銻(ti)(Antimony),金屬元(yuan)素,元(yuan)素符號Sb,原子(zi)序(xu)數51,銀白色有光澤(ze)硬而脆的金屬(常制成棒、塊、粉等多(duo)種形狀)。有鱗(lin)片狀晶體結構(gou)。在潮濕空氣中逐(zhu)漸失(shi)去光澤(ze),強(qiang)熱則燃燒成白色銻(ti)的氧化物。易溶于王水,溶于濃(nong)硫酸(suan)。相對密(mi)度6.68,熔(rong)點630℃,沸(fei)點1635℃,原子(zi)半徑為(wei)1.28?,電負性2.2。
銻在自然界中主要存在于硫化物礦物輝銻礦(Sb2S3)中。已知銻化合物在古代就用作化妝品,銻(ti)(ti)是(shi)(shi)一種稀有金屬,在電氣(qi)、化學、醫藥(yao)等工業領域用(yong)途極廣,氧化銻(ti)(ti)是(shi)(shi)現代(dai)信息家電產品生產中重要的阻(zu)燃增(zeng)效劑(ji)。
銻(ti)(ti)是一種帶(dai)有銀色光澤的灰色金(jin)屬,其莫氏(shi)硬度為(wei)3。因此(ci),純銻(ti)(ti)不(bu)能用(yong)于制造硬的物件:中(zhong)國的貴(gui)州(zhou)省曾在1931年發行銻(ti)(ti)制的硬幣(bi),但因為(wei)銻(ti)(ti)很容易磨損,在流通過程損失(shi)嚴重。
物態 固態
密度 6.697g·cm3
熔點(dian) 903.78K,630.63°C,1167.13°F
沸點 1860K,1587°C,2889°F
熔(rong)化熱 19.7kJ·mol
汽化熱 193.43kJ·mol
比熱容 25.23J·mol·K
壓/Pa 1 10 100 1000 10000 100000
溫/K 807 876 1011 1219 1491 1858
許多物體有熱脹(zhang)冷(leng)縮的特性(xing),比如(ru)常用的溫度計就是(shi)利用了(le)水銀熱脹(zhang)冷(leng)縮的原理(li)。但(dan)是(shi),銻與眾(zhong)不同,它在一(yi)定溫度范圍(wei)內會熱縮冷(leng)脹(zhang)。
銻是氮族元素(15族),電(dian)負性(xing)(xing)為2.05(鮑林標度)。根(gen)據(ju)元素周期律,它的(de)電(dian)負性(xing)(xing)比(bi)錫和鉍大,比(bi)碲和砷小。銻在室(shi)溫下的(de)空氣中是穩定的(de),但加(jia)熱時能與(yu)氧(yang)氣反應生成三氧(yang)化二銻。銻在一般條件下不(bu)與(yu)酸反應。
已知(zhi)銻(ti)(ti)有四種(zhong)(zhong)同(tong)素(su)異形(xing)體(ti)(ti)——一種(zhong)(zhong)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)銻(ti)(ti)和(he)(he)三種(zhong)(zhong)亞(ya)穩(wen)態(tai)銻(ti)(ti)(爆(bao)炸性銻(ti)(ti)、黑銻(ti)(ti)、黃銻(ti)(ti))。金屬(shu)(shu)銻(ti)(ti)是(shi)一種(zhong)(zhong)易碎(sui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)銀白色有光(guang)澤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu)。把熔融(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)銻(ti)(ti)緩慢(man)冷卻(que)(que),金屬(shu)(shu)銻(ti)(ti)就會結成(cheng)三方晶系的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶體(ti)(ti),其與(yu)砷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)灰(hui)色同(tong)素(su)異形(xing)體(ti)(ti)異質同(tong)晶。罕見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)爆(bao)炸形(xing)狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)銻(ti)(ti)可由電解三氯(lv)化(hua)(hua)(hua)銻(ti)(ti)制得(de),用尖銳(rui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)器(qi)具(ju)刮擦它(ta)(ta)(ta)就會發(fa)生(sheng)放熱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學反應,放出(chu)白煙(yan)并生(sheng)成(cheng)金屬(shu)(shu)銻(ti)(ti)。如(ru)果在(zai)研缽(bo)中(zhong)用研杵將它(ta)(ta)(ta)磨碎(sui),就會發(fa)生(sheng)劇(ju)(ju)烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)爆(bao)炸。黑銻(ti)(ti)是(shi)由金屬(shu)(shu)銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸汽(qi)急劇(ju)(ju)冷卻(que)(que)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),它(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)結構(gou)與(yu)紅磷和(he)(he)黑砷相同(tong),在(zai)氧(yang)(yang)氣中(zhong)易被(bei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)甚至自燃(ran)。當溫度降(jiang)到100℃時(shi),它(ta)(ta)(ta)逐漸轉變(bian)成(cheng)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶型。黃銻(ti)(ti)是(shi)最不穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一種(zhong)(zhong),只能由銻(ti)(ti)化(hua)(hua)(hua)氫在(zai)-90℃下(xia)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)而得(de)。在(zai)這種(zhong)(zhong)溫度和(he)(he)環(huan)境(jing)光(guang)線的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用下(xia),亞(ya)穩(wen)態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)素(su)異形(xing)體(ti)(ti)會轉化(hua)(hua)(hua)成(cheng)更穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑銻(ti)(ti)。
金屬銻(ti)(ti)的(de)結(jie)構(gou)為層(ceng)(ceng)(ceng)狀結(jie)構(gou)(空間群:R3m),而每層(ceng)(ceng)(ceng)都(dou)包含(han)相(xiang)(xiang)連的(de)褶皺六元(yuan)環結(jie)構(gou)。最近的(de)和次近的(de)銻(ti)(ti)原子形成(cheng)變形八面體,在相(xiang)(xiang)同雙層(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)三個(ge)(ge)銻(ti)(ti)原子比其他三個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)距略近一些(xie)。這種距離上(shang)的(de)相(xiang)(xiang)對近使(shi)得金屬銻(ti)(ti)的(de)密(mi)度達(da)到6.697g/cm3,但層(ceng)(ceng)(ceng)與層(ceng)(ceng)(ceng)之間的(de)成(cheng)鍵很弱也造成(cheng)它很軟且易碎。
銻有兩(liang)種(zhong)(zhong)穩(wen)定同位(wei)素(su)(su),121Sb的(de)自(zi)然豐度為(wei)57.36%,而123Sb的(de)自(zi)然豐度為(wei)42.64%。銻還有35種(zhong)(zhong)放射性同位(wei)素(su)(su),其中半衰期最(zui)長(chang)的(de)125Sb為(wei)2.75年。此(ci)外(wai),已(yi)發現了29種(zhong)(zhong)亞穩(wen)態。這(zhe)其中最(zui)穩(wen)定的(de)是124Sb,半衰期為(wei)60.20天(tian),它可以(yi)用作(zuo)中子源。比(bi)穩(wen)定同位(wei)素(su)(su)123Sb輕的(de)同位(wei)素(su)(su)傾向于發生(sheng)β+衰變,而較(jiao)重(zhong)的(de)同位(wei)素(su)(su)更易發生(sheng)β-衰變。當(dang)然也有一些例(li)外(wai)。
銻化(hua)(hua)合物通(tong)常分為+3價(jia)和(he)+5價(jia)兩(liang)類。與同(tong)主族的砷一樣,它的+5氧化(hua)(hua)態更為穩定。
三(san)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)二銻(ti)(ti)(ti)可由銻(ti)(ti)(ti)在(zai)空氣中燃燒制得(de)。在(zai)氣相中,它以雙聚體Sb4O6的(de)形(xing)式存在(zai),但冷(leng)凝(ning)時會形(xing)成(cheng)多聚體。五氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)二銻(ti)(ti)(ti)只能用濃硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)三(san)價(jia)銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)制得(de)。銻(ti)(ti)(ti)也能形(xing)成(cheng)混合(he)價(jia)態化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)——四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)二銻(ti)(ti)(ti),其中的(de)銻(ti)(ti)(ti)為Sb(III)和(he)(he)Sb(V)。與磷和(he)(he)砷不同的(de)是(shi),這(zhe)些氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)都是(shi)兩性的(de),它們不形(xing)成(cheng)定義明確(que)的(de)含氧(yang)(yang)酸(suan),而是(shi)與酸(suan)反(fan)應(ying)形(xing)成(cheng)銻(ti)(ti)(ti)鹽。
還沒有制得亞銻(ti)酸(Sb(OH)3),但它的共軛堿亞銻(ti)酸鈉可由熔融(rong)的氧(yang)(yang)化(hua)鈉與三氧(yang)(yang)化(hua)二(er)銻(ti)反應(ying)制得。過渡金屬的亞銻(ti)酸鹽也已制得。銻(ti)酸只能以水(shui)合物HSb(OH)6的形式存在。這些鹽脫(tuo)水(shui)得到混合氧(yang)(yang)化(hua)物。
許多銻(ti)礦(kuang)(kuang)石(shi)是硫(liu)化(hua)物,其中如輝(hui)銻(ti)礦(kuang)(kuang)(Sb2S3)、深(shen)紅銀(yin)礦(kuang)(kuang)(Ag3SbS3)、輝(hui)銻(ti)鉛礦(kuang)(kuang)、脆(cui)硫(liu)銻(ti)鉛礦(kuang)(kuang)和硫(liu)銻(ti)鉛礦(kuang)(kuang)。五硫(liu)化(hua)二銻(ti)是一種非整比化(hua)合(he)物,銻(ti)處于+3氧化(hua)態(tai)并含有(you)S-S鍵。有(you)多種硫(liu)代銻(ti)酸鹽是已知(zhi)的。
銻(ti)能形成兩類鹵化物(wu)——SbX3和(he)SbX5。其中(zhong)三(san)鹵化物(wu)(SbF3、SbCl3、SbBr3和(he)SbI3)的空間構型都是三(san)角錐形。三(san)氟化銻(ti)可以(yi)由三(san)氧化二(er)銻(ti)與(yu)氫(qing)氟酸反應制得(de):
Sb2O3 + 6HF→2SbF3 + 3H2O
這種氟化物是路易斯酸,能結合氟離(li)(li)子(zi)形成配離(li)(li)子(zi)SbF4-和SbF52-。熔(rong)化的三氟化銻是一種弱(ruo)的導體。三氯化銻則由三硫化二銻溶于(yu)鹽酸制得:
Sb2S3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2S
五(wu)鹵(lu)化(hua)物(SbF5和SbCl5)氣態時的(de)空(kong)間(jian)構型為(wei)三角雙錐形。但是轉化(hua)為(wei)液態后,五(wu)氟(fu)化(hua)銻(ti)形成聚合物,而五(wu)氯化(hua)銻(ti)依舊是單體(ti)。五(wu)氟(fu)化(hua)銻(ti)是很強的(de)路易斯(si)酸(suan),可(ke)用于配(pei)制著(zhu)名的(de)超(chao)強酸(suan)氟(fu)銻(ti)酸(suan)(HSbF6)。
銻的鹵氧(yang)(yang)化物比砷和磷更為常見。三氧(yang)(yang)化二銻溶于(yu)濃(nong)酸再稀釋可形成銻酰化合物,例如SbOCl和(SbO)2SO4。
這(zhe)類(lei)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)通常被(bei)視作(zuo)Sb的衍(yan)生物(wu)(wu)。Sb金屬性不強,能與(yu)金屬形成(cheng)銻(ti)化(hua)(hua)物(wu)(wu),例(li)如(ru)銻(ti)化(hua)(hua)銦(yin)(InSb),銻(ti)化(hua)(hua)銀(Ag3Sb),銻(ti)鈀礦(kuang)(Pd5Sb2),方(fang)銻(ti)金礦(kuang)(AuSb2),紅銻(ti)鎳(nie)礦(kuang)(NiSb)等。堿金屬和鋅的銻(ti)化(hua)(hua)物(wu)(wu),例(li)如(ru)Na3Sb和Zn3Sb2比以上物(wu)(wu)質更(geng)為(wei)活(huo)潑。這(zhe)些銻(ti)化(hua)(hua)物(wu)(wu)用酸處理可以生成(cheng)不穩定的氣體銻(ti)化(hua)(hua)氫(SbH3)。
銻化(hua)物(wu)一(yi)般(ban)以(yi)共(gong)價鍵(jian)(jian)鏈(lian)接,是(shi)電(dian)子(zi)云的(de)重(zhong)疊(die)(die),所以(yi)共(gong)價鍵(jian)(jian)最本質的(de)分類方式就是(shi)它們的(de)重(zhong)疊(die)(die)方式。σ鍵(jian)(jian),π鍵(jian)(jian),δ鍵(jian)(jian)在有機(ji)化(hua)合物(wu)中,通常把共(gong)價鍵(jian)(jian)以(yi)其共(gong)用(yong)的(de)電(dian)子(zi)對數分為單鍵(jian)(jian)、雙鍵(jian)(jian)以(yi)及三鍵(jian)(jian)。單鍵(jian)(jian)是(shi)一(yi)根σ鍵(jian)(jian);雙鍵(jian)(jian)和三鍵(jian)(jian)都含一(yi)根σ鍵(jian)(jian),其余1根或(huo)2根是(shi)π鍵(jian)(jian)。但無機(ji)銻化(hua)物(wu)不用(yong)此法。原因是(shi),無機(ji)銻化(hua)物(wu)中經(jing)常出現的(de)共(gong)軛體系(xi)(離(li)域π鍵(jian)(jian))使得某兩個原子(zi)之間共(gong)用(yong)的(de)電(dian)子(zi)對數很難(nan)確定(ding),因此無機(ji)物(wu)中常取平(ping)均鍵(jian)(jian)級,作為鍵(jian)(jian)能的(de)粗略標準(zhun)。
Sb3- + 3H+ =SbH3↑
有(you)機銻(ti)化(hua)合(he)物(wu)一(yi)(yi)般可(ke)由格(ge)氏試劑對鹵化(hua)銻(ti)的(de)(de)烷基(ji)化(hua)反應制備。已知(zhi)有(you)大量(liang)三價和五(wu)價的(de)(de)有(you)機銻(ti)化(hua)合(he)物(wu)——包括混(hun)合(he)氯(lv)代衍(yan)生物(wu),還(huan)有(you)以(yi)銻(ti)為中心的(de)(de)陽離子(zi)和陰離子(zi)。例如(ru)Sb(C6H5)3(三苯基(ji)銻(ti))、Sb2(C6H5)4(含有(you)一(yi)(yi)根Sb-Sb鍵(jian))以(yi)及(ji)環狀的(de)(de)[Sb(C6H5)]n。五(wu)配位的(de)(de)有(you)機銻(ti)化(hua)合(he)物(wu)也很常見,例如(ru)Sb(C6H5)5和一(yi)(yi)些類(lei)似(si)的(de)(de)鹵代物(wu)。
銻是全球性污染(ran)物,是國際(ji)上最為關注的(de)有毒(du)金(jin)屬(shu)元素之(zhi)一(yi)。與其(qi)他有毒(du)金(jin)屬(shu)如汞(gong)和砷等相(xiang)比,人們對銻的(de)環(huan)境污染(ran)過程和生(sheng)物地球化(hua)學循(xun)環(huan)還(huan)缺乏系統認識(shi)。
化(hua)學(xue)形(xing)態、微生(sheng)物(wu)和有機(ji)質(zhi)的(de)(de)影響(xiang),及(ji)同位素等現代分析技術是(shi)研(yan)究銻(ti)(ti)生(sheng)物(wu)地球化(hua)學(xue)循環(huan)(huan)(huan)強(qiang)有力的(de)(de)研(yan)究手段(duan),可(ke)以(yi)為某些關(guan)鍵重要的(de)(de)環(huan)(huan)(huan)節提供新的(de)(de)思路(lu),在此基礎上,建立地表環(huan)(huan)(huan)境中(zhong)銻(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)物(wu)地球化(hua)學(xue)演化(hua)、歸宿以(yi)及(ji)與人體健康的(de)(de)關(guan)系的(de)(de)基本認(ren)識框(kuang)架(jia),為其它類型銻(ti)(ti)污染(ran)咖城(cheng)市地表環(huan)(huan)(huan)境的(de)(de)評價和治理提供借鑒(jian)。
近些年的研究表(biao)明(ming)生物(wu)活動和有機質參與了環(huan)境中銻(ti)的遷(qian)移轉化(hua)等(deng)。生物(wu)對銻(ti)的吸收和吸附(fu)過程取決于銻(ti)的形(xing)態和微環(huan)境如(ru)微生物(wu),溶解三價(jia)銻(ti)很容易被(bei)植物(wu)根系吸收,而五價(jia)銻(ti)則很難被(bei)吸收。
大(da)量最新的(de)研究結(jie)果表明:天然有機質(zhi)(zhi)對微(wei)量金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)元素如汞、銅(tong)、鉛、鈷和鐵等(deng)的(de)生(sheng)(sheng)物地球化(hua)(hua)學循環過(guo)程起(qi)著十(shi)分重要的(de)作(zuo)用,這(zhe)是由于(yu)有機質(zhi)(zhi)能與金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)離子形成有機金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)配位體,導致金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)元素生(sheng)(sheng)物地球化(hua)(hua)學行(xing)為(wei)的(de)改變(bian),影響其溶解(jie)性(xing)、生(sheng)(sheng)物有效性(xing)、與微(wei)粒之間(jian)的(de)相互作(zuo)用并(bing)改變(bian)它們的(de)毒性(xing)。
因此,金屬(shu)與有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)的相(xiang)互作(zuo)用機(ji)(ji)理是近(jin)年來環(huan)境化學領域注目的焦點。由(you)于(yu)關于(yu)銻(ti)(ti)與有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)相(xiang)互作(zuo)用的研究(jiu)相(xiang)對較少,有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)對銻(ti)(ti)生(sheng)物地球化學循環(huan)的影響程(cheng)度和(he)機(ji)(ji)理還不清(qing)楚。但從(cong)相(xiang)關的文獻報道可以看(kan)出(chu):在水(shui)環(huan)境中(zhong),有(you)(you)機(ji)(ji)結合態銻(ti)(ti)占總銻(ti)(ti)相(xiang)當大的份額,在海水(shui)和(he)湖水(shui)中(zhong),銻(ti)(ti)與有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)結合;土壤(rang)和(he)沉積(ji)物中(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)結合態銻(ti)(ti)占總銻(ti)(ti)的比例還不清(qing)楚,預(yu)計(ji)會比水(shui)體中(zhong)更大。
由于MC-ICP-MS的(de)(de)(de)(de)發展以(yi)及高效率離(li)子(zi)化(hua)氫(qing)等離(li)子(zi)體的(de)(de)(de)(de)出現(xian),準確(que)和(he)高精度(du)的(de)(de)(de)(de)同位(wei)素(su)比(bi)值(zhi)測(ce)定成為(wei)(wei)可(ke)能,一些(xie)金(jin)屬(shu)(shu)如銅、鐵(tie)、鋅、鉑和(he)硒(xi)等穩定同位(wei)素(su)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)已為(wei)(wei)認識這些(xie)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物地球化(hua)學過(guo)程(cheng)和(he)自然分(fen)餾研(yan)(yan)究(jiu)提(ti)供了(le)一種全新的(de)(de)(de)(de)技術手段。因此,金(jin)屬(shu)(shu)元素(su)的(de)(de)(de)(de)穩定同位(wei)素(su)研(yan)(yan)究(jiu)是金(jin)屬(shu)(shu)元素(su)環境與(yu)生(sheng)物地球化(hua)學領域(yu)的(de)(de)(de)(de)前(qian)沿領域(yu)之一。同位(wei)素(su)為(wei)(wei)銻在地表環境的(de)(de)(de)(de)無機與(yu)生(sheng)物過(guo)程(cheng)示蹤和(he)來源研(yan)(yan)究(jiu)提(ti)供了(le)全新的(de)(de)(de)(de)技術手段。
銻的一種煉金術符號為♀形
早在公元前3100年的埃(ai)及前王(wang)朝時代,化(hua)妝品剛被發明,三硫化(hua)二(er)銻就用作化(hua)妝用的眼影(ying)粉(fen)。
在(zai)(zai)迦勒底的(de)(de)(de)(de)(de)泰(tai)洛赫(今伊拉克(ke)),曾發現(xian)一(yi)(yi)(yi)塊(kuai)可追(zhui)溯到公元前(qian)3000年的(de)(de)(de)(de)(de)銻制(zhi)史前(qian)花(hua)(hua)瓶(ping)碎片;而在(zai)(zai)埃及發現(xian)了(le)公元前(qian)2500年至前(qian)2200年間的(de)(de)(de)(de)(de)鍍銻的(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)器。奧斯汀在(zai)(zai)1892年赫伯特·格拉斯頓的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)場演講時說道:“我們只知道銻現(xian)在(zai)(zai)是一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)很易碎的(de)(de)(de)(de)(de)金屬(shu)(shu),很難被塑造成實用的(de)(de)(de)(de)(de)花(hua)(hua)瓶(ping),因(yin)此(ci)這(zhe)(zhe)項(xiang)值得一(yi)(yi)(yi)提(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)發現(xian)(即(ji)上文(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)花(hua)(hua)瓶(ping)碎片)表現(xian)了(le)已失傳的(de)(de)(de)(de)(de)使銻具有(you)可塑性的(de)(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)。”然而,默(mo)里(Moorey)不相(xiang)信那個碎片真(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)來自花(hua)(hua)瓶(ping),在(zai)(zai)1975年發表他的(de)(de)(de)(de)(de)分析(xi)論文(wen)后,認為斯里米(mi)卡(ka)哈諾夫(Selimkhanov)試圖將那塊(kuai)金屬(shu)(shu)與外高加索的(de)(de)(de)(de)(de)天然銻聯系起來,但(dan)用那種(zhong)(zhong)材料制(zhi)成的(de)(de)(de)(de)(de)都(dou)是小(xiao)飾(shi)物。這(zhe)(zhe)大大削弱了(le)銻在(zai)(zai)古代技術下具有(you)可塑性這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)說法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)可信度。
歐(ou)洲人萬諾喬(qiao)·比林古(gu)喬(qiao)于1540年(nian)最早在《火焰學》(De la pirotechnia)中(zhong)描述了(le)提(ti)(ti)煉銻(ti)的(de)(de)(de)方法,這早于1556年(nian)阿(a)格(ge)(ge)里(li)科(ke)拉(la)出(chu)版的(de)(de)(de)名(ming)作《論(lun)礦冶》(De re Metallica)。此(ci)書(shu)中(zhong)阿(a)格(ge)(ge)里(li)科(ke)拉(la)錯(cuo)誤地記入了(le)金屬銻(ti)的(de)(de)(de)發現(xian)。1604年(nian),德國出(chu)版了(le)一(yi)本(ben)名(ming)為《Currus Triumphalis Antimonii》(直(zhi)譯為“凱(kai)旋戰車銻(ti)”)的(de)(de)(de)書(shu),其中(zhong)介紹(shao)了(le)金屬銻(ti)的(de)(de)(de)制備。15世(shi)紀時,據說筆(bi)名(ming)叫巴西利厄斯·華倫提(ti)(ti)努的(de)(de)(de)圣(sheng)本(ben)篤修(xiu)會的(de)(de)(de)修(xiu)士提(ti)(ti)到了(le)銻(ti)的(de)(de)(de)制法,如果此(ci)事(shi)屬實,就(jiu)早于比林古(gu)喬(qiao)。
一(yi)般認(ren)(ren)為,純銻是(shi)由賈比爾(er)(Jābir ibn Hayyān)于8世紀(ji)時最早制得的(de)。然(ran)而爭議依舊不斷,翻譯(yi)(yi)家馬(ma)塞蘭(lan)·貝特(te)洛聲稱賈比爾(er)的(de)書里沒有提到銻,但其他人認(ren)(ren)為貝特(te)洛只翻譯(yi)(yi)了(le)一(yi)些(xie)不重要的(de)著作,而最相關的(de)那些(xie)(可能描述了(le)銻)還沒翻譯(yi)(yi),它(ta)們的(de)內容如(ru)今還是(shi)未(wei)知的(de)。
地殼中自然存在(zai)的純(chun)銻(ti)最早(zao)是由瑞(rui)典籍英國科(ke)學(xue)家威廉(lian)·亨利·布(bu)拉格于1783年記載(zai)的。品種樣本采(cai)集自瑞(rui)典西曼蘭省薩(sa)拉市的薩(sa)拉銀礦。
60%的(de)銻用于(yu)生產阻燃劑,而20%的(de)銻用于(yu)制造電池中(zhong)的(de)合金材料(liao)、滑動軸承和焊接劑。
銻的(de)最主(zhu)要用(yong)(yong)途是它(ta)的(de)氧化(hua)(hua)物(wu)三氧化(hua)(hua)二(er)銻用(yong)(yong)于制造耐火材料。除了含鹵(lu)素的(de)聚合(he)物(wu)阻(zu)燃(ran)(ran)劑以外(wai),它(ta)幾(ji)乎總是與鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)阻(zu)燃(ran)(ran)劑一起(qi)使用(yong)(yong)。三氧化(hua)(hua)二(er)銻形(xing)成(cheng)銻的(de)鹵(lu)化(hua)(hua)物(wu)的(de)過程可以減緩(huan)燃(ran)(ran)燒(shao),即為(wei)它(ta)具有阻(zu)燃(ran)(ran)效應(ying)的(de)原(yuan)(yuan)因(yin)。這(zhe)些(xie)化(hua)(hua)合(he)物(wu)與氫原(yuan)(yuan)子(zi)、氧原(yuan)(yuan)子(zi)和羥基自(zi)由基反應(ying),最終使火熄滅(mie)。商業(ye)中這(zhe)些(xie)阻(zu)燃(ran)(ran)劑應(ying)用(yong)(yong)于兒童服(fu)裝、玩(wan)具、飛(fei)機(ji)和汽車座套。它(ta)也(ye)用(yong)(yong)于玻璃(li)纖維復合(he)材料(俗稱玻璃(li)鋼)工業(ye)中聚酯(zhi)樹脂的(de)添加劑,例如(ru)輕型飛(fei)機(ji)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)蓋。樹脂遇(yu)火燃(ran)(ran)燒(shao)但火被撲滅(mie)后它(ta)的(de)燃(ran)(ran)燒(shao)就會自(zi)行(xing)停(ting)止。
銻(ti)能與鉛(qian)(qian)形(xing)成(cheng)用(yong)途廣泛的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin),這(zhe)種(zhong)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)硬(ying)度與機械強度相比銻(ti)都有所提高。大部(bu)分使用(yong)鉛(qian)(qian)的(de)(de)(de)場合(he)(he)(he)(he)都加入(ru)數量不等的(de)(de)(de)銻(ti)來制成(cheng)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)。在鉛(qian)(qian)酸電(dian)(dian)池中,這(zhe)種(zhong)添加劑改變電(dian)(dian)極性質,并能減(jian)少放電(dian)(dian)時副(fu)產物氫氣的(de)(de)(de)生成(cheng)。銻(ti)也用(yong)于減(jian)摩合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(例如巴比特(te)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)),子彈、鉛(qian)(qian)彈、網線外套、鉛(qian)(qian)字合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)(例如Linotype排字機)、焊(han)料(一(yi)些無鉛(qian)(qian)焊(han)接劑含有5%的(de)(de)(de)銻(ti))、鉛(qian)(qian)錫(xi)銻(ti)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)、以及硬(ying)化制作管(guan)風琴的(de)(de)(de)含錫(xi)較少的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)。
其他的(de)銻幾(ji)乎都用(yong)(yong)于(yu)下文(wen)所述(shu)的(de)三(san)(san)個方面。第(di)一項(xiang)應用(yong)(yong)是生(sheng)產(chan)聚對苯二甲酸(suan)乙二酯的(de)穩定劑(ji)和(he)催化劑(ji)。第(di)二項(xiang)應用(yong)(yong)則是去除玻璃中顯微鏡下可見的(de)氣(qi)泡(pao)的(de)澄清劑(ji),主要用(yong)(yong)途是制(zhi)造(zao)電(dian)視屏幕;這(zhe)(zhe)是因為銻離(li)子(zi)與氧氣(qi)接觸后阻礙了氣(qi)泡(pao)繼續生(sheng)成。第(di)三(san)(san)項(xiang)應用(yong)(yong)則是顏料。銻在半導體工業中的(de)應用(yong)(yong)正(zheng)不斷(duan)發展(zhan),主要是在超高電(dian)導率的(de)n-型硅(gui)晶圓中用(yong)(yong)作(zuo)摻雜劑(ji),這(zhe)(zhe)種材料用(yong)(yong)于(yu)生(sheng)產(chan)二極管、紅外線探(tan)測器(qi)和(he)霍爾效應元(yuan)件。20世(shi)紀(ji)50年(nian)代,小珠裝的(de)鉛(qian)銻合(he)(he)金用(yong)(yong)于(yu)給(gei)NPN型合(he)(he)金結晶體管的(de)發射器(qi)和(he)接收器(qi)上漆。銻化銦是用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)作(zuo)紅外探(tan)測儀的(de)材料。
銻(ti)(ti)(ti)的生物(wu)(wu)(wu)學或(huo)醫(yi)學應用(yong)很少(shao)(shao)。主要成分為銻(ti)(ti)(ti)的藥(yao)品(pin)稱作含銻(ti)(ti)(ti)藥(yao)劑,是一種催(cui)吐(tu)(tu)劑。銻(ti)(ti)(ti)化合物(wu)(wu)(wu)也用(yong)作抗原(yuan)蟲(chong)劑。從1919年(nian)起,酒石酸銻(ti)(ti)(ti)鉀(俗稱吐(tu)(tu)酒石)曾用(yong)作治療血吸蟲(chong)病的藥(yao)物(wu)(wu)(wu)。它后來逐漸被(bei)吡(bi)喹(kui)酮所(suo)取代。銻(ti)(ti)(ti)及(ji)其化合物(wu)(wu)(wu)用(yong)于多種獸醫(yi)藥(yao)劑,例如(ru)安修馬林(硫蘋果酸銻(ti)(ti)(ti)鋰(li))用(yong)作反(fan)芻(chu)動物(wu)(wu)(wu)的皮(pi)膚調節劑。銻(ti)(ti)(ti)對角(jiao)質化的組織(zhi)有(you)滋養(yang)和調節作用(yong),至少(shao)(shao)對動物(wu)(wu)(wu)是如(ru)此。
含銻的藥(yao)物也(ye)用作(zuo)治療家畜(chu)的利什(shen)曼病的選(xuan)擇之一,例如葡甲胺銻酸鹽。可(ke)惜的是,它不僅治療指數(shu)較低,而且難以(yi)進入(ru)一些利什(shen)曼原蟲無(wu)鞭毛(mao)體所在(zai)的骨(gu)髓,也(ye)就無(wu)法治愈影響(xiang)內臟的疾(ji)病。金(jin)屬(shu)銻制成的銻丸曾(ceng)用作(zuo)藥(yao)。但它被其他人從空氣中(zhong)攝入(ru)后會導致(zhi)中(zhong)毒。
在一些安(an)全火柴(chai)的火柴(chai)頭中(zhong)使(shi)用(yong)(yong)了(le)三硫(liu)化二銻。銻-124和(he)鈹一起用(yong)(yong)于中(zhong)子源:銻-124釋放出伽馬射線,引(yin)發(fa)鈹的光致蛻變(bian)。這(zhe)樣釋放出的中(zhong)子平均能量(liang)為24keV。銻的硫(liu)化物(wu)已被(bei)證實可以穩(wen)定汽車剎車片材料(liao)的摩擦系數。銻也用(yong)(yong)于制造子彈和(he)子彈示蹤劑(ji)。這(zhe)種元素也用(yong)(yong)于傳統的裝飾(shi)中(zhong),例(li)如(ru)刷(shua)漆和(he)藝術玻璃工藝。20世紀(ji)30年代前曾用(yong)(yong)它作(zuo)牙釉質的遮光劑(ji),但是多次發(fa)生中(zhong)毒后就不再使(shi)用(yong)(yong)了(le)。
銻(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)(he)它(ta)的(de)(de)許(xu)多(duo)化(hua)合(he)物有(you)毒(du),作(zuo)用機理為抑制酶(mei)的(de)(de)活(huo)性(xing),這點與砷(shen)類似;與同族的(de)(de)砷(shen)和(he)(he)鉍一樣,三(san)(san)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)毒(du)性(xing)要(yao)比五(wu)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)大(da)。但是,銻(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)毒(du)性(xing)比砷(shen)低得(de)多(duo),這可(ke)能(neng)是砷(shen)與銻(ti)(ti)(ti)(ti)之(zhi)間(jian)在(zai)攝(she)取、新陳代謝和(he)(he)排泄過(guo)程中(zhong)的(de)(de)巨大(da)差別所造成(cheng)的(de)(de):如(ru)三(san)(san)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)(he)五(wu)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)消(xiao)化(hua)道的(de)(de)吸收最多(duo)為20%;五(wu)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)在(zai)細胞中(zhong)不(bu)能(neng)被定量(liang)地還原為三(san)(san)價(jia)(jia)(事實上(shang)在(zai)細胞中(zhong)三(san)(san)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)反(fan)而會被氧化(hua)成(cheng)五(wu)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti));由于(yu)體(ti)內不(bu)能(neng)發(fa)生甲基化(hua)反(fan)應,五(wu)價(jia)(jia)銻(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)主(zhu)要(yao)排泄途徑是尿液。急(ji)性(xing)銻(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)毒(du)的(de)(de)癥狀也(ye)與砷(shen)中(zhong)毒(du)相似,主(zhu)要(yao)引(yin)(yin)起(qi)心(xin)(xin)臟毒(du)性(xing)(表現為心(xin)(xin)肌(ji)炎),不(bu)過(guo)銻(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)心(xin)(xin)臟毒(du)性(xing)還可(ke)能(neng)引(yin)(yin)起(qi)阿(a)-斯綜合(he)征。有(you)報告(gao)稱(cheng),從搪瓷(ci)杯中(zhong)溶解的(de)(de)銻(ti)(ti)(ti)(ti)等價(jia)(jia)于(yu)90毫克酒(jiu)(jiu)石酸(suan)銻(ti)(ti)(ti)(ti)鉀時,銻(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)毒(du)對人體(ti)只(zhi)有(you)短期(qi)影響;但是相當于(yu)6克酒(jiu)(jiu)石酸(suan)銻(ti)(ti)(ti)(ti)鉀時,就會在(zai)三(san)(san)天后致人死(si)亡。吸入銻(ti)(ti)(ti)(ti)灰也(ye)對人體(ti)有(you)害,有(you)時甚(shen)至(zhi)是致命(ming)的(de)(de):小劑量(liang)吸入時會引(yin)(yin)起(qi)頭疼、眩暈和(he)(he)抑郁;大(da)劑量(liang)攝(she)入,例如(ru)長(chang)期(qi)皮膚接觸(chu)可(ke)能(neng)引(yin)(yin)起(qi)皮膚炎、損害肝腎、劇烈而頻繁(fan)的(de)(de)嘔吐,甚(shen)至(zhi)死(si)亡。
銻不能(neng)與(yu)強(qiang)氧(yang)化劑(ji)、強(qiang)酸、氫鹵酸、氯或(huo)氟一起(qi)存放(fang),并且(qie)應與(yu)熱源隔絕。
銻(ti)在浸取時會從聚對苯二甲酸乙二酯(PET)瓶(ping)中進入液(ye)體。檢(jian)測到的(de)銻(ti)濃度標(biao)(biao)準則是瓶(ping)裝水低于(yu)飲用水,英國(guo)生產的(de)濃縮果汁被檢(jian)測到含銻(ti)44.7μg/L,遠遠超(chao)出歐盟自(zi)來水的(de)標(biao)(biao)準5μg/L。各個組織的(de)標(biao)(biao)準分別是:
世界衛生組織:20μg/L
日本:15μg/L
美(mei)國國家環境保護局、加拿大衛生部和安(an)大略(lve)省環境部:6μg/L
德國聯(lian)邦環境部:5μg/L
根據《中(zhong)華人民共和(he)國(guo)國(guo)家(jia)標準(zhun)污水綜(zong)合(he)排放標準(zhun)》,銻(ti)(Sb)屬于第一類(lei)污染物,其最高允(yun)許排放濃度為0.1mg/L。
歐(ou)盟(meng)將(jiang)銻列為高危害有毒物質和(he)可致癌物質并(bing)予(yu)以規管(guan)。
美國(guo)(guo)(guo)(guo)環(huan)境(jing)保護(hu)署限制(zhi)排(pai)入湖(hu)、河、棄置場和農田的鎘量(liang)并(bing)禁止殺蟲劑中含有(you)(you)銻。美國(guo)(guo)(guo)(guo)環(huan)境(jing)保護(hu)署允許(xu)飲用(yong)水含有(you)(you)10ppb的銻,并(bing)打算把限制(zhi)減到5ppb。美國(guo)(guo)(guo)(guo)食品和藥(yao)物管理局規定食用(yong)色(se)素的含銻量(liang)為(wei)不(bu)得多于15ppm。美國(guo)(guo)(guo)(guo)職(zhi)業(ye)(ye)安(an)全(quan)衛(wei)(wei)生署規定工(gong)作環(huan)境(jing)空氣中鎘含量(liang)在(zai)煙(yan)霧為(wei)100微(wei)克/立方(fang)米(mi),在(zai)鎘塵為(wei)200微(wei)克/立方(fang)米(mi)。美國(guo)(guo)(guo)(guo)職(zhi)業(ye)(ye)安(an)全(quan)衛(wei)(wei)生署計劃(hua)將空氣中所有(you)(you)鎘化(hua)合(he)物含量(liang)限制(zhi)在(zai)1到5微(wei)克/立方(fang)米(mi)美國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)職(zhi)業(ye)(ye)安(an)全(quan)和衛(wei)(wei)生研究所希望(wang)讓工(gong)人盡量(liang)少呼吸到銻以(yi)防止膀胱癌。
銻(ti)該品根據《危(wei)險化學品安全管理條例(li)》受公安部門管制。
密封包裝,并貯于(yu)干燥通(tong)風(feng)處。遠(yuan)離火種(zhong)、熱(re)源,防(fang)止陽光直射。切忌與氧化劑、食用化學品、酸類等共儲混運。
滅(mie)(mie)火:干粉、砂土。禁止CO2和(he)酸堿滅(mie)(mie)火劑。
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