Сурьма Sb известна в виде соединений (Sb2S3) с глубокой древности; получение сурьмы в свободном виде описано в XV в. (монах-алхимик Василий Валентин).
Распространение сурьмы в природе. Сурьма находится почти всегда в связанном виде, чаще всего входит в состав свинцовых, медных и серебряных руд.
Минералы сурьмы: стибнит (антимонит, сурьмяный блеск) Sb2S3; валентинит (белая сурьмяная руда, сурьмяный цвет) Sb2O3.
Получение сурьмы. Сплавление сульфида сурьмы(III) с порошком железа:
Sb2S3 + 3Fe = 2Sb + 3FeS
Свойства сурьмы. Известны три основные аллотропные модификации сурьмы – металлическая, черная н взрывчатая.
Металлическая сурьма (серая сурьма) – наиболее устойчивая модификация, представляет собой серебристо-белый хрупкий металл с сильным блеском, устойчивый на воздухе.
Черная сурьма образуется при резком охлаждении пара. Эта модификация аморфна, очень реакционноспособна, при нагревании переходит в металлическую сурьму.
Взрывчатая сурьма получается только электролитическим путем. Представляет собой стекловидное аморфное вещество, которое при трении (твердым предметом) переходит в металлическую сурьму; этот переход сопровождается сильным разогреванием и распылением (“взрывом”). Известная из литературы так называемая желтая сурьма не является аллотропной модификацией, а представляет собой неустойчивый, высокомолекулярный продукт, содержащий водород.
При сильном нагревании сурьма сгорает до оксида сурьмы(III) Sb2O3. В порошкообразном виде со вспышкой реагирует с хлором. Не взаимодействует с хлороводородной и серной кислотами, с азотной кислотой образует нерастворимые гидраты оксидов сурьмы(III) и сурьмы(V).
Применение сурьмы. Сурьма – составная часть электродов для измерения pH; компонент многих сплавов, например свинцовых (обычно сурьма повышает твердость основных металлов в сплавах), легирующая добавка для полупроводников. Основные ее сплавы: гартблей, типографский сплав (гарт), баббиты.
Соединения сурьмы(III)
Гидрид сурьмы(III) (стибин, сурьмянистый водород) SbH3 по свойствам и токсичности аналогичен арсину AsH3.
Оксид сурьмы(III) Sb2O3 – белый порошок, желтеющий при нагревании, с температурой плавления 656*С; проявляет амфотерные свойства.
Гидроксид сурьмы(III) (метагидроксид сурьмы) SbO(OH) обладает амфотерными свойствами: в растворах щелочей образует гексагидроксостибаты(III), например Na3[Sb(OH)6], а с кислотами дает соли сурьмы(III), например Sb2(SO4)3 и Sb(NO3)3. Последние в нейтральном водном растворе (при избытке воды) гидролизуются с выпадением в осадок основных солей (ранее называвшихся соли антимонила), например Sb(SO4)O, Sb(NO3)O, Sb2(NO3)O2(OH). Прозрачный водный раствор, содержащий соединения сурьмы(III), можно получить только в сильнокислой среде (для подавления гидролиза).
Хлорид сурьмы(III) (сурьмяное масло) SbCl3 – бесцветная мягкая (как сливочное масло) масса, дымящая на воздухе вследствие протекания гидролиза:
SbCl3 + H2O = Sb(Cl)O + 2HCl
Образующийся оксид-хлорид сурьмы Sb(Cl)O ранее назывался хлористый антимонил.
Калия-сурьмы тартрат (так называемый “рвотный камень”) K2[Sb2(C4H2O6)2]*3H2O широко применяется в медицине.
Сульфид сурьмы(III) Sb2S3 выпадает из водных растворов, содержащих растворимые соединения сурьмы(III), при пропускании сероводорода в виде оранжево-красного осадка, природная модификация Sb2S3 (минерал стибнит) имеет серую окраску. Растворяется в растворе сульфида аммония с образованием тритиостибата(III) аммония (NH4)3[SbS3].
Соединения сурьмы(V)
Оксид сурьмы(V) Sb2O5 – малоустойчивое соединение желтого цвета, разлагающееся при нагревании на Sb2O3 и O2. Из водного раствора вместо гидроксида сурьмы(V) выпадает в виде геля полигидрат Sb2O5*nH2O; в водном растворе ему соответствует слабая гексагидроксосурьмяная кислота HSb(OH)6. Она образует соли – антимонаты(V), например мало растворимый в воде антимонат(V) натрия Na[Sb(OH)6].
Пигменту “неаполитанский желтый”, применяемому для окраски керамических изделий и для приготовления художественных красок, можно приписать условный состав Pb(SbO3)2.
Сульфид сурьмы(V) (золотистая сера) Sb2S5 – оранжево-красный порошок, выпадает из кислых растворов, содержащих соединения сурьмы(V), при пропускании сероводорода. Химически растворяется в растворах сульфидов щелочных элементов и аммония с образованием тиоантимонатов(V), например, соль Шлиппе состава Na3[SbS4]*9H2O, которая применяется для окрашивания латунных изделий в темно-коричневый цвет.
Обнаружение сурьмы. Проба Марша, которая выполняется аналогично методике обнаружения мышьяка; в отличие от “мышьякового зеркала” “сурьмяное зеркало” (металлическая сурьма) не смывается раствором гипохлорита натрия.