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环航矿石小知识——锑矿:锑化合物

陈先生    2019-09-10 05:13:51    1085次浏览

锑化合物通常分为+3价和+5价两类。与同主族的砷一样,它的+5氧化态更为稳定。

1、氧化物

三氧化二锑可由锑在空气中燃烧制得。在气相中,它以双聚体Sb4O6的形式存在,但冷凝时会形成多聚体。五氧化二锑只能用浓硝酸氧化三价锑化合物制得。锑也能形成混合价态化合物——四氧化二锑,其中的锑为Sb(III)和Sb(V)。与磷和砷不同的是,这些氧化物都是两性的,它们不形成定义明确的含氧酸,而是与酸反应形成锑盐。

还没有制得亚锑酸(Sb(OH)3),但它的共轭碱亚锑酸钠([Na3SbO3]4)可由熔融的氧化钠与三氧化二锑反应制得。过渡金属的亚锑酸盐也已制得。锑酸只能以水合物HSb(OH)6的形式存在,它形成的盐中含有Sb(OH)−6。这些盐脱水得到混合氧化物。

许多锑矿石是硫化物,其中如辉锑矿(Sb2S3)、深红银矿(Ag3SbS3)、辉锑铅矿、脆硫锑铅矿和硫锑铅矿。五硫化二锑是一种非整比化合物,锑处于+3氧化态并含有S-S键。有多种硫代锑酸盐是已知的,例如[Sb6S10]和[Sb8S13]。

2、卤化物

锑能形成两类卤化物——SbX3和SbX5。其中三卤化物(SbF3、SbCl3、SbBr3和SbI3)的空间构型都是三角锥形。

1)三氟化锑可以由三氧化二锑与氢氟酸反应制得:Sb2O3 + 6 HF → 2 SbF3 + 3 H2O

这种氟化物是路易斯酸,能结合氟离子形成配离子SbF−4和SbF2−5。熔化的三氟化锑是一种弱的导体。

2)三氯化锑则由三硫化二锑溶于盐酸制得:Sb2S3 + 6 HCl → 2 SbCl3 + 3 H2S

气态SbF5的结构

五卤化物(SbF5和SbCl5)气态时的空间构型为三角双锥形。但是转化为液态后,五氟化锑形成聚合物,而五氯化锑依旧是单体。五氟化锑是很强的路易斯酸,可用于配制著名的超强酸氟锑酸(HSbF6)。

锑的卤氧化物比砷和磷更为常见。三氧化二锑溶于浓酸再稀释可形成锑酰化合物,例如SbOCl和(SbO)2SO4。

锑化物、氢化物与有机锑化合物

这类化合物通常被视作Sb的衍生物。锑能与金属形成锑化物,例如锑化铟(InSb)和锑化银(Ag3Sb)。碱金属和锌的锑化物,例如Na3Sb和Zn3Sb2比前者更为活泼。这些锑化物用酸处理可以生成不稳定的气体锑化氢(SbH3):Sb + 3 H → SbH3

锑化氢也可用活泼氢化物(如硼氢化钠)还原三价锑化合物来制备。它在室温下就会自发分解,因为它的标准摩尔生成焓为正值。正因为如此,它在热力学上不稳定,不能由锑和氢气直接化合制得。

有机锑化合物一般可由格氏试剂对卤化锑的烷基化反应制备。已知有大量三价和五价的有机锑化合物——包括混合氯代衍生物,还有以锑为中心的阳离子和阴离子。例如Sb(C6H5)3(三苯基锑)、Sb2(C6H5)4(含有一根Sb-Sb键)以及环状的[Sb(C6H5)]n。五配位的有机锑化合物也很常见,例如Sb(C6H5)5和一些类似的卤代物。

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