История

Свойства

Применение

Опыты

         Сурьма

 
    Сурьма известна с глубокой древности, и одним из её применений было изготовление сосудов методом литья. Сурьма плавится при температуре 630°C, чуть ниже температуры плавления алюминия. То есть, в емкости, изготовленной из этого металла, можно без опасений кипятить масло, чего нельзя сделать в оловянной посуде, которая может расплавиться. Небольшое количество сурьмы можно даже расплавить на бытовой газовой горелке и отлить в графитовую форму. На фотографии видно, что у слитка отколот уголок – при комнатной температуре сурьму практически невозможно согнуть или прокатать, она очень хрупкая.

 
    На втором и третьем фото – куски крупных слитков технической сурьмы. Тот, что слева - погрязнее, справа - почище.

 
    Для полупроводниковой промышленности требуется более чистый металл. На этих фотографиях – слиток сурьмы марки Су-000. Чистота металла в нем составляет 99.99%. Получают такие слитки зонной плавкой металла в графитовых лодочках. На самом деле, это не самая чистая сурьма, которую можно купить. Существуют также марки сурьмы Су-0000 и Су-00000, содержание металла в которых составляет, соответственно, 99.999% и 99.99999%. Они выпускаются на Кадамджайском сурьмяном комбинате. По сравнению с предыдущими кусками сурьмы, легко заметить разницу в размерах кристаллитов. Более чистая сурьма образует очень крупные зерна, но на это так же влияет скорость охлаждения (а при зонной плавке она небольшая).

 
    А вот на этой фотографии – вариант необычного взрывчатого вещества. Подавляющее число веществ, обладающих взрывчатыми свойствами, это соединения. Их взрывчатость обусловлена, например, окислительно-восстановительными свойствами отдельных частей молекулы (как, например, в случае тротила), либо избыточной энергией химической связи (например, у азидов). Но взрывчатыми свойствами могут обладать и отдельные элементы. Причем тут можно найти интересные примеры. Например – плутоний . Если сильно сжать плутониевую сферу определенного размера так, чтобы плотность плутония быстро возросла, то при выполнении определенных условий произойдет ядерный взрыв. Этого можно достичь сжатием кристаллической модификации, обладающей низкой плотностью (дельта-модификации, стабилизированной галлием) при относительно небольшом давлении, всего 2–3 тысячи атмосфер. При этом плотность возрастает и достигается критическая масса. Разумеется, при изготовлении атомной бомбы используют сжатие имплозией (и там давление намного превышает эти 2–3 тысячи атмосфер) с кучей дополнительных засекреченных тонкостей и условий, но под определение взрывчатого элемента плутоний вполне подходит. Еще один не менее любопытный пример это реакция : ²H + ³H => ⁴He + n. Дейтерий с тритием (один элемент!), вступая в реакцию термоядерного синтеза, выделяют огромное количество энергии! (но для инициирования реакции требуются еще более жесткие условия, чем в случае плутония). Ну и вернемся к обычным, химическим взрывчатым веществам. Тут одним из самых известных примеров является озон, O₃. Он имеет энергию взрыва около 3 МДж на килограмм, что довольно близко к тротилу и другим промышленым взрывчаткам. А вот тот пример, фото которого можно увидеть верху, хоть и является взрывчатым, но взрывается довольно слабо. На фотографии – взрывчатая сурьма. Её получают электролизом раствора трихлорида сурьмы SbCl₃ в соляной кислоте. Подробное описание процесса можно прочитать, например, в статье «Studies on Explosive Antimony», C. C. Coffin (на английском). При нагревании или механическом воздействии такая сурьма превращается в обычную с шумом или хлопком. Правда, если рассуждать совсем строго, это вещество нельзя называть аллотропной модификацией сурьмы, так как оно содержит в своей структуре довольно большое количество хлора, который и обуславливает взрывчатые свойства.