khimie.ru

Свойства сурьмы. Сурьма − серебристо-белый с сильным блеском металл, хрупкий и умеренно твердый (3 по Моосу), легко превращающийся в порошок. Сурьма проводит электрический ток: удельная электропроводность при 0 °С составляет 3,76 % по сравнению с серебром. Удельный вес сурьмы 6,69. Температура плавления 630,5 °С, температура кипения 1640 °С.

Сурьма, как и мышьяк, в парах четырехатомна Sb₄. В твердом состоянии она встречается в нескольких модификациях. Обычная серая или металлическая сурьма кристаллографически относится к гексагонально-ромбоэдрической системе. Пропуская кислород в жидкий сурьмянистый водород при −90 ºС, Шток получил желтую сурьму, соответствующую желтой модификации мышьяка и белой модификации фосфора. Желтая сурьма значительно менее устойчива, чем желтый мышьяк. При температуре выше −80 ºС она быстро чернеет − даже в темноте. На солнечном свету почернение наступает гораздо скорее и при еще более низкой температуре. Получающаяся при этом черная сурьма представляет собой, по данным Штока, третью модификацию сурьмы. Она возникает также при действии кислорода или воздуха на жидкий сурьмянистый водород при температурах выше −80 °С. В чистом виде ее лучше всего получать быстрым охлаждением паров сурьмы. Удельный вес черной сурьмы 5,3, т. е. зпачительно меньше, чем серой сурьмы. Черная сурьма химически активнее серой. Она окисляется на воздухе уже при обычной температуре и может даже воспламеняться. При нагревании без доступа воздуха чорная модификация превращается в серую.

Четвертая форма − так называемая взрывчатая сурьма − открыта в 1855 г. Горе. В этой форме сурьма осаждается на катоде при электролизе растворов хлорида, бромида или йодида сурьмы при достаточно высокой плотности тока. Если полученную таким образом сурьму потереть каким-нибудь твердым предметом или быстро нагреть, она превращается в обычную сурьму с выделением тепла (около 20 кал/г) и распылением. Бом доказал рентгенографическим методом, что взрывчатая сурьма аморфна и что сильное разогревание при переходе ее в обычную форму объя­няется внезапным выделением тепла кристаллизации.

Более глубокие исследования структуры аморфной или взрывчатой сурьмы содержатся в электронографических работах и в работах с применением монохроматических рентгеновских лучей.

На воздухе при комнатной температуре металлическая сурьма устойчива. Нагретая выше температуры плавления, она на воздухе загорается. При горении образуется главным образом летучая при высокой температуре триоксид Sb₂O₃, возникающая также и при действии водяного пара на сурьму при красном калении. С хлором порошкообразная сурьма взаимодействует со вспышкой, образуя при этом пентахлорид − пятихлористую сурьму SbС1₅. Так же энергично реагирует она и с другими галогенами. С серой Sb соединяется при сплавлении, так же, как и с фосфором, мышьяком и со многими металлами. При нагревании с нитратами или хлоратами щелочных металлов порошкообразная сурьма со вспышкой образует щелочные соли сурьмяной кислоты.

В азотной кислоте сурьма растворяется с образованием триоксида или пентаоксида сурьмы в зависимости от ее концентрации. С горячей концентрированной серной кислотой она реагирует с выделением диоксида серы и с образованием сульфата сурьмы. В соляной кислоте и в разведенной серной кислоте сурьма не растворяется.

Нерастворимость сурьмы в неокисляющих кислотах соответствует ее месту в электрохимическом ряду напряжений. Ее нормальный потенциал, отнесенный к нормальному водородному электроду, составляет от 0,1 до 0,2 В. Таким образом, сурьма более электроположительна, чем мышьяк, и менее электроположительна, чем водород.

Если поместить электрод из сурьмы в какой-либо водный раствор, то он принимает потенциал, зависящий от концентрации ионов водорода в растворе. На этом основано применение сурьмяных электродов при потенциометрических определениях рН, предложенное впервые Улем и Кольтгофом. Процессы, определяющие потенциал такого электрода, до сих пор полностью не ясны. Потенциал не всегда воспроизводим непосредственно, а также непостоянен, как правило, во времени. Этим ограничивается возможность применения сурьмяных электродов, которые в других отношениях обладают рядом преимуществ, не нуждаясь, например, в пропускании водорода или в прибавлении посторонних веществ (хингидрона) к исследуемому раствору.