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跟稀土一样紧缺 锑在地壳中含量仅为0.0001%

2022-05-17 11:05:20    来源:科普时报

锑,元素周期表第51号元素。

锑元素是与金、银、铁一样很早就被人们使用了。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。在我国《汉书·食货志》和《史记》中,也有对锑的记载,被称作“连锡”。明朝末年发现了世界最大的锑矿产地——湖南锡矿山,当时误把锑当成了锡,直到清光绪16年经化验才明确是锑。

锑并不是真正的金属,有单质导电性,更是介于半导体和绝缘体之间,只能算是一种类金属,还有特殊的“冷胀”性。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。

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,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,会被后面喷射出的火焰烧毁殆尽,再先进的飞行器都必须有阻燃剂的帮助才能更好运行。因此,每年用于阻燃剂的锑占锑消耗总量60%。锑能与锡、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;锑可以用于制造激光制导导弹和多种导弹的导引头。但由于锑在地壳中的含量仅为0.0001%,跟稀土一样紧缺,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。

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。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成具有可变电阻特性的陶瓷,而在硅中掺杂锑,则可以提高电子导电性能,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,是目前的一个研究主题。

单质锑及锑的某些化合物有毒,同时还发现致癌性,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。

锑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,未来需求可能会更多。(宋丹)

关键词: 湖南锡矿山 汉书食货志 无机阻燃剂 三氧化二锑

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