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科普小知识2021-11-28 12:03:21
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锑:原子序数51,原子量121.75,元素名来源于英文名,原意是“辉锑矿”。锑在古代就已发现。锑在地壳中的含量为0.0001%,主要以单质或辉锑矿、方锑矿的形式存在。

中文名:锑

英文名:Antimony

化学式:Sb

分子量:121.75

密度:6.697g/cm³

安全性描述:密封干燥保存

危险性描述:锑(易制爆)

化学品类别:金属单质

1、元素概述

锑在地壳中的含量为0.0001%,主要以单质或辉锑矿、方锑矿、锑华和锑赭石的形式存在,目前已知的含锑矿物多达120种。锑质坚而脆,容易粉碎,有光泽,无延性和展性。锑具有黄锑、灰锑、黑锑三种同素异形体。金属锑呈银白色,性脆,有独特的热缩冷胀性。无定形锑呈灰色,可由卤化锑电解制得。

2、元素发现

发现和使用过程:锑的发现,约于公元前18世纪在匈牙利曾发现的小锑块,但在很长时间,人们并未真正地认识这种金属。1556年德国冶金学者阿格里科拉(G.Agricola)在其著作中叙述了用矿石熔析生产硫化锑的方法,但将硫化锑误认为锑。1604年德国人瓦伦廷(B.Valentine)记述了锑与硫化锑的提取方法。18世纪已用焙烧还原法炼锑,1896年制出电解锑。1930年以后,锑矿鼓风炉熔炼法成为生产金属锑的重要方法。60~70年代发展了多种挥发熔炼和挥发焙烧法。

3、元素性质

锑:原子序数51,原子量121.75,元素名来源于英文名,原意是“辉锑矿”。


锑在古代就已发现。锑在地壳中的含量为0.0001%,主要以单质或辉锑矿、方锑矿的形式存在。锑为质脆有光泽的银白色固体,有两种同素异形体:黄色变体仅在-90°C以下才稳定;金属变体是锑的稳定形式。其熔点630.5°C,沸点1750°C,密度6.684克/厘米3。2070°C时锑蒸汽为单原子分子。锑仅在赤热时与水反应放出氢气;高温时可与氧反应生成三氧化二锑,为两性氧化物,难溶于水,但溶于酸和碱;可与浓硝酸反应。锑在冶金中主要用于制造合金;锑也用于半导体中;三氧化二锑还可作透明的珐琅质白颜料。

4、详细信息

元素原子量:121.8

原子序数:51

元素类型:金属

密度:6.684克/立方厘米

熔点:630.74℃。

沸点:1750℃。

原子体积:(立方厘米/摩尔)18.23

元素在地壳中含量:(ppm)0.2——0.5

元素在太阳中含量:(ppm)0.001

元素在海水中含量:(ppm)0.0003

氧化态:MainSb+3,Sb+5OtherSb-3

莫氏硬度:3

声音在其中的传播速率:(m/S)3420

化学键能:(kJ/mol)

Sb-H257

Sb-C215

Sb-O314

Sb-F389

Sb-Cl313

Sb-Sb299

晶胞参数:

a=430.7pm

b=430.7pm

c=1127.3pm

α=90°

β=90°

γ=120°

电离能:(kJ/mol)

M-M+833.7

M+-M2+1794

M2+-M3+2443

M3+-M4+4260

M4+-M5+5400

M5+-M6+10400

M6+-M7+12700

M7+-M8+15200

M8+-M9+17800

M9+-M10+20400

比重:4.6

化合价+3和+5。

电离能8.641电子伏特。

晶体结构:为三方晶系

5、制取方法

锑在地壳中含量是比较少的,但它在自然界中有单质状态存在。1777年,德国采矿官员包恩在西班包根(siebenbürgen)发现天然锑。把这种辉锑矿焙烧后,变成氧化物,再用碳还原,就可获得金属锑:

2Sb2S3+9O2→2Sb2O3+6SO2↑

Sb2O3+3C→2Sb+3CO↑

6、资源分布

世界目前已探明的锑矿储量为400多万吨,中国占了一半多。中国锑的储量、产量、出口量在世界上均占有重要地位。中国目前有锑产地111处。主要包括贵州万山、务川、丹寨、铜仁、半坡;湖南省新晃等汞矿,湖南省冷水江市锡矿山、板溪;广西壮族自治区南丹县大厂矿山;甘肃省崖湾锑矿、陕西省旬阳汞锑矿。

7、中国现状

中国是世界上发现、利用锑较早的国家之一。据《汉书•食货志》记载:“王莽居摄,变汉制,铸作钱币均用铜,淆以连锡。”《史记》记载:“长沙出连锡”。秦墓出土文物的秦代箭,经光谱分析含锑,由此可知中国对锑的利用很早,当时不叫锑,而称“连锡”。明朝末年(1541年),中国发现了世界最大的锑矿产地——湖南锡矿山,但当时把锑误认为锡,故命名锡矿山,至清光绪16年(1890)经化验始知是锑。光绪23年(1897)创办“积善”厂,为锡矿山最早的锑炼厂,使中国的“连锡”转入锑生产的时代。


1908年湖南华昌公司从法国引进挥发焙烧法,开始用此法炼锑。随着机械制造业的兴起,锑的用途和需求量扩大,继开发锡矿山之后又先后开发了湖南桃江板溪、新邵龙山、桃源沃溪等地锑矿,使湖南锑业居全国之首。接着,黔、滇、桂等省区也相继开采一些锑矿。从1908年以后数十年间,中国产锑量常占世界总产量50%以上,仅就锡矿山自1912—1935年间的锑品产量占世界产量的36.6%,占全国的60.9%。1942年中国著名的有色金属冶金学家,世界最早的锑冶金专家之一王宠佑与美国人霍德森(Hodson)共同取得飘浮熔炼—气态还原熔炼的专利权。

新中国成立之后,对锑矿进行了大规模的地质勘探和开发,并发展了硫化锑精矿鼓风炉挥发熔炼。中国锑矿储量和产量均居世界首位,并大量出口,生产高纯度金属锑(含锑99.999%)及优质特级锑白,代表着世界锑业先进生产水平。

8、元素毒性

锑会刺激人的眼、鼻、喉咙及皮肤,持续接触可破坏心脏及肝脏功能,吸入高含量的锑会导致锑中毒,症状包括呕吐、头痛、呼吸困难,严重者可能死亡。德国音乐神童莫扎特死因不明,有一派说法就说他死于锑中毒。

国际氧化锑工业协会早年运行的试验表明,老鼠若长时间暴露在含锑高浓度空气中,肺部会产生炎症,近而染上肺癌。虽然至今尚未出现因吸入过量锑而染上肺癌的个案,但仍不排除其对人体的潜在危险。2002年9月,世界卫生组织规定,对水中锑含量和日摄入量应小于0.86微克/千克每日。日本限定宝特瓶中的锑含量应小于200ppm,对热灌装用的饮料,则禁用含锑的宝特瓶。欧盟则规定,食品中的锑含量应小于20ppb,环保极PET纤维中的锑含量不得大于260ppm。

9、相关实验

国际氧化锑工业协会早年运行的试验表明,老鼠若长时间暴露在含锑高浓度空气中,肺部会产生炎症,近而染上肺癌。但实际上,人们不会在高浓度銻环境中长时间工作,至今尚未出現因吸入过量锑而染上肺癌的个案,但仍不排除其對人体的潜在危险。2002年9月,世界卫生组织规定,对水中锑含量和日攝入量应小于0.86微克/仟克。日,如一位体重80公斤的人,每日攝取量应小于0.0688毫克。

日本限定宝特瓶中的锑含量应小于200PPm,对热灌裝用的饮料,则禁用含锑的宝特瓶。欧盟则规定,食品中的锑含量应小于20ppb,环保极PET纤维中的锑含量不得大于260ppm。

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