Загальна характеристика сурми
Сурма - п'ятдесят перший елемент періодичної таблиці. Позначення - Sb від латинського «stibium». Розташована в п'ятому періоді, VA групі. Відноситься до напівметал. Заряд ядра дорівнює 51.
У вільному стані сурма утворює сріблясто-білі кристали (рис. 1), що володіють металевим блиском і мають щільність 6,68 г / см 3. Нагадуючи за зовнішнім виглядом метал, кристалічна сурма відрізняється крихкістю і значно гірше проводить теплоту і електричний струм, ніж звичайні метали. Крім кристалічної сурми, відомі й інші її аллотропические видозміни.
Мал. 1. Сурма. Зовнішній вигляд.
Атомна і молекулярна маса сурми
Відносної молекулярна маса речовини (Mr) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (Ar) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.
Оскільки у вільному стані сурма існує у вигляді одноатомних молекул Sb, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 121,760.
ізотопи сурми
Відомо, що в природі сурма може перебувати у вигляді двох стабільних ізотопів 121 Sb (57,36%) і 123 Sb (42,64%). Їх масові числа рівні 121 і 123 відповідно. Ядро атома ізотопу сурми 121 Sb містить п'ятдесят одна протон і сімдесят нейтронів, а ізотопу 123 Sb - таке число протонів і сімдесят два нейтрони.
Існують штучні нестабільні ізотопи сурми з масовими числами від 103-х до 139-ти, а також більше двадцяти ізомерних стану ядер, серед яких найбільш довготривалим є ізотоп 125 Sb з періодом напіврозпаду рівним 2,76 року.
Іони сурми
На зовнішньому енергетичному рівні атома сурми є п'ять електронів, які є валентними:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5р 3.
В результаті хімічної взаємодії сурма віддає свої валентні електрони, тобто є їх донором, і перетворюється в позитивно заряджений іон або приймає електрони від іншого атома, тобто є їх акцептором і перетворюється в негативно заряджений іон:
Sb 0 -3e → Sb 3+;
Sb 0 -5e → Sb 5+;
Sb 0 + 3e → Sb 3.
Молекула і атом сурми
У вільному стані сурма існує у вигляді одноатомних молекул Sb. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу сурми:
сплави сурми
Сурму вводять в деякі сплаву для додання їм твердості. Сплав, що складається з сурми, свинцю і невеликої кількості олова, називається друкарським металом, або гартом і служить для виготовлення типографського шрифту. З сплаву сурми зі свинцем (від 5 до 15% Sb) виготовляють пластини свинцевих акумуляторів, листи та труби для хімічної промисловості.
Приклади розв'язання задач
Здійсніть ряд хімічних перетворень:
В ході згоряння сурми на повітрі при температурі 650 o С відбувається утворення оксиду сурми (III):
При нагріванні (1000 o С) суміші оксиду сурми (III) з газоподібним хлором утворюється хлорид сурми (III):
Хлорид сурми (III) розчиняється в концентрованих лугах з утворенням комплексних сполук:
Розрахуйте масові частки елементів, що входять до складу оксиду сурми (III), якщо його молекулярна формула має вигляд Sb2 O3.
Масова частка елемента в складі будь-якої молекули визначається за формулою:
ω (Х) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.
Знайдемо молекулярну масу оксиду сурми (III):
Mr (Sb2 O3) = 2 × Ar (Sb) + 3 × Ar (O) = 2 × 122 + 3 × 16 = 244 + 48 = 292 м
Тоді, масові частки сурми і кисню дорівнюватимуть:
ω (Sb) = 2 × Ar (Sb) / Mr (Sb2 O3) × 100%;
ω (Sb) = 2 × 122/292 × 100% = 83,56%.
ω (O) = 3 × Ar (O) / Mr (Sb2 O3) × 100%;
ω (O) = 3 × 16/292 × 100% = 16,44%.