锑
2锑(antimony)是金属元素,元素符号Sb,原子序数为51,是一种银白色有光泽硬而脆的金属1,有鳞片状晶体结构,在潮湿空气中逐渐失去光泽,强热则燃烧成白色锑的氧化物。它易溶于王水,溶于浓硫酸。相对密度6.68,熔点630℃,沸点1635℃,原子半径为 1.28Å,电负性2.2,在自然界中主要存在于硫化物矿物辉锑矿(Sb2S3)中。
锑化合物是含氯及含溴阻燃剂的重要添加剂,中国是世界上最大的锑及其化合物生产国,而其中大部分又都产自湖南省冷水江市的锡矿山。
基本信息
- 中文名
锑
- 英文名
antimony
- 分子量
121.75
- 熔点
630℃
- 沸点
1635℃
理化性质
物理性质
锑是一种带有银色光泽的灰色金属,其莫氏硬度为3。因此,纯锑不能用于制造硬的物件:中国的贵州省曾在1931年发行锑制的硬币,但因为锑很容易磨损,在流通过程损失严重。
物态 | 固态 |
|---|---|
密度 | (接近室温)6.697g·cm |
熔点时液体密度 | 6.53 g·cm |
熔点 | 903.78K,630.63°C,1167.13°F |
沸点 | 1860K,1587°C,2889°F |
熔化热 | 19.79kJ·mol |
压/Pa | 1 | 10 | 100 | 1 k | 10 k | 100 k |
温/K | 807 | 876 | 1011 | 1219 | 1491 | 1858 |
化学性质
锑是氮族元素(15族),电负性为2.05。根据元素周期律,它的电负性比锡和铋大,比碲和砷小。锑在室温下的空气中是稳定的,但加热时能与氧气反应生成三氧化二锑。锑在一般条件下不与酸反应。
目前已知锑有四种同素异形体——一种稳定的金属锑和三种亚稳态锑(爆炸性锑、黑锑、黄锑)。金属锑是一种易碎的银白色有光泽的金属。把熔融的锑缓慢冷却,金属锑就会结成三方晶系的晶体,其与砷的灰色同素异形体异质同晶。罕见的爆炸性锑可由电解三氯化锑制得,用尖锐的器具刮擦它就会发生放热的化学反应,放出白烟并生成金属锑。如果在研钵中用研杵将它磨碎,就会发生剧烈的爆炸。黑锑是由金属锑的蒸汽急剧冷却形成的,它的晶体结构与红磷和黑砷相同,在氧气中易被氧化甚至自燃。当温度降到100℃时,它逐渐转变成稳定的晶型。黄锑是最不稳定的一种,只能由锑化氢在-90℃下氧化而得。在这种温度和环境光线的作用下,亚稳态的同素异形体会转化成更稳定的黑锑。3
金属锑的结构为层状结构(空间群:R3m No. 166),而每层都包含相连的褶皱六元环结构。最近的和次近的锑原子形成变形八面体,在相同双层中的三个锑原子比其他三个相距略近一些。这种距离上的相对近使得金属锑的密度达到6.697g/cm,但层与层之间的成键很弱也造成它很软且易碎。
同位素
锑有两种稳定同位素,Sb的自然丰度为57.36%,而Sb的自然丰度为42.64%。锑还有35种放射性同位素,其中半衰期最长的Sb为2.75年。此外,目前已发现了29种亚稳态。这其中最稳定的是Sb,半衰期为60.20天,它可以用作中子源。比稳定同位素Sb轻的同位素倾向于发生β衰变,而较重的同位素更易发生β衰变。当然也有一些例外。
化合物
锑化合物通常分为+3价和+5价两类。与同主族的砷一样,它的+5氧化态更为稳定。
氧化物与氢氧化物
三氧化二锑可由锑在空气中燃烧制得。在气相中,它以双聚体Sb4O6的形式存在,但冷凝时会形成多聚体。五氧化二锑只能用浓硝酸氧化三价锑化合物制得。锑也能形成混合价态化合物——四氧化二锑,其中的锑为Sb(III)和Sb(V)。与磷和砷不同的是,这些氧化物都是两性的,它们不形成定义明确的含氧酸,而是与酸反应形成锑盐。
目前还没有制得亚锑酸(Sb(OH)3),但它的共轭碱亚锑酸钠([Na3SbO3]4)可由熔融的氧化钠与三氧化二锑反应制得。过渡金属的亚锑酸盐也已制得。锑酸只能以水合物HSb(OH)6的形式存在,它形成的盐中含有Sb(OH)−6。这些盐脱水得到混合氧化物。
许多锑矿石是硫化物,其中如辉锑矿(Sb2S3)、深红银矿(Ag3SbS3)、辉锑铅矿、脆硫锑铅矿和硫锑铅矿。五硫化二锑是一种非整比化合物,锑处于+3氧化态并含有S-S键。有多种硫代锑酸盐是已知的,例如[Sb6S10]和[Sb8S13]。
卤化物