» » Свойства и области применения чистой сурьмы
22.09.2015

Физические и электрические свойства
Сурьма — элемент пятой группы; его порядковый номер 51 и атомная масса 121,76.
Являясь аналогом мышьяка, сурьма также имеет несколько разновидностей. Одна из них — обыкновенная металлическая сурьма, другая — серебристый, блестящий металл, обладающий способностью при царапании или разламывании превращаться со взрывом в обыкновенную сурьму. Исследованием кристаллического строения взрывчатой сурьмы установлено, что она имеет структуру, характерную для жидкости с числами координации и атомными расстояниями, очень близкими к таковым в кристаллической сурьме. Имеется предположение, что взрывчатость сурьмы обусловлена проникновением хлора в виде SbCl3 или SbCl в ее пространственную решетку при определенных условиях осаждения электролизом.
Известна также черная аморфная сурьма, которая образуется при быстром охлаждении паров сурьмы и при разложении сурьмянистого водорода воздухом при 40° С.
Желтая сурьма образуется при пропускании воздуха или кислорода в жидкий сурьмянистый водород при -90° С. При нагревании желтая сурьма переходит в черную.
Черная сурьма имеет плотность 5,3 г/см3, характеризуется высокой упругостью пара и при нагревании в трубке осаждается на стенках, образуя сурьмянистое зеркало. При 400° С черная сурьма переходит в обыкновенную сурьму.
На воздухе при комнатной температуре черная сурьма загорается. Желтая сурьма на воздухе неустойчива, при -50° С переходит в обыкновенную сурьму, а при -90° С — в черную.
Взрывчатая сурьма неустойчива при всех температурах, поэтому превращения ее в другие модификации необратимы. Для получения взрывчатой сурьмы электролизом необходимо, чтобы электролит содержал 17—33% SbCl3 в соляной кислоте плотностью 1,12, а плотность тока лежала в пределах от 0,043 до 0,2 а/см2.
Взрывчатую сурьму можно перевести в обыкновенную нагреванием до 125° С.
При осаждении сурьмы электролизом могут получаться четыре типа катодных осадков сурьмы: серый металлический; светлый аморфный, черный аморфный и осадок взрывчатой сурьмы. Аморфная сурьма переходит в кристаллическую при 170° С.
Плотность литой сурьмы составляет 6,69; взрывчатой в пределах 5,64—5,97, а черной 5,3 г/см3.
Твердость сурьмы по минералогической шкале равна 3.
Температура плавления сурьмы 630°С, температура кипения 1635—1645° С; поверхностное натяжение 368 дин/см при 750° С и 348 дин/см при 1100°C.
Значение удельного электросопротивления и температурного коэффициента электросопротивления кристаллической сурьмы зависит от направления измерения этих свойств. При измерении в направлении тригональной оси удельное электросопротивление составляет 38,6*10в-6 ом*см, а при измерении в образцах с неупорядоченным структурным строением оно составляет 33,8*10в-6 ом*см.
Электропроводность взрывчатой сурьмы в 10в5 раз меньше, чем серой металлической сурьмы.
Химические свойства
При комнатной температуре на воздухе металлическая сурьма не окисляется, а при нагревании горит с образованием Sb2O3.
С галоидами сурьма взаимодействует, выделяя много тепла. Вода и разбавленные кислоты на сурьму не действуют. При красном калении сурьма разлагает воду.
Сурьма хорошо растворяется в царской водке и в концентрированной азотной кислоте и значительно медленнее в концентрированной соляной кислоте. С водородом образует соединение SbH3, получаемое в тех же условиях, что и AsH3.
Сурьмянистый водород легко разлагается при нагревании и взрывается при 200°С. В присутствии кислорода полностью разлагается по реакции
4SbH3 + 3O2 = 4Sb + 6Н2O.

Сурьмянистый водород при обыкновенной температуре разлагается при соприкосновении с галогенами, серой, селеном. Ряд металлических солей восстанавливается сурьмянистым водородом, С кислородом сурьма образует три соединения: Sb2O3, Sb2O5, Sb2O4.
Сурьма высокой чистоты применяется в полупроводниковой технике главным образом как компонент многих полупроводниковых соединений, характеризующихся очень важными для практики свойствами, например для синтеза соединений типа AIIIBV. Кроме того, сурьма применяется для легирования полупроводников с целью придания им определенного типа проводимости.