სტიბიუმი

სტიბიუმი  (ლათ. Stibium) აღინიშნება სიმბოლოთი Sb და ელემენტთა პერიოდულობის ცხრილის მე-15 ჯგუფის ელემენტია. მისი ატომური ნომერია 51. სტიბიუმის ატომური მასაა 121.75. მარტივი ნივთიერება სტიბიუმი  მოვერცხლისფო-თეთრი ფერის მოლურჯო ელფერის მქონე, უხეშმარცვლოვანი აღნაგობის მეტალია.  ჰაერზე არ იცვლება. ცნობილია სტიბიუმის ოთხი მეტალური ალოტროპიული მოდიფიკაცია, რომელიც არსებობს სხვადასხვა წნევის დროს და სამი ამორფული მოდიფიკაცია (ფეთქებადი, შავი და ყვითელი ბისმუტი).

სტიბიუმის ერთ-ერთი ალქიმიური გამოსახვა

ისტორია

შესაძლოა წარმოდგება ბერძნული ἀντί + μόνος (anti monos)–დან, რაც მიახლოებით ნიშნავს მარტოობის საწინააღმდეგოს, რადგანაც სჯეროდათ, რომ ის ბუნებაში არასდროს არსებობდა სუფთა სახით ან ἀντί + μοναχός (anti monachos)–დან, რაც ნიშნავს ბერის მკვლელს, რადგანაც ბევრი ალქიმიკოსი ბერი იყო და ანთიმონი კი შხამიანია. შესაძლოა ასევე წარმოიშვა ძველეგვიპტური ანთოს ამონისგან (გამოთქმა), რაც შეიძლება ითარგმნოს, როგორც „ღვთაება ამონის ყვავილი“.

ელემენტის სიმბოლო Sb ლათინური stibium-დანაა, რომელიც მომდინარეობს ბერძნული στίμμι (stimmi)–დან, რომელიც შესაძლოა ნასესხებია ეგვიპტურიდან ან არაბულიდან.

სტიბიუმი ცნობილია უძველესი დროიდან. სტიბიუმს იყენებდნენ ჩვ. წ. აღ. 3000 წლის წინათ. ელემენტის ლათინური დასახელება დაკავშირებულია მინერალთან ”სტიბი”, რომლისგანაც ძველ საბერძნეთში ღებულობდნენ სტიბიუმს .

ძველ ეგვიპტეში უკვე ჩვ. წ. აღ-მდე მე-19 საუკუნეში ფხვნილი სტიბიუმის კაშკაშა (ბუნებრივი Sb₂S₃) გამოიყენება წამწამების გასამუქებლად. ძველ საბერძნეთში ის ცნობილი იყო, როგორც stími და stíbi. აქედან წარმოიშვა ლათინური stibium. დაახლოებით 12-14 სს. წარმოიშვა დასახელება antimonium. 1789 წელს ა. ლავუაზიემ სტიბიუმი ჩართო ქიმიური ელემენტების სიაში დასახელებით antimoine (თანამედროვე ინგლისური antimony, ესპანური და იტალიური antimonio, ფრანგული Antimoine, გერმანული Antimon). რუსული ”სტიბიუმი” მოდის თურქულიდან ”surme ” - წამწამების გასაშავებელი.

მე-15 საუკუნეში ბერმა ვასილი ვალენტინმა აღწერა სტიბიუმის მიღების პროცესი ტყვიის შენადნობიდან ტიპოგრაფიული შრიფტის ჩამოსხმისათვის. ბუნებრივ გოგირდიან სტიბიუმს მან უწოდა სტიბიუმიანი მინა. შუა საუკუნეებში იყენებდნენ სტიბიუმის პრეპარატებს სამედიცინო მიზნებისათვის, ძირითადად ღებინების გამოსაწვევად: ”პირსასაქმნებელი ქვა” K[C₄H₂O₆Sb (OH)₂]·1/2H₂O).

გავრცელება

სტიბიუმის წარმოშობის ადგილები ცნობილია სამხრეთ აფრიკის რესპუბლიკაში ალჟირში, სომხეთში, ტაჯიკისტანში, ბულგარეთში, იაკუტიაში, ფინლანდიაში, ჩინეთში, ყირგიზეთში.

სტიბიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს მასით 5´10^-3%-ს. მაგმაში და ბიოსფეროში სტიბიუმი გაფანტულია. ცხელი მიწისქვეშა წყლებიდან ის კონცენტრირდება ჰიდროტერმინალურ საბადოებში.

ცნობილია საკუთრივ სტიბიუმის საბადოები, ასევე სტიბიუმვერცხლისწყლიანი, სტიბიუმტყვიის, სტიბიუმოქროს, სტიბიუმვოლფრამის საბადოები. სტიბიუმის 27 მინერალიდან მთავარი სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს ანთიმონიტს (Sb₂S₃). გოგირდთან მსგავსების წყალობით სტიბიუმი მინარევის სახით ხშირად გვხვდება დარიშხანის, ბისმუტის, ნიკელის, ტყვიის, ვერცხლისწყლის, ვერცხლის, და სხვა ელემენტების სულფიდებში.

იზოტოპები

 ბუნებრივი სტიბიუმი წარმოადგენს ორი იზოტოპის ნარევს: ¹²¹Sb (იზოტოპური გავრცელებადობა 57.36%) და ¹²³Sb (42.64 %). ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიური იზოტოპებიდან მნიშვნელოვანია  ¹²²Sb ნახევარდაშლის პერიოდით 2.8 დღე, ¹²⁴Sb -ნახევარდაშლის პერიოდით 60.2 დღე და ¹²³Sb ნახევარდაშლის პერიოდით - 2 წელი. ერთადერთი ხანგრძლივ სიცოცხლისუნარიანი რადიონუკლიდია ¹²⁵Sb ნახევარდაშლის პერიოდით 2.76 წელი, ხოლო სტიბიუმის ყველა დანარჩენი იზოტოპისა და იზომერის ნახევარდაშლის პერიოდი არ აღემატება ორ თვეს.

სტიბიუმის შავი ალოტროპი

ფიზიკური თვისებები

სტიბიუმი  მოვერცხლისფრო-თეთრი, მოლურჯო ელფერის მქონე მყიფე მეტალია. ნაცრისფერი სტიბიუმი Sb(I) რომბოედრული მესერით ჩვეულებრივ პირობებში მდგრადია. ლღობის ტემპერატურაა Tლღ= 630.5°C, დუღილის ტემპერატურა კი - Tლღ= 1634°C. მისი სიმკვრივეა 6.69გ/სმ³. 5.5გპა-ის დროს ის გადადის კუბურ მოდიფიკაციაში Sb(II), ხოლო 8.5 გპა წნევის პირობებში ჰექსაგონალურში Sb(III), 28გპა-ზე ზევით - Sb(IV).

ნაცრისფერ სტიბიუმს გააჩნია ფენოვანი  სტრუქტურა, სადაც თითოეული Sb-ის ატომი პირამიდულად დაკავშირებულია სამ მეზობელ, ერთ სიბრტყეზე განლაგებულ სტიბიუმის ატომებთან (ატომთა შორის მანძილია 0.288ნმ) და გააჩნია სამი უახლოესი მეზობელი სხვა შრეზე (ატომთა შორის მანძილია 0.338ნმ).

ბუნებრივი მასიური სტიბიუმი ჟანგვის პროდუქტებით

ცნობილია სტიბიუმის სამი ამორფული მოდიფიკაცია. ყვითელი სტიბიუმი წარმოიქმნება ჟანგბადის ზემოქმედებით თხევად სტიბინზე SbH₃ და შეიცავს უმნიშვნელო რაოდენობით ქიმიურად დაკავშირებულ წყალბადს. გაცხელების ან დასხივების პირობებში ყვითელი სტიბიუმი გადადის შავ სტიბიუმში (სიმკვრივე 5.3 გ/სმ³), რომლისთვისაც დამახასიათებელია ნახევარგამტარული თვისებები.

SbCl₃ ელექტროლიზის დროს, დენის დაბალი სიმკვრივის პირობებში წარმოიქმნება ფეთქებადი სტიბიუმი, რომელიც შეიცავს უმნიშვნელო რაოდენობით ქიმიურად დაკავშირებულ ქლორს (ფეთქდება ხახუნის დროს). შავი სტიბიუმი, უჰაერო არეში 400°C-ზე გაცხელებისას და ფეთქებადი სტიბიუმი ხახუნისას გარდაიქმნებიან მეტალურ ნაცრისფერ სტიბიუმად. მეტალური სტიბიუმი Sb(I) - ნახევარგამტარია. ოთახის ტემპერატურაზე მეტალური სტიბიუმი ძალიან მყიფეა და როდინში ადვილად იფქვება ფხვნილის სახით, 310°C-ზე ზევით პლასტიკურია, ასევე პლასტიკურია მაღალი სისუფთავის სტიბიუმის მონოკრისტალები.

ქიმიური თვისებები

ზოგიერთ მეტალებთან სტიბიუმი წარმოქმნის ანთიმონიდებს: კალას SnSb, ნიკელის Ni₂Sb₃, NiSb, Ni₅Sb₂ და Ni₄Sb. ბისმუტი არ ურთიერთქმედებს მარილმჟავასთან, ფთორწყალბადმჟავასა და გოგირდმჟავასთან.

კონცენტრირებულ აზოტმჟავასთან ურთიერთქმედებისას ის წარმოქმნის ცუდად ხსნად ბისმუტმჟავას HSbO₃:

3 Sb + 5 HNO₃ → 3 HSbO₃ + 5 NO + H₂O

სტიბიუმის მჟავების ზოგადი ფორმულაა Sb2O₅·nH₂O. კონცენტრირებულ H₂SO₄ -თან სტიბიუმი ურთიერთქმედებს სტიბიუმ (III) სულფატის წარმოქმნით Sb₂(SO₄)₃:

2 Sb + 6 H₂SO₄  → Sb₂(SO₄)₃ + 3 SO₂ + 6H₂O

სტიბიუმი მდგრადია ჰაერზე 600 °C. შემდგომი გაცხელებით იჟანგება Sb₂O₃-მდე.

4 Sb + 3 O₂  → 2 Sb₂O₃

სტიბიუმ (III) ოქსიდს ახასიათებს ამფოტერული თვისებები და ურთიერთქმედებს ტუტესთან და მჟავასთან.

Sb₂O₃ + 6 NaOH + 3H₂O  → 2 Na₃[Sb (OH)₆]

Sb₂O₃ + 6HCl  → 2 SbCl₃ + 3 H₂O

ჟანგბადის არეში Sb₂O₃-ის გაცხელებით 700 °C-ზე ზევით წარმოიქმნება შემდეგი შემადგენლობის ოქსიდი Sb₂O₄:

2 Sb₂O₃ + O₂  → 2 Sb₂O₄

ეს ოქსიდი ერთდროულად შეიცავს Sb(III) და Sb (V). მის სტრუქტურაში გვერდიგვერდ გაერთიანებულია ოქტაედრული დაჯგუფებები [Sb(III)O₆ ] და [Sb(V)O₆].

სტიბიუმის მჟავების ფრთხილი გაუწყლოებისას წარმოიქმნება სტიბიუმის პენტაოქსიდი Sb₂O₅.

2 HSbO₃  → Sb₂O5 + H₂O

რომელიც ავლენს მჟავა თვისებებს

Sb₂O₅ + 6 NaOH  →2 Na₃SbO₄ + 3 H₂O

და წარმოადგენს დამჟანგველს

Sb₂O₅ + 10 HCl  → 2 SbCl₃ + 2 Cl₂ + 5 H₂O

სტიბიუმის მარილები ადვილად ჰიდროლიზდება. ჰიდროქსომარილების წარმოქმნა იწყება pH 0.5-0.8 შუალედში  Sb(III)-თვის და pH 0.1 Sb(V)-თვის. ჰიდროლიზის პროდუქტის შემადგენლობა დამოკიდებულია თანაფარდობაზე მარილი/წყალი და რეაგენტის შეტანის თანმიმდევრობაზე:

SbCl₃ + H₂O  → SbOCl + 2 HCl

4 SbCl₃ + 5 H₂O  → Sb₄O₅Cl₂ + 10 HCl

ფთორთან სტიბიუმი წარმოქმნის პენტაფთორიდს SbF₅. მისი ურთიერთქმედებით ფთორწყალბადმჟავასთან HF წარმოიქმნება ძლიერი მჟავა H[SbF₆].

სტიბიუმის ფხვნილის შეტანისას ქლორის არეში ის იწვის და წარმოქმნის პენტაქლორიდისა SbCl₅ და ტრიქლორიდის SbCl₃ ნარევს.

2 Sb + 5 Cl₂  →2 SbCl₅,

2 Sb + 3 Cl₂  →2 SbCl₃

სტიბიუმი ბრომთან და იოდთან ურთიერთქმედებისას წარმოქმნის SbI₃ და SbBr₃.

2 Sb + 3 I₂  →2 SbI₃

SbBr₃  უფერო კრისტალური ნაერთია, რომელსაც პრაქტიკული გამოყენება არა აქვს. გვხვდება SbI₃-ის სამი მოდიფიკაცია, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულია ტრიგონალური. ღებულობენ სტიბიუმის იოდთან დაფქვით.

გოგირდწყალბადმჟავას ზემოქმედებით Sb (III)-ისა და Sb (V)-ის მარილების წყალხსნარებზე წარმოიქმნება მოწითალო-ნარინჯისფერი სტიბიუმის ტრისულფიდი Sb₂S₃ ან ნარინჯისფერი პენტასულფიდი Sb₂S₅, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ამონიუმის სულფიდთან (NH₄)₂S:

Sb₂S₃ + 3 (NH₄)₂S  →2 (NH₄)₃SbS₃

Sb₂S₅ + 3 (NH₄)₂S  →2 (NH₄)₃SbS₄

წყალბადის ზემოქმედებით Sb -ის მარილებზე გამოიყოფა გაზი სტიბინი SbH₃:

SbCl₃ + 4 Zn + 5HCl  → 4 ZnCl₂ + SbH₃ + H₂

სტიბინი გაცხელებით იშლება Sb და H₂

მიღებულია სტიბიუმის ორგანული ნაერთები, სტიბინის წარმოებულები. მაგალითად, Sb(CH₃)₃:

2 SbCl₃ + 3 Zn (CH₃)₂  → 3 ZnCl₂ + 2 Sb (CH₃)₃

მიღება

სტიბიუმს ღებულობენ სტიბიუმის სულფიდის Sb₂S₃ შელღობით რკინასთან:

Sb₂S₃ + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

სულფიდის დაწვითა და შემდგომ მიღებული ოქსიდის ნახშირით აღდგენით.

Sb₂S₃ + 5O₂ → Sb₂O₄ + 3SO₂

Sb₂O₄ + 4 C → 2 Sb + 4 CO

სუფთა სტიბიუმს (99.9%) ღებულობენ ელექტროლიტური რაფინირებით. სტიბიუმის გამოწვილვა ხდება აგრეთვე ტყვიის კონცენტრატებიდან, რომელიც მიღებულია პოლიმეტალური მადნების დამუშავებისას.

გამოყენება

სტიბიუმი სულ უფრო მეტად გამოიყენება ნახევარგამტარების წარმოებაში დიოდების, ინფრაწითელი დეტექტორების, მოწყობილობები ჰოლის ეფექტით წარმოების დროს. არის კომპონენტი ტყვიის შენადნობების, რომელიც ზრდის მის სიმაგრეს და მექანიკურ სიმტკიცეს. გამოყენების სფერო მოიცავს:

• დენის წყაროები (ბატარეა)
• ანტიფრიქციული შენადნობები
• ტიპოგრაფიული შენადნობები
• ცეცხლსასროლი იარაღი და ტრასირებადი ტყვიები
• გარსი კაბელებისათვის
• ასანთი
• შედუღება - ზოგიერთი შენადნობი ტყვიის გარეშე შეიცავს 5% Sb

კალასა და სპილენძთან ერთად სტიბიუმი წარმოქმნის მეტალურ შენადნობს - ბაბიტი (ანტიფრიქციული შენადნობი), რომელსაც ახასიათებს ანტიფრიქციული თვისებები და გამოიყენება სრიალის საკისრებში. სტიბიუმი ემატება მეტალებს, რომელიც განკუთვნილია ნატიფი სხმულისათვის.

სტიბიუმის ნაერთები ოქსიდების, სულფიდების, ნატრიუმის ანთიმონატისა და სტიბიუმის ტრიქლორიდის სახით გამოიყენება ცეცხლგამძლე ნაერთების, კერამიკული ემალის, მინის, საღებავების და კერამიკული ნაკეთობების საწარმოებლად. ბისმუტის ტრიოქსიდი წარმოადგენს ყველაზე მნიშვნელოვან სტიბიუმის ნაერთს და ძირითადად იყენებენ ცეცხლგამძლე კომპოზიციებში. სტიბიუმის სულფიდი წარმოადგენს ერთ-ერთ ინგრედიენტს ასანთის თავებში.

ბუნებრივი სტიბიუმის სულფიდს, სტიბნიტს, იყენებდნენ ბიბლიურ დროში მედიცინაში და კოსმეტიკაში. სტიბნიტი დღესაც გამოიყენება ზოგიერთ განვითარებად ქვეყნებში, როგორც წამალი.

ბიოლოგიური როლი

სტიბიუმი მიეკუთვნება მიკროელემენტებს, ადამიანის ორგანიზმში მისი შემცველობა შეადგენს 10^–6 მასურ %-ს.  შედის ცოცხალ ორგანიზმებში, თუმცა მისი ფიზიოლოგიური და ბიოლოგიური როლი ჯერ არ არის დადგენილი.

სტიბიუმის შემცველობა (100გ მშრალ ნივთიერებაზე) მცენარეებში შეადგენს 0.006 მგ-ს, ზღვის ცხოველებში 0.02 მგ, ხმელეთის ცხოველებში 0.0006 მგ-ს. ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმში სტიბიუმი ხვდება სასუნთქი ორგანოებისა და კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის საშუალებით. გამოიყოფა ძირითადად ფეკალური მასის სახით, უმნიშვნელო რაოდენობით კი - შარდის.

სტიბიუმი შერჩევით აკუმულირდება ფარისებურ ჯირკვალში, ღვიძლში და ელენთაში. მისი დაგროვება ფარისებურ ჯირკვალში იწვევს მისი ფუნქციის შეფერხებას და ენდემურ ჩიყვს. თუმცა, საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში სტიბიუმის ნაერთების მოხვედრა არ იწვევს მოწამვლას, რადგანაც Sb (III)-ის მარილები იქ განიცდის ჰიდროლიზს და წარმოქმნის მცირედხსნად პროდუქტებს. ერითროციტებში უპირატესად გროვდება სტიბიუმი ჟანგვის ხარისხით +3, სისხლის პლაზმაში - ჟანგვის ხარისხით +5. სტიბიუმის ზღვრულად დასაშვები კონცენტრაცია არის 10^-5 - 10^-7 გ /100გ მშრალ ქსოვილზე. უფრო მაღალი კონცენტრაციის დროს ეს ელემენტი აპასიურებს რიგ ფერმენტებს, ლიპიდური, ნახშირწყლების და ცილის მიმოცვლას (შედეგად შესაძლებელია სულფჰიდრილური ჯგუფების ბლოკირება).

სტიბიუმის და მისი ნაერთები არის მომწამვლელი. მოწამლვა შესაძლებელია სტიბიუმის შენადნობების წარმოებისას და სტიბიუმის საბადოების კონცენტრატის გამოდნობის დროს. მწვავე მოწამვლის დროს ადგილი აქვს  ზედა სასუნთქი გზების ლორწოვანი აპკის, თვალის, ასევე კანის გაღიზიანებას. შეიძლება განვითარდეს დერმატიტი, კონიუქტივიტი და ა.შ. სტიბიუმის მტვერი და ორთქლი იწვევს ცხვირიდან სისხლდენას, პნევმოსკლეროზს, ასევე იწვევს სქესობრივი ფუნქციის დარღვევას, აზიანებს კანს.

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით