銻(Antimony),金(jin)屬元(yuan)素,元(yuan)素符號Sb,原子序數51,銀白(bai)色(se)有光(guang)澤硬而脆的金(jin)屬(常制成棒、塊、粉等多種形狀(zhuang))。有鱗片(pian)狀(zhuang)晶體(ti)結構。在潮濕空氣(qi)中逐漸失(shi)去光(guang)澤,強熱則燃燒成白(bai)色(se)銻的氧(yang)化(hua)物。易溶(rong)于(yu)王水(shui),溶(rong)于(yu)濃硫酸。相對密(mi)度6.68,熔點630℃,沸點1635℃,原子半(ban)徑為1.28?,電負(fu)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,銻是(shi)一種稀有(you)金屬,在電(dian)氣、化(hua)學(xue)、醫藥(yao)等(deng)工業領域用途(tu)極廣,氧化(hua)銻是(shi)現代(dai)信息家電(dian)產品(pin)生產中(zhong)重要的阻燃增(zeng)效劑。
銻是一種帶有銀色(se)光澤的(de)灰色(se)金屬,其(qi)莫氏硬度為3。因(yin)此,純銻不能用于制造硬的(de)物件:中(zhong)國的(de)貴州省(sheng)曾在1931年發行(xing)銻制的(de)硬幣(bi),但因(yin)為銻很容(rong)易(yi)磨損(sun),在流通過程損(sun)失(shi)嚴重。
物態 固態
密度(du) 6.697g·cm3
熔點(dian) 903.78K,630.63°C,1167.13°F
沸(fei)點 1860K,1587°C,2889°F
熔(rong)化熱 19.7kJ·mol
汽化熱(re) 193.43kJ·mol
比熱容 25.23J·mol·K
壓/Pa 1 10 100 1000 10000 100000
溫(wen)/K 807 876 1011 1219 1491 1858
許(xu)多物體有熱脹(zhang)冷(leng)(leng)縮的(de)特性,比(bi)如常用的(de)溫度計就是利(li)用了水銀熱脹(zhang)冷(leng)(leng)縮的(de)原理。但是,銻(ti)與(yu)眾不同,它在一定溫度范圍內會熱縮冷(leng)(leng)脹(zhang)。
銻(ti)是(shi)氮族(zu)元(yuan)素(15族(zu)),電(dian)負性(xing)為2.05(鮑林標度(du))。根據(ju)元(yuan)素周(zhou)期律,它的(de)電(dian)負性(xing)比錫和鉍大,比碲和砷小。銻(ti)在室溫下的(de)空氣中是(shi)穩定的(de),但加熱時(shi)能(neng)與氧(yang)氣反應生成三氧(yang)化二(er)銻(ti)。銻(ti)在一般(ban)條件下不與酸反應。
已知(zhi)銻(ti)(ti)(ti)(ti)有四種同(tong)素(su)異形(xing)體(ti)(ti)——一種穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)金屬(shu)銻(ti)(ti)(ti)(ti)和三(san)(san)種亞穩態銻(ti)(ti)(ti)(ti)(爆(bao)炸(zha)性銻(ti)(ti)(ti)(ti)、黑(hei)(hei)銻(ti)(ti)(ti)(ti)、黃(huang)銻(ti)(ti)(ti)(ti))。金屬(shu)銻(ti)(ti)(ti)(ti)是一種易(yi)(yi)碎的(de)(de)(de)銀(yin)白色有光澤的(de)(de)(de)金屬(shu)。把熔融的(de)(de)(de)銻(ti)(ti)(ti)(ti)緩慢(man)冷卻,金屬(shu)銻(ti)(ti)(ti)(ti)就會結成三(san)(san)方晶(jing)系的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti),其(qi)與砷的(de)(de)(de)灰色同(tong)素(su)異形(xing)體(ti)(ti)異質(zhi)同(tong)晶(jing)。罕(han)見的(de)(de)(de)爆(bao)炸(zha)形(xing)狀的(de)(de)(de)銻(ti)(ti)(ti)(ti)可(ke)由(you)電解三(san)(san)氯(lv)化(hua)(hua)銻(ti)(ti)(ti)(ti)制(zhi)得,用尖銳的(de)(de)(de)器具刮擦它(ta)就會發生(sheng)放熱的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學反(fan)應(ying),放出白煙并生(sheng)成金屬(shu)銻(ti)(ti)(ti)(ti)。如果在(zai)(zai)研(yan)缽(bo)中用研(yan)杵將(jiang)它(ta)磨碎,就會發生(sheng)劇(ju)烈的(de)(de)(de)爆(bao)炸(zha)。黑(hei)(hei)銻(ti)(ti)(ti)(ti)是由(you)金屬(shu)銻(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)蒸汽急(ji)劇(ju)冷卻形(xing)成的(de)(de)(de),它(ta)的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)結構(gou)與紅磷和黑(hei)(hei)砷相同(tong),在(zai)(zai)氧氣中易(yi)(yi)被氧化(hua)(hua)甚至自燃。當溫度降(jiang)到100℃時,它(ta)逐漸轉(zhuan)變成穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)晶(jing)型(xing)。黃(huang)銻(ti)(ti)(ti)(ti)是最不穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)一種,只能由(you)銻(ti)(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)氫在(zai)(zai)-90℃下氧化(hua)(hua)而得。在(zai)(zai)這(zhe)種溫度和環境光線的(de)(de)(de)作用下,亞穩態的(de)(de)(de)同(tong)素(su)異形(xing)體(ti)(ti)會轉(zhuan)化(hua)(hua)成更穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)銻(ti)(ti)(ti)(ti)。
金屬銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)結構(gou)為層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀結構(gou)(空間群:R3m),而每(mei)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)都(dou)包含相連的(de)(de)(de)褶皺六元環(huan)結構(gou)。最(zui)近(jin)的(de)(de)(de)和次近(jin)的(de)(de)(de)銻(ti)(ti)原子形成(cheng)變(bian)形八(ba)面(mian)體,在相同雙(shuang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中的(de)(de)(de)三(san)個(ge)銻(ti)(ti)原子比其他三(san)個(ge)相距(ju)略近(jin)一些。這種距(ju)離(li)上的(de)(de)(de)相對近(jin)使(shi)得(de)金屬銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)密(mi)度達到6.697g/cm3,但層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間的(de)(de)(de)成(cheng)鍵很弱也造成(cheng)它(ta)很軟且(qie)易(yi)碎(sui)。
銻有兩種穩(wen)定同(tong)位(wei)素(su),121Sb的(de)自然豐度(du)為57.36%,而123Sb的(de)自然豐度(du)為42.64%。銻還有35種放(fang)射性(xing)同(tong)位(wei)素(su),其中(zhong)半衰(shuai)期(qi)最(zui)長(chang)的(de)125Sb為2.75年。此外(wai)(wai),已發(fa)現了29種亞穩(wen)態。這其中(zhong)最(zui)穩(wen)定的(de)是124Sb,半衰(shuai)期(qi)為60.20天(tian),它可以(yi)用作中(zhong)子(zi)源。比穩(wen)定同(tong)位(wei)素(su)123Sb輕的(de)同(tong)位(wei)素(su)傾向(xiang)于發(fa)生β+衰(shuai)變(bian),而較(jiao)重的(de)同(tong)位(wei)素(su)更(geng)易(yi)發(fa)生β-衰(shuai)變(bian)。當然也(ye)有一些例外(wai)(wai)。
銻化合物通常分(fen)為+3價和+5價兩(liang)類(lei)。與同主族(zu)的砷(shen)一樣,它的+5氧化態更(geng)為穩(wen)定。
三氧(yang)化二(er)銻(ti)可由(you)銻(ti)在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)中燃燒制得(de)。在(zai)(zai)氣(qi)相(xiang)中,它(ta)以雙聚(ju)體Sb4O6的形(xing)(xing)(xing)式存在(zai)(zai),但冷凝時會(hui)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)多聚(ju)體。五(wu)氧(yang)化二(er)銻(ti)只能(neng)(neng)用濃硝(xiao)酸(suan)氧(yang)化三價(jia)(jia)銻(ti)化合物(wu)制得(de)。銻(ti)也能(neng)(neng)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)混合價(jia)(jia)態(tai)化合物(wu)——四氧(yang)化二(er)銻(ti),其中的銻(ti)為Sb(III)和Sb(V)。與磷和砷不同的是,這些(xie)氧(yang)化物(wu)都(dou)是兩(liang)性的,它(ta)們(men)不形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)定義明確的含氧(yang)酸(suan),而是與酸(suan)反(fan)應形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)銻(ti)鹽。
還(huan)沒有(you)制得(de)亞銻(ti)酸(suan)(Sb(OH)3),但它的共(gong)軛堿亞銻(ti)酸(suan)鈉可由熔(rong)融的氧(yang)化(hua)鈉與三氧(yang)化(hua)二銻(ti)反應制得(de)。過渡金(jin)屬(shu)的亞銻(ti)酸(suan)鹽也已制得(de)。銻(ti)酸(suan)只能以水合(he)(he)物(wu)HSb(OH)6的形式存(cun)在。這些鹽脫水得(de)到混合(he)(he)氧(yang)化(hua)物(wu)。
許多銻(ti)(ti)(ti)(ti)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石是硫化物,其(qi)中如輝(hui)銻(ti)(ti)(ti)(ti)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(Sb2S3)、深紅銀礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(Ag3SbS3)、輝(hui)銻(ti)(ti)(ti)(ti)鉛礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、脆硫銻(ti)(ti)(ti)(ti)鉛礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)和硫銻(ti)(ti)(ti)(ti)鉛礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)。五硫化二銻(ti)(ti)(ti)(ti)是一種非整(zheng)比化合物,銻(ti)(ti)(ti)(ti)處于+3氧(yang)化態并含有S-S鍵。有多種硫代銻(ti)(ti)(ti)(ti)酸(suan)鹽是已知的。
銻(ti)能形成(cheng)兩類(lei)鹵化(hua)物——SbX3和SbX5。其中(zhong)三鹵化(hua)物(SbF3、SbCl3、SbBr3和SbI3)的(de)空(kong)間構(gou)型都(dou)是三角錐形。三氟化(hua)銻(ti)可以由三氧化(hua)二(er)銻(ti)與氫氟酸(suan)反應制(zhi)得:
Sb2O3 + 6HF→2SbF3 + 3H2O
這種氟(fu)(fu)化(hua)物是(shi)路易斯酸,能結合氟(fu)(fu)離子形成配離子SbF4-和SbF52-。熔(rong)化(hua)的(de)三氟(fu)(fu)化(hua)銻(ti)(ti)是(shi)一種弱的(de)導體(ti)。三氯(lv)化(hua)銻(ti)(ti)則由三硫化(hua)二銻(ti)(ti)溶于鹽(yan)酸制(zhi)得:
Sb2S3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2S
五(wu)(wu)鹵(lu)化(hua)(hua)物(SbF5和SbCl5)氣(qi)態時的空間構(gou)型為三角雙錐形。但是轉化(hua)(hua)為液態后,五(wu)(wu)氟化(hua)(hua)銻(ti)形成聚(ju)合物,而五(wu)(wu)氯化(hua)(hua)銻(ti)依舊(jiu)是單體。五(wu)(wu)氟化(hua)(hua)銻(ti)是很強(qiang)的路(lu)易斯酸(suan),可用(yong)于配制著名的超強(qiang)酸(suan)氟銻(ti)酸(suan)(HSbF6)。
銻的鹵氧(yang)化(hua)物比砷和(he)磷更為常見。三氧(yang)化(hua)二銻溶于濃酸再稀釋(shi)可形成銻酰化(hua)合物,例如SbOCl和(he)(SbO)2SO4。
這類化(hua)(hua)合物(wu)通(tong)常(chang)被(bei)視作(zuo)Sb的(de)衍生物(wu)。Sb金屬(shu)性不強,能與(yu)金屬(shu)形成銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)物(wu),例如銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)銦(InSb),銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)銀(Ag3Sb),銻(ti)(ti)(ti)鈀礦(Pd5Sb2),方銻(ti)(ti)(ti)金礦(AuSb2),紅(hong)銻(ti)(ti)(ti)鎳礦(NiSb)等。堿金屬(shu)和鋅的(de)銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)物(wu),例如Na3Sb和Zn3Sb2比以上物(wu)質(zhi)更為活潑。這些銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)物(wu)用酸處理可以生成不穩定的(de)氣體(ti)銻(ti)(ti)(ti)化(hua)(hua)氫(SbH3)。
銻(ti)(ti)化物(wu)一(yi)般以共價(jia)(jia)鍵(jian)(jian)(jian)鏈接,是(shi)電子(zi)云的(de)重疊(die)(die),所以共價(jia)(jia)鍵(jian)(jian)(jian)最(zui)本質的(de)分類方式(shi)就(jiu)是(shi)它們的(de)重疊(die)(die)方式(shi)。σ鍵(jian)(jian)(jian),π鍵(jian)(jian)(jian),δ鍵(jian)(jian)(jian)在有機(ji)化合物(wu)中,通常(chang)把(ba)共價(jia)(jia)鍵(jian)(jian)(jian)以其共用的(de)電子(zi)對數分為單(dan)鍵(jian)(jian)(jian)、雙鍵(jian)(jian)(jian)以及三鍵(jian)(jian)(jian)。單(dan)鍵(jian)(jian)(jian)是(shi)一(yi)根(gen)σ鍵(jian)(jian)(jian);雙鍵(jian)(jian)(jian)和(he)三鍵(jian)(jian)(jian)都(dou)含一(yi)根(gen)σ鍵(jian)(jian)(jian),其余1根(gen)或2根(gen)是(shi)π鍵(jian)(jian)(jian)。但(dan)無(wu)(wu)機(ji)銻(ti)(ti)化物(wu)不(bu)用此法。原(yuan)因(yin)是(shi),無(wu)(wu)機(ji)銻(ti)(ti)化物(wu)中經(jing)常(chang)出(chu)現的(de)共軛體系(離域π鍵(jian)(jian)(jian))使得某兩個原(yuan)子(zi)之間共用的(de)電子(zi)對數很難(nan)確定(ding),因(yin)此無(wu)(wu)機(ji)物(wu)中常(chang)取平(ping)均鍵(jian)(jian)(jian)級(ji),作為鍵(jian)(jian)(jian)能的(de)粗略標準(zhun)。
Sb3- + 3H+ =SbH3↑
有(you)機(ji)銻(ti)(ti)化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)一般可由格氏試劑對鹵化(hua)銻(ti)(ti)的烷基(ji)化(hua)反應制備。已知有(you)大量三價和(he)(he)五價的有(you)機(ji)銻(ti)(ti)化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)——包括混合(he)氯代(dai)(dai)衍生物(wu)(wu)(wu),還有(you)以銻(ti)(ti)為中心的陽離(li)子和(he)(he)陰離(li)子。例如Sb(C6H5)3(三苯基(ji)銻(ti)(ti))、Sb2(C6H5)4(含有(you)一根Sb-Sb鍵(jian))以及環狀(zhuang)的[Sb(C6H5)]n。五配(pei)位的有(you)機(ji)銻(ti)(ti)化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)也很常見,例如Sb(C6H5)5和(he)(he)一些類似的鹵代(dai)(dai)物(wu)(wu)(wu)。
銻是全球性污染物,是國際上最為(wei)關(guan)注的有毒(du)金(jin)屬元素之一。與其他有毒(du)金(jin)屬如汞和砷等相比,人(ren)們對(dui)銻的環境污染過程和生(sheng)物地球化學循環還缺乏系統認識(shi)。
化(hua)學形態(tai)、微(wei)生物(wu)和(he)有機質的(de)(de)影(ying)響(xiang),及同位素(su)等現代分析(xi)技(ji)術是研(yan)究銻生物(wu)地(di)球化(hua)學循環(huan)強有力(li)的(de)(de)研(yan)究手段,可以為某些關鍵重要的(de)(de)環(huan)節提(ti)供(gong)新的(de)(de)思路,在此基(ji)礎上(shang),建(jian)立(li)地(di)表環(huan)境(jing)中銻的(de)(de)生物(wu)地(di)球化(hua)學演化(hua)、歸(gui)宿(su)以及與人體健康的(de)(de)關系(xi)的(de)(de)基(ji)本(ben)認識(shi)框架,為其它類(lei)型銻污染咖(ka)城市地(di)表環(huan)境(jing)的(de)(de)評(ping)價和(he)治理提(ti)供(gong)借鑒(jian)。
近(jin)些年的(de)研究表(biao)明生(sheng)物(wu)(wu)(wu)活動(dong)和有(you)機質參(can)與了環境中(zhong)銻(ti)的(de)遷移(yi)轉化(hua)等(deng)。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)對銻(ti)的(de)吸(xi)收和吸(xi)附過程取決于銻(ti)的(de)形(xing)態和微(wei)環境如微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu),溶解三(san)價銻(ti)很(hen)容易被植物(wu)(wu)(wu)根(gen)系吸(xi)收,而五(wu)價銻(ti)則很(hen)難被吸(xi)收。
大量最(zui)新(xin)的研究結果表明:天然有(you)(you)機(ji)(ji)質對微(wei)量金屬(shu)(shu)(shu)元素如汞(gong)、銅(tong)、鉛、鈷和鐵等的生物地(di)球化學循環(huan)過(guo)程起著(zhu)十分重要的作用(yong),這是(shi)由于有(you)(you)機(ji)(ji)質能(neng)與金屬(shu)(shu)(shu)離子形成有(you)(you)機(ji)(ji)金屬(shu)(shu)(shu)配(pei)位體(ti),導致金屬(shu)(shu)(shu)元素生物地(di)球化學行為的改變,影響其溶解性(xing)、生物有(you)(you)效(xiao)性(xing)、與微(wei)粒之間的相互作用(yong)并改變它(ta)們的毒性(xing)。
因此,金屬與有(you)(you)機(ji)質(zhi)的(de)(de)(de)相互(hu)(hu)作用機(ji)理(li)是(shi)近年來環(huan)(huan)境化學領(ling)域注(zhu)目的(de)(de)(de)焦點。由(you)于關于銻(ti)(ti)與有(you)(you)機(ji)質(zhi)相互(hu)(hu)作用的(de)(de)(de)研究(jiu)相對(dui)較(jiao)少,有(you)(you)機(ji)質(zhi)對(dui)銻(ti)(ti)生(sheng)物地球化學循環(huan)(huan)的(de)(de)(de)影響程度和機(ji)理(li)還不(bu)(bu)清(qing)楚(chu)。但從相關的(de)(de)(de)文獻報(bao)道可以看出:在水(shui)環(huan)(huan)境中(zhong),有(you)(you)機(ji)結(jie)合態(tai)銻(ti)(ti)占(zhan)總(zong)銻(ti)(ti)相當大(da)的(de)(de)(de)份額,在海(hai)水(shui)和湖水(shui)中(zhong),銻(ti)(ti)與有(you)(you)機(ji)質(zhi)結(jie)合;土壤(rang)和沉積物中(zhong)有(you)(you)機(ji)質(zhi)結(jie)合態(tai)銻(ti)(ti)占(zhan)總(zong)銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)比(bi)例還不(bu)(bu)清(qing)楚(chu),預計會比(bi)水(shui)體中(zhong)更大(da)。
由于MC-ICP-MS的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)以及高(gao)效率離子化氫等離子體的(de)(de)(de)(de)出(chu)現,準確(que)和(he)高(gao)精度的(de)(de)(de)(de)同(tong)位(wei)素(su)比(bi)值(zhi)測(ce)定成為可能(neng),一(yi)些金(jin)屬如銅、鐵、鋅、鉑和(he)硒等穩定同(tong)位(wei)素(su)系統的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)已(yi)為認(ren)識這些金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)地球化學過程和(he)自然分餾研(yan)究(jiu)(jiu)提(ti)供了一(yi)種全(quan)新的(de)(de)(de)(de)技(ji)術手段。因此,金(jin)屬元素(su)的(de)(de)(de)(de)穩定同(tong)位(wei)素(su)研(yan)究(jiu)(jiu)是金(jin)屬元素(su)環境(jing)與(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)地球化學領域的(de)(de)(de)(de)前沿領域之一(yi)。同(tong)位(wei)素(su)為銻(ti)在地表環境(jing)的(de)(de)(de)(de)無機(ji)與(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)過程示蹤和(he)來源研(yan)究(jiu)(jiu)提(ti)供了全(quan)新的(de)(de)(de)(de)技(ji)術手段。
銻的一種煉金術符號為♀形
早在公元前3100年(nian)的埃及(ji)前王朝(chao)時代,化(hua)妝(zhuang)品剛被發明,三硫化(hua)二(er)銻就用(yong)作化(hua)妝(zhuang)用(yong)的眼影粉。
在(zai)迦勒底的(de)(de)泰洛赫(今伊拉克),曾發(fa)現(xian)一塊可(ke)(ke)追溯到公(gong)元前(qian)3000年(nian)的(de)(de)銻(ti)(ti)(ti)制史前(qian)花(hua)瓶(ping)碎片(pian);而在(zai)埃及發(fa)現(xian)了公(gong)元前(qian)2500年(nian)至前(qian)2200年(nian)間的(de)(de)鍍銻(ti)(ti)(ti)的(de)(de)銅器(qi)。奧斯汀在(zai)1892年(nian)赫伯特·格(ge)拉斯頓的(de)(de)一場演講時說(shuo)道(dao):“我們只知道(dao)銻(ti)(ti)(ti)現(xian)在(zai)是(shi)一種(zhong)很(hen)易碎的(de)(de)金(jin)屬,很(hen)難(nan)被塑造成實用的(de)(de)花(hua)瓶(ping),因此這項值得一提的(de)(de)發(fa)現(xian)(即上文(wen)的(de)(de)花(hua)瓶(ping)碎片(pian))表現(xian)了已(yi)失傳的(de)(de)使銻(ti)(ti)(ti)具有(you)可(ke)(ke)塑性(xing)的(de)(de)方法。”然(ran)而,默里(li)(Moorey)不相信那(nei)個碎片(pian)真的(de)(de)來自花(hua)瓶(ping),在(zai)1975年(nian)發(fa)表他的(de)(de)分析論文(wen)后,認為斯里(li)米卡哈諾夫(Selimkhanov)試圖(tu)將那(nei)塊金(jin)屬與(yu)外高加索的(de)(de)天然(ran)銻(ti)(ti)(ti)聯(lian)系起來,但(dan)用那(nei)種(zhong)材料(liao)制成的(de)(de)都是(shi)小飾物。這大大削弱了銻(ti)(ti)(ti)在(zai)古代(dai)技術下具有(you)可(ke)(ke)塑性(xing)這種(zhong)說(shuo)法的(de)(de)可(ke)(ke)信度。
歐洲人(ren)萬(wan)諾喬·比林(lin)(lin)古喬于(yu)1540年(nian)最早在《火焰學(xue)》(De la pirotechnia)中描(miao)述了提煉(lian)銻(ti)的(de)方法,這早于(yu)1556年(nian)阿格(ge)里(li)科拉出版(ban)的(de)名作《論礦冶》(De re Metallica)。此書(shu)中阿格(ge)里(li)科拉錯誤地(di)記入(ru)了金屬(shu)銻(ti)的(de)發現(xian)。1604年(nian),德國出版(ban)了一本名為(wei)《Currus Triumphalis Antimonii》(直譯為(wei)“凱旋戰車(che)銻(ti)”)的(de)書(shu),其中介(jie)紹(shao)了金屬(shu)銻(ti)的(de)制備。15世紀(ji)時,據說筆(bi)名叫巴西利(li)厄斯·華(hua)倫提努的(de)圣本篤(du)修(xiu)會的(de)修(xiu)士提到了銻(ti)的(de)制法,如(ru)果此事屬(shu)實,就(jiu)早于(yu)比林(lin)(lin)古喬。
一(yi)(yi)般(ban)認為,純銻(ti)(ti)是由賈(jia)比(bi)爾(er)(Jābir ibn Hayyān)于(yu)8世紀(ji)時最(zui)早(zao)制(zhi)得的(de)。然(ran)而爭議依舊不斷,翻(fan)譯(yi)家馬塞蘭(lan)·貝特洛聲稱賈(jia)比(bi)爾(er)的(de)書里沒(mei)有提(ti)到銻(ti)(ti),但(dan)其他人認為貝特洛只翻(fan)譯(yi)了一(yi)(yi)些不重要的(de)著作,而最(zui)相關的(de)那些(可能(neng)描述了銻(ti)(ti))還(huan)沒(mei)翻(fan)譯(yi),它們(men)的(de)內容如今還(huan)是未知的(de)。
地(di)殼(ke)中自然存在(zai)的純銻最早是由(you)瑞典籍(ji)英國科(ke)學(xue)家威廉·亨利·布拉(la)格于(yu)1783年記載的。品(pin)種樣(yang)本采(cai)集自瑞典西曼蘭(lan)省薩(sa)拉(la)市的薩(sa)拉(la)銀礦。
60%的銻用于(yu)生產阻燃劑,而20%的銻用于(yu)制造電池中的合金材料、滑動(dong)軸承和焊接劑。
銻的(de)(de)(de)最(zui)主要用途是它(ta)(ta)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)物(wu)三氧化(hua)(hua)二銻用于(yu)制造(zao)耐(nai)火(huo)材(cai)料(liao)。除了(le)含鹵素(su)的(de)(de)(de)聚(ju)合物(wu)阻燃(ran)(ran)劑以外,它(ta)(ta)幾乎總(zong)是與鹵化(hua)(hua)物(wu)阻燃(ran)(ran)劑一起使用。三氧化(hua)(hua)二銻形成銻的(de)(de)(de)鹵化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)過程可(ke)以減(jian)緩(huan)燃(ran)(ran)燒,即為它(ta)(ta)具(ju)有(you)阻燃(ran)(ran)效(xiao)應(ying)的(de)(de)(de)原(yuan)因。這(zhe)些化(hua)(hua)合物(wu)與氫原(yuan)子、氧原(yuan)子和羥基自由基反應(ying),最(zui)終使火(huo)熄滅。商業中(zhong)這(zhe)些阻燃(ran)(ran)劑應(ying)用于(yu)兒童服裝、玩具(ju)、飛(fei)機和汽車座套。它(ta)(ta)也用于(yu)玻璃(li)纖維復合材(cai)料(liao)(俗稱玻璃(li)鋼)工業中(zhong)聚(ju)酯樹脂(zhi)的(de)(de)(de)添加劑,例如(ru)輕型飛(fei)機的(de)(de)(de)發動機蓋。樹脂(zhi)遇火(huo)燃(ran)(ran)燒但火(huo)被撲滅后(hou)它(ta)(ta)的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)燒就(jiu)會(hui)自行(xing)停止。
銻(ti)能(neng)與鉛形成(cheng)用途廣(guang)泛的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin),這種合(he)(he)金(jin)(jin)硬(ying)度(du)與機械強(qiang)度(du)相比銻(ti)都(dou)有所提高。大部分使用鉛的(de)(de)場合(he)(he)都(dou)加入數量(liang)不等的(de)(de)銻(ti)來(lai)制(zhi)成(cheng)合(he)(he)金(jin)(jin)。在鉛酸電池中,這種添加劑改變電極性質,并能(neng)減少放電時副產(chan)物氫氣的(de)(de)生成(cheng)。銻(ti)也(ye)用于(yu)減摩合(he)(he)金(jin)(jin)(例如巴比特(te)合(he)(he)金(jin)(jin)),子(zi)彈(dan)、鉛彈(dan)、網線外套、鉛字合(he)(he)金(jin)(jin)(例如Linotype排字機)、焊(han)料(liao)(一些無鉛焊(han)接劑含有5%的(de)(de)銻(ti))、鉛錫銻(ti)合(he)(he)金(jin)(jin)、以及(ji)硬(ying)化制(zhi)作(zuo)管(guan)風琴(qin)的(de)(de)含錫較少的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)。
其(qi)他的(de)(de)銻(ti)幾乎(hu)都用(yong)于(yu)(yu)(yu)下文所述的(de)(de)三個(ge)方面。第(di)一項應(ying)用(yong)是(shi)生(sheng)產(chan)聚(ju)對苯(ben)二(er)(er)(er)甲(jia)酸乙二(er)(er)(er)酯的(de)(de)穩定劑(ji)和催化(hua)劑(ji)。第(di)二(er)(er)(er)項應(ying)用(yong)則是(shi)去除玻璃中(zhong)顯微鏡下可見的(de)(de)氣泡的(de)(de)澄清劑(ji),主要用(yong)途是(shi)制造電視屏幕;這是(shi)因為銻(ti)離子與氧氣接觸后(hou)阻礙了(le)氣泡繼續生(sheng)成。第(di)三項應(ying)用(yong)則是(shi)顏料(liao)。銻(ti)在(zai)半導(dao)體工(gong)業中(zhong)的(de)(de)應(ying)用(yong)正不斷發展,主要是(shi)在(zai)超高電導(dao)率的(de)(de)n-型(xing)硅晶圓中(zhong)用(yong)作(zuo)摻(chan)雜劑(ji),這種材(cai)料(liao)用(yong)于(yu)(yu)(yu)生(sheng)產(chan)二(er)(er)(er)極(ji)管、紅外線探測器(qi)(qi)和霍爾效(xiao)應(ying)元件。20世紀50年代,小珠(zhu)裝的(de)(de)鉛銻(ti)合金用(yong)于(yu)(yu)(yu)給NPN型(xing)合金結晶體管的(de)(de)發射器(qi)(qi)和接收器(qi)(qi)上漆。銻(ti)化(hua)銦(yin)是(shi)用(yong)于(yu)(yu)(yu)制作(zuo)紅外探測儀(yi)的(de)(de)材(cai)料(liao)。
銻(ti)(ti)的生物(wu)(wu)學或(huo)醫學應用(yong)(yong)很(hen)少(shao)。主要成分(fen)為(wei)銻(ti)(ti)的藥(yao)品稱作(zuo)含(han)銻(ti)(ti)藥(yao)劑(ji),是一種催吐(tu)劑(ji)。銻(ti)(ti)化合(he)物(wu)(wu)也(ye)用(yong)(yong)作(zuo)抗原蟲劑(ji)。從1919年起,酒石酸銻(ti)(ti)鉀(俗(su)稱吐(tu)酒石)曾用(yong)(yong)作(zuo)治療(liao)血吸蟲病的藥(yao)物(wu)(wu)。它后來逐漸被吡喹(kui)酮所取代。銻(ti)(ti)及其化合(he)物(wu)(wu)用(yong)(yong)于多種獸(shou)醫藥(yao)劑(ji),例如安修(xiu)馬林(硫蘋(pin)果酸銻(ti)(ti)鋰)用(yong)(yong)作(zuo)反芻動物(wu)(wu)的皮膚調節劑(ji)。銻(ti)(ti)對(dui)角(jiao)質化的組織(zhi)有滋養和(he)調節作(zuo)用(yong)(yong),至少(shao)對(dui)動物(wu)(wu)是如此。
含銻(ti)的(de)藥(yao)(yao)物也用作(zuo)治(zhi)(zhi)療家畜的(de)利什(shen)曼病的(de)選擇之一,例如葡甲胺銻(ti)酸鹽。可惜的(de)是,它不僅治(zhi)(zhi)療指(zhi)數(shu)較低,而且(qie)難以進入一些利什(shen)曼原蟲無鞭毛體所(suo)在的(de)骨髓(sui),也就無法治(zhi)(zhi)愈影響內臟的(de)疾病。金屬銻(ti)制成的(de)銻(ti)丸曾用作(zuo)藥(yao)(yao)。但它被其他(ta)人從空氣(qi)中攝入后會導致(zhi)中毒。
在一些安(an)全火柴的(de)火柴頭(tou)中使用(yong)(yong)(yong)了三硫化二銻(ti)。銻(ti)-124和(he)鈹(pi)一起(qi)用(yong)(yong)(yong)于中子(zi)(zi)源(yuan):銻(ti)-124釋(shi)放(fang)出伽馬射線,引發(fa)鈹(pi)的(de)光致蛻變。這樣釋(shi)放(fang)出的(de)中子(zi)(zi)平均(jun)能量(liang)為(wei)24keV。銻(ti)的(de)硫化物已被證實可(ke)以穩定(ding)汽(qi)車剎車片材料的(de)摩擦系數。銻(ti)也(ye)用(yong)(yong)(yong)于制造子(zi)(zi)彈和(he)子(zi)(zi)彈示蹤劑。這種元素也(ye)用(yong)(yong)(yong)于傳統的(de)裝飾中,例如刷漆和(he)藝(yi)術玻(bo)璃工藝(yi)。20世紀30年代前曾(ceng)用(yong)(yong)(yong)它(ta)作牙釉質的(de)遮(zhe)光劑,但(dan)是多次(ci)發(fa)生中毒后就不再使用(yong)(yong)(yong)了。
銻(ti)(ti)和它的(de)(de)(de)許多化合物有(you)毒(du)(du)(du),作用機(ji)理為抑制酶的(de)(de)(de)活性(xing),這點與(yu)砷(shen)(shen)類似(si);與(yu)同族(zu)的(de)(de)(de)砷(shen)(shen)和鉍一樣,三(san)價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)毒(du)(du)(du)性(xing)要比五價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)大(da)(da)(da)。但(dan)是(shi)(shi),銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)毒(du)(du)(du)性(xing)比砷(shen)(shen)低得(de)多,這可能(neng)是(shi)(shi)砷(shen)(shen)與(yu)銻(ti)(ti)之間在(zai)攝(she)取、新陳(chen)代謝和排(pai)泄過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)巨(ju)大(da)(da)(da)差別(bie)所(suo)造成的(de)(de)(de):如(ru)三(san)價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)和五價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)在(zai)消(xiao)化道的(de)(de)(de)吸收最多為20%;五價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)在(zai)細胞中(zhong)(zhong)不能(neng)被(bei)定(ding)量(liang)地還原為三(san)價(jia)(jia)(jia)(jia)(事(shi)實上在(zai)細胞中(zhong)(zhong)三(san)價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)反而(er)會被(bei)氧化成五價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti));由(you)于體內不能(neng)發生甲基化反應,五價(jia)(jia)(jia)(jia)銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)主要排(pai)泄途(tu)徑是(shi)(shi)尿液(ye)。急性(xing)銻(ti)(ti)中(zhong)(zhong)毒(du)(du)(du)的(de)(de)(de)癥狀也與(yu)砷(shen)(shen)中(zhong)(zhong)毒(du)(du)(du)相似(si),主要引起(qi)(qi)心(xin)(xin)臟(zang)毒(du)(du)(du)性(xing)(表現為心(xin)(xin)肌(ji)炎),不過銻(ti)(ti)的(de)(de)(de)心(xin)(xin)臟(zang)毒(du)(du)(du)性(xing)還可能(neng)引起(qi)(qi)阿(a)-斯綜合征。有(you)報告稱,從搪瓷杯中(zhong)(zhong)溶解的(de)(de)(de)銻(ti)(ti)等價(jia)(jia)(jia)(jia)于90毫克酒石酸銻(ti)(ti)鉀時(shi),銻(ti)(ti)中(zhong)(zhong)毒(du)(du)(du)對(dui)人(ren)(ren)體只有(you)短期(qi)影響;但(dan)是(shi)(shi)相當(dang)于6克酒石酸銻(ti)(ti)鉀時(shi),就會在(zai)三(san)天(tian)后(hou)致人(ren)(ren)死(si)亡。吸入銻(ti)(ti)灰(hui)也對(dui)人(ren)(ren)體有(you)害(hai),有(you)時(shi)甚至是(shi)(shi)致命的(de)(de)(de):小劑(ji)量(liang)吸入時(shi)會引起(qi)(qi)頭疼(teng)、眩暈和抑郁;大(da)(da)(da)劑(ji)量(liang)攝(she)入,例(li)如(ru)長期(qi)皮膚接(jie)觸(chu)可能(neng)引起(qi)(qi)皮膚炎、損害(hai)肝腎、劇(ju)烈而(er)頻(pin)繁的(de)(de)(de)嘔吐(tu),甚至死(si)亡。
銻不能與強(qiang)(qiang)氧化劑、強(qiang)(qiang)酸、氫鹵酸、氯或氟一起存放,并且應與熱源隔(ge)絕。
銻在浸取時會從聚對苯二(er)甲酸乙二(er)酯(PET)瓶(ping)中(zhong)進入液體。檢測到(dao)的銻濃(nong)度標(biao)(biao)準則是(shi)瓶(ping)裝水低于飲用水,英國生產的濃(nong)縮果汁被檢測到(dao)含銻44.7μg/L,遠(yuan)遠(yuan)超出歐盟(meng)自(zi)來水的標(biao)(biao)準5μg/L。各個組織的標(biao)(biao)準分(fen)別是(shi):
世界衛生組(zu)織:20μg/L
日本:15μg/L
美國(guo)國(guo)家(jia)環境保護局(ju)、加拿大衛(wei)生(sheng)部和安大略省環境部:6μg/L
德(de)國聯邦環(huan)境部:5μg/L
根據《中(zhong)華人民共和(he)國國家標準污(wu)(wu)水綜合(he)排放(fang)標準》,銻(ti)(Sb)屬于第(di)一類污(wu)(wu)染(ran)物,其最高允許排放(fang)濃度為0.1mg/L。
歐盟將(jiang)銻列為高(gao)危(wei)害(hai)有毒物(wu)質(zhi)(zhi)和可致癌物(wu)質(zhi)(zhi)并(bing)予以規管。
美(mei)(mei)國(guo)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)署(shu)(shu)限(xian)制(zhi)排入(ru)湖、河、棄置場和(he)(he)農田的(de)鎘(ge)(ge)量并禁止殺(sha)蟲劑中含(han)(han)有銻。美(mei)(mei)國(guo)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)署(shu)(shu)允許飲用(yong)(yong)水含(han)(han)有10ppb的(de)銻,并打(da)算把限(xian)制(zhi)減到(dao)(dao)5ppb。美(mei)(mei)國(guo)食品和(he)(he)藥物管(guan)理局規定食用(yong)(yong)色素(su)的(de)含(han)(han)銻量為不(bu)得多于15ppm。美(mei)(mei)國(guo)職業安(an)全(quan)衛生(sheng)(sheng)署(shu)(shu)規定工作(zuo)環(huan)境(jing)空(kong)氣(qi)中鎘(ge)(ge)含(han)(han)量在(zai)煙霧為100微克(ke)/立方米,在(zai)鎘(ge)(ge)塵為200微克(ke)/立方米。美(mei)(mei)國(guo)職業安(an)全(quan)衛生(sheng)(sheng)署(shu)(shu)計劃將空(kong)氣(qi)中所有鎘(ge)(ge)化合物含(han)(han)量限(xian)制(zhi)在(zai)1到(dao)(dao)5微克(ke)/立方米美(mei)(mei)國(guo)國(guo)家(jia)職業安(an)全(quan)和(he)(he)衛生(sheng)(sheng)研究(jiu)所希望(wang)讓工人盡(jin)量少呼吸到(dao)(dao)銻以防止膀胱癌(ai)。
銻該品根(gen)據《危險(xian)化學品安全管理條例(li)》受公(gong)安部門管制。
密(mi)封包(bao)裝,并貯于干燥通風處(chu)。遠離火種、熱源,防止(zhi)陽光直(zhi)射。切忌與氧化劑(ji)、食用化學品、酸類等共(gong)儲混運。
滅火(huo):干粉(fen)、砂土。禁止CO2和酸堿(jian)滅火(huo)劑。
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