锑元素有什么特性？

锑元素有什么特性？

锑 [tī]

化学元素

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银白色有光泽硬而脆的金属（常制成棒、块、粉等多种形状）。有鳞片状晶体结构。在潮湿空气中逐渐失去光泽，强热则燃烧成白色锑的氧化物。易溶于王水，溶于浓硫酸。相对密度6.68，熔点630℃，沸点1635℃，原子半径为 1.28Å，电负性2.2。

锑（英语：Antimony，拉丁语：stibium）是一种有毒的化学元素，元素符号为Sb，原子序数为51。它是一种有金属光泽的类金属，在自然界中主要存在于硫化物矿物辉锑矿（Sb2S3）中。目前已知锑化合物在古代就用作化妆品，[1]金属锑在古代也有记载，但那时却被误认为是铅。大约17世纪时，人们知道了锑是一种化学元素。

自20世纪末以来，中国已成为世界上最大的锑及其化合物生产国，而其中大部分又都产自湖南省冷水江市的锡矿山。锑的工业制法是先焙烧，再用碳在高温下还原，或者是直接用金属铁还原辉锑矿。

铅酸电池中所用的铅锑合金板。锑与铅和锡制成合金可用来提升焊接材料、子弹及轴承的性能。锑化合物是用途广泛的含氯及含溴阻燃剂的重要添加剂，锑在新兴的微电子技术中也有着它的广泛用途，如AMD显卡制造。[1][2]

中文名

锑

英文名

Antimony

化学式

Sb

分子量

121.75

熔点

630℃

理化性质

物理性质

锑是一种带有银色光泽的灰色金属，其莫氏硬度为3。因此，纯锑不能用于制造硬的物件：中国的贵州省曾在1931年发行锑制的硬币，但因为锑很容易磨损，在流通过程损失严重。

物态

固态

密度

（接近室温）

　　6.697g·cm

熔点时液体密度

6.53 g·cm

熔点

903.78K，630.63°C，1167.13°F

沸点

1860K，1587°C，2889°F

熔化热

19.79kJ·mol

汽化热

193.43 kJ·mol

比热容

25.23 J·mol·K

收起

蒸汽压

压/Pa

1

10

100

1 k

10 k

100 k

温/K

807

876

1011

1219

1491

1858

化学性质

锑是氮族元素（15族），电负性为2.05。根据元素周期律，它的电负性比锡和铋大，比碲和砷小。锑在室温下的空气中是稳定的，但加热时能与氧气反应生成三氧化二锑。[3]锑在一般条件下不与酸反应。

目前已知锑有四种同素异形体——一种稳定的金属锑和三种亚稳态锑（爆炸性锑、黑锑、黄锑）。金属锑是一种易碎的银白色有光泽的金属。把熔融的锑缓慢冷却，金属锑就会结成三方晶系的晶体，其与砷的灰色同素异形体异质同晶。罕见的爆炸性锑可由电解三氯化锑制得，用尖锐的器具刮擦它就会发生放热的化学反应，放出白烟并生成金属锑。如果在研钵中用研杵将它磨碎，就会发生剧烈的爆炸。黑锑是由金属锑的蒸汽急剧冷却形成的，它的晶体结构与红磷和黑砷相同，在氧气中易被氧化甚至自燃。当温度降到100℃时，它逐渐转变成稳定的晶型。黄锑是最不稳定的一种，只能由锑化氢在-90℃下氧化而得。在这种温度和环境光线的作用下，亚稳态的同素异形体会转化成更稳定的黑锑。[4]

金属锑的结构为层状结构（空间群：R3m No. 166），而每层都包含相连的褶皱六元环结构。最近的和次近的锑原子形成变形八面体，在相同双层中的三个锑原子比其他三个相距略近一些。这种距离上的相对近使得金属锑的密度达到6.697g/cm，但层与层之间的成键很弱也造成它很软且易碎。[3]

同位素

锑有两种稳定同位素，Sb的自然丰度为57.36%，而Sb的自然丰度为42.64%。锑还有35种放射性同位素，其中半衰期最长的Sb为2.75年。此外，目前已发现了29种亚稳态。这其中最稳定的是Sb，半衰期为60.20天，它可以用作中子源。比稳定同位素Sb轻的同位素倾向于发生β衰变，而较重的同位素更易发生β衰变。当然也有一些例外。[5]

化合物

锑化合物通常分为+3价和+5价两类。与同主族的砷一样，它的+5氧化态更为稳定。[6]

氧化物与氢氧化物

三氧化二锑可由锑在空气中燃烧制得。在气相中，它以双聚体Sb4O6的形式存在，但冷凝时会形成多聚体。五氧化二锑只能用浓硝酸氧化三价锑化合物制得。锑也能形成混合价态化合物——四氧化二锑，其中的锑为Sb(III)和Sb(V)。与磷和砷不同的是，这些氧化物都是两性的，它们不形成定义明确的含氧酸，而是与酸反应形成锑盐。

目前还没有制得亚锑酸（Sb(OH)3），但它的共轭碱亚锑酸钠（[Na3SbO3]4）可由熔融的氧化钠与三氧化二锑反应制得。过渡金属的亚锑酸盐也已制得。锑酸只能以水合物HSb(OH)6的形式存在，它形成的盐中含有Sb(OH)−6。这些盐脱水得到混合氧化物。[7]

许多锑矿石是硫化物，其中如辉锑矿（Sb2S3）、深红银矿（Ag3SbS3）、辉锑铅矿、脆硫锑铅矿和硫锑铅矿。五硫化二锑是一种非整比化合物，锑处于+3氧化态并含有S-S键。有多种硫代锑酸盐是已知的，例如[Sb6S10]和[Sb8S13]。

卤化物

锑能形成两类卤化物——SbX3和SbX5。其中三卤化物（SbF3、SbCl3、SbBr3和SbI3）的空间构型都是三角锥形。三氟化锑可以由三氧化二锑与氢氟酸反应制得：

Sb2O3 + 6HF → 2SbF3 + 3H2O

这种氟化物是路易斯酸，能结合氟离子形成配离子SbF4-和SbF52-。熔化的三氟化锑是一种弱的导体。三氯化锑则由三硫化二锑溶于盐酸制得：

Sb2S3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2S

五卤化物（SbF5和SbCl5）气态时的空间构型为三角双锥形。但是转化为液态后，五氟化锑形成聚合物，而五氯化锑依旧是单体。五氟化锑是很强的路易斯酸，可用于配制著名的超强酸氟锑酸（HSbF6）。

锑的卤氧化物比砷和磷更为常见。三氧化二锑溶于浓酸再稀释可形成锑酰化合物，例如SbOCl和(SbO)2SO4。[8]

锑化物、氢化物与有机锑化合物

这类化合物通常被视作Sb的衍生物。Sb金属性不强，能与金属形成锑化物，例如锑化铟（InSb），锑化银（Ag3Sb），锑钯矿(Pd5Sb2)，方锑金矿(AuSb2)，红锑镍矿(NiSb)等。碱金属和锌的锑化物，例如Na3Sb和Zn3Sb2比以上物质更为活泼。这些锑化物用酸处理可以生成不稳定的气体锑化氢（SbH3）。

锑化物一般以共价键链接，是电子云的重叠，所以共价键最本质的分类方式就是它们的重叠方式。σ键，π键，δ键在有机化合物中，通常把共价键以其共用的电子对数分为单键、双键以及三键。单键是一根σ键；双键和三键都含一根σ键，其余1根或2根是π键。但无机锑化物不用此法。原因是，无机锑化物中经常出现的共轭体系（离域π键）使得某两个原子之间共用的电子对数很难确定，因此无机物中常取平均键级，作为键能的粗略标准。

Sb3-+3H+=SbH3↑

有机锑化合物一般可由格氏试剂对卤化锑的烷基化反应制备。已知有大量三价和五价的有机锑化合物——包括混合氯代衍生物，还有以锑为中心的阳离子和阴离子。例如Sb(C6H5)3（三苯基锑）、Sb2(C6H5)4（含有一根Sb-Sb键）以及环状的[Sb(C6H5)]n。五配位的有机锑化合物也很常见，例如Sb(C6H5)5和一些类似的卤代物。[5]

生物地球化学循环

锑是全球性污染物，是目前国际上最为关注的有毒金属元素之一。与其它有毒金属如汞和砷等相比，人们对锑的环境污染过程和生物地球化学循环还缺乏系统认识。

化学形态、微生物和有机质的影响，及同位素等现代分析技术是目前研究锑生物地球化学循环强有力的研究手段，可以为某些关键重要的环节提供新的思路，在此基础上，建立地表环境中锑的生物地球化学演化、归宿以及与人体健康的关系的基本认识框架，为其它类型锑污染咖城市地表环境)的评价和治理提供借鉴。

有机质和(微)生物的影响

近些年的研究表明生物活动和有机质参与了环境中锑的迁移转化等。生物对锑的吸收和吸附过程取决于锑的形态和微环境如微生物，溶解三价锑很容易被植物根系吸收，而五价锑则很难被吸收。

大量最新的研究结果表明:天然有机质对微量金属元素如汞、铜、铅、钻和铁等的生物地球化学循环过程起着十分重要的作用，这是由于有机质能与金属离子形成有机金属配位体，导致金属元素生物地球化学行为的改变，影响其溶解性、生物有效性、与微粒之间的相互作用并改变它们的毒性。

因此，金属与有机质的相互作用机理是近年来环境化学领域注目的焦点。由于目前关于锑与有机质相互作用的研究相对较少，有机质对锑生物地球化学循环的影响程度和机理还不清楚。但从目前相关的文献报道可以看出:在水环境中，有机结合态锑占总锑相当大的份额，在海水和湖水中，锑与有机质结合比例可高达；土壤和沉积物中有机质结合态锑占总锑的比例还不清楚，预计会比水体中更大。

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