إثمد (Sb) — Element 51: Properties & Facts

Q: What is the electron configuration of إثمد?

إثمد's ground-state electron configuration is [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³, giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 5 electrons respectively. Its outer shell holds 5 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

البنية

ذرة إثمد

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

المستويات الفرعية — اختر واحداً لعرضه

الإلكترونات في كل غلاف

n=1 2
n=2 8
n=3 18
n=4 18
n=5 5

إثمد has 5 occupied shells holding 51 electrons in total. The outermost shell holds 5, and those are the electrons that do the chemistry.

البروتونات: 51
الإلكترونات: 51
النيوترونات (النظير الأكثر شيوعاً): 71
حالات الأكسدة: -3, +3, +5

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع إثمد بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 6.697 g/cm³ 38%

نقطة الانصهار 903.8 K 37%

نقطة الغليان 1860 K 42%

الحرارة النوعية 0.207 J/g·K

التوصيل الحراري 24.3 W/m·K 52%

ذرية

نصف القطر الذري 139 pm 30%

نصف القطر التساهمي 139 pm

نصف قطر فان دير فالس 206 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 2.05 73%

طاقة التأين 833.6 kJ/mol 73%

الألفة الإلكترونية 101.3 kJ/mol 68%

الوفرة

الوفرة في القشرة 0.2 mg/kg 44%

الهوية

الرمزSb

العدد الذري51

الكتلة الذرية121.76 u

الفئةشبه فلز

المستوى الفرعيp

البنية البلوريةمعيني قائم

حالات الأكسدة-3, +3, +5

الاكتشافancient

اكتشفهKnown since antiquity

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a إثمد atom?

Radius 139 pm — that is 0.139 nm, so about 3597 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

إثمد is liquid over a 956 K window, from 904 K to 1860 K.

موضعه

موضعه في الجدول

إثمد sits in period 5, group 15. Everything in group 15 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER أشباه الفلزات

5B 14Si 32Ge 33As 52Te 85At

All أشباه الفلزات

القصة

ما هو إثمد، وكيف اكتشفناه

A brittle metalloid used since antiquity as eye cosmetic, and now as a flame retardant.

The discovery of إثمد

من سر جمال قديم إلى عنصر حديث

الأصول المصرية القديمة (3000 BCE)

تبدأ قصة الإثمد بطقوس الجمال القديمة. فقد استخدمت الملكات المصريات، ومن بينهن كليوباترا، الستبنيت المطحون (كبريتيد الإثمد) بوصفه "كحلاً"، وهو مكياج أسود درامي للعين كان يحمي أيضاً من التهابات العين والوهج الناتج عن شمس الصحراء.

"كانت عيناها محددتين بالكحل المصنوع من الستبنيت، مما منحهما نظرة قادرة على إخضاع الإمبراطوريات." - وصف قديم للجمال المصري

الكيمياء في العصور الوسطى

سمّى الكيميائيون في العصور الوسطى الإثمد "ذئب الفلزات" لأنه بدا وكأنه "يلتهم" الفلزات الأخرى عند تسخينها معاً. وكان الرمز ♁ يمثل الإثمد في النصوص الخيميائية، وكان الممارسون يعتقدون أنه يمتلك قوى التحويل.

اكتشاف الراهب الغامض

نحو عام 1450، كتب راهب بندكتي ألماني يُدعى Basil Valentine (وربما كان اسماً مستعاراً) بإسهاب عن الإثمد في مخطوطته "العربة الظافرة للإثمد." ووصف طرائق استخراج الإثمد المعدني وتطبيقاته الطبية، رغم أن علاجاته ثبت أنها سامة في كثير من الأحيان.

الالتباس مع الفلزات النبيلة

لعدة قرون، خُلط بين الإثمد والرصاص والقصدير. ويأتي الاسم من اليونانية "anti-monos" بمعنى "ليس منفرداً"، لأنه نادراً ما يوجد في صورة نقية. وكان الكيميائيون العرب يسمونه "الإثمد،" ثم حُرّف الاسم لاحقاً إلى "antimony".

الاعتراف العلمي

Nicolas Lémery (1707) كان أول من ميّز بوضوح الإثمد بوصفه عنصراً مستقلاً في رسالته الكيميائية. وأثبت أن الإثمد يمكن عزله في صورة فلز هش فضي اللون ذي خصائص فريدة تختلف عن الرصاص أو القصدير.

تطبيقات الثورة الصناعية

كشفت الثورة الصناعية عن الإمكانات الحقيقية للإثمد:

1780s: سبائك معدن الطباعة للمطابع أحدثت ثورة في النشر
1840s: استخدام الإثمد في أعواد الثقاب الاحتكاكية وكبسولات الإشعال
1860s: معدن بريتانيا (سبيكة الإثمد والقصدير) للأغراض الزخرفية
1890s: تطوير شبكات بطاريات الرصاص والإثمد للسيارات الأولى

ثورة مثبطات اللهب في القرن 20

اكتشاف 1950s: اكتشف العلماء أن ثالث أكسيد الإثمد يعزز بدرجة كبيرة خصائص مقاومة اللهب للمركبات المهلجنة. وأدى هذا الاختراق إلى أهم تطبيق حديث للإثمد، وهو إنقاذ أرواح لا تُحصى من خلال الوقاية من الحرائق.

الفهم الحديث

نفهم الإثمد اليوم بوصفه شبه فلز ذا خصائص فريدة:

التوزيع الإلكتروني: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³
التآصل: يوجد في أشكال بلورية متعددة
خصائص أشباه الموصلات: يُستخدم في الإلكترونيات الحديثة وكواشف الأشعة تحت الحمراء

رحلة مذهلة: من مكياج عيني كليوباترا إلى السلامة الحديثة من الحرائق، تُظهر رحلة الإثمد الممتدة 5,000 سنة كيف يمكن للمواد القديمة أن تجد أغراضاً جديدة ثورية من خلال الفهم العلمي!

الاستخدامات

فيما يُستخدم إثمد

السلامة من الحرائق ومثبطات اللهب

ثالث أكسيد الإثمد (Sb₂O₃) هو أهم عامل تآزري لمثبطات اللهب في العالم، ويُستخدم في أكثر من 60% من الاستهلاك العالمي للإثمد. يعمل من خلال إطلاق هاليدات الإثمد التي تتداخل مع كيمياء الاحتراق، فتحمي كل شيء من ملابس نوم الأطفال إلى الأجزاء الداخلية للطائرات.

صناعة السيارات

وسادات المكابح: يوفر كبريتيد الإثمد مادة احتكاك تؤدي عملها بثبات في درجات الحرارة المرتفعة
شبكات البطاريات: توفر سبائك الرصاص والإثمد (2-6% Sb) في بطاريات السيارات المتانة الميكانيكية ومقاومة التآكل
سبائك المحامل: معادن بابيت من الإثمد والقصدير والنحاس لمحامل المحركات شديدة التحمل
اللحام: استخدام الإثمد في لحامات خالية من الرصاص للإلكترونيات automotive

الزجاج والسيراميك

تنقية الزجاج: يزيل ثالث أكسيد الإثمد الفقاعات ويحسن صفاء الزجاج عالي الجودة
عامل إزالة اللون: يعادل الدرجات الصفراء والخضراء الناتجة عن شوائب الحديد في الزجاج
عامل التعتيم: يُنتج زجاجاً أبيض معتماً وطلاءات زجاجية خزفية
شاشات التلفاز: تُستخدم مركبات الإثمد في زجاج أنبوب الأشعة المهبطية للحماية من الإشعاع

المنسوجات والبلاستيك

إنتاج البوليستر: تمكّن حفازات الإثمد (ثالث أكسيد الإثمد) من بلمرة بولي إيثيلين تيرفثالات (PET)
الأقمشة المقاومة للهب: تُستخدم مركبات الإثمد في السجاد والمفروشات والملابس الواقية
إضافات البلاستيك: يُجمع ثالث أكسيد الإثمد مع المركبات المهلجنة في PVC الصلب والبلاستيك المتصلد حرارياً

الأصباغ والدهانات

أصفر نابولي: يُنتج أنتمونات الرصاص هذا الصباغ الفني التاريخي المستخدم منذ العصور القديمة
دهانات التمويه: تقلل مركبات الإثمد من الانعكاس تحت الأحمر في التطبيقات العسكرية
الطلاءات الخزفية: يُنتج الإثمد اللونين الأصفر والأبيض في الفخار والبلاط

الإلكترونيات وأشباه الموصلات

تشويب أشباه الموصلات: استخدام الإثمد فائق النقاء كشوائب من النوع n في السيليكون والجرمانيوم
الأجهزة الكهروحرارية: سبائك البزموت والإثمد لأنظمة تبريد بلتييه
كواشف الأشعة تحت الحمراء: استخدام أنتمونيد الإنديوم (InSb) في التطبيقات العسكرية والعلمية
الثنائيات: استخدام مركبات الإثمد في الثنائيات النفقية وأجهزة الموجات الميكروية

الجيش والدفاع

الذخيرة الكاشفة: تُنتج مركبات الإثمد مسارات مرئية للرصاص
تركيبات القدح: يُستخدم ثلاثي كبريتيد الإثمد في كبسولات الإشعال وقداحات الأسلحة الصغيرة
اختراق الدروع: يزيد الإثمد صلابة نوى الرصاص في المقذوفات الخارقة للدروع

التطبيقات الدوائية

الأدوية المضادة للطفيليات: تعالج مركبات الإثمد داء الليشمانيات والبلهارسيا
الطب البيطري: يُستخدم طرطرات بوتاسيوم الإثمد لعلاج بعض طفيليات الحيوانات

الإثمد في الحياة اليومية

السلامة من الحرائق في منزلك

المراتب: مثبطات لهب قائمة على الإثمد في الرغوة وأغطية الأقمشة
السجاد والبسط: يمنع ثالث أكسيد الإثمد انتشار الحرائق بسرعة في أثاث المنزل
ملابس الأطفال: تستخدم ملابس النوم المقاومة للهب مركبات الإثمد للسلامة
المفروشات: تُعالج الأرائك والكراسي والستائر بمثبطات حريق قائمة على الإثمد
أغلفة الأجهزة الإلكترونية: تحتوي هياكل أجهزة التلفاز والحواسيب والأجهزة المنزلية على الإثمد للسلامة من الحرائق

مركبتك

بطارية السيارة: توفر شبكات الرصاص والإثمد البنية والعمر الطويل
وسادات المكابح: توقف مادة الاحتكاك المصنوعة من كبريتيد الإثمد سيارتك بأمان
المكونات الداخلية: تحتوي مواد لوحة القيادة وأقمشة المقاعد على مثبطات اللهب
الأنظمة الإلكترونية: يوجد الإثمد في وصلات اللحام ومكونات أشباه الموصلات

حاويات الطعام والشراب

الزجاجات البلاستيكية: تُستخدم حفازات الإثمد في إنتاج زجاجات PET (زجاجات المياه والمشروبات الغازية)
تغليف الطعام: تُصنع الأغشية والعبوات البوليسترية باستخدام حفازات الإثمد
حاويات الميكروويف: غالباً ما تحتوي المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة على مركبات الإثمد

الملابس والمنسوجات

ملابس البوليستر: تُصنع تقريباً جميع أقمشة البوليستر باستخدام حفازات الإثمد
بطانة السجاد: يوجد الإثمد في ألياف السجاد الاصطناعية ومواد البطانة
المعدات الرياضية: يُستخدم الإثمد في الملابس والمعدات الرياضية المقاومة للهب

مواد البناء

العزل: عزل رغوي معالج بالإثمد للامتثال لمتطلبات السلامة من الحرائق
الأسلاك الكهربائية: يُستخدم الإثمد في طلاءات أسلاك PVC لمقاومة اللهب
مواد الأسقف: تحتوي أغشية الأسقف الاصطناعية على مركبات الإثمد

إلكترونيات المستهلك

لوحات الدارات: يُستخدم الإثمد في ركائز PCB المقاومة للهب
أغلفة الكابلات: غطاء بلاستيكي معالج بالإثمد على الكابلات الكهربائية
هياكل الأجهزة: مثبطات حريق من الإثمد في أغطية الهواتف والحواسيب

الإثمد الخفي: تتعامل مع الإثمد عشرات المرات يومياً من دون أن تعرف ذلك، بدءاً من قميص البوليستر الذي ترتديه، مروراً بوسادات مكابح سيارتك، ووصولاً إلى زجاجة المياه. إنه أحد أكثر عناصر الكيمياء خفاءً، لكنه عنصر أساسي!

مصدره

وجوده الطبيعي

0.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 44% of elements

التوزيع العالمي للإثمد

المعدن الأساسي: الستبنيت

الستبنيت (Sb₂S₃) يحتوي على 71.4% من الإثمد، ويكوّن بلورات رمادية معدنية مميزة ذات انفصام كامل. عرفت الحضارات القديمة الستبنيت باسم "الكحل" لتزيين العين، من دون أن تدرك أنها كانت تستخدم كبريتيد الإثمد.

أهم الرواسب العالمية

الصين: تهيمن بنسبة 60% من الإنتاج العالمي، ولا سيما من مكمن شيكوانغشان في مقاطعة هونان، وهو أكبر منجم للإثمد في العالم
روسيا: رواسب كبيرة في سيبيريا، ولا سيما مكمن ساريلّاخسكوي
طاجيكستان: يحتوي حزام زرافشان للذهب والإثمد على رواسب كبيرة من الستبنيت
ميانمار: منطقة تاريخية لتعدين الإثمد ذات عروق غنية بالستبنيت
بوليفيا: رواسب مرتفعة في جبال الأنديز، غالباً ما ترتبط بالقصدير والفضة
تركيا: مصدر أوروبي مهم يضم عدة مناجم نشطة للإثمد

التكوّن الجيولوجي

تتكون رواسب الإثمد من خلال العمليات الحرارية المائية عند درجات حرارة منخفضة نسبياً (150-300°C). يتركز العنصر في:

العروق فوق الحرارية: رواسب قريبة من السطح كوّنتها الينابيع الساخنة والنشاط الحراري الأرضي
رواسب الإحلال: معادن إثمد تحل محل الحجر الجيري وغيره من الصخور الكربوناتية
الرواسب متعددة الفلزات: توجد غالباً مع الذهب والفضة والزئبق والزرنيخ
رواسب الينابيع الساخنة: ترسب حديث للإثمد في المناطق الحرارية الأرضية النشطة

المعادن المصاحبة

ستبيكونيت (Sb₂O₄): أكسيد إثمد أصفر ناتج عن تجوية الستبنيت
فالنتينيت (Sb₂O₃): أكسيد إثمد أبيض في المناطق المؤكسدة
سرفانتيت (Sb₂O₄): ناتج أكسدة يتراوح لونه بين الأصفر والبني
الإثمد الأصلي: إثمد معدني نادر في بعض الرواسب
تتراهيدريت: كبريتيد النحاس والإثمد، أو "خام النحاس الرمادي"

الوفرة والندرة

يحتل الإثمد المرتبة 63 بين أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية، بوفرة تبلغ تقريباً 0.2 ppm، مما يجعله أندر من القصدير وأكثر وفرة من الفضة. ويتطلب تركّزه ظروفاً جيولوجية محددة، لذلك فإن الرواسب الاقتصادية غير شائعة.

المصادر الثانوية

إعادة تدوير بطاريات الرصاص: استرداد مهم للإثمد من بطاريات السيارات القديمة
إعادة تدوير مثبطات اللهب: استرداد الإثمد من النفايات الإلكترونية
إعادة تدوير معادن المحامل: استرداد الإثمد من الآلات الصناعية

رؤية جيولوجية: تعني قابلية الإثمد للتكوّن بالقرب من الأنظمة الحرارية الأرضية النشطة أن كثيراً من رواسبه يوجد في المناطق البركانية، مما يربط هذا العنصر القديم بالعمليات الجيولوجية المستمرة على الأرض!

التعامل

السلامة

ملف سلامة الإثمد

فلز سام - يُتعامل معه بحذر

الإثمد ومركباته سامة وتتطلب تعاملاً حذراً. وعلى خلاف القصدير، يسبب الإثمد مخاطر صحية كبيرة من خلال الاستنشاق والابتلاع وملامسة الجلد. وتختلف السمية بدرجة كبيرة بين مركبات الإثمد المختلفة.

مخاطر الجهاز التنفسي

التعرض الحاد: يسبب غبار الإثمد وأبخرته تغبر الرئة ("رئة الإثمد")
الآثار المزمنة: يؤدي الاستنشاق الطويل الأمد إلى تهيج الجهاز التنفسي وتندب الرئة
الحد المهني: حد OSHA البالغ 0.5 mg/m³ لهواء مكان العمل
معدات الوقاية: تُطلب أجهزة التنفس في البيئات الصناعية

الآثار الصحية الجهازية

القلب والأوعية الدموية: تؤثر الجرعات العالية في نظم القلب وضغط الدم
الجهاز الهضمي: الغثيان والقيء والإسهال الناتج عن التعرض الحاد
آثار الجلد: "بقع الإثمد" - آفات جلدية بثرية ناتجة عن التلامس
التكاثر: تؤثر بعض مركبات الإثمد في الخصوبة والنمو

السلامة في مكان العمل

الضوابط الهندسية: تهوية موضعية لطرد الهواء عند معالجة الإثمد
الحماية الشخصية: قفازات ونظارات أمان وأجهزة تنفس مناسبة
ممارسات النظافة: غسل اليدين جيداً وارتداء ملابس عمل منفصلة
المراقبة الطبية: مراقبة صحية منتظمة للعمال المتعرضين

السلامة البيئية وسلامة المستهلك

مياه الشرب: الحد الأقصى لوكالة EPA هو 6 ppb من الإثمد في مياه الشرب
زجاجات PET: انتقال كميات ضئيلة من الإثمد من الزجاجات البلاستيكية آمن عموماً
ملامسة الطعام: تكون مستويات الإثمد في الطعام منخفضة جداً عادةً
النفايات الإلكترونية: يمنع التخلص السليم تلوث الإثمد

مخاطر الحرائق والمواد الكيميائية

غاز الستبين (SbH₃): غاز هيدريد الإثمد شديد السمية
نواتج الاحتراق: يؤدي احتراق مركبات الإثمد إلى إطلاق أبخرة سامة
التفاعلية الكيميائية: بعض مركبات الإثمد عوامل مؤكسدة

الاستجابة للطوارئ

الاستنشاق: انقل المصاب إلى هواء نقي واطلب العناية الطبية الفورية
ملامسة الجلد: اغسل جيداً بالماء والصابون
ملامسة العين: اغسل بالماء لمدة 15 دقيقة واطلب الرعاية الطبية
الابتلاع: لا تحفز القيء واتصل بمركز مكافحة السموم

مهم: رغم أن الإثمد في المنتجات الاستهلاكية (مثبطات اللهب وزجاجات PET) يسبب خطراً ضئيلاً، فإن الإثمد الصناعي يتطلب بروتوكولات سلامة صارمة. اتبع دائماً إرشادات MSDS عند العمل بمركبات الإثمد.

إجابات سريعة

إثمد: أسئلة شائعة

What is إثمد?

إثمد (symbol Sb) is element 51 on the periodic table, a شبه فلز in period 5, group 15. A brittle metalloid used since antiquity as eye cosmetic, and now as a flame retardant. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of إثمد?

إثمد's ground-state electron configuration is [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³, giving 5 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 5 electrons respectively. Its outer shell holds 5 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of إثمد?

إثمد melts at 903.8 K (630.6 °C) and boils at 1860 K (1586.9 °C).

What is the atomic mass of إثمد?

The standard atomic weight of إثمد is 121.76 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is إثمد?

إثمد has a density of 6.697 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of إثمد is about 6.7× heavier.

What is the electronegativity of إثمد?

إثمد has a Pauling electronegativity of 2.05. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered إثمد, and when?

إثمد has been known since antiquity — it occurs in a form usable without smelting, so no single person can be credited with its discovery. The name comes from greek anti + monos; symbol from stibium.

How common is إثمد on Earth?

إثمد makes up about 0.2 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.

→ السابق Sn Tin Element 50 · Post-transition metal التالي ← Te Tellurium Element 52 · Metalloid