История этого элемента связана с алхимией, наука заняла место сегодняшней химии, хотя и в усеченном виде. Алхимики в свое время насчитали семь металлов, каждый из которых был символом и знаком определенной планеты. Сурьме не повезло, для нее в средние века не нашлось не то что планеты, а крохотной звезды, поэтому алхимики назвали сурьму полуметаллом. И не ошиблись.
Современные химики согласны с алхимией в этом вопросе, сурьму нельзя назвать полноценным металлом, но зная ее свойства, трудно отличить этот «неметалл» от полноценных металлов, итак сурьма ― что это такое и где используют, что имеют ввиду когда говорят сурьма для глаз, и безопасен ли металл для человека, обо всем в материале нашего автора Евгения.
Сурьма ― что это за химический элемент
Сурьма ― элемент периодической таблицы Менделеева с номером 51. Международное название — Stibium (Sb). Металлическая порода непрозрачная, серебристо-белая с голубоватым оттенком, крупнозернистая и блестящая. Твердость по шкале Мооса — 3-3,5.
Существуют разновидности сурьмы двух видов.
- Аллотропные (металлы) – четыре варианта.
- Аморфные — три (сурьма черная, взрывчатая, желтая).
Сурьма классифицируется как металлоид (полуметалл или квазиметалл), поскольку сочетает в себе характеристики обеих групп. Некоторые люди относят сурьму к металлам. По своему составу сурьма представляет собой конгломерат двух изотопов.
Изотопы
Основная статья: Изотопы сурьмы
Природная сурьма является смесью двух изотопов: 121Sb (изотопная распространённость 57,36 %) и 123Sb (42,64 %). Единственный долгоживущий радионуклид — 125Sb с периодом полураспада 2,76 года, все остальные изотопы и изомеры сурьмы имеют период полураспада, не превышающий двух месяцев.
Пороговая энергия для реакций с высвобождением нейтрона (первого):
- 121Sb — 9,248 МэВ,
- 123Sb — 8,977 МэВ,
- 125Sb — 8,730 МэВ.
История сурьмы ― только ли красота?
История этого металла начинается на Древнем Востоке: за две тысячи лет до нашей эры египетские модницы и щеголихи чернили брови и очерчивали веки сурьмой.
Происхождение русского термина «сурьма» двояко, значение является сборным от персидского «сурм» и турецкого «сурьм».
Старинная чаша из сурьмы для приготовления лечебного снадобья
В Османской империи так называли металлический порошок галенит, которым турки чернили свои брови. Персы обозначали каждый металл словом «сурм».
Термин сурьма использовался еще в Средние века, а в конце XVIII века Антуан Лавуазье, «светило» европейской науки, ввел его в научный оборот и в список известных химических элементов.
Однако первым европейцем, экспериментировавшим с сурьмой, за двести лет до этого был известный немецкий алхимик Базиль Валентин. Он описал свойства и методы получения этого вещества.
Историческая справка
Сурьма известна с глубокой древности. В странах Востока она употреблялась примерно за 3000 лет до н. э. для изготовления сосудов. В Древнем Египте уже в 19 в. до н. э. порошок сурьмяного блеска (природный Sb2S3) под названием mesten
или
stem
применялся для чернения бровей. В Древней Греции он был известен как
stími
и
stíbi
, отсюда латинский
stibium
. Около 12—14 вв. н. э. появилось название
antimonium
. В 1789 А. Лавуазье включил сурьму в список химических элементов под названием
antimoine
(современный английский
antimony
, испанский и итальянский
antimonio
, немецкий
Antimon
). Русская «сурьма» произошло от турецкого
sürme;
им обозначался порошок свинцового блеска PbS, также служивший для чернения бровей (по другим данным, «сурьма» — от персидского «сурме» — металл). Подробное описание свойств и способов получения сурьмы и её соединений впервые дано алхимиком Василием Валентином (Германия) в 1604.
Физические и химические свойства сурьмы
Природная металлическая (серая) сурьма сочетает в себе свойства металла и неметалла.
- Самородок серой сурьмы твердый и блестящий, как металл.
- Однако это хрупкий металл, и его можно легко растолочь в ступке и обычном строительном растворе.
- Вещество является электрическим и тепловым проводником малой мощности.
- При охлаждении сурьма расширяется.
- Интересны модификационные свойства этого вещества:
- Желтая сурьма при нагревании или под ярким солнечным светом становится полупроводником.
- Взрывчатка детонирует при воздействии тепла или трения.
- В стандартных условиях вещество химически стабильно, окисляется при 600 °С.
- Реагирует с концентрированной азотной и серной кислотой, галогенами; сурьма растворяется в «aqua regia».
Месторождения сурьмы в России и мире
Сегодня геология насчитывает 75 минералов, содержащих сурьму, из которых антимонит является самым распространенным в первичных рудах.
Месторождения делятся на 4 типа в зависимости от содержания минерала сурьмы:
- Уникальный, более 100 000 тонн.
- Большой ― 30-100 тыс. тонн.
- Средний ―10-30 тыс. тонн.
- Небольшой ьассейн ― до 10 тысяч тонн.
Значительные месторождения этого минерала имеют: Китай (Сингуаньшань — уникальный), Россия (Сарылах и Сентачан в Якутии, Раздольнинское и Удерейское в Красноярском крае), Боливия (Чилкобия), Кыргызстан (Кадамжай, Хайдаркан) Мексика (Сан-Хосе), ЮАР (Гравелот — уникальный), Таджикистан (Анзоб) и Таиланд (Бонсонг).
Добыча
Существует самородная сурьма, но промышленного интереса она не представляет.
Сурьмяных руд в природе более сотни, но самая богатая антимонит (более 60% рудообразующего элемента).
Страны-обладатели крупнейших сурьмоносных месторождений:
- Китай;
- Таджикистан;
- ЮАР;
- Боливия;
- Мексика.
У России второе место в мире по добыче и производству сурьмяных концентратов.
Сурьма ― где применяется
Львиная доля продукции из сурьмы используется в промышленности и оборонном секторе. Сегодня известно более двухсот сплавов в составе которых присутствует сурьма
С 15 века и по сей день, самый знаменитый сплав Гарта (свинец + сурьма + олово) используется в полиграфии. Он также используется в производстве труб для агрессивных (кислоты, щелочи) жидкостей.
Сульфиды сурьмы используются для вулканизации резины, изготовления спичек и производства очень прочной (гибкой и термостойкой) красной медицинской резины.
Электроника
Почти все полученное сырье (до 15% Sb в сплаве) собирают производители батарей и аккумуляторов. Металл используется для изготовления оплеток для кабелей, электродов и поверхностей, экранирующих излучение.
Сегодня без полупроводников не работают ни электроника, ни компьютеры, ни «умная» автомобильная техника, ни оборудование для горнодобывающих ферм. Во всех полупроводниках используются сплавы сурьмы с алюминием, редкоземельными и другими подобными металлами (германий, индий, галлий). Сульфиды сурьмы используются в химической и других отраслях промышленности:
- вулканизация резины;
- люминесцентные лампы;
- медицина (термостойкая эластичная резина, лекарства);
- раствор для производства текстиля.
Сурьма содержится в бенгальских лампах, фейерверках, другой пиротехнике и спичках.
Мелкий порошок сурьмы является основой красок («железная чернь»), используемых художниками.
Имеет ли сурьма для глаз противопоказания и побочные явления после применения?
Как и любой другой продукт, каджал для глаз имеет ряд противопоказаний. При неправильном его нанесении либо приобретении некачественной сурьмы женщины рискуют столкнуться с нежелательными негативными последствиями.
Итак, к противопоказаниям относят.
- Младенческий возраст. Несмотря на то, что на Востоке принято красить новорожденному глаза сразу же в первый день его жизни, все же лучше отказаться от этой идеи. У детей слишком нежная кожица, неразвитость глазных мышц. Контакт с агрессивным красящим веществом негативно скажется на зрении и световосприятии.
- Послеоперационный период. Сурьму запрещается применять в течение месяца-двух после операции на глаза. Неважно, что она была выполнена с помощью новейших технологий. Попадание краски на оболочку незажившего глаза может вызвать, к примеру, отторжение восстановленного хрусталика при лечении катаракты.
- Купероз в области глаз и век.
- Ежедневное ношение контактных линз.
- Аллергические реакции на компоненты продукта.
Рекомендуется внимательно выбирать сурьму: если на упаковке не описан состав, то следует обратить внимание хотя бы на дату производства. Уместно заранее изучить информацию о компании-производителе, почитать отзывы. Лучше отдавать предпочтение каджалу, изготовленному на основе миндального, оливкового, камфорного масел.
О том, что карандаш или краска не подходят Вам свидетельствуют такие проявления, как развитие конъюнктивита, блефарита, отёков, раздражения, покраснений век и слизистой оболочки глаза, ухудшении зрения.
Извлечение сурьмы из раствора
Для извлечения сурьмы из полученного раствора используется метод сульфидного электролиза, который проводится в стальных ваннах с анодами и катодами из гладких пластин, также изготовленных из стали.
Микродозы вещества (0,00001% по весу) присутствуют в живых организмах, но сам элемент, особенно трехвалентный и его производные, ядовит.
Сурьма может накапливаться в организме, подавляя работу щитовидной железы (появляется зоб) и половой сферы. Сурьма и ее соединения классифицируются как химически опасные вещества класса 2.
Содержание вещества в окружающей атмосфере регулируется санитарными нормами. Предельно допустимые концентрации (мг):
- Воздух — 0,01 (м³);
- Почва — 4,5 (кг);
- Питьевая вода — 0,005 (л);
- Природная вода — 0,05 (л);
- Промышленные сточные воды — 0,2 (л).
Работники горнодобывающих и металлургических компаний находятся в группе риска; сурьмяная «литейная лихорадка» является основным профессиональным заболеванием среди работников металлургической промышленности, которые могут отравиться парами и пылью сурьмы.
Симптомы поражения: раздражение дыхательной системы, глаз, кожи, кровотечение из носа.
Попадая в пищеварительный тракт, сурьма становится менее вредным металлом, поскольку в процессе пищеварения проходит стадию гидролиза, после чего выводится из организма.
Смертельная доза сурьмы составляет 100 мг для взрослого человека и вдвое меньше для ребенка.
Лечебное средство
С лечебной целью используется бесцветная сурьма для глаз. Отзывы врачей о ее нетрадиционном применении найти сложно, так как медики обычно сдержанны в комментариях, относящихся к народным методам лечения. Однако явных противопоказаний и отговорок тоже нет.
Для усиления терапевтического действия в сурьму добавляют камфору, масла или травы. Так, первое вещество обладает охлаждающим и освежающим эффектом, вызывая во время первого применения слезотечение и некоторое неудобство в глазах. Но когда жертва красоты поморгает и сможет открыть глаза, ее взгляд приобретает ясный и здоровый вид без капли усталости. Добавление масел оказывает положительное влияние на рост ресниц и увлажнение кожи вокруг глаз. Басма и травяные экстракты питают эпидермис. Они также отлично воздействуют на ресницы и брови.
Сурьма лечебная помогает в следующих случаях:
- Лечит глазные инфекции: конъюнктивит, ячмень.
- Применяется против сезонного аллергического раздражения глаз.
- Снимает усталость зрительного органа.
- Улучшает кровообращение глазного яблока, укрепляя сосудистую сетку.
- Делает зрение острее и четче.
- Ускоряет рост ресниц и бровей.
Если модница носит контактные линзы и страдает от аллергии на косметические средства, то сурьма может быть прекрасной альтернативой декоративной косметике.
Зачем нам нужна сурьма?
Металлическая сурьма из-за своей хрупкости используется редко, но поскольку сурьма повышает твердость других металлов (олова, свинца) и не окисляется в обычных условиях, металлурги часто вводят ее в различные сплавы. Число сплавов, в которые входит элемент № 51, составляет около двухсот; наиболее известные сплавы сурьмы — твердый свинец (или хартблей), типографский металл, подшипниковые металлы.
Несущими металлами являются сплавы сурьмы с оловом, свинцом и медью, к которым иногда добавляют цинк и висмут. Эти сплавы относительно легко плавятся и используются для литья вкладышей подшипников. Наиболее распространенные сплавы этой группы, баббиты, содержат от 4 до 15 процентов сурьмы. Баббиты используются в машиностроении и инструментальном производстве, железнодорожном и автомобильном транспорте, подшипниковые металлы обладают достаточной твердостью, высокой износостойкостью, высокой коррозионной стойкостью.
В серной головке спички присутсвует сурьма
Сурьма — один из немногих металлов, которые расширяются при застывании, и благодаря этому свойству сурьмы металл типа (сплав свинца (82%), олова (3%) и сурьмы (15%)) хорошо заполняет формы для письма, а линии, отлитые из этого металла, дают хорошо очерченные штрихи. Сурьма придает металлу твердость, ударопрочность 11 стойкость к истиранию.
Свинец, легированный сурьмой (от 5 до 15%), известен как гартлей, или твердый свинец. Добавление всего 1% Sb к свинцу сильно повышает его твердость, твердый свинец используется в химическом машиностроении и для изготовления труб, по которым транспортируются агрессивные жидкости. Он также используется для изготовления оболочек телеграфных, телефонных и электрических кабелей, электродов и пластин аккумуляторов. Последнее, кстати, является одним из основных применений элемента 51. Сурьму также добавляют в свинец, который используется при изготовлении шрапнели и снарядов.
Применение
Сурьма всё больше применяется в полупроводниковой промышленности при производстве диодов, инфракрасных детекторов, устройств с эффектом Холла. В виде сплава этот металлоид существенно увеличивает твёрдость и механическую прочность свинца. Используется:
— батареи — антифрикционные сплавы — типографские сплавы — стрелковое оружие и трассирующие пули — оболочки кабелей — спички — лекарства, противопротозойные средства — пайка отдельные бессвинцовые припои содержат 5 % Sb — использование в линотипных печатных машинах
Соединения сурьмы в форме оксидов, сульфидов, антимоната натрия и трихлорида сурьмы, применяются в производстве огнеупорных соединений, керамических эмалей, стекла, красок и керамических изделий. Триоксид сурьмы является наиболее важным из соединений сурьмы и главным образом используется в огнестойких композициях. Сульфид сурьмы является одним из ингредиентов в спичечных головках.
Природный сульфид сурьмы, стибнит, использовали в библейские времена в медицине и косметике. Стибнит до сих пор используется в некоторых развивающихся странах в качестве лекарства. Соединения сурьмы — меглюмина антимониат (глюкантим) и натрия стибоглюконат (пентостам), применяются в лечении лейшманиоза.
Физические свойства
Обыкновенная сурьма
это серебристо-белый с сильным блеском металл. В отличие от большинства других металлов, при застывании расширяется. Sb понижает точки плавления и кристаллизации свинца, а сам сплав при отвердении несколько расширяется в объёме. Вместе с оловом и медью сурьма образует металлический сплав — Баббит, обладающий антифрикционными свойствами(использование в подшипниках).Также Sb добавляется к металлам, предназначенным для тонких отливок.
Электроника
Входит в состав некоторых припоев
Ядерная энергетика, ядерное оружие
Важное значение в ядерной технологии имеют некоторые изотопы сурьмы, и в частности в технологии ядерных вооружений имеет пироантимонат ртути (оксистибат) с соответствующим изотопным составом (послужившее в значительной степени распространению легенд о так называемой «красной ртути». Особенность этого вещества состоит в том что оно является своего рода многофункциональным ядерным катализатором (коэффициент размножения нейтронов 7—9) и должно очень строго учитываться любой страной ввиду угрозы ядерного терроризма.
Цены
Цены на металлическую сурьму в слитках чистотой 99 % составили около 5,5 долл/кг.
Термоэлектрические материалы
Теллурид сурьмы применяется как компонент термоэлектрических сплавов (термо-э.д.с 100—150 мкВ/К) с теллуридом висмута.
Везде, где есть солнце
Хотя содержание сурьмы в земной коре очень мало, ее следы встречаются во многих минералах. Иногда сурьма встречается в метеоритах, морской воде, некоторые реки и ручьи также содержат сурьму, а в спектре Солнца линии сурьмы не обнаружены.
Сурьма и краски, многие соединения сурьмы могут служить пигментами в красках, так, сурьмяно-щелочной калий (K20 — 2Sb205) широко используется в производстве керамики. Сульфат натрия-стибия (NaSb03), называемый лейконином, используется для покрытия кухонной посуды, а также в производстве эмали и белого молочного стекла.
Слиток сурьмы
Знаменитая краска «неаполитанский желтый» — это не что иное, как оксид сурьмы-свинца. Используется в живописи в качестве масляной краски, а также для керамики и фарфора. Даже металлическая сурьма, в виде очень мелкого порошка, используется в качестве краски. Этот порошок является основой знаменитой железно-желтой краски.
«В 1974 году Н.Н.Ляликова, советский микробиолог, обнаружила ранее неизвестную сурьмяную бактерию, которая питается исключительно триоксидом сурьмы Sb203. Она окисляет трехвалентную сурьму до пятивалентной, и считается, что многие природные соединения пятивалентной сурьмы были образованы «сурьмяными» бактериями.
Сурьма как полезное ископаемое: добыча и производство
Месторождения металлической сурьмы находятся в ЮАР, Китае, Алжире, России, Болгарии, Азербайджане, Киргизии, Сербии, Финляндии, Казахстане, Таджикистане. Содержание элемента в земной коре невелико — 500 мг/т. Большая часть вещества сконцентрирована в осадочных породах — бокситах, фосфоритах, глинистых сланцах. Меньше всего ископаемого содержится в песчаниках и известняках.
Более 70% этого металла производится в Китае, а остальные 30% делят Россия, Мьянма, Боливия, Таджикистан, ЮАР, Канада, Австралия и некоторые другие страны.
На территории Китая также находятся самые крупные резервы — более 50% мировых запасов. Около 20% расположено в России, 16% — в Боливии, 3% — в Таджикистане, 1% — в ЮАР, менее 10% рассредоточено по разным странам.
Биологическая роль сурьмы и влияние на организм
Сурьма токсична, относится к ядовитым биологическим микроэлементам, ее содержание в организме человека составляет 1-6%. Сурьма в соединениях постоянно присутствует в живых организмах, физиологическая и биохимическая роль такого опасного элемента ученым до сих пор не понятна.
Сурьма проявляет раздражающее и кумулятивное действие, она накапливается в щитовидной железе, подавляет ее функцию и вызывает эндемический зоб, однако, попадая в желудочно-кишечный тракт, соединения сурьмы не вызывают отравления, поскольку соли Sb (III) гидролизуются там с образованием нерастворимых в воде продуктов.
В то же время, соединения сурьмы (III) более токсичны, чем соединения сурьмы (V). Пыль и испарения Sb вызывают носовые кровотечения, сурьмяную «литиевую лихорадку», атеросклероз легких, поражают кожу, нарушают половую функцию. Порог вкуса в воде — 0,5 мг/л, Смертельная доза для взрослых — 100 мг, для детей — 49 мг, для аэрозолей сурьмы ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3, в окружающем воздухе 0,01 мг/м3.
Заглянем вглубь этимологии
В разных языках одно и то же средство имеет вариации в названиях. Когда говорят «кохль», «каджал» (или «куджал»), «кайал», имеется в виду все та же сурьма. Слово это в переводе с турецкого означает «чернение». Это применительно к ресницам и бровям. Иные вариации несколько меняют свое значение. Так, «кайал» с древнейшего ассиро-вавилонского языка переводится иначе — «косметика». Слово «каджал» чаще всего применяется в отношении именно сурьмяного мягкого карандаша. А при изготовлении сурьмы из каменного угля, называемого черным камнем или кохлем, аналогичное наименование переходит и на само средство для глаз.
