STIBIS: ISTORIJA, STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS IR RIZIKA - CHEMIJA - 2025

Stibis yra Metalloid blizga, sidabro, ir su kai melsva atspalvį. Kieta medžiaga taip pat pasižymi tuo, kad yra labai trapi ir žvynelinės tekstūros. Jis priklauso periodinės lentelės 15 grupei, kuriai vadovauja azotas. Po bismuto (ir moskovio) jis yra sunkiausias grupės elementas.

Jį žymi cheminis simbolis Sb. Gamtoje jis daugiausia randamas stibito ir ullmannito mineralų rūdose, kurių cheminės formulės yra atitinkamai Sb ₂ S ₃ ir NiSbS. Didelis jo polinkis formuoti sulfidus vietoj oksidų yra dėl to, kad chemiškai minkštas.

Kristalinis stibis. Šaltinis: geriausi „Sci-Fatcs“

Kita vertus, stibis taip pat yra fiziškai minkštas ir jo kietumas yra 3 pagal Moho skalę. Jis yra stabilus kambario temperatūroje ir nereaguoja su ore esančiu deguonimi. O kaitinant kartu su deguonimi, susidaro stibio trioksidas Sb ₂ O ₃ .

Taip pat jis yra atsparus silpnų rūgščių veikimui; bet kai karšta, ją puola azoto ir druskos rūgštys.

Stibis turi daugybę pritaikymų, tarp jų jis naudojamas lydiniuose su švinu ir alavu, gaminant transporto priemonių akumuliatorius, mažos trinties medžiagas ir kt.

Šis metalloidas turi retą savybę, kad jis kietėjant padidėja jo tūris ir leidžia jo lydiniams visiškai užimti vietą, naudojamą gaminamo instrumento formavimui.

Jo atradimo istorija

Pr

Yra duomenų, kad nuo 3100 m. Pr. Kr. Egipte stibio sulfidas buvo naudojamas kaip kosmetika. Mesopotamijoje, dabartiniame Irake, rasta vazos liekanų ir kito artefakto, kuris, kaip spėjama, datuojamas 3000–200 m. Pr. Kr., Kurio gamyboje buvo naudojamas stibis.

Sąvokos įvedimas

Romėnų mokslininkas Plinijus Vyresnysis (23–79 m. E.) Aprašė stibio, kurį jis pavadino Stybiu, naudojimą kuriant septynis vaistus savo Gamtos istorijos traktate. Alchemikas Abu Mussa Jahir Ibn Hayyan (721–815) kredituojamas elemento pavadinimui įvedant terminą stibis.

Jis vartojo tokią etimologiją: „anti“ kaip neigimo sinonimas ir „mono“ tik. Tuomet jis norėjo pabrėžti, kad stibio nėra tik gamtoje. Jau žinoma, kad tai yra sulfidų mineralų, kaip ir daugelio kitų elementų, dalis.

Gavimas

Manoma, kad graikų natūristas Pedanius Diascoridesas gryną stibį gaudavo kaitindamas stibio sulfidą oro sraute. Italų metalurgas Vannocio Biringucio knygoje „De la Pirotecnia“ (1540) pateikia stibio išskyrimo metodo aprašymą.

Vokiečių chemikas Andreasas Libaviius (1615 m.), Naudodamas išlydytą geležies, stibio sulfido, druskos ir kalio tartrato mišinį, leido gauti kristalinį stibį.

Pirmą išsamų pranešimą apie stibį 1707 m. Pateikė prancūzų chemikas Nicolas Lemery (1645–1715) savo knygoje „Traktatas apie stibį“.

Stibio struktūra

Raukšlėti sluoksniai, sudarantys metalinio ar sidabro stibio kristalų struktūrą. Šaltinis: medžiagų mokslininkas

Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduota raukšlėta sluoksninė struktūra, kurią priima arseno atomai. Tačiau pilkšvas stibis, geriau žinomas kaip metalinis stibis, taip pat priima šią struktūrą. Sakoma, kad jis yra „raukšlėtas“, nes yra Sb atomai, judantys aukštyn ir žemyn plokštumos, sudarytos iš apvalkalo.

Šie sluoksniai, nors ir atsakingi už fotonus, kurie sąveikauja su juo, šviečia sidabriniu blizgesiu, todėl stibis pereina kaip metalas, tiesa, juos vienijančios jėgos yra silpnos; todėl akivaizdūs metaliniai Sb fragmentai gali būti lengvai sumalami ir trapūs ar žvyneliniai.

Be to, Sb atomai raukšlėtuose sluoksniuose nėra pakankamai artimi, kad sugrupuotų savo atomines orbitalės ir taip sudarytų juostą, leidžiančią elektrinį laidumą.

Pažvelgus į pilkšvą sferą atskirai, galima pastebėti, kad ji turi tris Sb-Sb jungtis. Iš aukštesnės plokštumos Sb galėjo būti matoma trikampio centre, o jo viršūnėse yra trys Sb. Tačiau trikampis nėra plokščias ir turi du lygius arba grindis.

Šoniniai tokių trikampių ir jų jungčių atvaizdai sukuria susiraukšlėjusius sluoksnius, kurie linijuojasi ir sudaro romboedrinius kristalus.

Allotropija

Ką tik aprašyta struktūra atitinka pilkšvą stibį, stabiliausią iš keturių jo alotropų. Kiti trys allotropai (juodi, geltoni ir sprogstamieji) yra metastabilūs; tai yra, jie gali egzistuoti labai atšiauriomis sąlygomis.

Informacijos apie jų struktūras nėra daug. Vis dėlto žinoma, kad juodasis stibis yra amorfinis, todėl jo struktūra yra nepatogi ir sudėtinga.

Geltonasis stibis yra stabilus žemesnėje nei -90ºC temperatūroje, elgiasi kaip nemetalinis elementas, todėl galima spėti, kad jis susideda iš mažų Sb ₄ tipo aglomeratų (panašių į fosforo); kaitinant jis virsta juoda allotrope.

Sprogstamojo stibio atžvilgiu jį sudaro želatinos nuosėdos, susidariusios ant katodo elektrolizuojant stibio halogenido vandeninį tirpalą.

Esant mažiausiai stipriai trinčiai ar smūgiams, minkšta kieta medžiaga išskiria tiek šilumos, kad ji sprogsta ir stabilizuojasi, nes jos atomai pergrupa romboedrinėje kristalinėje pilkšvo stibio struktūroje.

Savybės

Atominis svoris

121,76 g / mol.

Atominis skaičius

51.

Elektroninė konfigūracija

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³ .

Oksidacijos būsenos

-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5.

Fizinis aprašymas

Blizgantis sidabriškai kietas, trapus, žvynuotas paviršius, su melsvu atspalviu. Jis taip pat gali pasirodyti kaip juodi milteliai.

Lydymosi temperatūra

630,63 ° C.

Virimo taškas

1635 ° C.

Tankis

-6,697 g / cm ³ kambario temperatūroje.

-6,53 g / cm ³ skysto pavidalo, lygios ar aukštesnės už lydymosi temperatūrą.

Lydymosi šiluma

19,79 kJ / mol.

Garinimo šiluma

193,43 kJ / mol.

Molinė kalorinė talpa

25,23 J / mol.K

Elektronegatyvumas

2.05 (Paulingo skalė).

Atominis radijas

140 val.

Kietumas

Tai minkštas elementas, kurio kietumas pagal Moho skalę yra 3 ir kurį galima subraižyti stiklu.

Stabilumas

Jis yra stabilus kambario temperatūroje, nepatiria oksidacijos. Jis taip pat atsparus rūgščių poveikiui.

Izotopai

Jis turi du stabilius izotopus: ¹²¹ Sb ir ¹²³ Sb, be to, yra 35 radioaktyvieji izotopai. Radioaktyviojo izotopo ¹²⁵ Sb pusperiodis yra ilgiausias: 2,75 metai. Apskritai radioaktyvieji izotopai skleidžia β ⁺ ir β ^- radiaciją .

Elektrinis ir šilumos laidumas

Stibis yra prastas šilumos ir elektros laidininkas.

Cheminis reaktyvumas

Jis negali atstumti vandenilio nuo praskiestų rūgščių. Sudaro joninius kompleksus su organinėmis ir neorganinėmis rūgštimis. Metalinis stibis nereaguoja su oru, bet drėgname ore jis greitai virsta oksidu.

Halogenai ir sulfidai lengvai oksiduoja stibį, jei procesas vyksta aukštesnėje temperatūroje.

Programos

Lydiniai

Stibis naudojamas lydinyje su švinu gaminant automobilių akumuliatorių plokšteles, gerinant plokštelių atsparumą, taip pat įkrovų savybes.

Švino-alavo lydinys buvo naudojamas pagerinti suvirinimo siūlių, taip pat žymiklio kulkų ir šovinių detonatorių savybes. Jis taip pat naudojamas lydiniuose, skirtuose elektros kabeliams dengti.

Stibis naudojamas antifrikciniuose lydiniuose, alavo ir kietųjų lydinių, turinčių mažą alavo kiekį, vargonų ir kitų muzikos instrumentų gamyboje.

Jam būdinga vandens dalis, kad jis kondensuodamasis padidėja; Todėl lydiniuose esantis stibis, turintis švino ir alavo, užpildo visas formelių erdves, pagerindamas konstrukcijų, pagamintų minėtais lydiniais, apibrėžimą.

Atsparus ugniai

Stibio trioksidas yra naudojamas ugniai atsparioms medžiagoms gaminti, visada derinant su halogenintais antipirenais, bromidais ir chloridais.

Priešgaisrinės medžiagos gali reaguoti su deguonies atomais ir OH radikalais, o tai slopina ugnį. Šie antipirenai naudojami vaikų aprangoje, žaisluose, orlaiviuose ir automobilių sėdynėse.

Jų taip pat dedama į poliesterio dervas ir į stiklo pluošto kompozitus, skirtus daiktams, naudojamiems kaip lengvųjų orlaivių variklių dangčiai.

Stibio junginiai, naudojami kaip antipirenai, yra: stibio oksichloridas, SbOCl; stibio pentoksidas, SbO ₅ ; stibio trichlorido, sbcl ₃ ; ir stibio trioksidas, SBO ₃ .

Elektronikos sritis

Jis naudojamas gaminant puslaidininkius, diodus, vidutinės infraraudonosios spinduliuotės detektorius ir siųstuvus. Aukšto grynumo stibis, naudojamas puslaidininkių technologijoje, gaunamas redukuojant stibio junginius vandeniliu.

Medicina ir veterinarija

Stibio junginiai medicinoje buvo naudojami nuo senų senovės kaip emetikai ir antiprotozoa. Kalio kalio tartratas (rauginamasis raumuo) ilgą laiką buvo naudojamas kaip antischistosoma; be to, naudojama kaip atsikosėjimą skleidžianti priemonė, prakaituojanti ir vėmuojanti priemonė.

Stibio druskos taip pat buvo naudojamos kondicionuojant atrajotojų odą; tokius kaip aniomalinas ir ličio stibio tiomalatas.

Meglumino antimonitas yra vaistas, naudojamas naminių gyvūnų išorinių židinių leišmaniozei gydyti. Nors terapinė nauda buvo ribota.

Pigmentai ir dažai

Stibio junginiai naudojami dažant ir blizginant emalius. Jie taip pat naudojami vermilioniniuose, geltonuosiuose ir oranžiniuose pigmentuose, kurie yra lėto stibio sulfidų oksidacijos produktai.

Kai kurios jo organinės druskos (tartratai) yra naudojamos tekstilės pramonėje tam, kad surištų tam tikrus dažus.

Senovės Egipte stibio sulfidas buvo naudojamas kaip akių patamsėjimo kosmetika.

Kiti naudojimo būdai

Kai kurios stibio druskos naudojamos kaip dengimo agentai, siekiant pašalinti mikroskopinius burbuliukus, susidarančius per televizoriaus ekranus. Stibio jonai sąveikauja su deguonimi, pašalindami jo polinkį formuoti burbulus.

Stibio (III) sulfidas yra naudojamas kai kurių saugos rungtynių galvutėse. Stibio sulfidas taip pat naudojamas stabilizuojant automobilių stabdžių trinkelėse naudojamų medžiagų trinties koeficientą.

¹²⁴ Sb izotopas kartu su beriliu naudojamas kaip neutronų šaltinis, kurio energijos vidurkis yra 24 keV. Be to, stibis yra naudojamas kaip katalizatorius plastikų gamyboje.

Pavojai

Tai trapus elementas, todėl jį tvarkant gali susidaryti aplinkos teršiančios dulkės. Darbuotojams, paveiktiems stibio dulkėmis, buvo pastebėtas dermatitas, renitas, viršutinių kvėpavimo takų uždegimas ir konjunktyvitas.

Ilgalaikio poveikio metu aprašyta pneumokoniozė, kartais kartu su obstrukciniais plaučių pokyčiais.

Stibio trioksidas gali pakenkti širdies funkcijai, kuri gali būti mirtina.

Žmonėms, paveiktiems šio elemento, buvo pastebėtos praeinančios pustulinės odos infekcijos.

Nuolatinis mažų šio metalo dozių vartojimas gali sukelti viduriavimą, vėmimą ir skrandžio opas. Taip pat didžiausia leidžiama koncentracija ore yra 0,5 mg / m ³ .

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Manny. (2009 m. Kovo 11 d.). Geltonasis ir sprogusis stibis. Atkurta iš: antimonyproperties.blogspot.com
3. Ernst Cohen ir JC Van Den Bosch. (1914 m.). Stipino alotropija. Proceedings Royal Acad. Amsterdamas. XVII tomas.
4. Vikipedija. (2019 m.). Stibis. Atkurta iš: en.wikipedia.org
5. „Advameg, Inc.“ (2019 m.). Stibis. Atkurta iš: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (2018 m. Rugsėjo 15 d.). Chemija: Sb-stibio savybės ir taikymas. Atgauta iš: medium.com