelementas ir randamas daugelyje gyvų organizmų. Nustatyta, kad penkiasdešimt pirmojo elemento kiekis (šimtame gramų sausosios medžiagos) augaluose yra 0,006 mg, jūros gyvūnuose – 0,02 mg, sausumos gyvūnuose – 0,0006 mg. Žmogaus organizme stibio yra tik 10–6 % masės. Penkiasdešimt pirmas elementas į gyvūnų ir žmonių organizmą patenka per kvėpavimo organus (su įkvepiamu oru) arba virškinamąjį traktą (su maistu, vandeniu, vaistais), vidutinė paros dozė yra apie 50 mcg. Pagrindiniai stibio kaupimo sandėliai yra skydliaukės, kepenys, blužnis, inkstai, kaulinis audinys, kaupimasis vyksta ir kraujyje (vyraujantis stibis kaupiasi oksidacijos būsenoje +3 eritrocituose, kraujo plazmoje - oksidacijos būsenoje +5).

Metalas iš organizmo išsiskiria gana lėtai, daugiausia su šlapimu (80%) ir nedideliais kiekiais su išmatomis. Tačiau stibio fiziologinis ir biocheminis vaidmuo vis dar nežinomas ir mažai ištirtas, todėl nėra duomenų apie klinikines stibio trūkumo apraiškas.

Tačiau yra žinomi duomenys apie didžiausias leistinas elemento koncentracijas žmogaus organizmui: 10-5-10-7 gramai 100 gramų sauso audinio. Didesnėmis koncentracijomis stibis inaktyvuoja (neleidžia veikti) daugeliui lipidų, angliavandenių ir baltymų apykaitos fermentų (galbūt dėl ​​sulfhidrilo grupių blokavimo).

Faktas yra tas, kad stibis ir jo dariniai yra toksiški - Sb sudaro ryšius su siera (pavyzdžiui, jis reaguoja su fermentų SH grupėmis), o tai sukelia didelį jo toksiškumą. Skydliaukėje kaupiasi perteklius, stibis slopina jos veiklą ir sukelia endeminę gūžį. Nurijus stibis ir jo junginiai neapsinuodija, nes Sb (III) druskos hidrolizuojasi ir susidaro blogai tirpūs produktai, kurie pasišalina iš organizmo: stebimas skrandžio gleivinės dirginimas, refleksinis vėmimas ir beveik visas jo kiekis. paimtas stibis išmetamas kartu su vėmalais.masių.

Tačiau išgėrus didelį stibio kiekį arba ilgai vartojant, gali pasireikšti virškinimo trakto pažeidimai: opos, hiperemija, gleivinės patinimas. Stibio (III) junginiai yra toksiškesni nei stibio (V) junginiai – jie yra biologiškai prieinami. Skonio suvokimo vandenyje riba yra 0,5 mg/l. Mirtina dozė suaugusiam yra 100 mg, vaikams - 49 mg. Sb MPC dirvožemyje yra 4,5 mg/kg.

Vandenyje stibis priklauso antrai pavojingumo klasei, jo didžiausia leistina koncentracija yra 0,005 mg/l, nustatyta pagal sanitarinę-toksikologinę LPV. Natūraliuose vandenyse norma yra 0,05 mg/l. Pramoninėse nuotekose, išleidžiamose į valymo įrenginius su biofiltrais, stibio kiekis neturi viršyti 0,2 mg/l.

Dulkės ir garai sukelia kraujavimą iš nosies, stibio „liejyklų karštligę“, pneumosklerozę, veikia odą, sutrikdo lytines funkcijas. Stibio aerozoliams didžiausia leistina koncentracija darbo zonos ore – 0,5 mg/m3, atmosferos ore – 0,01 mg/m3. Įtrynus į odą stibis sukelia dirginimą, eritemą ir pūlinukus, panašius į raupus.

Tokią žalą galima pastebėti su stibiu susijusiose profesijose: emaliuotojuose (stibio oksido naudojimas), spausdintuvuose (dirbant su spausdinimo lydiniais, britišku metalu). Esant lėtiniam organizmo apsinuodijimui stibiu, būtina imtis prevencinių priemonių, apriboti jo suvartojimą, atlikti simptominį gydymą, galbūt naudoti kompleksines priemones.

Tačiau nepaisant neigiamų veiksnių, susijusių su stibio toksiškumu, jis, kaip ir jo junginiai, naudojamas medicinoje. Dar XV-XVI a. Stibio preparatai buvo naudojami kaip vaistai, daugiausia atsikosėjimą skatinantys ir vėmimą skatinantys vaistai. Vėmimui sukelti pacientui buvo duodama vyno, laikomo stibio inde. Vienas iš stibio junginių, KC4H4O6(SbO) * H2O, vadinamas dantų akmenų vėmimu. Tokio vaisto veikimo mechanizmas aprašytas aukščiau.

Stibis. Monarchas r-k (Sb), Gravelotte, Limpopo prov. Pietų Afrika. Nuotrauka: A.A. Evsejevas.

Įdomūs faktai

Vienas moderniausių stibio „naudojimo“ būdų pateko į kriminalistų arsenalą. Faktas yra tas, kad graižtvinio ginklo kulka palieka sūkurio srautą - „pėdsaką“, kuriame yra daugybė elementų - švino, stibio, bario, vario. Nusėsdami jie palieka nematomą „įspaudą“ ant paviršiaus.

Tačiau šios dalelės buvo nematomos tik visai neseniai, šiuolaikiniai pokyčiai leidžia nustatyti dalelių buvimą ir kulkos skrydžio kryptį. Tai vyksta taip: ant paviršiaus dedamos šlapio filtravimo popieriaus juostelės, tada jos dedamos į dalelių greitintuvą (sinchrofasatroną) ir bombarduojamos neutronais. Dėl „gliaudymo“ dalis ant popieriaus perkeltų atomų (įskaitant stibio atomus) virsta nestabiliais radioaktyviais izotopais, o jų aktyvumo laipsnis leidžia spręsti apie šių elementų kiekį mėginiuose ir taip nustatyti. kulkos skrydžio trajektorija ir ilgis, kulkos, ginklų ir šaudmenų charakteristikos.

Daugelis puslaidininkinių medžiagų, turinčių stibio, buvo gautos nulinės gravitacijos sąlygomis netoli Žemės esančios kosmoso orbitinėje mokslinėje stotyje Salyut-6 ir Skylab.

„Gero kareivio Šveiko nuotykių“ autorius apsakyme „Gyvenimo akmuo“ pateikia vieną iš vardo „stibis“ kilmės versijų. 1460 m. Stahlhauzeno vienuolyno abatas Bavarijoje, vieno vienuolyno tėvas, ieškojo filosofinio akmens (aukso ir rūtos amalgamos - „baltasis auksas“, išgaravęs į auksą). Tais tolimais laikais vargu ar būtų pavykę rasti bent vieną vienuolyną, kurio kamerose ir rūsiuose nebūtų buvę atliekami alcheminiai darbai (Ispanija, Almadenas, didžiausias pasaulyje pramoninio raudonojo cinoberio – gyvsidabrio sulfido telkinys, stibio nuosėdos, sausa vulkaninė sublimacija ant karštų batolitų). Žemiau esančioje nuotraukoje pavaizduotos „cinobaro“ tipo nuosėdos ir cinamonas – stibio palydovas nuosėdose.

Juodasis stibnitas – stibio sulfidas, su palydovais – pilkasis chalcedonas
ir raudonasis cinoberas Druzuose, Nikitovkoje, Donecko srityje, Ukrainos pietryčiuose

Viename iš eksperimentų abatas sumaišė Žanos d'Ark („Orleano mergelės“ – Prancūzijos pasididžiavimo) pelenus tiglyje su pelenais ir dvigubu kiekiu žemės, paimtos iš degimo vietos (cinobra). pradėjo kaitinti šį „pragarišką mišinį“. Išgarinus anglimi, susidarė sunki tamsi medžiaga su metaliniu blizgesiu (gyvsidabris). Rezultatas nuliūdino abatą – knygoje rašoma, kad branginamas „filosofinis akmuo“ turi būti nesvarus ir skaidrus ( vertimo klaidos – brangios ir blizgančios spalvos).

Nusivylęs „eretišku mokslu“, Leonardas gautą medžiagą išmetė į vienuolyno kiemą (su pelenais – stibnitu). Netrukus jis pastebėjo, kad kiaulės noriai laižo jo išmestą „akmenį“ (peleną) ir greitai nutukdavo. Nusprendęs, kad jie atrado maistinę medžiagą, galinčią pamaitinti alkanus, vienuolis paruošė naują „gyvybės akmens“ porciją, ją susmulkino ir įmaišė į košę, kurią valgė jo liesi broliai Kristuje. Kitą dieną keturiasdešimt vienuolyno vienuolių mirė iš baisios agonijos. Atgailavęs už tai, ką padarė, abatas prakeikė eksperimentus ir pervadino „gyvybės akmenį“ į antimonį, tai yra, priemone „prieš vienuolius“. Jūs negalite garantuoti istorijos autentiškumo, kaip ir šios versijos autorius.

Viduramžių chemikai Vakarų Europoje (Ispanija) išsiaiškino, kad beveik visi metalai dažnai ištirpsta išlydytame stibe ("filosofinio akmens-II elementas" - po gyvsidabrio ir jo amalgamų). Stibis yra metalas, kuris ryja kitus metalus – „cheminis plėšrūnas“. Galbūt panašus samprotavimas paskatino simbolinį stibio įvaizdį vilko figūros su atvira (plyšta) burna pavidalu (degimai dėl cheminės stibio gamybos - „Pragaro ar velnio burnos“ Almadenas, Ispanija, Jo Didenybės katalikų bažnyčia Ispanijos karalius).

Arabų literatūroje švino ir stibio blizgesys buvo vadinami al-qakhal (makiažas), alko(g)ol, alkohololiu. Buvo tikima, kad kosmetikoje ir vaistinėse akims buvo paslaptinga dvasia (džinas), todėl greičiausiai lakūs skysčiai pradėti vadinti alkoholiu.

Visiems žinomas posakis „antakių stibio dažymas“ (veido makiažas), kuris anksčiau reiškė kosmetinę operaciją naudojant stibio sulfido pudrą Sb2S3. Faktas yra tas, kad stibio junginiai yra skirtingų spalvų: vieni yra juodi, kiti yra oranžinės raudonos spalvos. Nuo neatmenamų laikų arabai Rytų šalyse prekiavo antakių dažais, kuriuose buvo stibio. Romano „Samvelas“ autorius išsamiai aprašo šios kosmetinės operacijos techniką: „Jaunuolis iš krūtinės išsitraukė odinę rankinę, paėmė ploną, smailią auksinę lazdelę, priglaudė prie lūpų, kvėpavo taip, sušlapo ir panardino į miltelius. Lazda pasidengė plonu sluoksniu juodų dulkių. Jis pradėjo tepti akis stibiu." Armėnijos teritorijoje atliekant archeologinius senovės palaidojimų kasinėjimus, buvo aptikti visi aukščiau aprašyti kosmetikos reikmenys: plonas smailus auksinis pagaliukas ir mažytė dėžutė iš poliruoto marmuro (vagystė Vake Ispanijoje, viduramžiais, Vakarų Europoje).

Istorija

Stibio atradėjo vardas nežinomas, nes šis metalas žmogui buvo žinomas nuo priešistorinių laikų. Gaminius iš stibio ir jo lydinių (ypač stibio su variu) žmonės naudojo daugelį tūkstantmečių; Babilono karalystės laikais naudota stibio bronza buvo sudaryta iš vario ir alavo, švino ir stibio. Archeologiniai radiniai patvirtino prielaidas, kad Babilone jau 3 tūkst. (kartu su jo geologiniu palydovu – raudonuoju cinoberiu) indai buvo gaminami iš stibio, pavyzdžiui, Telo mieste (pietų Babilonijoje) rastų vazos iš metalinio stibio fragmentų aprašymas yra gerai žinomas. Taip pat buvo aptikti ir kiti objektai, pagaminti iš stibio, ypač Gruzijoje, datuojami I tūkstantmečiu prieš Kristų. e. Stibio ir švino lydiniai taip pat buvo naudojami gaminiams gaminti, todėl reikia pažymėti, kad senovėje metalinis stibis nebuvo laikomas savarankišku metalu ir buvo klaidingai supainiotas su švinu (pereinamosios cheminės pramoninės gyvsidabrio formos simuliatorius - afrodiziakas moterims).

Kalbant apie stibio junginius, garsiausias yra „stibio blizgesys“ - stibio sulfidas Sb2S3, kuris buvo žinomas daugelyje šalių. Indijoje, Mesopotamijoje, Egipte, Vidurinėje Azijoje ir kitose Azijos šalyse iš šio mineralo buvo gaminama plona blizganti juoda pudra, naudojama kosmetikos reikmėms, ypač akių makiažui, „akių tepalas“. Plinijus Vyresnysis stibį vadina stimmi ir stibi – kosmetikos ir farmacijos produktais makiažui ir akių gydymui. Aleksandrijos laikotarpio graikų literatūroje šie žodžiai reiškia juodą kosmetiką (juodą pudrą).

Kalbant apie rusišką žodį „stibis“, greičiausiai jis turi tiurkų kilmę - surme. Pirminė šio termino reikšmė buvo tepalas, makiažas, trynimas. Tai patvirtina šio žodžio iki šių dienų išlikimas daugelyje rytų kalbų: turkų, persų, uzbekų, azerbaidžaniečių ir kt. Remiantis kitais šaltiniais, „stibis“ kilęs iš persų „surme“ - metalo. XIX amžiaus pradžios rusų literatūroje vartojami žodžiai surmyak (Zakharov, 1810), surma, surma, surma kinglet ir stibis.

Buvimas gamtoje

Nepaisant to, kad stibio kiekis žemės plutoje yra santykinai mažas – vidutinis kiekis (clarke) yra 5∙10-5% (500 mg/t) – jis buvo žinomas senovėje. Tai nenuostabu, nes stibis yra maždaug šimto mineralų dalis, iš kurių labiausiai paplitęs yra stibio blizgesys Sb2S3 – švino pilkumo mineralas su metaliniu blizgesiu (taip pat žinomas kaip stibnitas, dar žinomas kaip stibnitas), kuriame yra daugiau nei 70 % stibio ir tarnauja kaip pagrindinė pramoninė žaliava jam gauti. Didžioji dalis stibio blizgesio susidaro hidroterminiuose telkiniuose, kur dėl jo sankaupų susidaro gyslų ir lakštinių kūnų pavidalo stibio rūdos nuosėdos. Viršutinėse rūdos kūnų dalyse, netoli žemės paviršiaus, stibio blizgesys oksiduojasi, susidarant nemažai mineralų, būtent: senarmontito ir valentito Sb2O3 (abu mineralai tos pačios cheminės sudėties, turi 83,32% stibio ir 16,68% deguonies). ); indauja (stibio ochra) Sb2O4; stibiokanitas Sb2O4∙nH2O; kermezitas Sb2S2O. Retais atvejais stibio rūdas (dėl giminingumo su siera) sudaro kompleksiniai stibio, vario, gyvsidabrio, švino, geležies sulfidai (bertieritas FeSbS4, jamezonitas Pb4FeSb6S14, tetraedritas Cu12Sb4S13, gyvasistonitas HgSb4S8 ir kt.) oksichloridai (senarmontitas, naodritas Pb ClSbO2) stibis

Stibio kiekis vulkaninėse uolienose yra mažesnis nei nuosėdinėse uolienose (vulkaninė sublimacija išilgai karštos magmos plyšių ant katalizatoriaus iš kalderos - vandens). Nuosėdinėse uolienose didžiausios stibio koncentracijos yra skalūnuose (1,2 g/t), boksituose ir fosforituose (2 g/t), o mažiausia – klinčiuose ir smiltainiuose (0,3 g/t). Padidėjęs stibio kiekis randamas akmens anglių pelenuose (jis prieštarauja vandeniui ir cinabarui – cinamonas susidaro ant arseno).

Natūraliuose junginiuose stibis, viena vertus, pasižymi metalo savybėmis ir yra tipiškas chalkofilinis elementas, sudarantis stibnitą. Tuo pačiu metu stibis turi metaloido savybių, pasireiškiančių įvairių sulfosalų – boulangerito, tetraedrito, burnonito, piragirito ir kitų – susidarymu. Su daugeliu metalų (paladžio, arseno) stibis gali sudaryti tarpmetalinius junginius. Be to, gamtoje izomorfinis stibio ir arseno pakaitalas stebimas fahloruose ir geokronite Pb5(Sb, As)2S8, o stibio ir bismuto – kobelite Pb6FeBi4Sb2S16 ir kt.

Verta paminėti, kad stibio randama ir gimtojoje būsenoje. Natūralus stibis yra Sb sudėties mineralas, kartais su nedideliu sidabro, arseno, bismuto priemaišomis (iki 5%). Jis būna granuliuotų masių (kristalizuojasi trigonalinėje sistemoje), sukepinimo darinių ir romboedrų lamelinių kristalų pavidalu.

Natūralus stibis yra metalinio blizgesio, alavo baltos spalvos su geltonu nešvarumu. Jis susidaro dėl sieros trūkumo žemos temperatūros stibio, stibio-aukso-sidabro ir vario-cincho-cinko-sieros-sereboshakovye, taip pat aukštos temperatūros pneumatolito-hidraulinio šerbro ir volframe nuosėdose (pastarosiose stibio kiekis gali pasiekti kristalinius ženklus – Seynyayyoki Suomijos Seynyayayoki – kristalinis stibio skydas).

Stibio kiekis lakštinėse rūdos kūnuose yra nuo 1 iki 10%, gyslose - nuo 3 iki 50%, vidutinis kiekis yra nuo 5 iki 20%, kartais daugiau. Sluoksniuoti rūdos kūnai susidaro per žemos temperatūros hidroterminius tirpalus užpildant uolienų plyšius, taip pat dėl ​​pastarųjų pakeitimo stibio mineralais. Pagrindinę pramoninę reikšmę turi dviejų tipų telkiniai: sluoksnių kūnai, lęšiai, lizdai ir atsargos subrendusiose mantijos formos nuosėdose, susidariusiose metasomatiškai pakeitus kalkakmenis po skalūnų sietu silicio dioksido ir stibio junginiais (Kinijoje – Xikuanshan, NVS – Kadamdzhai, Tereksai, Džižikrutas Vidurinėje Azijoje). Antrasis telkinių tipas yra staigiai panardinamų skersinių kvarco-antimonito gyslų skalūnuose sistema (NVS - Turgai, Razdolninskoe, Sarylakh ir kt.; Pietų Afrikoje - Gravelot ir kt.). Trečia – vertikalūs plyšiai (Donecko sritis, Ukrainos pietryčiai, Nikitovka). Gausūs stibio mineralų telkiniai buvo aptikti Kinijoje, Bolivijoje, Japonijoje, JAV, Meksikoje ir daugelyje Afrikos šalių.

Taikymas

Metalinis stibis dėl savo trapumo retai naudojamas, tačiau kadangi jis padidina kitų metalų (pavyzdžiui, alavo ir švino) kietumą ir normaliomis sąlygomis nesioksiduoja, metalurgai jo įveda į įvairius lydinius. Bendras lydinių, turinčių penkiasdešimt pirmąjį elementą, skaičius artėja prie dviejų šimtų. Kai kurių lydinių legiravimas stibiu buvo žinomas dar viduramžiais: „Jei legiruojant į alavą pridedama tam tikra stibio dalis, gaunamas spausdinimo lydinys ( garth), iš kurio gaminamas tas tipas, kurį naudoja tie, kurie gauna knygas“.

Neįtikėtina, toks lydinys - garth(iš ukrainiečių - " grūdinimas", - stibis, alavas ir švinas), kurių sudėtyje yra nuo 5 iki 30% Sb - nepakeičiamas spaustuvės atributas! Kuo išskirtinis per šimtmečius praėjęs lydinys? Išlydytas stibis, skirtingai nuo kitų metalų (išskyrus bismutą ir galią) ), stingdamas plečiasi , padidina jo tūrį.Taigi liejant šriftą, liejimo matricoje kietėjantis tipografinis lydinys, kuriame yra stibio, plečiasi, dėl to tankiai ją užpildo ir atkuria veidrodinį vaizdą, kuris perkeliamas ant popieriaus. Be to, stibis suteikia tipografiniam lydiniui kietumą ir atsparumą dilimui, o tai svarbu pakartotinai naudojant šabloną (matrica, tipografinė forma).

Švino ir stibio lydiniai, naudojami chemijos inžinerijoje (vonioms ir kitai rūgštims atspariai įrangai iškloti), pasižymi dideliu kietumu ir atsparumu korozijai. Vamzdžių, kuriais transportuojami agresyvūs skysčiai, gamyboje naudojamas žinomiausias kietųjų metalų lydinys (Sb kiekis nuo 5 iki 15%). Iš to paties lydinio gaminami telegrafo, telefono ir elektros kabelių apvalkalai, elektrodai, baterijų plokštės, kulkų šerdys, šratai, šrapneliai. Guolių lydiniai (babitai), kuriuose yra alavo, vario, švino ir stibio (Sb nuo 4 iki 15%), plačiai naudojami (staklių gamyboje, geležinkelių ir kelių transporte), pasižymi pakankamu kietumu, dideliu atsparumu dilimui, aukštu atsparumu korozijai. Stibio taip pat dedama į metalus, skirtus ploniems ir trapiems liejiniams.

Grynas stibis naudojamas antimonidams (AlSb, CaSb, InSb) gauti, taip pat kaip priedas puslaidininkių junginių gamyboje. Tokiu stibiu (tik 0,000001%) legiruojamas svarbiausias puslaidininkinis metalas germanis, siekiant pagerinti jo savybes. Kai kurie jo junginiai (ypač su galiu ir indiu) yra puslaidininkiai. Stibis puslaidininkių pramonėje naudojamas ne tik kaip legenda. Stibis taip pat naudojamas diodų (AlSb ir CaSb), infraraudonųjų spindulių detektorių, Holo efekto prietaisų gamyboje. Indžio antimonidas naudojamas Holo jutikliams konstruoti, neelektriniams dydžiams paversti elektriniais, kompiuteriuose, kaip infraraudonųjų spindulių filtras ir registratorius. Dėl didelio pralaidumo AlSb naudojamas saulės elementams gaminti.

Stibio junginių „veikla“ taip pat yra įvairi. Pavyzdžiui, stibio trioksidas (Sb2O3) daugiausia naudojamas kaip dažų pigmentas, emalio drumstiklis, kandiklis tekstilės pramonėje, ugniai atsparių junginių ir dažų gamyboje; jis taip pat naudojamas optinių ( padengtas) stiklo ir keramikos emaliai.

Stibio pentoksidas (Sb2O5) plačiai naudojamas vaistų gamyboje, stiklo, keramikos, dažų gamyboje, tekstilės ir gumos pramonėje, kaip fluorescencinių fluorescencinių lempų komponentas (fluorescencinėse lempose Sb aktyvuojamas kalcio halofosfatu) . Stibio trisulfidas naudojamas degtukų gamyboje ir pirotechnikoje. Gumos vulkanizavimui naudojamas stibis pentasieros (medicininė guma, kurioje yra Sb2S5, pasižymi būdinga raudona spalva ir dideliu elastingumu). Stibio trichloridas (SbCl3) naudojamas plienui mėlynuoti, cinkui juodinti, medicinoje, kaip kandiklis tekstilės gamyboje ir kaip reagentas analitinėje chemijoje.

Nuodingas stibinas arba antimoninis vandenilis SbH3 – naudojamas kaip fumigantas kovojant su žemės ūkio augalų kenkėjais. Daugelis stibio junginių gali būti dažų pigmentai, pavyzdžiui, keramikos gamyboje plačiai naudojamas kalio stibis (K2O * 2Sb2O5), stibio dažai, kurių pagrindą sudaro stibio trioksidas, naudojami povandeninei daliai ir virš denio dažymui. laivų konstrukcijos. Natrio metaantimonas (NaSbO3), vadinamas leukoninu, naudojamas virtuvės reikmenims padengti ir emalio bei balto pieno stiklo gamyboje.

Gamyba

Stibis yra gana retas elementas, jo žemės plutoje yra ne daugiau kaip 5∙10-5%, tačiau žinoma daugiau nei šimtas mineralų, kuriuose yra šio elemento. Įprastas ir pusiau pramoninis stibio mineralas (ne sulfidas) yra stibio blizgesys arba stibnitas, Sb2S3, kuriame yra daugiau nei 70% stibio. Likusios stibio rūdos viena nuo kitos smarkiai skiriasi savo metalo kiekiu – nuo ​​1 iki 60%. Nepraktiška gauti metalinio stibio iš rūdų, kuriose yra mažiau nei 10 % Sb. Dėl šios priežasties žemos kokybės rūdos yra praturtintos.

Sulfidinės (turtingiausios), taip pat kompleksinės rūdos sodrinami flotacijos būdu, o sulfido oksiduotos rūdos – kombinuotais metodais. Po sodrinimo rūdos koncentrate yra nuo 30 iki 60% Sb, tokias žaliavas tinka perdirbti į stibį, kuris gaminamas pirometalurginiais arba hidrometalurginiais metodais. Pirmajame variante virsmai vyksta lydyte, veikiant aukštai temperatūrai, antroje - vandeniniuose stibio ir kitų elementų junginių tirpaluose. Pirometalurginiai stibio gamybos metodai yra: nusodinimas, redukcija ir tiesioginis lydymas šachtinėse krosnyse. Nusodinimo lydymas, kurio žaliava yra sulfido koncentratas, pagrįstas stibio išstūmimu iš jo sulfido geležimi:

Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS

Procesas vyksta reverberacinėse arba sukamosiose būgninėse krosnyse taip: ketaus arba plieno drožlių pavidalo geležis įvedama tiesiai į krosnį, po to susidaro redukuojanti atmosfera, kuri apsaugo nuo nuostolių, kai išsiskiria lakiasis stibio (III) oksidas. , anglis (anglies smulkios arba koksas). Norėdami pašalinti šlako atliekas, į įkrovą įpilami srautai - natrio sulfatas arba soda. Krūvis lydosi esant pastoviai 1 300-1 400 o C temperatūrai. Dėl kritulių lydymosi susidaro šiurkštus stibis, kuriame yra nuo 95 iki 97 % Sb (priklausomai nuo pradinio kiekio koncentrate) ir nuo 3 iki 5 %. priemaišų - geležies, aukso, švino, vario, arseno ir kitų metalų, esančių žaliavoje. Stibio išgavimas iš pradinio koncentrato svyruoja nuo 77 iki 92%.

Redukcinis lydymas pagrįstas stibio oksidų redukavimu į metalą kieta anglimi:

Sb2O4 + 4C → 2Sb + 4CO

Jis gaminamas reverberacinėse arba trumpųjų būgnų krosnyse 800-1000 o C temperatūroje. Užtaisas susideda iš oksiduotos rūdos, medžio anglies (galimos anglies dulkės) ir srauto (soda, kalis). Rezultatas yra šiurkštus stibis, kuris yra grynesnis nei lydant krituliais (daugiau nei 99% Sb), metalo išgavimas iš koncentrato yra 80-90%.

Tiesioginis lydymas šachtinėse krosnyse naudojamas metalui išlydyti iš oksiduotų arba sulfidinių gabalėlių žaliavų. Maksimali 1 300–1 500 o C temperatūra pasiekiama deginant koksą – neatskiriamą įkrovos dalį, o kaip srautas veikia kalkakmenis, pirito pelenai arba geležies rūda. Metalas gaunamas tiek redukuojant Sb2O3 anglies (anglies) koksu, tiek dėl neoksiduoto stibnito sąveikos su Sb2O3, nuolat šalinant SO2 iš lydalo krosnies dujomis. Lydymo produktai (šiurkštus metalas ir šlakas) patenka į apatinę krosnies dalį ir iš jos išleidžiami į nusodinimo talpą.

Pastaruoju metu vis dažniau naudojamas kitas stibio gavimo būdas – hidrometalurginis. Jį sudaro du etapai: žaliavų perdirbimas su stibio junginių perkėlimu į tirpalą ir stibio išskyrimas iš šių tirpalų. Metodo sudėtingumas slypi tame, kad sunku perkelti stibio į tirpalą: dauguma natūralių stibio junginių netirpsta vandenyje. Tačiau reikiamas tirpiklis buvo rastas – vandeninis natrio sulfido (120 g/l) ir natrio šarmo (30 g/l) tirpalas. Stibio sulfidas ir oksidas patenka į tirpalą sulfasalų ir stibio rūgščių druskų pavidalu. Iš gauto tirpalo elektrolizės būdu išskiriamas stibis. Hidrometalurginiu būdu gautas šiurkštus stibis nėra labai grynas ir turi nuo 1,5 iki 15 % priemaišų.

Norint gauti stibio su mažiau priemaišų, naudojamas pirometalurginis (ugnis) arba elektrolitinis rafinavimas. Labiausiai paplitęs ugnies rafinavimas pramonėje atliekamas reverberacinėse krosnyse. Į išlydytą grubų stibį įdėjus stibnito, geležies ir vario priemaišos sudaro sieros junginius ir virsta matiniais. Arsenas pašalinamas natrio arsenato pavidalu, jį lydant oksiduojančioje atmosferoje (pučiant orą) su soda arba kaliu, kuris taip pat pašalina sierą.

Esant tauriesiems metalams, naudojamas anodinis elektrolitinis rafinavimas, leidžiantis tauriuosius metalus sukoncentruoti dumble. Rafinuotame stibe pašalinių priemaišų nebelieka daugiau kaip 0,5-0,8 %. Tačiau toks metalas netenkina visų vartotojų – pavyzdžiui, puslaidininkių pramonei reikalingas 99,999% grynumo stibis. Šiuo atveju naudojamas kristalinis-fizinis valymo būdas - zonos lydymas argono atmosferoje, ypač kritiniais atvejais zonos lydymas kartojamas keletą kartų.

Fizinės savybės

Stibis yra žinomas kristalinės formos ir trijų amorfinių modifikacijų (sprogiosios, juodos ir geltonos) pavidalu. Išvaizda kristalinis arba pilkas stibis (jo pagrindinė modifikacija) yra blizgus sidabriškai baltas metalas su melsvu atspalviu, kuris plonesnis, tuo daugiau priemaišų (grynas elementas laisvoje būsenoje formuoja adatos formos kristalus, primenančius žvaigždžių forma).

Daugelis mechaninių savybių priklauso nuo metalo grynumo. Pilkasis stibis kristalizuojasi trigonalėje (romboedrinėje) sistemoje (a = 0,45064 nm, z = 2, erdvinė grupė R3m), jo tankis 6,61-6,73 g/cm3 (skystoje būsenoje - 6,55 g/cm3) . Esant ~ 5,5 GPa slėgiui, pilkojo stibio romboedrinė gardelė virsta kubine SbII modifikacija. Esant 8,5 GPa slėgiui – į šešiakampį SbIII. Virš 28 GPa susidaro SbIV. Kristalinis stibis lydosi žemoje – 630,5 o C temperatūroje, išlydytas stibis pradeda virti 1 634 o C temperatūroje.

Savitoji stibio šiluminė talpa 20-100 o C temperatūroje yra 0,210 kJ/(kg * K) arba 0,0498 cal/(g * o C), šilumos laidumas 20 o C temperatūroje yra 17,6 W/(m * K) arba 0,042 cal/(cm * sek * o C). Polikristalinio stibio linijinio plėtimosi temperatūros koeficientas yra 11,5 * 10-6 esant temperatūrai nuo 0 iki 100 o C; vieno kristalo a1 = 8,1 * 10-6, a2 = 19,5 * 10-6 esant 0-400 o C, elektrinė varža 20 o C temperatūroje yra 43,045 * 10-6 cm * cm.

Stibis yra diamagnetinis, jo savitasis magnetinis jautrumas yra -0,66 * 10-6. Lieto metalo Brinelio kietumas yra 325-340 Mn/m2 (32,5-34,0 kgf/mm2); tamprumo modulis 285-300; tempiamasis stipris 86,0 Mn/m2 (8,6 kgf/mm2). Stibio perėjimo į superlaidžią būseną temperatūra yra 2,7 K. Pilkasis stibis turi sluoksninę struktūrą, kai kiekvienas Sb atomas yra piramidiškai susietas su trimis sluoksnio kaimynais (tarpatominis atstumas 0,288 nm) ir turi tris artimiausius kaimynus kitame sluoksnyje (tarpatominis atstumas). 0,338 nm). Įprastomis sąlygomis ši stibio forma yra stabili.

Pilkuosius stibio garus smarkiai atšaldžius, susidaro juodasis stibis (tankis 5,3 g/cm3), kuris pakaitinus iki 400 o C be oro prieigos virsta pilku stibiu. Juodasis stibis turi puslaidininkių savybių. Geltonas stibis susidaro veikiant deguoniui skystą stibiną SbH3 ir jame yra nedideli kiekiai chemiškai surišto vandenilio. Kaitinamas, taip pat apšviestas matoma šviesa, geltonas stibis virsta juodu stibiu.

Sprogstamasis stibis savo išvaizda panašus į grafitą (tankis 5,64–5,97 g/cm3) ir sprogsta nuo smūgio bei trinties. Ši modifikacija susidaro elektrolizuojant SbCl3 tirpalą druskos rūgštyje esant mažam srovės tankiui ir yra surišto chloro. Sprogstamasis stibis, trinamas ar trenkiamas sprogimu, virsta metaliniu stibiu.

Neįmanoma vienareikšmiškai pasakyti, kad stibis yra metalas. Net viduramžių alchemikai jį (kaip ir kai kuriuos tikrus metalus, pavyzdžiui, cinką ir bismutą) priskyrė „pusmetalų“ grupei, nes jie buvo mažiau kalti, o kaliumas buvo laikomas pagrindine metalo savybe; be to, pagal alchemines idėjas kiekvienas metalas buvo siejamas su bet kokiu dangaus kūnu. Tuo metu jau buvo pasiskirstę visi žinomi dangaus kūnai (Saulė buvo siejama su auksu, Mėnulis personifikavo sidabrą, Merkurijus – gyvsidabrį, Venera – varį, Marsas – geležį, Jupiteris – alavo ir Saturnas – šviną), todėl nepriklausomi metalai. , anot alchemikų, nebeegzistavo.

Skirtingai nuo daugelio metalų, stibis, pirma, yra trapus ir susismulkina į miltelius (tai galima padaryti porcelianiniame grūstuvėje porcelianiniu grūstuvu), antra, jis prasčiau praleidžia elektrą ir šilumą (0 o C temperatūroje jo elektrinis laidumas yra tik 3,76 % sidabro elektrinis laidumas). Tuo pačiu metu kristalinis stibis turi būdingą metalinį blizgesį, aukštesnėje nei 310 o C temperatūroje jis tampa plastiškas, be to, didelio grynumo monokristalai yra plastikiniai. Su sieros rūgštimi stibis sudaro sulfatą Sb2(SO4)3 ir įgyja metalo kokybę, o azoto rūgštis oksiduoja stibį į aukštesnį oksidą, susidarantį hidratuoto junginio xSb2O5 * yH2O pavidalu, įrodydamas jo nemetalinį pobūdį. Pasirodo, metalinės stibio savybės yra gana silpnai išreikštos, tačiau nemetalo savybės toli gražu nėra jam būdingos.

Cheminės savybės

Stibio atomo išorinių elektronų konfigūracija yra 5s25p3. Junginiuose stibis yra panašus į arseną, tačiau skiriasi nuo jo ryškiomis metalinėmis savybėmis, pasižyminčiomis +5, +3 ir -3 oksidacijos būsenomis. Chemiškai penkiasdešimt pirmas elementas yra neaktyvus - kambario temperatūros ore metalinis stibis yra stabilus, jis pradeda oksiduotis esant temperatūrai, artimai lydymosi temperatūrai (~ 600 o C), susidaro stibio (III) oksidas, arba antimonas. anhidridas – Sb2O3:

4Sb + 3O2 → 2Sb2O3

Virš lydymosi temperatūros stibis užsidega. Stibio (III) oksidas yra amfoterinis oksidas, turintis pagrindines savybes, netirpus ir formuojantis mineralines medžiagas. Reaguoja su šarmais ir rūgštimis, o stipriose rūgštyse, tokiose kaip siera ir druskos rūgštis, stibio (III) oksidas ištirpsta, sudarydamas stibio (III) druskas, šarmuose sudarydamas stibio H3SbO3 arba metastimono HSbO2 rūgšties druskas:

Sb2O3 + 2NaOH → 2NaSbO2 + H2O

Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2O

Kai Sb2O3 deguonyje kaitinama virš 700 o C, susidaro Sb2O4 sudėties oksidas:

2Sb2O3 + O2 → 2Sb2O4

Sb2O4 vienu metu yra tri- ir penkiavalenčio stibio. Savo struktūroje oktaedrinės grupės ir yra sujungtos viena su kita. Šis stibio oksidas yra pats stabiliausias.

Susmulkintas stibio milteliai dega chloro atmosferoje, penkiasdešimt pirmasis elementas aktyviai reaguoja su kitais halogenais, sudarydamas stibio halogenidus. Metalinis stibis nereaguoja su azotu ir vandeniliu, taip pat su siliciu ir boru, anglis šiek tiek ištirpsta išlydytame stibe. Lydymosi metu stibis susijungia su siera, fosforu, arsenu ir daugeliu metalų. Jungdamasis su metalais stibis sudaro antimonidus, pavyzdžiui, alavo antimonidą SnSb, nikelio antimonidą Ni2Sb3, NiSb, Ni5Sb2 ir Ni4Sb. Antimonidai gali būti laikomi vandenilio stibine (SbH3) pakeitimo metalo atomais produktais. Kai kurie antimonidai, ypač AlSb, GaSb, InSb, turi puslaidininkių savybių.

Stibis yra atsparus vandeniui ir atskiestoms rūgštims. Pavyzdžiui, stibis netirpsta druskos rūgštyje ir praskiestoje sieros rūgštyje. Jis nereaguoja su vandenilio fluorido ir vandenilio fluorido rūgštimis. Tačiau koncentruotos druskos ir sieros rūgštys lėtai ištirpdo stibį, sudarydamos SbCl3 chloridą ir Sb2(SO4)3 sulfatą. Su koncentruota azoto rūgštimi susidaro blogai tirpi β-antimonio rūgštis HSbO3:

3Sb + 5HNO3 → 3HSbO3 + 5NO + H2O

Stibis tirpsta aqua regia – azoto ir vyno rūgščių mišinyje. Šarminiai ir NH3 tirpalai stibiui įtakos neturi; išlydę šarmai ištirpdo stibį, sudarydami antimonatus.

Kaitinant šarminių metalų nitratais arba chloratais, stibio milteliai blyksteli, sudarydami stibio rūgšties druskas. Praktiškai įdomios mažai tirpios stibio rūgšties druskos - antimonatai (MeSbO3 * 3H2O, kur Me - Na, K) ir neišskirtos metaantimono rūgšties druskos - metaantimonitai (MeSbO2 * 3H2O), turinčios redukuojančių savybių. Šarminių metalų antimonatai (III), ypač kalis, skirtingai nei kiti antimonatai, tirpsta vandenyje.

Kaitinami ore, jie oksiduojasi į antimonatus (V). Yra žinomi metatimonatai (III), pavyzdžiui, KSbO2, ortoantimonatai (III), tokie kaip Na3SbO3, ir poliantimonatai, pavyzdžiui, NaSb5O8, Na2Sb4O7. Retųjų žemių elementams būdingas ortoantimonatų LnSbO3, taip pat Ln3Sb5O12 susidarymas. Nikelio ir mangano antimonatai yra organinės sintezės (oksidacijos ir polikondensacijos reakcijos) katalizatoriai, retųjų žemių antimonatai yra fosforai.

Tarp svarbių stibio junginių, be oksido (III), dar išskiriami: hidridas (stibinas) SbH3 - bespalvės nuodingos dujos, susidarančios veikiant HCl magnio ar cinko antimonidams arba druskos rūgšties tirpalui SbCl3 ant NaBH4. . Stibinas kambario temperatūroje lėtai skyla į stibį ir vandenilį, procesas gerokai paspartėja kaitinant iki 150 o C; jis oksiduojasi ir dega ore; šiek tiek tirpsta vandenyje; naudojamas didelio grynumo stibui gauti. Kitas svarbus penkiasdešimt pirmojo elemento junginys yra stibio (V) oksidas arba stibio anhidridas, Sb2O5 (geltoni kristalai, ištirpsta vandenyje ir susidaro stibio rūgštis) daugiausia pasižymi rūgštinėmis savybėmis.

Įdomu tai, kad apatinis stibio oksidas (Sb2O3) vadinamas stibio anhidridu, nors šis teiginys yra neteisingas, nes anhidridas yra rūgštį formuojantis oksidas, o Sb(OH)3, Sb2O3 hidrate, pagrindinės savybės aiškiai vyrauja. rūgštinės. Taigi, apatinio stibio oksido savybės rodo, kad stibis yra metalas. Tačiau didžiausias stibio oksidas Sb2O5 iš tikrųjų yra anhidridas, turintis aiškiai apibrėžtas rūgštines savybes, o tai rodo, kad stibis vis dar yra nemetalas. Pasirodo, stibio fizikinėse charakteristikose pastebėtas dualizmas gali būti atsektas ir jo cheminėse stibio savybėse.

Antimonitas. Baltųjų kepurių kasyklos apygarda Nevada, JAV. Nuotrauka: A.A. Evsejevas.

Naudojant medžiagą iš svetainės http://i-Think.ru/

ADR 6.1
Toksiškos medžiagos (nuodai)
Apsinuodijimo pavojus įkvėpus, susilietus su oda arba prarijus. Pavojinga vandens aplinkai arba kanalizacijos sistemai
Išlipdami iš transporto priemonės avarinėje situacijoje naudokite kaukę
Baltas deimantas, ADR numeris, juoda kaukolė ir sukryžiuoti kaulai

ADR 8
Ėsdinančios (kaustinės) medžiagos
Nudegimų pavojus dėl odos korozijos. Gali smarkiai reaguoti tarpusavyje (komponentai), su vandeniu ir kitomis medžiagomis. Išsiliejusi/išsibarsčiusi medžiaga gali išskirti ėsdančius dūmus.
Pavojinga vandens aplinkai arba kanalizacijos sistemai
Balta viršutinė rombo pusė, juoda - apatinė, vienodo dydžio, ADR numeris, mėgintuvėliai, rankos

Ypač pavojingo krovinio gabenimo metu pavadinimas	Skaičius JT	Klasė ADR
ANTIMONIS – MILTELIAI	2871	6.1
Stibio pentafluoridas STIBINIS PENTAFLUORIDAS	1732	8
ANTIMONO LAKTATAS	1550	6.1
STIBINIS PENTAFLUORIDAS	1732	8
STIMBIO PENTACHLORIDO SKYSČIS	1730	8
ANTIMONO PENTACHLORIDO TIRPALAS	1731	8
STIBINO JUNGINIS, NEORGANINIS SKYSČIS, N.Z.K.	3141	6.1
ANTIMONO JUNGINIS, NEORGANINIS, KIETAS, N.Z.K.	1549	6.1
STIBINIS TRICHLORIDAS KIETAS	1733	8
ANTIMONO-KALIO TARTRATAS	1551	6.1

Stibis (lot. Stibium; žymimas simboliu Sb) - D. I. Mendelejevo periodinės cheminių elementų sistemos penktojo laikotarpio penktosios grupės pagrindinio pogrupio elementas, atominis skaičius 51.

Atominė masė – 121,76

Tankis, kg/m³ - 6620

Lydymosi temperatūra, °C - 630,5

Šiluminė talpa, kJ/(kg °C) - 0,205

Elektronegatyvumas – 1,9

Kovalentinis spindulys, Å - 1,40

1-oji jonizacija potencialas, eV - 8,64

Stibio istorija

Kartu su auksu, gyvsidabriu, variu ir dar šešiais elementais stibis laikomas priešistoriniu. Jo atradėjo vardas mūsų nepasiekė. Tik žinoma, kad, pavyzdžiui, Babilone jau 3 tūkstančius metų prieš Kristų. Iš jo buvo gaminami laivai. Lotyniškas elemento pavadinimas „stibium“ randamas Plinijaus Vyresniojo raštuose. Tačiau graikiškas „στιβι“, iš kurio kilo šis pavadinimas, iš pradžių reiškė ne patį stibį, o labiausiai paplitusią jo mineralą – stibio blizgesį.

Senovės Europos šalyse buvo žinomas tik šis mineralas. Amžiaus viduryje iš jo išmoko uostyti „stibio karalių“, kuris buvo laikomas pusmetaliu. Didžiausias viduramžių metalurgas Agricola (1494...1555) rašė: „Jei į šviną įdedama tam tikra stibio dalis, gaunamas tipografinis lydinys, iš kurio naudojamas šriftas, kurį naudoja tie, kurie spausdina knygas. pagamintas." Taigi vienas iš pagrindinių dabartinių elemento Nr. 51 naudojimo būdų yra daugelio šimtmečių senumo.

Stibio, jo preparatų ir lydinių savybės ir gavimo būdai pirmą kartą Europoje buvo išsamiai aprašyti garsiojoje knygoje „Stibio triumfo vežimas“, išleistoje 1604 m. Jos autoriumi daugelį metų buvo laikomas alchemikas benediktinas. vienuolis Bazilikas Valentinas, tariamai gyvenęs XV amžiaus pradžioje. Tačiau dar praėjusiame amžiuje buvo nustatyta, kad tarp benediktinų ordino vienuolių to niekada nebuvo. Mokslininkai padarė išvadą, kad „Vasilijus Valentinas“ yra nežinomo mokslininko, kuris savo traktatą parašė ne anksčiau kaip XVI amžiaus viduryje, pseudonimas. ... Pavadinimą „stimonis“, kurį jis suteikė natūraliam sieringam stibiui, vokiečių istorikas Lipmannas kildino iš graikų kalbos ανεμον – „gėlė“ (atsiradę adatos formos stibio blizgesio kristalų, panašių į gėles, ataugas Asteraceae šeimos).

„Stimonio“ pavadinimas tiek čia, tiek užsienyje ilgą laiką buvo taikomas tik šiam mineralui. O metalinis stibis tuo metu buvo vadinamas stibio karaliumi – regulus antimoni. 1789 m. Lavoisier įtraukė stibį į paprastų medžiagų sąrašą ir suteikė jam pavadinimą antimonie, kuris išlieka prancūzišku elemento Nr. 51 pavadinimu. Jai artimi angliški ir vokiški pavadinimai – stibis, Antimonas.

Tačiau yra ir kita versija. Ji turi mažiau iškilių šalininkų, tačiau tarp jų yra Šveiko kūrėjas Jaroslavas Hašekas.

Tarp maldų ir namų ruošos darbų Stahlhauzeno vienuolyno Bavarijoje abatas kunigas Leonardas ieškojo filosofinio akmens. Viename iš savo eksperimentų jis tiglyje sumaišė sudegusio eretiko pelenus su savo katės pelenais ir dvigubai daugiau žemės, paimtos iš deginimo vietos. Vienuolis pradėjo kaitinti šį „pragarišką mišinį“.

Po išgarinimo buvo gauta sunki tamsi medžiaga su metaliniu blizgesiu. Buvo netikėta ir įdomu; vis dėlto kunigas Leonardas susierzino: knygoje, kuri priklausė sudegusiam eretikui, buvo sakoma, kad filosofų akmuo turi būti nesvarus ir skaidrus... O tėvas Leonardas išmetė gautą medžiagą iš nelaimės – į vienuolyno kiemą.

Po kurio laiko nustebęs pastebėjo, kad kiaulės noriai laižo jo išmestą „akmenį“ ir tuo pačiu greitai nutukdavo. Ir tada tėvui Leonardui šovė puiki idėja: jis nusprendė, kad atrado žmonėms tinkamą maistinę medžiagą. Jis paruošė naują „gyvybės akmens“ porciją, susmulkino ir šiais milteliais įmaišė į košę, kurią valgė jo liesi broliai Kristuje.

Kitą dieną visi keturiasdešimt Stahlhauzeno vienuolyno vienuolių mirė iš baisios agonijos. Atgailavęs už tai, ką padarė, abatas prakeikė savo eksperimentus ir pervadino „gyvybės akmenį“ į antimonį, tai yra, vaistu nuo vienuolių.

Sunku garantuoti šios istorijos detalių autentiškumą, tačiau būtent tokia versija yra išdėstyta J. Hašeko apsakyme „Gyvenimo akmuo“.

Žodžio „stibis“ etimologija yra išsamiai aptarta aukščiau. Belieka tik pridurti, kad rusiškas šio elemento pavadinimas – „stibis“ – kilęs iš turkiško „surme“, kuris verčiamas kaip „trynimas“ arba „antakių pajuodinimas“. Iki pat XIX a. Rusijoje buvo posakis "tamsinti antakius", nors jie ne visada buvo "stibio" stibio junginiais. Tik vienas iš jų – juoda stibio trisulfido modifikacija – buvo panaudota kaip antakių dažai. Iš pradžių jis buvo žymimas žodžiu, kuris vėliau tapo rusišku elemento pavadinimu.

Stibis buvo žinomas nuo seniausių laikų. Rytų šalyse jis buvo naudojamas maždaug 3000 m. e. indams gaminti. Senovės Egipte jau XIX a. pr. Kr e. stibio blizgučių milteliai (natūralūs Sb 2 S 3) vadinami mesten arba stiebas naudojamas antakiams juodinti. Senovės Graikijoje jis buvo žinomas kaip stimi Ir stibi, vadinasi, lotynų kalba stibium. Maždaug 12-14 amžių. n. e. pasirodė vardas stibio. 1789 metais A. Lavoisier įtraukė stibį į vadinamų cheminių elementų sąrašą antimoinas(šiuolaikinė anglų kalba stibis, ispanų ir italų antimonio, vokiškai Antimonas). Rusiškas „stibis“ kilęs iš turkų kalbos surme; tai žymėjo švino blizgučio miltelius PbS, kurie taip pat buvo naudojami antakiams juodinti (pagal kitus šaltinius „stibis“ - iš persų „surme“ - metalas). Išsamų stibio ir jo junginių savybių ir gavimo būdų aprašymą pirmą kartą pateikė alchemikas Vasilijus Valentinas (Vokietija) 1604 m.

Stibio radimas gamtoje

Vidutinis stibio kiekis žemės plutoje yra 500 mg/t. Jo kiekis magminėse uolienose paprastai yra mažesnis nei nuosėdinėse uolienose. Iš nuosėdinių uolienų didžiausios stibio koncentracijos yra skalūnuose (1,2 g/t), boksituose ir fosforituose (2 g/t), o mažiausia – klinčiuose ir smiltainiuose (0,3 g/t). Padidėjęs stibio kiekis randamas akmens anglių pelenuose. Viena vertus, natūraliuose junginiuose esantis stibis turi metalo savybių ir yra tipiškas chalkofilinis elementas, sudarantis stibnitą. Kita vertus, jis turi metaloido savybių, pasireiškiančių įvairių sulfosalų – burnito, boulangerito, tetraedrito, jamezonito, piragirito ir kt. Stibio Sb 3+ joninis spindulys yra artimiausias arseno ir bismuto joniniams spinduliams, dėl kurių izomorfinis stibio ir arseno pakaitalas faloruose ir geokronite Pb 5 (Sb, As) 2 S 8 ir stibio bei bismuto kobelite Pb 6 FeBi 4 Sb 2 aptinkama S 16 ir kt. Stibio nedideli kiekiai (gramai, dešimtys, retai šimtai g/t) aptinkami galenose, sfalerituose, bismutinuose, realgaruose ir kituose sulfiduose. Stibio lakumas daugelyje jo junginių yra palyginti mažas. Stibio halogenidai SbCl 3 pasižymi didžiausiu nepastovumu. Hipergeninėmis sąlygomis (požeminiuose sluoksniuose ir paviršiuje) stibnitas oksiduojamas maždaug pagal šią schemą: Sb 2 S 3 + 6O 2 = Sb 2 (SO 4) 3. Susidaręs stibio oksido sulfatas yra labai nestabilus ir greitai hidrolizuojasi, virsdamas stibio ochra – servantitu Sb 2 O 4, stibiokonitu Sb 2 O 4 nH 2 O, valentinitu Sb 2 O 3 ir kt. Tirpumas vandenyje gana mažas 1,3 mg/l , tačiau jis žymiai padidėja šarmų ir sieros metalų tirpaluose, kai susidaro tiorūgštis Na 3 SbS 3. Pagrindinė pramoninė vertė – stibnitas Sb 2 S 3 (71,7 % Sb). Sulfo druskų tetraedritas Cu 12 Sb 4 S 13 , burnitas PbCuSbS 3 , boulangeritas Pb 5 Sb 4 S 11 ir jamezonitas Pb 4 FeSb 6 S 14 yra nereikšmingi.

Stibio fizinės savybės

Laisvoje būsenoje susidaro sidabriškai balti kristalai su metaliniu blizgesiu, tankis 6,68 g/cm³. Išvaizda metalą primenantis kristalinis stibis yra trapesnis ir mažesnis šilumos bei elektros laidumas. Stibis yra žinomas kristalinės ir trijų amorfinių formų (sprogiosios, juodos ir geltonos) pavidalu. Sprogstamasis stibis (tankis 5,64-5,97 g/cm3) sprogsta bet kokio kontakto metu; susidaro SbCl 3 tirpalo elektrolizės metu; juoda (tankis 5,3 g/cm 3) - su greitu stibio garų aušinimu; geltona – kai deguonis patenka į suskystintą SbH 3. Geltonas ir juodas stibis yra nestabilūs, žemoje temperatūroje virsta įprastu stibiu. Stabiliausias kristalinis Stibis kristalizuojasi trigonalinėje sistemoje, a = 4,5064 Å; tankis 6,61-6,73 g/cm 3 (skystis - 6,55 g/cm 3); t pl 630,5 °C; t virimas 1635-1645 °C: savitoji šiluma 20-100 °C temperatūroje 0,210 kJ/(kg K); šilumos laidumas esant 20 °C 17,6 W/(m K). Polikristalinio stibio tiesinio plėtimosi temperatūros koeficientas yra 11,5·10 -6 esant 0-100 °C; vieno kristalo a 1 = 8,1 10 -6, a 2 = 19,5 10 -6 esant 0-400 °C, elektrinė varža (20 °C) (43,045 10 -6 cm cm). Stibis yra diamagnetinis, savitasis magnetinis jautrumas -0,66·10 -6. Skirtingai nuo daugelio metalų, stibis yra trapus, lengvai skyla išilgai skilimo plokštumų, sumalamas į miltelius ir negali būti kaltas (kartais jis priskiriamas pusmetaliams). Mechaninės savybės priklauso nuo metalo grynumo. Brinelio kietumas lietam metalui 325-340 MN/m2 (32,5-34,0 kgf/mm2); tamprumo modulis 285-300; tempiamasis stipris 86,0 MN/m2 (8,6 kgf/mm2).

Ar stibis yra metalas ar ne metalas?

Viduramžių metalurgai ir chemikai žinojo apie septynis metalus: auksą, sidabrą, varį, alavą, šviną, geležį ir gyvsidabrį. Tuo metu atrastas cinkas, bismutas ir arsenas kartu su stibiu buvo priskirti specialiai „pusmetalų“ grupei: jie buvo ne taip lengvai kaliami, o kaliumas buvo laikomas pagrindine metalo savybe. Be to, pagal alchemines idėjas kiekvienas metalas buvo siejamas su kokiu nors dangaus kūnu. Ir buvo žinomi septyni tokie kūnai: Saulė (su juo buvo siejamas auksas), Mėnulis (sidabras), Merkurijus (gyvsidabris), Venera (varis), Marsas (geležis), Jupiteris (alavas) ir Saturnas (švinas).

Stibiui nepakako dangaus kūno, todėl alchemikai nenorėjo jo pripažinti nepriklausomu metalu. Tačiau, kaip bebūtų keista, jie iš dalies buvo teisūs, o tai nesunku patvirtinti išanalizavus stibio fizines ir chemines savybes.

Stibio cheminės savybės

Sb atomo išorinių elektronų konfigūracija yra 5s 2 5p 3. Junginiuose daugiausia oksidacijos laipsniai yra +5, +3 ir -3. Chemiškai neaktyvus. Ore jis nesioksiduoja iki lydymosi temperatūros. Nereaguoja su azotu ir vandeniliu. Anglis šiek tiek ištirpsta išlydytame stibiu. Metalas aktyviai sąveikauja su chloru ir kitais halogenais, sudarydamas stibio halogenidus. Jis reaguoja su deguonimi aukštesnėje nei 630 °C temperatūroje, sudarydamas Sb 2 O 3. Susiliejus su siera, gaunami stibio sulfidai, jis taip pat sąveikauja su fosforu ir arsenu. Stibis yra atsparus vandeniui ir atskiestoms rūgštims. Koncentruotos druskos ir sieros rūgštys lėtai tirpina stibį, kad susidarytų SbCl 3 chloridas ir Sb 2 (SO 4) 3 sulfatas; koncentruota azoto rūgštis oksiduoja Stibis į aukštesnį oksidą, kuris susidaro hidratuoto junginio pavidalu xSb 2 O 5 uH 2 O. Praktiškai įdomios mažai tirpios stibio rūgšties druskos - antimonatai (MeSbO 3 3H 2 O, kur Me - Na, K) ir druskos neišskirtos metaantimono rūgštis – metaantimonitai (MeSbO 2 ·3H 2 O), turintys redukuojančių savybių. Stibis jungiasi su metalais, sudarydamas antimonidus.

Išsami stibio cheminių savybių analizė taip pat neleido galutinai pašalinti jo iš skyriaus „nei tas, nei tas“. Išorinis elektroninis stibio atomo sluoksnis susideda iš penkių valentinių elektronų s 2 p 3. Trys iš jų ( p-elektronai) – nesuporuoti ir du ( s-elektronai) – suporuotas. Pirmieji lengviau atsiskiria nuo atomo ir nustato stibio 3+ valentingumą. Kai atsiranda šis valentingumas, atsiranda pora vienišų valentinių elektronų s 2 yra tarsi rezerve. Sunaudojus šią atsargą, stibis tampa penkiavalentis. Trumpai tariant, jis pasižymi tokiomis pat valentingomis savybėmis kaip ir jo grupės analogas – nemetalinis fosforas.

Pažiūrėkime, kaip stibis elgiasi cheminėse reakcijose su kitais elementais, pavyzdžiui, su deguonimi, ir kokia yra jo junginių prigimtis.

Kaitinamas ore, stibis lengvai virsta oksidu Sb 2 O 3 – balta kieta medžiaga, beveik netirpsta vandenyje. Literatūroje ši medžiaga dažnai vadinama stibio anhidridu, tačiau tai neteisinga. Juk anhidridas yra rūgštį formuojantis oksidas, o Sb(OH) 3, Sb 2 O 3 hidrate bazinės savybės aiškiai vyrauja prieš rūgštines. Apatinio stibio oksido savybės rodo, kad stibis yra metalas. Tačiau aukštesnis stibio oksidas Sb 2 O 5 iš tikrųjų yra anhidridas, turintis aiškiai apibrėžtas rūgštines savybes. Taigi stibis vis dar yra nemetalas?

Taip pat yra trečiasis oksidas - Sb 2 O 4. Jame vienas stibio atomas yra trivalentis, o kitas – penkiavalentis, ir šis oksidas yra pats stabiliausias. Jo sąveikoje su kitais elementais yra tas pats dvilypumas, o klausimas, ar metalas yra stibis, ar nemetalas, lieka atviras. Kodėl visuose žinynuose jis yra tarp metalų? Pagrinde dėl klasifikacijos: reikia kur nors įdėti, bet išoriškai jis labiau panašus į metalą...

Viduramžių knygose stibį simbolizavo vilko su atvira burna figūra. Tikriausiai toks „grobuoniškas“ šio metalo simbolis paaiškinamas tuo, kad stibis ištirpdo („suryja“) beveik visus kitus metalus.

Stibio gamybos technologija

Metalas gaunamas pirometalurginiu ir hidrometalurginiu būdu apdorojant koncentratus arba rūdą, turinčią 20-60 % Sb. Pirometalurginiai metodai apima nusodinimą ir redukcinį lydymą. Kritulių lydymo žaliavos yra sulfidų koncentratai; procesas pagrįstas stibio išstūmimu iš jo sulfido geležimi: Sb 2 S 3 + 3Fe => 2Sb + 3FeS. Geležis į įkrovą įvedama laužo pavidalu. Lydymas atliekamas reverberacinėse arba trumpai besisukančiose būgninėse krosnyse 1300-1400 °C temperatūroje. Stibio atgavimas į neapdorotą metalą yra daugiau nei 90%. Redukcinis stibio lydymas pagrįstas jo oksidų redukavimu į metalą anglies arba anglies dulkėmis ir atliekų uolienų šlakavimu. Prieš redukcinį lydymą vyksta oksidacinis skrudinimas 550 °C temperatūroje su oro pertekliumi. Pelenuose yra nelakaus stibio oksido. Elektrinės krosnys gali būti naudojamos tiek nusodinimui, tiek redukavimui. Hidrometalurginis stibio gamybos būdas susideda iš dviejų etapų: žaliavos apdorojimas šarminiu sulfido tirpalu, stibio perkėlimas į tirpalą stibio rūgščių ir sulfosalų druskų pavidalu ir stibio atskyrimas elektrolizės būdu. Grubus stibis, priklausomai nuo žaliavos sudėties ir gamybos būdo, turi nuo 1,5 iki 15% priemaišų: Fe, As, S ir kt. Norint gauti gryną stibį, naudojamas pirometalurginis arba elektrolitinis rafinavimas. Pirometalurginio rafinavimo metu geležies ir vario priemaišos pašalinamos sieros junginių pavidalu, į stibio lydalą įvedant antimonitą (crudum) - Sb 2 S 3, po to pučiant pašalinamas arsenas (natrio arsenato pavidalu) ir siera. oras po sodos šlaku. Elektrolitinio rafinavimo metu tirpiu anodu neapdorotas stibis išvalomas iš geležies, vario ir kitų elektrolite likusių metalų (Cu, Ag, Au lieka dumble). Elektrolitas yra tirpalas, sudarytas iš SbF 3, H 2 SO 4 ir HF. Rafinuotame stibio priemaišų kiekis neviršija 0,5-0,8%. Norint gauti didelio grynumo stibį, zoninis lydymas naudojamas inertinių dujų atmosferoje arba stibis gaunamas iš iš anksto išgrynintų junginių - oksido (III) arba trichlorido.

Stibio taikymas

Metalinis stibis dėl jo trapumo naudojamas retai. Tačiau kadangi stibis padidina kitų metalų (alavo, švino) kietumą ir normaliomis sąlygomis nesioksiduoja, metalurgai dažnai jo įveda į įvairius lydinius. Lydinių, kuriuose yra elementas, skaičius yra beveik 200.

Stibis daugiausia naudojamas kaip švino ir alavo lydiniai akumuliatorių plokštėms, kabelių apvalkalams, guoliams (babbitt), spaudoje naudojamiems lydiniams (hartas) ir kt. Tokie lydiniai turi didesnį kietumą, atsparumą dilimui ir atsparumą korozijai. Liuminescencinėse lempose Sb aktyvuojamas kalcio halofosfatu. Stibis yra įtrauktas į puslaidininkines medžiagas kaip priedas germaniui ir siliciui, taip pat antimoniduose (pavyzdžiui, InSb). Radioaktyvusis izotopas 122 Sb naudojamas γ spinduliuotės ir neutronų šaltiniuose.

Jis naudojamas puslaidininkių pramonėje diodų, infraraudonųjų spindulių detektorių ir Hall efekto prietaisų gamyboje. Tai švino lydinių komponentas, didinantis jų kietumą ir mechaninį stiprumą. Programos apima:

• baterijos
• antifrikciniai lydiniai
• tipografiniai lydiniai
• šaulių ginklų ir trasuojamųjų kulkų
• kabelių apvalkalai
• degtukai
• vaistai, antiprotoziniai vaistai
• litavimas – kai kuriuose bešviniuose lydmetaliuose yra 5% Sb
• naudoti linotipo spausdinimo mašinose

Kartu su alavu ir variu stibis sudaro metalo lydinį - babbitą, kuris turi antifrikcinių savybių ir yra naudojamas slydimo guoliuose. Sb taip pat dedama į metalus, skirtus ploniems liejiniams.

Stibio junginiai oksidų, sulfidų, natrio antimonato ir stibio trichlorido pavidalu naudojami ugniai atsparių junginių, keraminių emalių, stiklo, dažų ir keramikos gaminių gamyboje. Stibio trioksidas yra svarbiausias iš stibio junginių ir daugiausia naudojamas antipirenų kompozicijose. Stibio sulfidas yra vienas iš degtukų galvučių ingredientų.

Natūraliai susidaręs stibio sulfidas stibnitas bibliniais laikais buvo naudojamas medicinoje ir kosmetikoje. Stibnitas vis dar naudojamas kaip vaistas kai kuriose besivystančiose šalyse.

Leishmaniozei gydyti naudojami stibio junginiai, tokie kaip meglumino antimoniatas (Glucantim) ir natrio stibogliukonatas (Pentostam).

Stibio poveikis žmogaus organizmui

Stibio kiekis (100 g sausosios medžiagos) yra 0,006 mg augaluose, 0,02 mg jūros gyvūnuose ir 0,0006 mg sausumos gyvūnuose. Į gyvūnus ir žmones stibis patenka per kvėpavimo sistemą arba virškinimo traktą. Jis išsiskiria daugiausia su išmatomis ir nedideliais kiekiais su šlapimu. Stibis selektyviai koncentruojasi skydliaukėje, kepenyse ir blužnyje. Stibis daugiausia kaupiasi oksidacijos būsenoje +3 eritrocituose, kraujo plazmoje - oksidacijos būsenoje. +5. Didžiausia leistina stibio koncentracija yra 10 -5 - 10 -7 g 100 g sauso audinio. Didesnėmis koncentracijomis šis elementas inaktyvuoja daugybę lipidų, angliavandenių ir baltymų apykaitos fermentų (galbūt dėl ​​sulfhidrilo grupių blokavimo).

Stibis turi dirginantį ir kaupiamąjį poveikį. Kaupiasi skydliaukėje, slopina jos veiklą ir sukelia endeminę gūžį. Tačiau patekę į virškinamąjį traktą stibio junginiai neapsinuodija, nes ten hidrolizuojasi Sb(III) druskos ir susidaro blogai tirpūs produktai. Be to, stibio (III) junginiai yra toksiškesni nei stibio (V) junginiai. Dulkės ir Sb garai sukelia kraujavimą iš nosies, stibio „liejyklų karštligę“, pneumosklerozę, veikia odą, sutrikdo lytines funkcijas. Skonio suvokimo vandenyje riba yra 0,5 mg/l. Mirtina dozė suaugusiam yra 100 mg, vaikams - 49 mg. Stibio aerozoliams didžiausia leistina koncentracija darbo zonos ore yra 0,5 mg/m³, atmosferos ore – 0,01 mg/m³. MPC dirvožemyje yra 4,5 mg/kg. Stibis geriamajame vandenyje priklauso 2 pavojingumo klasei ir jo didžiausia leistina koncentracija yra 0,005 mg/l, nustatyta pagal sanitarinę-toksikologinę LPV. Natūraliuose vandenyse turinio norma yra 0,05 mg/l. Pramoninėse nuotekose, išleidžiamose į valymo įrenginius su biofiltrais, stibio kiekis neturi viršyti 0,2 mg/l.

Stibio aprašymas ir savybės

Pirmą kartą žmonija pradėjo naudoti stibis gerokai prieš mūsų erą. Juk senovės Babilono vietose archeologai iki šiol randa fragmentų ar gaminių iš metalinio stibio, o tai atitinka III amžiaus pr. Kaip nepriklausomas metalas, stibis gamyboje naudojamas retai, tačiau daugiausia derinamas su kitais elementais. Populiariausias pritaikymas, išlikęs iki šių dienų, yra „stibio blizgesio“ mineralo naudojimas kosmetologijoje kaip akių pieštukas ar dažai blakstienoms ir antakiams.

Periodinėje D. I. Mendelejevo sistemoje stibis – cheminis elementas, kuri priklauso V grupei, jos simbolis Sb. Atominis skaičius 51, atominė masė 121,75, tankis 6620 kg/m3. Stibio savybės– spalva sidabriškai balta su melsvu atspalviu. Pagal savo struktūrą metalas yra stambiagrūdis ir labai trapus, jį galima lengvai rankomis susmulkinti iki miltelių porceliano skiedinyje ir nesusmulkinti. Metalo lydymosi temperatūra 630,5 °C, virimo temperatūra 1634 °C.

Be standartinės kristalinės formos, gamtoje yra dar trys amorfinės stibio būsenos:

Sprogstamosios stibis– susidaro SbCI3 junginio elektrolizės metu druskos rūgšties aplinkoje ir sprogsta nuo smūgio ar kontakto, taip grįžtant į normalią būseną.

Geltona stibis– gaunamas deguonies molekulėms O2 veikiant vandenilio junginį su stibiu SbH 3.

Juoda stibis– susidaro staiga atvėsus geltonojo stibio garams.

Normaliomis sąlygomis stibio savybės nekeičia savo savybių, netirpsta vandenyje. Puikiai bendrauja kaip stibio lydinys su kitais metalais, nes jo pagrindinis privalumas yra metalų kietumo padidėjimas, pavyzdžiui, jungtis švinas – stibis(5–15 %) yra žinomas kaip garbtley. Net jei į šviną pridėsite 1% stibio, jo stiprumas žymiai padidės.

Stibio telkinys ir kasyba

Stibis – elementas, kuris išgaunamas iš rūdų. Stibio rūdos yra mineraliniai dariniai, kuriuose stibio yra tokiais kiekiais, kad išgaunant gryną metalą gaunamas maksimalus ekonominis ir pramoninis poveikis. Pagal pagrindinį turinį elementas – stibis, rūdos klasifikuojamos:

— Labai turtingas, Sb – per 50 proc.

— Turtingas, Sb – ne daugiau 12 proc.

— Įprastas, Sb – nuo ​​2 iki 6 proc.

— Prastai, Sb – daugiausiai 2%.

Pagal sudėtį minėtos rūdos skirstomos į sulfidines (iki 70% visos masės sudaro stibnitas Sb 2 S 3), sulfido oksidą (iki 50% Sb oksido junginiuose) ir oksidines (daugiau nei 50%). visos junginiuose esančios rūdos masės stibio oksidas). Labai turtingų rūdų sodrinti nereikia, iš jų iš karto gaunamas stibio koncentratas ir siunčiamas į lydyklą. Stibio gavyba iš įprastų ir žemos kokybės rūdų ekonomiškai netikslinga. Tokios rūdos turi būti prisodrintos iki koncentrato, kuriame stibio yra iki 50%. Kitas žingsnis – koncentrato apdorojimas pirometalurginiais ir hidrometalurginiais metodais.

Pirometalurginiai metodai apima nusodinimą ir redukcinį lydymą. Kritulių lydymo procese pagrindinė žaliava yra sulfido rūdos. Lydymo principas toks: 1300–1400 °C temperatūroje geležies pagalba iš stibio sulfido išgaunamas grynas metalas. stibis, formulėšio proceso –Sb2S3+3Fe=>2Sb+3FeS. Redukcinis lydymas apima atsigavimą iš stibio oksidai prie metalo naudojant medžio anglies arba kokso dulkes. Hidrometalurginis stibio gavybos metodas susideda iš dviejų etapų – rūdos apdorojimo, kad ji virstų tirpalu, ir metalo ekstrahavimo iš tirpalo.

Stibio taikymas

Gryna forma stibis laikomas vienu trapiausių metalų, tačiau kartu su kitais metalais jis padidina jų kietumą ir normaliomis sąlygomis oksidacijos procesas nevyksta. Šie pranašumai buvo pelnytai įvertinti pramonės srityje, o dabar stibio pridedama prie daugelio lydinių, daugiau nei 200.

Lydiniai guolių gamybai. Šiai grupei priklauso tokie junginiai kaip alavas - stibis, švinas - stibis, stibis - varis, nes šie lydiniai lengvai tirpsta ir juos labai patogu pilti į guolių korpusų formas. Stibio kiekis paprastai svyruoja nuo 4 iki 15%, tačiau jokiu būdu negalima viršyti šios normos, nes dėl stibio pertekliaus metalas plyš. Tokie lydiniai buvo pritaikyti cisternų statyboje, automobilių ir geležinkelių transporte.

Viena iš svarbiausių stibio savybių yra jo gebėjimas plėstis kietėjant. Remiantis šia charakteristika, buvo sukurtas lydinys - švino (82%), stibio(15%), alavas (3%), dar vadinamas „tipografiniu lydiniu“, nes puikiai užpildo įvairių tipų šriftų formas ir daro aiškius atspaudus. Šiuo atveju stibis padidino metalo atsparumą smūgiams ir atsparumą dilimui.

Legiruotas su stibiu, naudojamas mechaninėje inžinerijoje, iš jo gaminamos plokštės akumuliatoriams, taip pat gaminami vamzdžiai, latakai, kuriais bus transportuojami agresyvūs skysčiai. Lydinys cinkas – stibis(cinko antimonidas) laikomas neorganiniu junginiu. Dėl savo puslaidininkinių savybių jis naudojamas tranzistorių, termovizorių ir infraraudonųjų spindulių detektorių gamyboje.

Be pramoninio naudojimo, stibis plačiai naudojamas kosmetologijoje ir medicinoje. Naudotas nuo seniausių laikų iki šių dienų stibis akims, kaip priemonė ir dažai antakiams ir blakstienoms. Daugelis žmonių žino vaistus stibio savybės o sergant konjunktyvitu ir kitomis akių infekcijomis – iš karto naudojamas stibis.

Yra įvairių tipų, atsižvelgiant į jų tipą ir taikymo būdą. stibio milteliai, naudojant medinį pagaliuką, lengvai užtepama ant vokų srities, bet pirmiausia reikia pamirkyti bet kokiame aliejuje; pieštukas - puikiai aiškiai piešia strėles ant voko, šis pieštukas toks pat stibio milteliai, tiesiog įspausta į formą.

Jei senovėje stibio dažai buvo nekenksmingi aplinkai ir suteikė tikrai gydomąjį poveikį, tai mūsų laikais prieš pirkdami turite būti ypač atsargūs ir atidžiai perskaityti kompoziciją. Taip yra dėl to, kad dabar nesąžiningi gamintojai nekokybiškai iš rūdos išgauna gryną stibį ir lieka sunkiųjų metalų priemaišų, tokių kaip arsenas. Sunku įsivaizduoti, kokią žalą žmogaus organizmui sukelia ryšys arseno-stibio.

Stibio kaina

Dėl nestabilios padėties pasaulinėje rinkoje nėra aiškios metalo kainos stibis. Kaina Ji svyruoja nuo 6 300 iki 8 300 USD už toną, pastaruosius du mėnesius buvo neigiama kainų augimo dinamika, kuri tiesiogiai susijusi su pagrindine gamintoja – Kinija ir jos užsienio ekonominiais ryšiais.

Tačiau politinės ir ekonominės peripetijos tam įtakos neturėjo stibis akims.Šiais laikais madinga Rytų kultūra ir kiti aksesuarai, įskaitant stibis. Pirkti tai nebus sunku, nes rytietiškose parduotuvėse yra didžiulis pasirinkimas arba galite pateikti užsakymą internetinėje parduotuvėje.