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锑——能制作阻燃剂的元素

发布时间:2022-09-23 09:49:53 浏览次数:74次

   锑,元素符号Sb,与金、银、铁一样很早就被人们使用了的元素。早在公元前3100年的埃及前王朝时代,化妆品刚被发明的时候,三硫化锑就是人们常用的眼影粉;人们还发掘出公元前3000年的锑制史前花瓶碎片。在我国《汉书·食货志》和《史记》中,也有对锑的记载,当时被称作“连锡”。明朝末年(1541年),发现了世界最大的锑矿产地——湖南锡矿山(今天的湖南冷水江市),当时误把锑当成了锡,直到清光绪16年(1890年)经化验才明确是锑。1942年中国著名有色金属冶金学家、世界最早的锑冶金专家之一王宠佑与美国人霍德森(Hodson)共同取得漂浮熔炼—气态还原熔炼锑的专利权。如今我国已是世界上锑产量最大的国家,占全球产量的84%。但2004年至今,我国锑矿开发进入了过度开发阶段。

 

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    锑的元素符号确实比较特殊,它的英文名是“Antimony”,并没有sb,其元素其符号主要来源于拉丁名称“stibium”,是辉锑矿英文名stibnite的变形。“antimony”来源于法语“antimoine”,意为反修道士,是因为当时的修道士认为锑是可以转变为金的,可惜那些修道士并没有如意。同样,锑的性质也很反常,它虽然有“钅”字旁,但并不是真正的金属,有的单质导电性更是介于半导体和绝缘体之间,只能算是一种类金属。锑有四种同素异形体,分别是稳定并具有金属性的灰锑、非金属性的黄锑、黑锑和比较危险的白锑,金属锑还有特殊的“冷胀”性。锑能形成超强的路易斯酸SbF5,已知最强的超强酸氟锑酸能给碳氢化合物加质子,从而形成碳正离子和氢分子。

 

   市场上售卖的锑白并不是易爆的单质白锑,而是白色的三氧化二锑,它是很早就开始使用的无机阻燃剂。锑白受热熔化后,能在材料表面形成保护膜隔绝空气,然后通过内部的吸热反应,降低燃烧温度;温度更高则会使锑白变为气体,可稀释空气中氧气的浓度,达到阻燃的效果。阻燃剂在军事上的用途尤为重要,如果飞机、火箭或导弹的发射器上没有这些阻燃物,肯定会被后面喷射出的火焰烧毁殆尽,再先进的飞行器都必须要有阻燃剂的帮助才能更好的运行。因此,每年用于阻燃剂的锑占锑消耗总量的60%。锑还能与锡、铝、铜等形成合金,强度更高、极耐磨损,是制造轴承、轴衬及齿轮的绝好材料;有锑参与制作的飞机发动机能获得更高的燃烧温度;锑还可以用于制造激光制导导弹和多种导弹的导引头……这些应用,使锑对于美国而言,成为与稀土一样重要的战略资源。但由于锑,在地壳中的含量仅为0.0001%,跟稀土一样紧缺,所以当各国都意识到这一点时,纷纷加大了对锑资源的保护并加紧寻找合适的替代品。

 

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   高纯度锑及锑合金(铟锑、银锑、镓锑等)也是生产半导体和热电装置的理想材料。锑作为掺杂剂,掺杂锑的氧化锌材料就是一种很好的半导体,在一定条件下可以制得具有可变电阻特性的陶瓷。而在硅中掺杂锑,则可以提高其电子导电性能,制作出超高电导率的n-型硅晶圆,这种材料能生产二极管、红外线探测器和霍尔效应元件等,也是目前的一个研究主题。

  

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   锑对人并不友好,单质锑及锑的某些化合物是有毒的,同时人们还发现它的致癌性,但历史上锑也曾是一种药物,如皮肤药、泻药,原理类似于以毒攻毒。而且昂贵的锑丸通常还可以被回收再利用,甚至代代相传。锑疗法很危险,有人猜测莫扎特在年仅35岁过世,极有可能是因为过渡使用了锑疗法。

  锑还可用于制造玻璃的脱色剂和澄清剂,制作安全火柴、弹药、鞭炮等,也是有机合成催化剂、化纤工业用催化剂中的主要元素,应用范围广泛,未来的需求可能会更多。