Сурьма Реферат По Химии
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Сурьма Реферат По Химии
Сурьма
(лат.
Stibium
),
Sb
, химический элемент
V
группы периодической системы Менделеева; атомный номер 51, атомная масса 121,75; металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенка в природе известны два стабильных изотопа 121
Sb
(57,25%) и 123
Sb
(42,75%).
Сурьма известна с глубокой древности. В странах Востока она употреблялась примерно за 3000 лет до н.э. для изготовления сосудов. В Древнем Египте уже в 19в до н.э. порошок сурьмяного блеска (
Sb
2
S
3
) под названием
mesten
или
stem
применялся для чернения бровей. В Древней Греции он был известен как
stimi
и
stibi
, отсюда латинский
stibium
.около 12-14 вв. н.э. появилось название
antimonium
. В 1789г А. Лувазье включил сурьму в список химических элементов под названием
antimoine
(современный английский
antimony
, испанский и итальянский
antimonio
, немецкий
antimon
). Русская “сурьма” произошла от турецкого
surme
; им обозначался порошок свинцового блеска
PbS
, также служивший для чернения бровей (по другим данным, “сурьма» - от персидского сурме – металл).
Первая известная нам книга, в которой подробно описаны свойства сурьмы и её соединений, - “Триумфальная колесница антимония”, издана в 1604г. её автор вошел в историю химии под именем немецкого монаха-бенедиктинца Василия Валентина. Кто скрывается под этим псевдонимом, установить не удалось, но ещё в прошлом веке было доказано, что в списках монахов ордена бенедиктинцев брат Василий Валентин никогда не числился. Есть, правда, сведения, будто бы в
XV
веке в Эрфуртском монастыре жил монах по имени Василий, весьма сведущий в алхимии; кое-какие принадлежащие ему рукописи были найдены после его смерти в ящике вместе с порошком золота. Но отождествлять его с автором “Триумфальной колесницы антимония”, видимо, нельзя. Вероятнее всего, как показал критический анализ ряда книг Василия Валентина, они написаны разными лицами, причем не ранее второй половины
XVI
века.
Ещё средневековые металлурги и химики подметили, что сурьма куется хуже, чем “классические” металлы, и поэтому вместе с цинком, висмутом и мышьяком её выделили в особую группу - «полуметаллов”. Для этого имелись и другие “веские” основания: по алхимическим понятиям, каждый металл был связан с тем или иным небесным телом “Семь металлов создал свет по числу семи планет”- гласил один из важнейших постулатов алхимии. На каком-то этапе людям и впрямь были известны семь металлов и столько же небесных тел (Солнце, Луна и пять планет, не считая Земли). Не увидеть в этом глубочайшую философскую закономерность могли только полные профаны и невежды. Стройная алхимическая теория гласила, что золото представляло на небесах Солнце, серебро – это типичная Луна, медь, несомненно, связана родственными узами с Венерой, железо явно тяготеет к Марсу, ртуть соответственно Меркурию, олово олицетворяет Юпитер, а свинец – Сатурн. Для других элементов в рядах металлов не оставалось ни одной вакансии.
Если для цинка и висмута такая дискриминация, вызванная дефицитом небесных тел, была явно несправедливой, то сурьма с её своеобразными физическими и химическими свойствами и в самом деле не вправе была сетовать на то, что оказалась в разряде “полуметаллов”
Судите сами. По внешнему виду кристаллическая, или серая, сурьма (это её основная модификация) – типичный металл серо-белого цвета с легким синеватым оттенком, который тем сильнее, чем больше примесей (известны также три аморфные модификации: желтая, черная и так называемая взрывчатая). Но внешность, как известно, бывает обманчивой, и сурьма это подтверждает. В отличие от большинства металлов, она, во-первых, очень хрупка и легко истирается в порошок, а во-вторых, значительно хуже проводит электричество и тепло. Да и в химических реакциях сурьма проявляет такую двойствен-
ность, что не позволяет однозначно ответить на вопрос: металл она или не металл.
Словно в отместку металлам за то, что они неохотно принимают в свои ряды, расплавленная сурьма растворяет почти все металлы. Об этом знали ещё в старину, и не случайно во многих дошедших до нас алхимических книгах сурьму и её соединения изображали в виде волка с открытой пастью. В трактате немецкого алхимика Михаила Мейера “Бегущая Атланта”, изданном в 1618г, был помещен, например, такой рисунок: на переднем плане волк пожирает лежащего на земле царя, а на заднем плане тот царь, целый и невредимый, подходит к берегу озера, где стоит лодка, которая должна доставить его во дворец на противоположном берегу. Символически этот рисунок изображал способ очистки золота (царь) от примесей серебра и меди с помощью антимонита (волк) – природного сульфида сурьмы, а золото образовывало соединение с сурьмой, которое затем струёй воздуха – сурьма улетучивалась в виде трех окиси, и получалось чистое золото. Этот способ существовал до
XVIII
века.
Содержание сурьмы в земной коре 4*10 -5
весового %. Мировые запасы сурьмы, оцениваемые в 6 млн. т, сосредоточены главным образом в Китае (52% мировых запасов). Наиболее распространенный минерал – сурьмяный блеск, или стибин (антимонит)
Sb
2
S
3
, свинцово-серого цвета с металлическим блеском, который кристаллизуется в ромбической системе с плотностью 4,52-4,62 г
/
см 3
и твердостью 2. В главной массе сурьмяный блеск образуется в гидротермальных месторождениях, где его скопления создают залежи сурьмяной руды в форме жил и пластообразных тел. В верхних частях рудных тел, близ поверхности земли, сурьмяный блеск подвергается окислению, образуя ряд минералов, а именно: сенармонтит и валентит
Sb 2
O 3
; сервантит
Sb 2
O 4
; стибиоканит
Sb 2
O 4
H 2
O
; кермизит
3Sb 2
S 3
Sb 2
O
. Помимо собственных сурьмяных руд имеются также руды, в которых сурьма находится в виде комплексных соединений с медью, свинцом
Значительные месторождения сурьмяных минералов расположены в Китае, Чехии, Словакии, Боливии, Мексике, Японии, США, в ряде африканских стран. В дореволюционной России сурьму совсем не добывали, да и месторождения её были не известны (в начале
XX
века Россия ежегодно ввозила из-за границы почти по тысяче тонн сурьмы). Правда, ещё в 1914г, как писал в своих воспоминаниях видный советский геолог академик Д.И.Щербаков, признаки сурьмяных руд он обнаружил в Кадамджайском гребне (Киргизия). Но тогда было не до сурьмы. Геологические поиски, продолженные ученым спустя почти два десятилетка, увенчались успехом, и уже в 1934г из кадамджайских руд начали получать трехсернистую сурьму, а ещё через год на опытном заводе была выплавлена первая отечественная металлическая сурьма. Уже к 1936 году полностью отпала необходимость в покупке её за рубежом.
Для сурьмы известна одна кристаллическая форма и несколько аморфных (так называемые желтая, черная и взрывчатая сурьма). При обычных условиях устойчива лишь кристаллическая сурьма; она серебристо-белого цвета с синеватым оттенком. Чистый металл при медленном охлаждение под слоем шлака образует на поверхности игольчатые кристаллы, напоминающую форму звезд. Структура кристаллов ромбоэдрическая, а=4,5064 А, а=57,1 0
.
Плотность кристаллической сурьмы 6,69 , жидкой 6,55 г
/
см 3
. Температура плавления 630,5 0
С, температура кипения 1635-1645 0
С, теплота плавления 9,5ккал
/
г-атом, теплота испарения 49,6ккал
/
г-атом. Удельная теплоемкость (кал
/
г град):0,04987(20 0
); 0,0537(350 0
); 0,0656(650-950 0
). Тепло проводимость (кал
/
ем.сек.град):
0,045,(0 0
); 0,038(200 0
); 0,043(400 0
); 0,062(650 0
). Сурьма хрупка, легко истирается в порошок; вязкость (пуаз); 0,015(630,5 0
); 0,082(1100 0
). Твердость по Бринеллю для литой сурьмы 32,5-34кг
/
мм 2
, для сурьмы высокой чистоты (после зонной плавки) 26кг
/
мм 2
. Модуль упругости 7600кг
/
мм 2
, предел прочности 8,6кг
/
мм 2
, сжимаемости 2,43 10 -6
см 2
/
кг.
Желтая сурьма получается при пропускании кислорода или воздуха в сжиженный при-90 0
сурьмянистый водород; уже при –50 0
она переходит в обыкновенную (кристаллическую) сурьму.
Черная сурьма образуется при быстром охлаждении паров сурьмы, примерно при 400 0
переходит в обыкновенную сурьму. Плотность черной сурьмы 5,3. Взрывчатая сурьма – серебристый блестящий металл с плотностью 5,64-5,97, образуется при электрическом получении сурьмы из соляно кислого раствора хлорнистой сурьмы (17-53%
SbCl 2
в соляной кислоте
d
1,12), при плотности тока в пределах от 0,043 до 0,2 а
/
дм 2
. Полученная при этом сурьма переходит в обыкновенную с взрывом, вызываемым трением, царапаньем или прикосновением нагретого металла; взрыв обусловлен экзотермическим процессом перехода одной формы в другую.
На воздухе при обычных условиях сурьма (
Sb
) не изменяется, нерастворима она ни в воде, ни в органических растворителях, но со многими металлами она легко даёт сплавы. В ряду напряжений сурьма располагается между водородом и медью. Водорода из кислот она, сурьма, не вытесняет и в разбавленных
HCl
и
H 2
SO 4
не растворяется. Однако крепкая серная кислота при нагревании переводит сурьму в сульфаты Э 2
(SO 4
) 3
. Крепкая азотная кислота окисляет сурьму до кислот
H 3
ЭО 4
. Растворы щелочей сами по себе на сурьму не действуют, но в присутствии кислорода медленно её разрушают.
При нагревании на воздухе сурьма сгорает с образованием окислов, легко соединяется она также с га-
лоидами и серой. Образует сурьма определённые соединения с металлами – антимониды, например:
Mg 3
Sb 2
. Действием на это соединение разбавленных кислот получается сурьмянистый (
“
стибин
”)
водород общей формулы ЭН 2
. Реакция идет по уравнению:
Так как соединения эти весьма неустойчивы, больший или меньший их распад на элементы имеет место уже в момент образования и по этому практически они всегда выделяются в смеси со значительным количеством свободного водорода.
Стибин представляет собой бесцветный, очень ядовитый газ, с запахом похожим на сероводородный. Отравление им может иметь место, в частности, при всех случаях получения больших количеств водорода взаимодействием цинка или железа с кислотами, если исходные продукты содержат примесь сурьмы (что бывает очень часто) и работа ведется без соблюдения достаточных мер предосторожности. Опасность усугубляется тем, что первые признаки отравления (озноб, рвота и т. д) появляются обычно лишь спустя несколько часов после вдыхания
SbH 3
. Основным средством первой помощи является свежий воздух при полном покое пострадавшего. Растворимость стибина (
SbH 3
)
в воде сравнительно не велика (приблизительно 1:5 по объёму). Он является очень сильным восстановителем. Будучи подожжен на воздухе
SbH 3
сгорает с образованием воды и окиси (
Sb 2
O 3
)
.
Окись сурьмы (
Sb 2
O 3
) представляет собой твердое вещество белого цвета, почти нерастворима в воде. Химические свойства, отвечающим общей формулой гидратов Э(ОН) 3
по подгруппе мышьяка, в которую входит сурьма, изменяется весьма закономерно. Все они амфотерны, но если у мышьяка (
As(OH) 3
и висмута
(Bi(OH) 3
)
сильно преобладает кислотный характер, то у сурьмы
(Sb(OH) 3
)
основной.
Нагреванием
Sb 2
O3 (
или
Sb 2
O 5
)
на воздухе может быть получен белый, почти не растворимый в воде порошок состава
SbO 4
. При сильном накаливании этот довольно характерный для сурьмы окисел отщепляет кислород и переходит в
Sb 2
H 3
. С плавлением его со щелочами могут быть получены соли типа
M 2
Sb 2
O 3
. Как сам окисел
Sb 2
O 4,
так и производные от него соли содержат, вероятно, в своём составе одновременно трёх и пятивалентную сурьму и отвечают структурам
(SbO)SbO 3
и
(SbO
[ SbO 4
] )
. Наличие в молекуле одновременно атомов трёх и пятивалентной сурьмы было непосредственно результатами рентгеновского анализа кристаллов.
Гидрат окиси сурьмы (иначе сурьмянистая кислота) представляет собой белые, почти нерастворимые хлопьевидные осадки, легко переходящие с отщеплением воды в соответствующие окиси. Для этого элемента характерны продукты частичного обезвоживания гидрата
SbO(OH)
. Отвечающий ему радикал –
SbO
(антимонил) часто входит как таковой в состав солей и играет в них роль одновалентного металла.
Растворенная часть гидрата окиси сурьмы способна диссоциировать одновременно по суммарным схемам:
Э
’’’+3OH’
Û
Э(
OH) 3
Û
H 3
ЭО 3
Û
3Н+3О 3
’’’
При добавлении к раствору кислоты равновесие смещается влево, и образуются соли с катионом Э
’’’
, а при добавлении щелочей равновесие смещается вправо и получается сурьмянисто кислые (антимониты) соли с анионом ЭО
3
’’’
. Кислотная диссоциация может протекать также и с отщеплением молекул воды по типу Н 3
ЭО 3
Û
Н+ЭО 2
+Н 2
О, причем получаются соли метасурьмянистой кислоты (
HSbO 2
)
, но она является очень слабой.
Так как основные свойства гидроокисей Э(ОН) 3
сурьмы усиливаются, в то же время возникает устойчивость сурьмянисто кислой соли с катионом Э
'’'
. В частности, производные кислородных кислот для
Sb’’’
известны как единичные их представители, а именно раст-
ворением
Sb (
или
Sb 2
O 3
) в
горячей концентрированной серной кислоте может быть получен нормальный сульфат сурьмы –
Sb 2
(SO 4
) 3
. С небольшим количеством воды соль эта дает кристаллогидрат, при дальнейшем же разбавлении раствора образуется сперва сульфат антимонила
[ (SbO 2
)SO 4
], а затем наступает дальнейший гидролиз. Весьма характерна для сурьмы смешанная виннокислая соль антимонила и калия состава К(
SbO)C 4
H 4
O 6
H 2
O
. Соль эта (
“
рвотный камень
”)
легко образуется при кипячении
Sb 2
O 3
c
раствором кислого виннокислого калия (
KHC 4
H 4
O 6
)
и представляет собой бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде. Она находит применение в медицине и в красильном производстве.
Параллельно с ослаблением кислотных и усилением основных свойств гидроокиси сурьмы ослабляются также и восстановительные свойства, т.к. уменьшатся тенденция элементов к переходу в соединения их высшей валентности. Вообще то сурьмянистая кислота типичным восстановителем не является, хотя окисление её в щелочной среде идет довольно легко.
Высший окисел
Sb
сурьмянистый ангидрид
(Sb 2
O 3
) при непосредственном взаимодействии элементов с кислородом не образуется, но он может быть получен осторожным нагреванием гидратов, образующихся при окислении сурьмы крепкой азотной кислотой. Сурьмяный ангидрид представляет собой желтоватый порошок, очень мало растворимый в воде.
Соли сурьмяной кислоты (сурьмяно-кислые или антимонаты) производятся обычно из гексагидроксисурьмяной кислоты –
H
[ Sb(OH) 6
], отвечающей дополнительно гидратированной мета форме
HsbO 3
3H 2
O
. Подобно фосфатам сурьмяно-кислые соли, как правило, бесцветны и трудно растворимы в воде. Сурьмяный ангидрит может быть получен обезвоживанием своего гидрата при 275 0
из солей
сурьмяной кислоты (К 1
=4 10 -5
) производные К и
Pb
находят применение в керамической промышленности. Образованием трудно растворимого
Na[Sb(OH) 4
]
пользуется в аналитической химии для открытия натрия. Результаты рентгеновского анализа кристаллов этой соли показывают, что ион
[Sb(OH 6
)]
имеет форму октаэдра с атомом
Sb
в центре
[d(SbO)=1.97A]
. Отвечающие окислам сернистые соединения сурьмы могут быть получены как непосредственным взаимодействием
Sb
с серой при нагревании, так и путем обменного разложения в растворе. Полученное сухим путем (а также природное)
Sb 2
S 2
представляет собой серо-черное кристаллическое вещество. Из растворов
Sb 2
S 2
и
Sb 2
S 5
выделяется в виде оранжево-красных порошков. Сульфиды сурьмы не растворимы в воде и разбавленных кислотах (не являющихся одновременно окислителями). В химическом отношении сульфиды
Sb
проявляют большое сходство с окислами сурьмы. Подобно тому, как окислы
Sb
при взаимодействии со щелочами дают соли кислот Н 2
ЭО 3
или Н 2
ЭО 4
, сульфиды их образуют с растворимыми сернистыми металлами соли соответствующих тио кислот (т.е. кислот, в которых кислород замещен на серу), например по реакциям:
3
(NH 4
) 2
S+Sb 2
S 3
=2(NH 4
) 3
SbS 3
и
3(NH 4
)S+SbS 5
=2(NH 4
) 3
SbS 4
Соли тиосурьмяностой (
H 2
SbS 3
)
и тиосурьмовой
(H 3
SbS 4
)
кислот устойчивы и в свободном состоянии и в растворе. Окрашены они, как правило, в желтый или красный цвет. Производные
Na, K
и
NH 4
в воде растворимы хорошо, большинство остальных – трудно. В противоположность своим солям свободные тиокислоты неустойчивы и легко разлагаются на соответствующий сульфид и сероводород, например по схемам:
2
H 3
SbS 3
=Sb 2
S 3
¯ +3H 2
S
и
2H 3
SbS 4
=Sb 2
S 5
¯ +3H 2
S,
Поэтому при подкислении раствора тиосоли отвечающий ей сульфид выпадает в осадок образование и распад тиопроизводных рассматриваемых элементов имеют боль-
шое значение для качественного химического анализа.
Галоидные соединения сурьмы легко образуются при непосредственном взаимодействии элементов. Для характеристики сравнительной энергичности протекания реакции сопоставим теплоты образования солей трёхвалентной сурьмы.
Теплота
образования (ккал
/
моль)
217 91 59 23
Галогениды ЭГ 3
имеют пространственную структуру треугольной пирамиды с атомом Э в вершине, а из представителей типа ЭГ 5
получены лишь
SbF 5
и
SbCl 5
. Практически приходится иметь дело с
SbCl 3
, который представляет собой бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, но при взаимодействии с ней подвергаются сильному гидролизу. С хлоридами некоторых одновалентных металлов галогениды сурьмы способны образовывать комплексные соединения типов
M[SbCl 4
]
,
M 2
[SbCl 5
]
и
M 2
(SbCl 6
]
. Получение
SbCl 3
(
t
плав.73 0
,
t
кип.223 0
) удобно вести растворением мелко растертой
Sb 2
S 3
в горячей концентрированной
HCl
. Взаимодействие
SbCl 3
с концентрированной серной кислотой гладко идёт по уравнению:
2SbCl 3
+3H 2
SO 4
=Sb 2
(SO 4
) 3
+6HCl
П
ятихлористая сурьма может быть получена непосредственным взаимодействием
SbCl 3
с хлором:
Она представляет с собой бесцветную жидкость (
t
плав
4 0
,
t
кип 140 0
с частичным отщеплением хлора), под уменьшенным давлением перегоняющуюся без разложения. Будучи хлорангидридом сурьмяной кислоты пятихлористая сурьма легко разлагается водой по схеме:
Реакция эта (во избежания восстановления сурьмы проводимая водой, насыщенной хлором) является удобным методом получения чистой сурьмяной кислоты. В качестве легко отдающего хлор вещества
SbCl 5
находит применение
при органических синтезах. При смешении бесцветных
SbCl 3
и
SbCl 5
образуется темно-коричневая жидкость, в которой, по-видимому, имеет место равновесие:
В свободном состоянии хлорид четырёхвалентной сурьмы неполучен, однако при добавлении к содержащей его жидкости
RbCl
или
CsCl
выделяются темно-фиолетовые кристаллы отвечающих ему комплексных солей типа
M 2
(SbCl 6
)
. Получен также комплекс состава
Rb 2
(SbBr 6
),
производящийся от неизвестной в свободном состоянии
SbBr 4
. В растворе соли эти весьма неустойчивы и легко распадаются на соответствующие производные трёх и пятивалентной сурьмы.
Фториды сурьмы бесцветны.
SbF 3
– при обычных условиях твёрдое вещество, температура плавления которого 292 0
С, а температура кипения 319 0
С. А
SbF 5
при обычных условиях жидкость, которая плавится при +7 0
и кипит при +150 0
.
Бромиды и иодиды
Sb
представляют собой кристаллические вещества.
SbBr 3
–
бесцветное вещество с температурой плавления 97 0
С и кипения 280 0
С, а
SbJ 3
вещество красного цвета, кипит при температуре 167 0
С и плавится при 40 0
С. Для
SbJ 3
кроме приведённой известна и менее устойчивая жёлтая модификация. Подобно фторидам и хлоридам рассматриваемые соединения способны образовывать комплексы с соответствующими солями одновалентных металлов, например
M(SbJ 4
)
. Водой бромиды и ийониды сурьмы разлагаются аналогично хлоридам. Бромиды (
SbBr 5
)
Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов , курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Название: Сурьма
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат
Добавлен 05:02:06 12 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 3697
Комментариев: 17
Оценило: 8 человек
Средний балл: 4.5
Оценка: 5 Скачать
Реферат : Сурьма - BestReferat.ru
Читать реферат по химии : " Сурьма " Страница 1 | скачать...
Сурьма - описание, получение, применение, химические свойства...
Свойства сурьмы | реферат [17,4 K], добавлен 25.11.2014
Сурьма : история, польза, применение
Осень В Лесу Сочинение 3 Класс
Қазақ Ағартушылық Феномені Реферат
Устойчивость Предприятия Диссертация
Этика Және Деонтология Қазақша Реферат
Антиплагиат Онлайн Проверка Курсовой Работы