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銻
第五周期ⅤA族元素
銻塊
銻（英文名：Antimony）是一種金屬元素，位于元素周期表第五周期VA族，元素符號(hào)為Sb，原子序數(shù)51，原子量121.75，其在自然界中有兩種穩(wěn)定的同位素Sb121、Sb123，純銻常溫下是一種銀白色金屬，其密度為6.68 g/cm3（20?C），熔點(diǎn)為630 ℃，沸點(diǎn)為1750 ℃（101.325 kPa）。銻質(zhì)脆且容易磨損破碎，無延展性，導(dǎo)熱性差，導(dǎo)電率僅為銀的4.2%。銻是易熔有色金屬之一，有四種同素異形體，即灰銻、黑銻、黃銻和爆銻，后三種均不穩(wěn)定。銻化學(xué)性質(zhì)與砷相似，能與氫氣、氧氣、硫、鹵素以及金屬等單質(zhì)，氧化性酸、堿、鹽以及氧化物，烷基汞等有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)。銻在制造工業(yè)合金、阻燃劑、半導(dǎo)體、醫(yī)藥等領(lǐng)域均有應(yīng)用。
基本信息
中文名
銻
英文名
Antimony
拼音
tī
元素符號(hào)
Sb
原子序數(shù)
51
原子量
121.76
元素類別
金屬
族
VA族
周期
第五周期
區(qū)
p區(qū)
電子排布
[Kr] 4d1o 5s2 5p3
CAS編號(hào)
7440-36-0
物理性質(zhì)
外觀
銀白色
熔點(diǎn)
630 ℃
沸點(diǎn)
1750 ℃（101.325 kPa）
密度
6.68 g/cm3（20 ℃）
熔化熱
19.8 kJ/mol
汽化熱
195 kJ/mol
比熱容
209 J/（kg·K）
原子性質(zhì)
氧化態(tài)
-3、-2、-1、+1、+2、+3、+4、+5
電負(fù)性
2.05（鮑林標(biāo)度）
原子半徑
145 pm
發(fā)現(xiàn)歷史
銻的化合物也在古代就為人所知。據(jù)考證，公元前4000年，在迦勒底的泰洛挖掘到含銻鑄件—古瓶碎片；公元前2200-2500年期間，在埃及發(fā)現(xiàn)嵌有金屬銻層的古銅器。據(jù)傳，古希臘人早就用硫化銻作藥物和婦女畫眉的化妝品。但直到公元50年，人們?nèi)匀徽`認(rèn)硫化銻為銻，稱為“stibium”或“antimonium”。十六世紀(jì)初期，德國僧人B.萬倫廷（B Valentine）才著文辨析金屬銻與其硫化物，并較詳細(xì)地介紹了金屬銻的用途、性質(zhì)及提取方法，該文是最早的有關(guān)金屬銻的著作。十六世紀(jì)中葉，德國科學(xué)家G.阿格里科拉（Georg Agricola）和伯英古索曾詳盡介紹了銻的熔析技術(shù)，后者還列舉了銻的一些有用性質(zhì)和用途。之后，法國化學(xué)家N.萊默雷也發(fā)表了關(guān)于銻的專論。
英文“antimony”源于希臘“anti”和“monos”兩字的復(fù)合詞，原義是“很少單獨(dú)出現(xiàn)的金屬”。銻能使黃金發(fā)脆而降低其延展性，早為古煉丹家所知，因而西文又名為“regulus”，原意“小皇帝”。
分布情況
二十世紀(jì)末以來，中國已經(jīng)成為世界上最大的銻生產(chǎn)國，中國湖南冷水江市錫礦山是世界上獨(dú)一無二的單一銻礦床，有“世界銻都”之稱，但面臨資源枯竭的困境。銻在自然界中的分布形式主要為自然銻和銻砷、銻銀合金、硫化物和氧硫化物、含硫鹽礦物、氧化物、銻酸鹽。其存在形態(tài)按照化合價(jià)分有-3、0、+3、+5，其中主要以+3、+5存在與礦石礦物及天然水的溶解鹽中。
自然銻通常與砷、銀、方鐵礦、黃鐵礦等物質(zhì)共生于炙熱的礦脈中，最常見的銻是鐘乳狀、塊狀、放射狀聚集在一起的集合體，顏色呈鉛灰色，略帶一點(diǎn)藍(lán)色，條痕則呈黑色，不透明，具金屬光澤。
已知的銻礦物和含銻礦物有120多種，其中主要礦物有輝銻礦（Sb?S?）、方銻礦（Sb?O?）、銻華（Sb?O?）、銻赭石（Sb?O?·Sb?O?·H?O）、黃銻華[(Sb?O?)OH]、硫氧銻礦（HgSb?S?）等。
銻同位素
自然界中，銻存在兩種穩(wěn)定的同位素，即121Sb和123Sb，它們?cè)诜磻?yīng)堆輻照下能生成122Sb和12?Sb。12?Sb半衰期為60.2 d，能發(fā)射分支比很大的γ射線，可用作放射性示蹤劑。
裂變產(chǎn)物中有17種銻的放射性同位素，大部分壽命都很短，其中壽命較長的12?Sb半衰期為2.76 a。12?Sb能從乏燃料后處理工藝流程中的高放廢液（1 AW）中大量提取。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
銻為銀白色的金屬，密度為6.68 g/cm3（20?C），熔點(diǎn)為630 ℃，沸點(diǎn)為1750 ℃（101.325 kPa）。銻質(zhì)脆且容易磨損破碎，無延展性，導(dǎo)熱性差，導(dǎo)電率僅為銀的4.2%。隨著金屬純度的提高，銻的機(jī)械強(qiáng)度下降。銻與砷、硒、碲、鍺、硅等元素常被視為半金屬或準(zhǔn)金屬，其物理化學(xué)性質(zhì)與砷相似，兩種元素能無限互熔，在提取冶金中常不易徹底分離。
銻是易熔有色金屬之一，有四種同素異形體，即灰銻、黑銻、黃銻和爆銻，后三種均不穩(wěn)定。灰銻即所謂的金屬銻，表面呈銀白色金屬光澤，斷面呈紫黑色金屬光澤，其極易結(jié)晶。黑銻是無定形黑色粉末，比灰銻易揮發(fā)。當(dāng)金屬銻驟冷或在-40 ℃用空氣或氧氣氧化液態(tài)銻化氫時(shí)，可得到黑銻。黃銻極不穩(wěn)定，高于-90 ℃時(shí)，在黑暗中也可變?yōu)楹阡R，在-50 ℃時(shí)黃銻迅速變成普通金屬銻。爆銻表面光滑柔軟，用硬物輕輕敲擊、摩擦、受熱時(shí)很容易發(fā)生爆炸。
化學(xué)性質(zhì)
銻在化學(xué)反應(yīng)中常表現(xiàn)為正三價(jià)，在特殊情況下才生成五價(jià)化合物，僅在金屬化合物中呈現(xiàn)共價(jià)及負(fù)價(jià)。而與氫結(jié)合可生成SbH?，表現(xiàn)為負(fù)三價(jià)。銻的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，具有金屬性和非金屬性兩種特性。
與單質(zhì)反應(yīng)
氫氣
800 ℃時(shí)，銻開始溶解氫，銻與霧狀的氫反應(yīng)生成氫化銻。
氧氣
300-900 ℃時(shí)，在空氣中加熱銻會(huì)得到四氧化二銻。
硫
鹵素
金屬
真空中加熱熔融銻和鋁，兩者反應(yīng)生成AlSb。
將銻與鎵放入石英管，在氫氣流中加熱到720-730 ℃熔融，兩者反應(yīng)生成GaSb。
在干燥的液態(tài)氨中加熱銻和鋰，兩者反應(yīng)生成Li?Sb。
與無機(jī)化合物反應(yīng)
酸
堿
鹽
銻能與五氯化銻反應(yīng)生成三氯化銻。
銻能與沸錫鹽溶液中的錫鹽發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下。
氧化物
銻能與水在加熱至900 ℃以上的條件下反應(yīng)，生成三氧化二銻和氫氣。
與有機(jī)化合物反應(yīng)
銻能與三氟甲基碘反應(yīng)生成叁三氟甲基銻（叁銻）和雙三氟甲基碘化銻。
銻能與烷基汞反應(yīng)生置換出汞，反應(yīng)方程式如下。
制備方法
提取銻的主要礦石原料為銻金礦和銻精礦，兩者都接近于輝銻礦，其主要成分為三硫化銻。銻的冶煉工藝主要分為濕法煉銻和火法煉銻，以火法工藝為主，簡要介紹以下幾種冶煉工藝：
火法煉銻
（1）揮發(fā)熔煉-還原熔煉
揮發(fā)熔煉-還原熔煉主要為鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉-反射爐還原熔煉，該工藝的工作原理類似于高爐煉鐵，均利用氧化還原的原理來處理硫化銻礦。該工藝流程包括制團(tuán)干燥、鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉、反射爐還原熔煉以及精煉除鉛和砷四個(gè)主要流程。以銻金礦為例，首先將銻金礦與石灰配合制團(tuán)，干燥；將焦炭、熔劑、銻锍（硫化銻與其他金屬硫化物的合金）交替放入鼓風(fēng)爐中，焦炭為還原劑，將硫化銻等金屬硫化物還原為金屬單質(zhì)，同時(shí)金屬銻被氧化得到易揮發(fā)的銻氧粉，即三氧化二銻。將銻氧粉收集在反射爐中，配入還原煤得到粗銻，將煤燃燒所得灰分和礦渣回收，再投入鼓風(fēng)爐中熔煉。然后經(jīng)過精煉去除鉛和砷，從而得到精銻，即銻錠。
鼓風(fēng)爐揮發(fā)熔煉-反射爐還原熔煉工藝流程
（2）直接熔煉
直接熔煉是指通過還原劑（CO、H?、C、Fe）直接置換硫化銻礦中的銻，主要有沉淀熔煉法、反應(yīng)熔煉法、堿性熔煉法、氫還原法等。各方法的反應(yīng)原理如下：
濕法煉銻
（1）堿法煉銻
堿法煉銻的原理是利用硫化銻與Na?O或Na?CO?必須在還原劑條件下作用時(shí)才能析出銻，而鉛、鉍、鋅等可在沒有還原劑條件下與Na?O或Na?CO?反應(yīng)，以殘?jiān)男问脚c銻分離，基本反應(yīng)如下：
（2）酸法煉銻
酸法煉銻是酸性條件下利用浸出劑浸取礦石中以硫化銻和氧化銻形式存在的銻，其中保持酸性條件的目的是使氧化銻與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，銻以鹽的形式進(jìn)入溶液；浸出劑作為氧化劑，使得銻礦中的大部分硫進(jìn)入浸出渣，從而銻以氯化物的形式進(jìn)入溶液。之后對(duì)浸出液進(jìn)行水解中和、電解等步驟，制取相應(yīng)的金屬銻或銻白等產(chǎn)品。
應(yīng)用領(lǐng)域
銻與其他有色金屬不同，很少單獨(dú)使用。純金屬銻除了用于電鍍，其他多以制成合金、化合物的形式使用。
工業(yè)合金
銻在蓄電池工業(yè)中可用于制作蓄電池柵極以及接頭零件，電池柵極是鉛銻合金，具有澆筑流動(dòng)性好、易成型、薄且強(qiáng)度高的特性，能夠減小蓄電池的組裝尺寸，合金中的銻能夠保證電池的導(dǎo)電性并降低電化學(xué)腐蝕。。
銻在機(jī)械工業(yè)和電力佳通運(yùn)輸業(yè)中可用于制作軸承合金（也叫做巴氏合金），如錫基巴氏合金就是以錫、銻、銅為基本組分的，銻和銅的加入能夠使合金強(qiáng)度增加、塑性降低、耐疲勞極限提高，還可以有效防止合金在融化時(shí)氧化從而顯著降低合金的熱膨脹系數(shù)。
其他需要用到銻的工業(yè)合金還有銻青銅，可用來制作小齒輪、摩擦齒輪以及機(jī)床和電動(dòng)機(jī)的受重載荷的軸襯；活字金，也稱印刷合金，具有熔點(diǎn)低、易澆筑的特性，并且能保證鑄造的鉛字輪廓清晰經(jīng)久耐用；含銻5%的錫基焊料，可用于焊接電氣裝置、冷凍器盤、銅管等；鉛基合金軟管，可用于包裝食品、醫(yī)藥以及化工品等；硬鉛（鉛銻二元合金），可以通過調(diào)整銻的添加量獲得不同性質(zhì)的硬鉛，如含銻8-12%的硬鉛可制作耐酸釜，含銻28%的硬鉛可配置耐磨管嘴材料等。
阻燃劑
銻最大的應(yīng)用領(lǐng)域是用于生產(chǎn)阻燃劑。銻白（Sb?O?）是銻的主要用途之一，是阻燃劑的重要原料，廣泛應(yīng)用于塑料、造紙、紡織品、家用電器、橡膠制備等領(lǐng)域。利用Sb?O?對(duì)水滑石改性，可獲得針對(duì)ABS的高效阻燃劑。銻白也是良好的滅火防火原料，既能阻燃也能增加塑料耐熱性，是不少塑料理想的阻燃劑。銻白還可用于安全膠卷、高溫絕緣材料、大功率電路原件等。
半導(dǎo)體
高純銻主要用于半導(dǎo)體行業(yè)，可以形成銻化銦、銻化鎵、銻化鋁等化合物半導(dǎo)體，還可以作為半導(dǎo)體硅和鍺的摻雜元素，形成N型半導(dǎo)體。銻化銦(InSb)是重要的半導(dǎo)體材料，具有物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、工藝兼容性優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。在紅外探測領(lǐng)域具有廣闊的前景。InSb紅外探測器更是在天文觀測、精確制導(dǎo)（包括便攜式防空導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈、空-空導(dǎo)彈以及巡航導(dǎo)彈等在內(nèi)的多種紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈）領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
顏料
銻白是一種優(yōu)良的白色顏料并且具有耐光、耐熱穩(wěn)定性好的特性。銻白具有很好的遮蔽鐵胎的作用，在搪瓷工業(yè)中應(yīng)用廣泛，可以使涂刷過銻白的陶瓷具有白色的釉面，并且使陶瓷不發(fā)脆、耐沖擊。
醫(yī)療
銻在醫(yī)療領(lǐng)域可用于制備醫(yī)藥，如可用于人體驅(qū)腸蟲劑、抗原蟲劑尿素銻胺（
其他
銻代錫制成的銻青銅性能好，用作齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)等的軸襯。納米級(jí)三氧化二銻可作為聚酯縮聚催化劑。銻酸鈉除除可作阻燃劑外，還用于顯像管、光學(xué)用玻璃、各種高級(jí)玻璃澄清劑等。
安全事宜
毒性
銻是中等毒性元素，對(duì)成年人的致死量為97.2 mg，對(duì)兒童致死量為48.6 mg，元素銻毒性大于無機(jī)銻鹽，三價(jià)銻毒性強(qiáng)于五價(jià)銻。急性吸入銻中毒主要損害呼吸系統(tǒng)，急性口服銻中毒主要體現(xiàn)為腸道癥狀，同時(shí)還可能有肝、腎、心損害。
代謝特征
三價(jià)銻廣泛分布于肝、骨骼、胰腺、甲狀腺、心臟等器官。五價(jià)銻主要分布于血漿中。銻可由糞中排出，三價(jià)銻50%由糞便排出，其余大部分由尿排出。
毒理機(jī)制
銻及其化合物對(duì)人體具有刺激作用，并能與體內(nèi)疏基結(jié)合進(jìn)而干擾酶的活性或破壞細(xì)胞內(nèi)離子平衡，損害神經(jīng)系統(tǒng)和其他器官。銻能刺激腸胃黏膜，直接作用嘔吐中樞或經(jīng)迷走神經(jīng)傳至延髓嘔吐中樞，引發(fā)嘔吐；銻還可以引起心臟節(jié)律紊亂、心室顫動(dòng)等。
急救措施
銻中毒后，需要立即將患者從中毒現(xiàn)場轉(zhuǎn)移，脫掉被污染的衣物并且用清水沖洗被污染的皮膚，消化道中毒可使用溫水洗胃；可以使用二巰基丁二酸鈉和二巰基丙醇驅(qū)銻治療；可以使用大劑量B族維生素和維生素C保護(hù)心、肝、腎，早期可用激素治療出現(xiàn)肺炎肺水腫的患者。
銻污染的修復(fù)
針對(duì)土壤的治理方法可以分為三種：物理修復(fù)法、生物修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法。
（1）物理修復(fù)法
方法 | 原理 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用場景 |
換土法 | 用干凈土壤替換已被重金屬污染的土壤 | 操作簡單直接 | 污染深度和污染范圍會(huì)提高成本 | 適用于污染較小的區(qū)域；淺層污染土壤 |
熱修復(fù)法 | 將電極插入土壤中，形成電場，重金屬離子在電場作用下向電極移動(dòng)，并在電極處富集。 | 修復(fù)期短；后續(xù)收集到的重金屬方便處理 | 修復(fù)范圍有限；修復(fù)成本高；必須考慮土壤的本身?xiàng)l件（pH、溫度等） | |
電動(dòng)修復(fù)法 | 通過吸收熱蒸汽、微波或者紅外輻射的能量加熱受污染的土壤。 | 去除的重金屬較為單一；受到土壤自身?xiàng)l件限制；不適合大范圍使用 | 適用于容易揮發(fā)的金屬 | |
膜處理修復(fù)技術(shù) | 利用新型的功能膜對(duì)銻的靜電吸附或者絡(luò)合吸附。 | 成本低；修復(fù)效果高；不會(huì)造成二次污染 |
（2）生物修復(fù)法
生物修復(fù)法的原理是利用微生物代謝和植物生長等生理作用，將污染物從土壤中去除。
方法 | 原理 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用場景 |
植物修復(fù)技術(shù) | 通過一種或多種重金屬的超強(qiáng)富集，利根部吸收和轉(zhuǎn)移 | 環(huán)境友好；成本較低 | 對(duì)于高度污染，需與其他技術(shù)聯(lián)合使用 | 中低水平重金屬污染 |
微生物修復(fù)技術(shù) | 利用微生物本身的代謝誘導(dǎo)土壤中的重金屬氧化或還原，將高毒性的重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒性的重金屬離子或金屬，然后被土壤中的植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)。 | 對(duì)環(huán)境影響小；成本低 | 修復(fù)能力有限；修復(fù)時(shí)間長；需與其他技術(shù)聯(lián)合使用 | |
（3）化學(xué)修復(fù)技術(shù)
化學(xué)修復(fù)技術(shù)是指將化學(xué)試劑投入受污染的土壤，以改變重金屬在土壤中存在的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，從而達(dá)到去除重金屬的目的。
方法 | 原理 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
固化/穩(wěn)定化技術(shù) | 向土壤中添加固定劑（沸石、粘土、生物炭等）以降低重金屬的遷移率和生物利用度；重金屬還可以通過絡(luò)合、沉淀和吸附反固定在土壤中。 | 長期使用改良劑會(huì)改變土壤的理化性質(zhì)，導(dǎo)致土壤中重金屬的固定化。 | |
土壤淋洗技術(shù) | 利用各種試劑和萃取劑（無機(jī)提取劑、有機(jī)螯合劑和表面活性劑），通過浸泡等手段將重金屬從土壤中解析出來。 | 修復(fù)時(shí)間短；修復(fù)效果好；去除重金屬相對(duì)徹底；效率高 | 土壤淋洗后產(chǎn)生的淋洗液中仍含有大量的重金屬，造成二次污染，故需要對(duì)淋洗液進(jìn)行后續(xù)處理；修復(fù)成本較高。 |
針對(duì)水體銻污染，主要有吸附法、沉淀法、電化學(xué)法三種處理方法。
（1）吸附法
吸附法是指利用吸附劑對(duì)銻的吸附作用修復(fù)水體的方法。
方法 | 原理 | 優(yōu)點(diǎn) |
生物吸附法 | 通過生物吸附劑吸附廢水中重金屬離子。 | 成本低；吸附容量大；清潔環(huán)保；無毒性限制；可再生性 |
金屬氧化物吸附法 | 將銻離子通過金屬氧化物的吸附作用從廢水中分離出來。 | |
碳材料吸附法 | 碳材料如活性炭、石墨、納米碳材料(碳納米管、碳納米纖維、納米碳球)等多種材料對(duì)銻離子的吸附 | 廣泛應(yīng)用于有機(jī)物和重金屬去除領(lǐng)域 |
（2）沉淀法
沉淀法是指在廢水中加入合適的藥劑，與銻離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成沉淀與絮凝體，達(dá)到治理廢水中銻污染的效果。
方法 | 原理 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用場景 |
沉淀法 | 在廢水中加入藥劑，與銻離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成沉淀與絮凝體。 | 材料成本低；操作簡單 | 二次污染 | 低污染銻廢水 |
（3）電化學(xué)法
方法 | 原理 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用場景 |
電化學(xué)法 | 溶液中發(fā)生電化學(xué)的氧化還原，經(jīng)過絮凝、沉淀等過程去除污染物 | 材料成本低；操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 |
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