打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
不一样的元素故事:女王眼影,昂贵的毒丸|《自然-化学》专栏

本文是《自然-化学》元素故事系列的第58篇文章:锑的各种用途

原文作者:Claire Hansell

Claire Hansell遍述了锑的用途、历史和现状,以及一个不寻常的“循环利用”法。

哪怕找遍整个元素周期表,也只有很少的元素化学符号不是从它们的完整英文名称中派生出来的。这些元素大部分是自古以来就为人所知的少数金属。我们可能会立即想到铁、金或银,但锑也是这个令人尊重的元素“旧世界”的一部分。锑的符号Sb源于拉丁语stibnum,得名于其最常见的矿物——辉锑矿(stibnite,Sb2S3,因为颜色浓黑,被古埃及人用作眼部化妆品)。

使用古希腊语和拉丁语的作家提到锑时,用的词是stibium及其变种,那么从中世纪出现并一直沿用到现在的“antimony”一词是怎么来的呢?一种广为流传但极可能是虚构的说法是其词源来自法语antimoine,意为反修道士。许多早期的炼金术士都是修道士,他们相信锑可以转变为金。但不幸的是他们不知道它的毒性,进行炼金术实验的时候也没有实验服和护目镜。更有可能的说法是这个名字来自于希腊语ἀντίμόνος(antimonos),意为反单体,反映了第51号元素在自然界中极少以金属形态存在的这一事实。

锑是一种类金属,而不是真正的金属;它有四种同素异形体:最稳定的是金属性的灰锑,还有非金属性的黄锑、黑锑和白色的爆炸性锑。不同寻常的是,金属锑在遇冷时体积会稍微膨胀,仅有四种元素表现出这种“冷胀”性质。锑通常以三价或五价态形成化合物。例如超强的Lewis酸SbF5,它与氟化氢可形成已知最强的超强酸氟锑酸(pH -31.3);氟锑酸甚至能够给碳氢化合物加质子,从而形成碳正离子和氢分子。

新西兰罗托鲁瓦香槟池的Sb2S5橘色沉积物。


吸入、食入锑都是有毒的,同时人们发现它还会致癌,不过目前仍不清楚其毒性的确切机制。然而,这并没有妨碍第51号元素在历史上曾成为药物中的一员。古希腊人不仅将辉锑矿作为眼部彩妆,还把它用作皮肤药。在中世纪,锑丸被广泛使用,可整个吞服用于诱导呕吐,还可作为泻药;这与当时的医疗观念是一致的——“坏的体液”需要被排出人体。锑是一种昂贵的金属,因此,锑丸通常被回收再利用,甚至代代相传;虽然锑丸显然不是最好的药物,但这毫无疑问是一种创新的回收方法!当锑丸在17世纪被宣布为非法后,一种普遍被使用的改良的替代方法是喝在锑杯中盛放过夜的酒。

当然,锑疗法完全不是一种有效的治疗方法,有人指出过度使用锑可能是莫扎特在年仅35岁时就过世的原因。现在,人们发现适当使用一些五价锑化合物可以治疗利什曼病,这是一种常见于发展中国家的由寄生虫引起的疾病。

目前第51号元素的主要用途之一是以三氧化二锑的形式在塑料和其他材料中作为阻燃剂。长期以来,锑与其他金属形成合金也被用作提高硬度和抗拉强度的一种手段。15世纪时,古腾堡发明活字印刷时使用的金属活字就由铅锡锑合金制成,如今类似的合金被用作铅酸电池的电极板。由于金属锑能够与锂化合为具有高理论锂容量的Li3Sb,因此锑还被认为是可以被用于高能量密度锂离子电池的很有前景的阳极材料。

为了进一步小型化集成电路中的晶体管,人们对更高效的半导体材料的兴趣不断加深。在这个研究方向上,锑作为非金属材料中的掺杂元素发挥了作用。掺杂锑的氧化锌材料已被证明是一种p型(空穴导电)半导体,并且在一定的氧化条件下可以制得具有可变电阻特性的陶瓷。在硅中掺杂锑以提高其电子导电性能(作为n型半导体)也是目前的一个研究主题。

从古至今,从使用块体金属锑和辉锑矿,到在合金和陶瓷中细致地使用微量锑,锑产生了各种各样的应用。未来它在电子产业中的发展,很可能取决于锑原子的确切定位和环境,锑原子的排列需要我们像古埃及女王用辉锑矿上妆那样小心细致。

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
元素的奇妙之旅—热缩冷胀的锑
锑元素
RA333
镓:第一个预言成真的元素
浙大科学家揭示铌钴锑合金真正成分,或成为星际旅行新材料?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服