СУРЬМА

СУРЬМА (лат. Stibium), Sb,
хим. элемент V гр. периодич. системы Менделеева; ат. н. 51, ат. м. 121,75;
металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. В природе известны
два стабильных изотопа ¹²¹Sb (57,25%) и ¹²³Sb (42,75%).
Из искусственно полученных радиоактивных изотопов важнейшие ¹²²Sb
(Т= = 2,8 сут), ¹²⁴Sb
(Тсут) и ¹²³Sb (Т.= 2 года).

Историческая справка. С. известна
с глубокой древности. В странах Востока она употреблялась примерно за 3000
лет до н. э. для изготовления сосудов. В Др. Египте уже в 19 в. до н. э.
порошок сурьмяного блеска (природный Sbmesten или stem применялся для чернения бровей. В Др. Греции он был известен
как stimi и stibi, отсюда лат. stibium. Ок. 12-14 вв. н. э. появилось назв.
antimonium. В 1789 А. Лавуазье включил С. в список хим. элементов
под названием antimoine (совр. англ, antimony, исп. и итал. antimonio,
нем. Antimon). Рус. "сурьма" произошло от тур. surme; им обозначался
порошок свинцового блеска PbS, также служивший для чернения бровей (по
др. данным, "сурьма" - от перс, сурме -металл). Подробное описание
свойств и способов получения С. и её соединений впервые дано алхимиком
Василием Валентином (Германия) в 1604.

Распространение в природе. Ср. содержание
С. в земной коре (кларк) 5 -10-³ % по массе. В магме и биосфере
С. рассеяна. Из горячих подземных вод она концентрируется в гидротермальных
месторождениях. Известны собственно сурьмяные месторождения, а также
сурьмяно-ртутные, сурьмяносвинцовые, золото-сурьмяные, сурьмяновольфрамовые.
Из 27 минералов С. гл. пром. значение имеет антимонит (Sb(см. также Сурьмяные руды). Благодаря сродству с серой С. в виде
примеси часто встречается в сульфидах мышьяка, висмута, никеля, свинца,
ртути, серебра и др. элементов.

Физические и химические свойства.
С.
известна
в кристаллич. и трёх аморфных формах (взрывчатая, чёрная и жёлтая).
Взрывчатая С. (плотность 5,64-5,97 г/см³)
взрывается
при любом соприкосновении; образуется при электролизе раствора SbClчёрная (плотность 5,3 г/см³) - при быстром охлаждении
паров С.; жёлтая - при пропускании кислорода в сжиженный SbHЖёлтая и чёрная С. неустойчивы, при пониженных темп-pax переходят в обыкновенную
С. Наиболее устойчивая кристаллич. С. (см. также Сурьма самородная),
кристаллизуется
в тригонал-ьной системе, а = 4,5064 А; плотность 6,61-6,73 г/см³
(жидкой-6,55
г/см³); t1635-1645 °С: удельная теплоёмкость при 20-100 °С 0,210кдж/(кг-К)[0,0498
кал/(г
°С)]; теплопроводность при 20 °С 17,6 вт/м-К [0,042
кал!(см-сек
- °С)]. Температурный коэфф. линейного расширения для поликристаллич.
С. 11,5 -10⁶
при 0-100 °С; для монокристалла а= = 8,1 -10-⁶,
а19,5 -10-⁶
при 0-400 °С, удельное электросопротивление (20 °С) (43,045-10^-6
см-см). С. диамагнитна, удельная магнитная восприимчивость
-0,66 -10^-6. В отличие от большинства металлов, С. хрупка,
легко
раскалывается по плоскостям спайности, истирается в порошок и не поддаётся
ковке (иногда её относят к полу металлам). Механич. свойства зависят
от чистоты металла. Твёрдость по Бринеллю для литого металла 325-340Мн/м²
(32,5-34,0кгс/мм²);модуль упругости 285-300; предел
прочности 86,0 Мн/м² (8,6 кгс/мм²).
Конфигурация внешних электронов атома Sb5s²5p³. В
соединениях проявляет степени окисления гл. обр. +5, +3 и -3.

В химическом отношении С. малоактивна.
На воздухе не окисляется вплоть до температуры плавления. С азотом и водородом
не реагирует. Углерод незначительно растворяется в расплавленной С. Металл
активно взаимодействует с хлором и др. галогенами, образуя сурьмы галогениды.
С
кислородом взаимодействует при температуре выше 630 °С с образованием Sb(см. Сурьмы окислы). При сплавлении с серой получаются сурьмы
сульфиды, так же взаимодействует с фосфором и мышьяком. С.
устойчива
по отношению к воде и разбавленным к-там. Концентрированные соляная
и серная к-ты медленно растворяют С. с образованием хлорида SbClи сульфата Sbазотная к-та окисляет С. до высшего окисла, образующегося в виде гидратированного
соединения xSbпредставляют труднорастворимые соли сурьмяной кислоты - антимонаты (MeSbOгде Me - Na, К) и соли не выделенной метасурьмянистой к-ты - метаантимониты
(MeSbOС. соединяется с металлами, образуя антимониды.

Получение. С. получают пирометаллургич.
и гидрометаллургич. переработкой концентратов или руды, содержащей 20-60%
Sb. К пирометаллургич. методам относятся осадительная и восстановительная
плавки. Сырьём для осадительной плавки служат сульфидные концентраты; процесс
основан на вытеснении С. из её сульфида железом: Sb+ 3Fe=> 2Sb + 3FeS. Железо вводится в шихту в виде скрапа. Плавку ведут
в отражательных или в коротких вращающихся барабанных печах при 1300-1400
°С. Извлечение С. в черновой металл составляет более 90%. Восстановительная
плавка С. основана на восстановлении её окислов до металла древесным углем
или каменноугольной пылью и ошлаковании пустой породы. Восстановительной
плавке предшествует окислительный обжиг при 550 °С с избытком воздуха.
Огарок содержит нелетучую четырёхокись С. Как для осадительной, так и для
восстановительной плавок возможно применение электропечей. Гидрометаллургич.
способ получения С. состоит из двух стадий: обработки сырья щелочным сульфидным
раствором с переводом С. в раствор в виде солей сурьмяных к-т и сульфосолей
и выделения С. электролизом. Черновая С. в зависимости от состава сырья
и способа её получения содержит от 1,5 до 15% примесей: Fe, As, S и др.
Для получения чистой С. применяют пирометаллургич. или электролитич. рафинирование.
При пирометаллургич. рафинировании примеси железа и меди удаляют в виде
сернистых соединений, вводя в расплав С. антимонит (крудум) -Sbпосле чего удаляют мышьяк (в виде арссната натрия) и серу при продувке
воздуха под содовым шлаком. При электролитич. рафинировании с растворимым
анодом черновую С. очищают от железа, меди и др. металлов, остающихся в
электролите (Си, Ag, Au остаются в шламе). Электролитом служит раствор,
состоящий из SbFпримесей в рафинированной С.
не
превышает 0,5-0,8%. Для получения С. высокой чистоты применяют зонную плавку
в атмосфере инертного газа или получают С. из предварительно очищенных
соединений - трёхокиси или трихлорида.

Применение. С. применяется
в основном в виде сплавов на основе свинца и олова для аккумуляторных пластин,
кабельных оболочек, подшипников (баббит), сплавов, применяемых в
полиграфии (гарт), и т. д. Такие сплавы обладают повышенной твёрдостью,
износоустойчивостью, коррозионной стойкостью. В люминесцентных лампах галофосфатом
кальция активируют Sb. С. входит в состав полупроводниковых материалов
как
легирующая добавка к германию и кремнию, а также в состав антимонидов (напр.,
InSb). Радиоактивный изотоп ¹²Sb применяется в источниках
у-излучения и нейтронов. О. Е. Крейн.

Сурьма в организме. Содержание
С. (на 100 г сухого вещества) составляет в растениях 0,006
мг,
в морских животных 0,02 мг, в наземных животных 0,0006
мг.
В организм животных и человека С. поступает через органы дыхания или желудочно-кишечный
тракт. Выделяется гл. обр. с фекалиями, в незначит. кол-ве - с мочой. Биол.
роль С. неизвестна. Она избирательно концентрируется в щитовидной железе,
печени, селезёнке. В эритроцитах накапливается преим. С. в степени окисления
+ 3, в плазме крови - в степени окисления. + 5. Предельно допустимая концентрация
С. 10^-5 - 10^-7г на 100 г сухой ткани.
При более высокой концентрации этот элемент инактивирует ряд ферментов
липидного, углеводного и белкового обмена (возможно в результате блокирования
сулъфгидрилъных
групп).

В медицинской практике препараты
С. (солюсурьмин и др.) используют в основном для лечения лейшманиоза и
нек-рых гельминтозов (напр., шистосоматоза ).

С. и её соединения ядовиты. Отравления
возможны при выплавке концентрата сурьмяных руд и в произ-ве сплавов С.
При острых отравлениях - раздражение слизистых оболочек верхних дыхат.
путей, глаз, а также кожи. Могут развиться дерматит, конъюнктивит и т.
д. Лечение: антидоты (унитиол), мочегонные и потогонные средства и др.
Профилактика: механизация производств, процессов, эффективная вентиляция
и т. д.

Лит.: Шиянов А. Г., Производство
сурьмы, М., 1961; Основы металлургии, т. 5, М., 1968; Исследование в области
создания новой технологии производства сурьмы и ее соединений, в сб.: Химия
и технология сурьмы, Фр., 1965.