51 Sb 121.76
类金属 p-block Period 5 Group 15

Sb · Element 51 · Pnictogens

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

20°C时的状态 固态
原子量 121.76 u
ELECTRON CONFIGURATION [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³

结构

锑 原子

这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示锑在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 6.697 g/cm³ 38%
熔点 903.8 K 37%
沸点 1860 K 42%
比热容 0.207 J/g·K
热导率 24.3 W/m·K 52%

原子

原子半径 139 pm 30%
共价半径 139 pm
范德华半径 206 pm

电子

电负性 2.05 73%
电离能 833.6 kJ/mol 73%
电子亲和能 101.3 kJ/mol 68%

存在

地壳中的丰度 0.2 mg/kg 44%

身份

符号Sb
原子序数51
原子量121.76 u
类别类金属
p
晶体结构菱方晶系
氧化态-3, +3, +5
发现时间ancient
发现者Known since antiquity

来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 锑 atom?

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

热范围

Solid, liquid, gas — and when

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

所在位置

在表中的位置

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

OTHER 类金属

All 类金属

故事

锑 是什么,以及我们如何发现它

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

The discovery of 锑

从古代美容秘诀到现代元素

古埃及起源(公元前3000年)

锑的故事始于古代美容仪式。包括克娄巴特拉在内的埃及王后使用磨碎的辉锑矿(硫化锑)作为“kohl”——一种醒目的黑色眼妆,同时还能防止眼部感染和沙漠阳光的眩光。

“她的眼睛用辉锑矿制成的kohl描画,目光足以令帝国俯首。”——关于埃及美人的古代描述

中世纪炼金术

中世纪炼金术士称锑为“金属之狼”,因为锑与其他金属一起加热时,似乎会“吞噬”其他金属。符号♁在炼金术文献中代表锑,炼金术士相信它拥有点金术力量。

修道士的神秘发现

约1450年,一位名叫巴西尔·瓦伦丁的德国本笃会修道士(可能是笔名)在其手稿《锑的凯旋战车》中大量记述了锑。他描述了提取金属锑的方法及其医学用途——尽管他的疗法往往具有毒性!

贵金属混淆

几个世纪以来,锑一直与铅和锡混淆。这个名称源自希腊语“anti-monos”,意为“不单独存在”,因为锑很少以纯态出现。阿拉伯炼金术士称其为“al-ithmid”,后来演变成“antimony”。

科学确认

尼古拉·勒梅里(1707年)在其化学论著中首次明确将锑区分为一种独立元素。他证明锑可以分离为一种易碎的银色金属,其独特性质不同于铅或锡。

工业革命时期的应用

工业革命揭示了锑的真正潜力:

  • 1780年代:印刷机用铅字合金推动出版业发生革命
  • 1840年代:火柴和击发帽中使用锑
  • 1860年代:用于装饰品的 Britannia 金属(锑锡合金)
  • 1890年代:为早期汽车开发铅锑电池栅格

20世纪阻燃剂革命

1950年代的发现:科学家发现三氧化二锑能显著增强卤化化合物的阻燃性能。这一突破促成了锑最重要的现代用途——通过预防火灾挽救了无数生命。

现代认识

如今我们认识到,锑是一种具有独特性质的类金属

  • 电子排布:[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³
  • 同素异形:以多种晶体形式存在
  • 半导体性质:用于现代电子产品和红外探测器
奇妙历程:从克娄巴特拉的眼妆到现代消防安全——锑长达5000年的历程展示了科学认识如何赋予古代材料革命性的新用途!

应用

锑的用途

消防安全与阻燃剂

三氧化二锑(Sb₂O₃)是世界上最重要的阻燃协效剂,用于全球锑消费量的60%以上。它通过释放干扰燃烧化学过程的卤化锑发挥作用,从儿童睡衣到飞机内饰都能得到保护。

汽车行业

  • 刹车片:硫化锑提供在高温下性能稳定的摩擦材料
  • 电池栅格:汽车电池中的铅锑合金(2-6% Sb)提供机械强度和耐腐蚀性
  • 轴承合金:用于重型发动机轴承的锑锡铜巴氏合金
  • 焊接:汽车电子产品的无铅焊料中含有锑

玻璃与陶瓷

  • 玻璃澄清:三氧化二锑去除气泡,提高高品质玻璃生产中的透明度
  • 脱色剂:中和玻璃中铁杂质造成的黄色和绿色色调
  • 乳浊剂:使玻璃和陶瓷釉料呈白色不透明状
  • 电视屏幕:阴极射线管玻璃中的锑化合物用于辐射屏蔽

纺织品与塑料

  • 聚酯生产:锑催化剂(三氧化二锑)使聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚合成为可能
  • 阻燃织物:地毯、软垫和防护服中含有锑化合物
  • 塑料添加剂:三氧化二锑与卤化化合物结合,用于硬质PVC和热固性塑料

颜料与涂料

  • 那不勒斯黄:锑酸铅形成这种自古以来就用于艺术创作的历史颜料
  • 伪装涂料:锑化合物降低红外反射率,用于军事用途
  • 陶瓷釉料:锑使陶器和瓷砖呈现黄色和白色

电子产品与半导体

  • 半导体掺杂:超纯锑作为硅和锗中的n型掺杂剂
  • 热电器件:铋锑合金用于珀耳帖制冷系统
  • 红外探测器:锑化铟(InSb)用于军事和科学应用
  • 二极管:隧道二极管和微波器件中含有锑化合物

军事与国防

  • 曳光弹:锑化合物形成可见的子弹轨迹
  • 底火配方:击发帽和轻武器底火中含有三硫化二锑
  • 穿甲弹:锑使穿甲弹中的铅芯硬化

制药应用

  • 抗寄生虫药物:锑化合物用于治疗利什曼病和血吸虫病
  • 兽医学:酒石酸锑钾用于治疗某些动物寄生虫

日常生活中的锑

家庭消防安全

  • 床垫:泡沫和织物外套中使用锑基阻燃剂
  • 地毯与小地毯:三氧化二锑防止家居用品中的火势迅速蔓延
  • 儿童服装:阻燃睡衣使用锑化合物以提高安全性
  • 软垫家具:沙发、椅子和窗帘经过锑基阻燃剂处理
  • 电子产品外壳:电视、电脑和家用电器外壳含有锑,用于消防安全

你的车辆

  • 汽车电池:铅锑栅格提供结构支撑和较长使用寿命
  • 刹车片:硫化锑摩擦材料帮助车辆安全制动
  • 内饰部件:仪表板塑料和座椅织物中含有阻燃剂
  • 电子系统:焊点和半导体部件中含有锑

食品与饮料容器

  • 塑料瓶:PET瓶生产中使用锑催化剂(水瓶、汽水瓶)
  • 食品包装:使用锑催化剂制成的聚酯薄膜和容器
  • 微波炉容器:耐热塑料通常含有锑化合物

服装与纺织品

  • 聚酯服装:几乎所有聚酯织物都使用锑催化剂制造
  • 地毯背衬:合成地毯纤维和背衬材料中含有锑
  • 运动装备:阻燃运动服和装备中含有锑

建筑材料

  • 绝缘材料:经过锑处理的泡沫绝缘材料,用于满足消防安全规范
  • 电线:PVC电线涂层中含有锑,以提高阻燃性
  • 屋面材料:合成屋面膜中含有锑化合物

消费电子产品

  • 电路板:阻燃PCB基材中含有锑
  • 电缆护套:电缆外部的塑料覆盖层经过锑处理
  • 设备外壳:手机和电脑外壳中含有锑阻燃剂
隐藏的锑:从聚酯衬衫到汽车刹车片,再到水瓶,你每天会在不知不觉中接触锑几十次。它是化学中最不显眼但不可或缺的元素之一!

来源

自然存在

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

锑的全球分布

主要矿物:辉锑矿

辉锑矿(Sb₂S₃)含有71.4%的锑,会形成具有明显金属灰色和完美解理的晶体。古代文明将辉锑矿称为“kohl”,用于眼妆,却没有意识到自己使用的是硫化锑。

全球主要矿床

  • 中国:占世界产量的60%,主要来自湖南省锡矿山矿床——世界最大的锑矿
  • 俄罗斯:西伯利亚拥有重要矿床,尤其是萨雷拉赫斯科耶矿床
  • 塔吉克斯坦:泽拉夫尚金锑矿带拥有大型辉锑矿床
  • 缅甸:历史悠久的锑矿区,拥有丰富的辉锑矿脉
  • 玻利维亚:安第斯山脉的高海拔矿床,通常与锡和银伴生
  • 土耳其:重要的欧洲来源地,拥有多个在产锑矿

地质形成

锑矿床通过相对低温(150-300°C)下的热液过程形成。这种元素集中于:

  • 浅成热液脉:由温泉和地热活动形成的近地表矿床
  • 交代矿床:锑矿物交代石灰岩和其他碳酸盐岩
  • 多金属矿床:常与金、银、汞和砷伴生
  • 温泉矿床:活跃地热区中现代锑的沉淀

共生矿物

  • 锑华(Sb₂O₄):辉锑矿风化形成的黄色氧化锑
  • 方锑矿(Sb₂O₃):氧化带中的白色氧化锑
  • 锑赭石(Sb₂O₄):黄色至棕色的氧化产物
  • 自然锑:某些矿床中罕见的金属锑
  • 黝铜矿:铜锑硫化物,即“灰铜矿”

丰度与稀有性

锑在地壳元素丰度中排名第63位,约为0.2 ppm,比锡稀有,但比银丰富。其富集需要特定的地质条件,因此具有经济价值的矿床并不常见。

次生来源

  • 铅电池回收:从旧汽车电池中回收大量锑
  • 阻燃剂回收:从电子废弃物中回收锑
  • 轴承金属回收:从工业机械中回收再利用的锑
地质学观察:锑倾向于在活跃地热系统附近形成,因此许多矿床位于火山地区——这种古老元素由此与地球持续进行的地质过程相连接!

处理

安全

锑的安全特性

有毒金属——谨慎处理

锑及其化合物具有毒性,需要谨慎处理。与锡不同,锑可通过吸入、摄入和皮肤接触造成严重健康风险。不同锑化合物的毒性差异很大。

呼吸道危害

  • 急性暴露:锑尘和烟雾会导致尘肺(“锑肺”)
  • 慢性影响:长期吸入会导致呼吸道刺激和肺部瘢痕
  • 职业接触限值:OSHA规定工作场所空气中限值为0.5 mg/m³
  • 防护装备:工业环境中必须使用呼吸器

全身性健康影响

  • 心血管系统:高剂量会影响心律和血压
  • 胃肠道:急性暴露会引起恶心、呕吐和腹泻
  • 皮肤影响:“锑斑”——接触引起的脓疱性皮肤损伤
  • 生殖系统:某些锑化合物会影响生育能力和发育

工作场所安全

  • 工程控制:锑加工场所应设置局部排风通风系统
  • 个人防护:手套、安全眼镜和合适的呼吸器
  • 卫生措施:彻底洗手,并使用单独的工作服
  • 医学监测:定期对接触锑的工作人员进行健康监测

环境与消费者安全

  • 饮用水:EPA规定饮用水中锑的最高含量为6 ppb
  • PET瓶:塑料瓶中微量锑的迁移通常是安全的
  • 食品接触:食品中的锑含量通常非常低
  • 电子废弃物:正确处置可防止锑污染

火灾与化学危害

  • 锑化氢气体(SbH₃):毒性极强的锑氢化物气体
  • 燃烧产物:燃烧锑化合物会释放有毒烟雾
  • 化学反应性:某些锑化合物是氧化剂

应急处理

  • 吸入:转移至新鲜空气处,并立即就医
  • 皮肤接触:用肥皂和水彻底清洗
  • 眼睛接触:用水冲洗15分钟,并寻求医疗救助
  • 摄入:不要催吐,联系中毒控制中心
重要提示:虽然消费品中的锑(阻燃剂、PET瓶)造成的风险很小,但工业用锑需要严格遵守安全规程。处理锑化合物时,务必遵循MSDS指南。

快速回答

锑:常见问题

What is 锑?

锑 (symbol Sb) is element 51 on the periodic table, a 类金属 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 锑?

锑'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 锑?

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

What is the atomic mass of 锑?

The standard atomic weight of 锑 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 锑?

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

What is the electronegativity of 锑?

锑 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 锑, and when?

锑 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 锑 on Earth?

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