სტიბიუმი

სტიბიუმი (ქიმიური სიმბოლო — Sb), ანტიმონი — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეხუთე პერიოდის, მეთხუთმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეხუთე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, Vა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 51, ატომური მასა — 121.76, tდნ — 630.63 °C, tდუღ — 1635 °C, სიმკვრივე — 6.697 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონი. ბუნებრივი სტიბიუმი შედგება ორი სტაბილური იზოტოპისაგან ^{121}Sb (57.2%) და ^{121}Sb (42.8%). ხელოვნურად მიღებულ იზოტოპებს შორის მნიშვნელოვანია ^{122}Sb, ^{124}Sb და ^{125}Sb. 1789 წელს ა. ლავიაზიემ შეიტანა ქიმიურ ელემენტთა სიაში „ანტიმონიეს“ სახელით. არსებობს სტიბიუმის ოთხი ლითონური ალოტროპიული მოდიფიკაცია, რომლებიც სხვადასხვა წნევის პირობებში არსებობენ, და სამი ამორფული მოდიფიკაცია (ფეთქებადი, შავი და ყვითელი სტიბიუმი).
ისტორია
სტიბიუმი ცნობილია უძველესი დროიდან. აღმოსავლეთის ქვეყნებში მას გამოიყენებდნენ მიახლოებით 3000 წ. ძვ წ. ა. ჭურჭლეულობის დასამზადებლად. ძველ ეგვიპტეში ჯერ კიდევ 19 ს. ძვ წ. ა. სტიბიუმის შემცველი მინერალის ანთიმონიტის - Sb2S3 (ქართულად საოლავი - იხ. სულხან-საბას "სიტყვის კონა") ბრჭყვიალა ფხნილს, აღმოსავლეთში, მათ შორის საქართველოშიც იყენებდნენ წარბების გასაშავებლად. ძველ საბერძნეთში ის ცნობილი იყო როგორც stími ან stíbi, აქედან მოდის მისი ლათინური სახელწოდება stibium. მიახლოებით 12—14 სს. ახ. წ.ა. გამოჩნდა სახელწოდება antimonium. 1789 წ. ლავუაზიემ სტიბიუმი ჩართო ქიმიური ელემენტების სიაში სახელწოდებით antimoine (თანამედროვე ინგლისურად antimony, ესპანურად და იტალიურად antimonio, გერმანულად Antimon). რუსულად «сурьма» მოდის თურქული sürme-დან; რომლითაც აღნიშნავდნენ ტყვიის სულფიდის ფხვნილს PbS, ასევე გამოიყენებოდა წარბების გასაშავებლად (სხვა მონაცენებით, «სურმა» — სპარსული «სურმე-დან» — ლითონი მოდის; სულხან-საბას სიტყვის კონაში განმარტებულია როგორც საოლავი). სტიბიუმის თვისებები, მისი და მისი ნაერთების მიღება პირველად დაწვრილებითი აღწერა ალქიმიკოსმა ვასილ ვალენტინომ (გერმანია) 1604 წ. XV საუკუნეში ბერმა ვასილი ვალენტინმა აღწერა სტიბიუმის მიღების პროცესი ტყვიის შენადნობიდან ტიპოგრაფიული შრიფტის ჩამოსხმისათვის (отливки). ბუნებრივ გოგირდიან სტიბიუმს (сернистую сурьму) მან უწოდა სტიბიუმიანი მინა. შუა საუკუნეებში იყენებდნენ სტიბიუმის პრეპარატებს სამედიცინო მიზნებისათვის, ძირითადად ღებინების გამოსაწვევად: სტიბიუმის აბები, ღვინო, დაყოვნებული ბისმუტის თასში (ამ დროს წარმოიქმნება ”პირსასაქმებელი ქვა” K[C4H2O6Sb (OH)2]•1/2H2O).
მის ნაერთებს ანტიმონიდები ეწოდება.
ბუნებაში
სტიბიუმის კლარკია 500 მგრ/ტ. მისი შემცველობა ამოფრქვეულ ქანებში საერთოდ უფრო ნაკლებია, ვიდრე დანალექ ქანებში. დანალექ ქანებში სტიბიუმის ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია აღინიშნება თიხოვან შრეებში (1,2 გრ/ტ), ბოქსიტებში და ფოსფორიტებში (2 გრ/ტ) და ყველაზე დაბალია კიროვან ქანებში და ქვიშნარებში (0,3 გრ/ტ). სტიბიუმის მომატებული რაოდენობა დადგენილია ქვანახშირის ნაცარში. სტიბიუმს ერთი მხრივ, ბუნებრივ ნაერთებში აქვს ლითონის თვისებები და წარმოადგენს ტიპურ ჰალკოფილურ ელემენტს, წარმოქმნის ანტიმონიტებს. მეორე მხრივ მას გააჩნია მეტალოიდების თვისებები, რომელიც ვლინდება სხვადასხვაგვარ სულფომარილებში — ბურნონიტი, ბუკანჟერიტი, ტეტრაედრიტი, ჯემსონიტი, პირარგერიტი და სხვა. ისეთ ლითონებთან როგორებიცაა სპილენძი, დარიშხანი და პალადიუმი, სტიბიუმს შეუძლია ინტერლითონური (ინტერმეტალური) ნაერთების მოცემა. სტიბიუმის იონური რადიუსია Sb3+ ყველაზე ახლოსაა დარიშხანისა და ბისმუტის იონურ რადიუსებთან, რის გამოც შეიმჩნევა სტიბიუმისა და დარიშხანის იზომორფული ჩანაცვლება ზოგიერთ ქანებში და გეოკრონიტში Pb5(Sb, As)2S8 სტიბიუმისა და ბისმუტისა კობელიტში Pb6FeBi4Sb2S16 და სხვა. სტიბიუმი მცირე რაოდენობით (გრამები, მეათედი, იშვიათად მეასედი გრ/ტ) აღინიშნება გალენიტებში, სფალერიტებში, ბისმუტინებში და სხვა სულფიდებში. სტიბიუმის აქროლადობა მთელ რიგ მის ნაერთებში შედარებით მცირეა. ყველაზე მაღალი აქროლადობა გააჩნია სტიბიუმის ჰალოგენიდებს - SbCl3. ჰიპერგენურ პირობებში (ზედაპირულ ფენებთან და ზედაპირზე) ანტიმონიტი იჟანგება მიახლოებით შემდეგი სქემით: Sb2S3 + 6O2 = Sb2(SO4)3. ამ დროს წარმოქმნილი სტიბიუმის ჟანგის სულფატები ძალიან არამდგრადია და სწრაფად ჰიდროლიზდება, გადადის სტიბიუმის ოხრაზე — სერვანტიტი Sb2O4, სტიბიოკონიტი Sb2O4 • nH2O, ვალენტინიტი Sb2O3 და სხვა. წყალში ხსნადობა ძალიან მცირეა (1,3 მგრ/ლ), მაგრამ ის მნიშვნელოვნად იზრდება ტუტეების ხსნარებში ტიომჟავეების მაგალითად Na3SbS3 ტიპის წარმოაქმნით. ზღვის წყალში მისი შემცველობაა 0,5 მკგ/ლ. მთავარი სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს ანტიმონიტს Sb2S3 (71,7 % Sb). სულფომარილებს ტეტრაედრიტი Cu12Sb4S13, ბურნონიტი PbCuSbS3, ბულანჟერიტი Pb5Sb4S11 და ჯემსონიტი Pb4FeSb6S14 აქვთ არც თუ ისეთი მნიშვნელობა.
საბადოების გენეტიკური ჯგუფები და სამრეწველო ტიპები
არის დაბალ და საშუალოტემპერატურულ ჰიდროთერმულ ძარღვებში ვერცხლის, კობალტის და ნიკელის მადნებთან ერთად, ასევე რთული შემადგენლობის სულფიდურ მადნებში.
საბადოები
სტიბიუმის საბადოები ცნობილია სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში, ალჟირში, სომხეთში, ტაჯიკეთში, ბულგარეთში, რუსეთში, ჩინეთში და ყირგიზეთში.
იზოტოპები
ბუნებრივი სტიბიუმი წარმოადგენს ორი იზოტოპის ნარევს: 121Sb (იზოტოპური გავრცობადობა 57,36 %) და 123Sb (42,64 %). ერთადერთი ხანგრძლივად არსებული რადიონუკლიდი არის — 125Sb ნახევარდაშლის პერიოდით 2,76 წელი, სტიბიუმის სხვა დანარჩენ იზოტოპს და იზომერს ნახევარდაშლის პერიოდი აქვს არაუმეტეს ორი თვისა.
ნეიტრონის (პირველის) გამონთავისუფლების რეაქციისათვის ზღვრული ენერგია არის:
121Sb — 9,248 მევ,
123Sb — 8,977 მევ,
125Sb — 8,730 მევ.
ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
სტიბიუმი თავისუფალ მდგომარეობაში წარმოქმნის ლითონური ბრჭყვიალების მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის კრისტალებს სიმკვრივით 6,68 გრ/სმ³. გარეგნულად ძალიან ჰგავს ლითონებს, კრისტალური სტიბიუმი გამოირჩევა მაღალი სიმყიფით და ნაკლები თბო- და ელექტროგამტარობით. უმრავლესი ლითონისაგან განსხვავებით, სტიბიუმი გაცივებისას ფართოვდება. Sb ამცირებს ტყვიის დნობისა და კრისტალიზაციის წერტილებს, ხოლო თვითონ შენადნობი გამაგრებისას მოცულობაში იმატებს.
ნაერთებში ძირითადი ვალენტობაა: III და V.
მჟანგავი კონცენტრირებული მჟავები აქტიურად ურთიერთქმედებენ სტიბიუმთან.
გოგირდმჟავა სტიბიუმს გარდაქმნის გოგირდოვანი აირის გამოყოფით:
აზოტმჟავას სტიბიუმი გადაჰყავს სტიბიუმის მჟავაში (პირობითი ფორმულაა ):
სტიბიუმი იხსნება "სამეფო წყალში":
გამოყენება
სტიბიუმი სულ უფრო მეტად გამოიყენება ნახევარგამტარებში დიოდების, ინფრაწითელი დეტექტორების, ჰოლის ეფექტის მოწყობილობების წარმოებისას. წარმოადგენს ტყვიის შენადნობების კომპონენტს, რომელიც ზრდის მის სიმაგრეს და მექანიკურ სიმტკიცეს.
გამოყენების დარგები:
ბატარეები
ანტიფრიქციული შენადნობები
ტიპოგრაფიული შენადნობები
სასროლი იარაღები და ტრასირებული ტყვიები
კაბელების გარსები
ასანთები
წამლები
სარჩილავი მასალა — ზოგიერთი უტყვიო სარჩილავი შეიცავს 5% სტიბიუმს Sb
კალასთან და სპილენძთან ერთად სტიბიუმი წარმოქმნის ლითონურ შენადნობს — ბაბიტს, რომელსაც გააჩნია ანტიფრიქციული თვისებები და გამოიყენება სრიალის საკისრებში. ასევე Sb ამატებენ ლითონებს, რომლებიც განკუთვნილია დახვეწილი მწვრილი ჩამოსხმისათვის.
სტიბიუმის ნაერთები ოქსიდების, სულფიდების ფორმით, ნატრიუმის ანტიმონატი და სტიბიუმის ტრიქლორიდი გამოიყენება ცეცხლგამძლე ნაერთების წარმოებაში, კერძოდ: კერამიკული მინანქარი, მინა, საღებავების და კერამიკული ნაკეთობები. სტიბიუმის სულფიდი არის ასანთის თავის ერთ-ერთი ინგრედიენტი.
ბუნებრივი სტიბიუმის სულფიდი, სტიბნიტი, გამოიყენებოდა ბიბლიურ დროში მედიცინაში და კოსმეტიკაში. სტიბნიტი ახლაც გამოიყენება ზოგიერთ განვითარებად ქვეყანაში როგორც წამალი.
სტიბიუმის ნაერთები, მაგალითად, მეგლუმინის ანტიმონიატი (გლუკანტიმი) და ნატრიუმის სტიბოგლუკანატი (პენტოსტამი), გამოიყენება ლეიშმანიოზის სამკურნალოდ.
ელექტრონიკა
შედის რამდენიმე სარჩილავის შემადგენლობაში.
ფასები
ლითონური სტიბიუმის 99,5 %-იანი სიწმინდის ზოდების ღირებულება შეადგენს მიახლოებით 15,5 დოლარი/კგ.
თერმოელექტრული მასალები
სტიბიუმის ტელურიდი გამოიყენება როგორც თერმოელექტრული შენადნობების კომპონენტი (თერმო-ე.მ.ძ 100—150 მკბ/К) ბისმუტის ტელურიდთან ერთად.
ბიოლოგიური როლი და ორგანიზმზე ზემოქმედება
სტიბიუმი მიეკუთვნება მიკროელემენტებს. მისი შემცველობა ადამიანის ორგანიზმში შეადგენს მასის 10−6%. მუდმივად არის ცოცხალ ორგანიზმებში, მისი ფიზიოლოგიური და ბიოლოგიური როლი არ არის გამოკვლეული. სტიბიუმი ავლენს გამაღიზიანებელ და კუმულატურ ქმედებებს. გროვდება ფარისებრ ჯირკვლებში, აქვეითებს მის ფუნქციებს და იწვევს ენდემურ ჩიყვს. თუმცა, საკვებგადამამუშავებელ ტრაქტში მოხვედრისას, სტიბიუმის ნაერთები არ იწვევენ მოწამლვას, რადგანაც Sb (III)-ის მარილები ჰიდროლიზდებიან მცირედხსნადი პროდუქტების წარმოქმნით. ამასთან სტიბიუმის (III) ნაერთები უფრო ტოქსიკურებია, ვიდრე სტიბიუმის (V)-ს. Sb-ის მტვერი და ორთქლი იწვევენ ცხვირის სისხლდენას, სტიბიუმის «ჩამოსხმის ციება», პნევმოსკლეროზს, აავადებს კანს, არღვევს სქესობრივ ფუნქციას. წყალში გემოს გაჩენის ზღვარია — 0,5 მგრ/ლ. ზრდასრული ადამიანისათვის სასიკვდილო დოზაა — 100 მგრ, ბავშვებისათვის — 49 მგრ. სამუშაო ზონის ჰაერის სტიბიუმის აეროზოლებში ზღვრული დასაშვები კონცენტრაციაა 0,5 მგრ/მ³, ატმოსფერულ ჰაერში 0,01 მგრ/მ³. ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია ნიადაგში არის 4,5 მგრ/კგ. სასმელ წყალში სტიბიუმი მიეკუთვნება მეორე კლასის საშიშროებას, ზღვრული დასაშვები კონცენტრაციაა 0,005 მგრ/ლ. ბუნებრივ წყლებში შემცველობის ნორმატივი შეადგენს 0,05 მგრ/ლ. მრეწველობაში გამოყენებულ წყლებში, რომლებსაც ბიოფილტრიან გამწმენდ ნაგებობებში მიმართავენ, სთიბიუმის შემცველობა არ უნდა აღემატებოდეს 0,2 მგრ/ლ.
იხილეთ აგრეთვე
მეტალოიდები
რესურსები ინტერნეტში
სტიბიუმი chemistry.ge-ზე
სტიბიუმი Webelements-ზე
სტიბიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
სქოლიო