51 Sb Сурьма 121.76
Металлоид p-block Period 5 Group 15

Сурьма

Sb · Element 51 · Pnictogens

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 121.76 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³

Строение

Атом сурьма

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место сурьма занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 6.697 g/cm³ 38%
Температура Плавления 903.8 K 37%
Температура Кипения 1860 K 42%
Удельная теплоёмкость 0.207 J/g·K
Теплопроводность 24.3 W/m·K 52%

Атомные

Атомный Радиус 139 pm 30%
Ковалентный радиус 139 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 206 pm

Электронные

Электроотрицательность 2.05 73%
Энергия ионизации 833.6 kJ/mol 73%
Сродство к Электрону 101.3 kJ/mol 68%

Распространённость

Распространённость в земной коре 0.2 mg/kg 44%

Идентификационные

СимволSb
Атомный номер51
Атомная масса121.76 u
КатегорияМеталлоид
Блокp
Кристаллическая структураромбоэдрическая
Степени окисления-3, +3, +5
Открытиеancient
ПервооткрывательKnown since antiquity

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a сурьма atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER МЕТАЛЛОИДЫ

All металлоиды

История

Что такое сурьма и как его обнаружили

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

The discovery of сурьма

От древнего секрета красоты до современного элемента

Древнеегипетское происхождение (3000 год до н. э.)

История сурьмы начинается с древних ритуалов красоты. Египетские царицы, включая Клеопатру, использовали измельчённый стибнит (сульфид сурьмы) как «коль» — выразительную чёрную косметику для глаз, которая также защищала от инфекций глаз и бликов пустынного солнца.

«Её глаза были подведены колем из стибнита, и её взгляд мог повелевать империями». — Древнее описание египетской красоты

Средневековая алхимия

Средневековые алхимики называли сурьму «волком металлов», поскольку при совместном нагревании она словно «пожирала» другие металлы. Символ ♁ обозначал сурьму в алхимических текстах, а алхимики считали, что она обладает способностью к трансмутации.

Таинственное открытие монаха

Около 1450 года немецкий бенедиктинский монах по имени Василий Валентин (возможно, это был псевдоним) подробно написал о сурьме в своей рукописи «Триумфальная колесница сурьмы». Он описал методы получения металлической сурьмы и её медицинское применение, хотя его методы лечения часто оказывались токсичными.

Путаница с благородными металлами

На протяжении веков сурьму путали со свинцом и оловом. Её название происходит от греческого «anti-monos», означающего «не одна», поскольку в чистом виде она встречалась редко. Арабские алхимики называли её «аль-ithmid», что позднее превратилось в «antimony».

Научное признание

Николя Лемери (1707) первым чётко выделил сурьму как отдельный элемент в своём химическом трактате. Он показал, что сурьму можно получить в виде хрупкого серебристого металла с уникальными свойствами, отличающими её от свинца и олова.

Применение в промышленной революции

Промышленная революция раскрыла настоящий потенциал сурьмы:

  • 1780-е годы: Сплавы для типографского металла в печатных прессах совершили революцию в издательском деле
  • 1840-е годы: Сурьма во фрикционных спичках и капсюлях-воспламенителях
  • 1860-е годы: Британский металл (сплав сурьмы и олова) для декоративных изделий
  • 1890-е годы: Свинцово-сурьмянистые решётки аккумуляторов, разработанные для первых автомобилей

Революция антипиренов в XX веке

Открытие 1950-х годов: Учёные обнаружили, что триоксид сурьмы значительно усиливает огнезащитные свойства галогенированных соединений. Этот прорыв привёл к важнейшему современному применению сурьмы — спасению бесчисленного количества жизней благодаря предотвращению пожаров.

Современное понимание

Сегодня мы понимаем сурьму как металлоид с уникальными свойствами:

  • Электронная конфигурация: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³
  • Аллотропия: Существует в нескольких кристаллических формах
  • Полупроводниковые свойства: Используется в современной электронике и инфракрасных детекторах
Удивительное путешествие: От макияжа глаз Клеопатры до современной пожарной безопасности — 5-тысячелетняя история сурьмы показывает, как благодаря научному пониманию древние материалы могут обрести революционные новые применения!

Применение

Для чего используется сурьма

Пожарная безопасность и антипирены

Триоксид сурьмы (Sb₂O₃) — важнейший в мире синергист антипиренов, используемый более чем в 60% мирового потребления сурьмы. Он выделяет галогениды сурьмы, которые вмешиваются в химические процессы горения, защищая всё — от детской пижамы до салонов самолётов.

Автомобильная промышленность

  • Тормозные колодки: Сульфид сурьмы обеспечивает стабильные фрикционные свойства при высоких температурах
  • Решётки аккумуляторов: Свинцово-сурьмянистые сплавы (2–6% Sb) в автомобильных аккумуляторах обеспечивают механическую прочность и коррозионную стойкость
  • Подшипниковые сплавы: Баббитовые металлы из сурьмы, олова и меди для подшипников двигателей, работающих при больших нагрузках
  • Пайка: Сурьма в бессвинцовых припоях для автомобильной электроники

Стекло и керамика

  • Осветление стекла: Триоксид сурьмы удаляет пузырьки и улучшает прозрачность при производстве высококачественного стекла
  • Обесцвечивающий агент: Нейтрализует жёлтые и зелёные оттенки, вызванные примесями железа в стекле
  • Глушитель: Создаёт белое непрозрачное стекло и керамические глазури
  • Телевизионные экраны: Соединения сурьмы в стекле электронно-лучевых трубок для защиты от излучения

Текстиль и пластмассы

  • Производство полиэстера: Катализаторы сурьмы (триоксид сурьмы) обеспечивают полимеризацию полиэтилентерефталата (PET)
  • Огнестойкие ткани: Соединения сурьмы в коврах, обивке и защитной одежде
  • Добавки к пластмассам: Триоксид сурьмы в сочетании с галогенированными соединениями в жёстком ПВХ и термореактивных пластмассах

Пигменты и краски

  • Неаполитанская жёлтая: Антимонат свинца создаёт этот исторический художественный пигмент, используемый с древних времён
  • Камуфляжные краски: Соединения сурьмы снижают отражение инфракрасного излучения в военных целях
  • Керамические глазури: Сурьма создаёт жёлтые и белые цвета в керамике и плитке

Электроника и полупроводники

  • Легирование полупроводников: Сверхчистая сурьма как донорная примесь n-типа в кремнии и германии
  • Термоэлектрические устройства: Висмут-сурьмянистые сплавы для систем охлаждения Пельтье
  • Инфракрасные детекторы: Антимонид индия (InSb) для военных и научных применений
  • Диоды: Соединения сурьмы в туннельных диодах и микроволновых устройствах

Военная и оборонная промышленность

  • Трассирующие боеприпасы: Соединения сурьмы создают видимые траектории пуль
  • Капсюльные составы: Трисульфид сурьмы в капсюлях-воспламенителях и капсюлях стрелкового оружия
  • Бронебойные боеприпасы: Сурьма упрочняет свинцовые сердечники бронебойных снарядов

Фармацевтическое применение

  • Противопаразитарные препараты: Соединения сурьмы применяются для лечения лейшманиоза и шистосомоза
  • Ветеринарная медицина: Калия антимонат для лечения некоторых паразитарных заболеваний животных

Сурьма в повседневной жизни

Пожарная безопасность дома

  • Матрасы: Антипирены на основе сурьмы в пеноматериалах и тканевых чехлах
  • Ковры и ковровые покрытия: Триоксид сурьмы предотвращает быстрое распространение огня в домашней обстановке
  • Детская одежда: Огнестойкая одежда для сна содержит соединения сурьмы для безопасности
  • Обивка: Диваны, кресла и шторы, обработанные огнезащитными составами на основе сурьмы
  • Корпуса электроники: Корпуса телевизоров, компьютеров и бытовой техники содержат сурьму для защиты от огня

Ваш автомобиль

  • Автомобильный аккумулятор: Свинцово-сурьмянистые решётки обеспечивают прочность и долговечность
  • Тормозные колодки: Фрикционный материал сульфид сурьмы помогает безопасно остановить автомобиль
  • Элементы интерьера: Пластмассы приборной панели и ткани сидений с огнезащитными добавками
  • Электронные системы: Сурьма в паяных соединениях и компонентах полупроводников

Ёмкости для еды и напитков

  • Пластиковые бутылки: Катализаторы сурьмы используются при производстве бутылок из PET (для воды и газированных напитков)
  • Пищевая упаковка: Полиэфирные плёнки и контейнеры, изготовленные с использованием катализаторов сурьмы
  • Контейнеры для микроволновой печи: Термостойкие пластмассы часто содержат соединения сурьмы

Одежда и текстиль

  • Полиэстеровая одежда: Почти вся полиэстеровая ткань производится с использованием катализаторов сурьмы
  • Основа ковров: Сурьма в синтетических волокнах ковров и материалах основы
  • Спортивное снаряжение: Сурьма в огнестойкой спортивной одежде и экипировке

Строительные материалы

  • Изоляция: Обработанная сурьмой пенная теплоизоляция для соблюдения требований пожарной безопасности
  • Электропроводка: Сурьма в ПВХ-оболочках проводов для огнестойкости
  • Кровельные материалы: Соединения сурьмы в синтетических кровельных мембранах

Бытовая электроника

  • Печатные платы: Сурьма в огнестойких материалах печатных плат
  • Оболочка кабелей: Обработанное сурьмой пластиковое покрытие электрических кабелей
  • Корпуса устройств: Огнезащитные составы с сурьмой в корпусах телефонов и компьютеров
Скрытая сурьма: Вы взаимодействуете с сурьмой десятки раз в день, даже не подозревая об этом: от полиэстеровой рубашки до тормозных колодок автомобиля и бутылки с водой. Это один из самых незаметных, но важных элементов в химии!

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

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

Распространение сурьмы в мире

Основной минерал: стибнит

Стибнит (Sb₂S₃) содержит 71,4% сурьмы и образует характерные металлически-серые кристаллы с совершенной спайностью. Древние цивилизации знали стибнит как «коль» и использовали его для макияжа глаз, не понимая, что применяют сульфид сурьмы.

Крупнейшие месторождения мира

  • Китай: Лидирует, обеспечивая 60% мировой добычи, главным образом за счёт месторождения Сикуаншань в провинции Хунань — крупнейшей в мире сурьмяной шахты
  • Россия: Значительные месторождения в Сибири, особенно Сарылахское месторождение
  • Таджикистан: Зеравшано-золото-сурьмянистый пояс содержит крупные месторождения стибнита
  • Мьянма: Исторический регион добычи сурьмы с богатыми жилами стибнита
  • Боливия: Высокогорные месторождения в Андах, часто связанные с оловом и серебром
  • Турция: Важный европейский источник с несколькими действующими сурьмяными шахтами

Геологическое образование

Месторождения сурьмы формируются в результате гидротермальных процессов при относительно низких температурах (150–300°C). Элемент концентрируется в следующих типах месторождений:

  • Эпитермальные жилы: Приповерхностные месторождения, образованные горячими источниками и геотермальной активностью
  • Метасоматические месторождения: Минералы сурьмы, замещающие известняк и другие карбонатные породы
  • Полиметаллические месторождения: Часто встречаются вместе с золотом, серебром, ртутью и мышьяком
  • Месторождения горячих источников: Современное осаждение сурьмы в активных геотермальных районах

Сопутствующие минералы

  • Стибиконит (Sb₂O₄): Жёлтый оксид сурьмы, образующийся при выветривании стибнита
  • Валентинит (Sb₂O₃): Белый оксид сурьмы в окисленных зонах
  • Цервантит (Sb₂O₄): Продукт окисления от жёлтого до коричневого цвета
  • Самородная сурьма: Редкая металлическая сурьма в некоторых месторождениях
  • Тетраэдрит: Сульфид меди и сурьмы, «серая медная руда»

Распространённость и редкость

Сурьма занимает 63-е место по распространённости среди элементов в земной коре — примерно 0,2 ppm, поэтому встречается реже олова, но чаще серебра. Для её концентрации требуются особые геологические условия, поэтому экономически значимые месторождения редки.

Вторичные источники

  • Переработка свинцовых аккумуляторов: Значительное извлечение сурьмы из старых автомобильных аккумуляторов
  • Переработка антипиренов: Извлечение сурьмы из электронных отходов
  • Переработка подшипниковых металлов: Возврат сурьмы из промышленного оборудования
Геологическая особенность: Склонность сурьмы образовывать месторождения рядом с активными геотермальными системами означает, что многие из них расположены в вулканических районах, связывая этот древний элемент с продолжающимися геологическими процессами Земли!

Обращение

Безопасность

Профиль безопасности сурьмы

Токсичный металл — обращайтесь с осторожностью

Сурьма и её соединения токсичны и требуют осторожного обращения. В отличие от олова, сурьма представляет значительный риск для здоровья при вдыхании, проглатывании и контакте с кожей. Токсичность сильно различается у разных соединений сурьмы.

Опасность для органов дыхания

  • Острое воздействие: Пыль и пары сурьмы вызывают пневмокониоз («сурьмяное лёгкое»)
  • Хронические последствия: Длительное вдыхание приводит к раздражению дыхательных путей и рубцеванию лёгких
  • Допустимый уровень на рабочем месте: Норматив OSHA — 0,5 mg/m³ для воздуха рабочей зоны
  • Средства защиты: В промышленных условиях необходимы респираторы

Системные последствия для здоровья

  • Сердечно-сосудистая система: Высокие дозы влияют на сердечный ритм и артериальное давление
  • Желудочно-кишечный тракт: Тошнота, рвота и диарея при остром воздействии
  • Воздействие на кожу: «Сурьмяные пятна» — пустулёзные поражения кожи при контакте
  • Репродуктивная система: Некоторые соединения сурьмы влияют на фертильность и развитие

Безопасность на рабочем месте

  • Инженерные средства защиты: Местная вытяжная вентиляция при переработке сурьмы
  • Индивидуальная защита: Перчатки, защитные очки и подходящие респираторы
  • Гигиенические меры: Тщательное мытьё рук и отдельная рабочая одежда
  • Медицинский контроль: Регулярное наблюдение за здоровьем работников, подвергающихся воздействию

Экологическая безопасность и безопасность потребителей

  • Питьевая вода: Максимально допустимое содержание сурьмы по нормам EPA — 6 ppb в питьевой воде
  • Бутылки PET: Следовые количества сурьмы, мигрирующие из пластиковых бутылок, обычно безопасны
  • Контакт с пищей: Содержание сурьмы в продуктах питания обычно очень низкое
  • Электронные отходы: Правильная утилизация предотвращает загрязнение сурьмой

Пожарная и химическая опасность

  • Газ стибина (SbH₃): Чрезвычайно токсичный гидрид сурьмы в газообразном состоянии
  • Продукты горения: При горении соединения сурьмы выделяют токсичные пары
  • Химическая реакционная способность: Некоторые соединения сурьмы являются окислителями

Действия в чрезвычайной ситуации

  • Вдыхание: Вынести пострадавшего на свежий воздух и немедленно обратиться за медицинской помощью
  • Контакт с кожей: Тщательно промыть водой с мылом
  • Контакт с глазами: Промывать водой в течение 15 минут и обратиться за медицинской помощью
  • Проглатывание: Не вызывать рвоту, обратиться в токсикологический центр
Важно: Хотя сурьма в потребительских товарах (антипиренах и бутылках PET) представляет минимальный риск, работа с промышленной сурьмой требует строгих протоколов безопасности. Всегда соблюдайте требования паспортов безопасности при работе с соединениями сурьмы.

Краткие ответы

Сурьма: часто задаваемые вопросы

What is Сурьма?

Сурьма (symbol Sb) is element 51 on the periodic table, a металлоид 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 Сурьма?

Сурьма'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 Сурьма?

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

What is the atomic mass of Сурьма?

The standard atomic weight of Сурьма 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 Сурьма?

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

What is the electronegativity of Сурьма?

Сурьма 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 Сурьма, and when?

Сурьма 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 Сурьма on Earth?

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