銻

銻有四種同素異形體，即灰銻、黑銻、黃銻和爆銻，後三種均不穩定，灰銻為常見的金屬銻，外表呈銀白色，斷面呈現紫藍色金屬光澤，其主要物理性質見下表 ^[8-9]  。

銻的莫氏硬度為3~3.5，質脆易斷裂，因此純銻不能用於製造硬的物件。中國貴州省曾在1931年發行銻制的硬幣，但因為銻很容易磨損，在流通過程中損失嚴重。

金屬銻的蒸氣壓p（Pa）與温度T（K）的關係可按下式計算：

當温度低於或等於1300 °C時：lgp=7.995-6060/T

當温度高於1300 °C時：lgp=9.154-7880/T

許多物體有熱脹冷縮的特性，比如常用的温度計就是利用了水銀熱脹冷縮的原理。但是，銻與眾不同，它在一定温度範圍內會熱縮冷脹。

銻是氮族元素（ⅤA族），電負性為2.05（鮑林標度）。根據元素週期律，它的電負性比錫和鉍大，比碲和砷小。銻在室温下的空氣中是穩定的，但加熱超過熔點的銻粉，能與氧氣反應生成三氧化二銻（Sb₂O₃）。銻在一般條件下不與酸反應。

銻有兩種穩定同位素，¹²¹Sb的自然丰度為57.362%，而¹²³Sb的自然丰度為42.638%。銻還有35种放射性同位素，其中半衰期最長的¹²⁵Sb為2.75年。此外，已發現了29種亞穩態。這其中最穩定的是¹²⁴Sb，半衰期為60.20天，它可以用作中子源。比穩定同位素¹²³Sb輕的同位素傾向於發生β⁺衰變，而較重的同位素更易發生β^-衰變，當然也有一些例外 ^[12]  。

銻的硫化物中，在工業上最具用途的是三硫化銻（Sb₂S₃），五硫化銻（Sb₂S₅）次之，Sb₂S₄等其他可能存在的硫化物則研究很少。

三硫化銻的商品統稱為生銻，有結晶形及無定形兩種形態。結晶形態屬正交晶系，以輝銻礦形態普遍存在於各種銻礦牀中；無定形態可用化學方法制取，如在鹵化銻（SbCl₃）溶液中通入H₂S製備：

2SbCl₃ + 3H₂S＝Sb₂S₃ + 6HC1 ^{[4]  [10]} 

銻與氧可生成一系列化合物，已研究確定的化合物有Sb₂O₅、Sb₆O₁₃、Sb₂O₄、Sb₂O₃、Sb₂O、SbO₂和氣態SbO等。銻的高價氧化物不穩定，隨着温度升高可依次轉化為低價氧化物，三氧化銻是銻最穩定的氧化物，是揮發焙燒—還原熔煉煉銻法的中間產物，同時也是銻化合物的主要產品之一。一般認為，Sb₂O₃、Sb₂O₄、Sb₂O₅三種銻的氧化物在工業生產上具有意義，其他氧化物多為銻的不同生產過程中的過渡產物 ^[10]  。

三氧化二銻（Sb₂O₃）可由銻在空氣中燃燒製得，在氣相中，它以雙聚體Sb₄O₆的形式存在，但冷凝時會形成多聚體。五氧化二銻（Sb₂O₅）可由SbCl₅通過水解制得^[10]。銻也能形成混合價態化合物——四氧化二銻（Sb₂O₄），其中的銻為Sb(III)和Sb(V)。與磷和砷不同的是，這些氧化物都是兩性的，它們不形成定義明確的含氧酸，而是與酸反應形成銻鹽。

亞銻酸（Sb(OH)₃）目前仍無法制備獲得，但它的共軛鹼亞銻酸鈉可由熔融的氧化鈉與三氧化二銻反應制得。過渡金屬的亞銻酸鹽也已製得。銻酸只能以水合物HSb(OH)₆的形式存在。這些鹽脱水得到混合氧化物。

銻能形成兩類鹵化物——SbX₃和SbX₅，但不能生成SbBr₅和SbI₅，其中三鹵化物（SbF₃、SbCl₃、SbBr₃和SbI₃）的空間構型都是三角錐形。

三氟化銻可以由三氧化二銻與氫氟酸反應制得：

Sb₂O₃ + 6HF = 2SbF₃ + 3H₂O

這種氟化物是路易斯酸，能結合氟離子形成配離子SbF₄^-和SbF₅^2-。熔化的三氟化銻是一種弱的導體。

三氯化銻可由銻與氯氣直接反應制得，也可用Sb₂O₃或Sb₂S₃溶於鹽酸製取，反應式如下：

2Sb + 3Cl₂ = 2SbCl₃

Sb₂O₃ + 6HCl = 2SbCl₃ + 3H₂O

Sb₂S₃ + 6HCl = 2SbCl₃ + 3H₂S

五鹵化物（SbF₅和SbCl₅）氣態時的空間構型為三角雙錐形，但是轉化為液態後，五氟化銻形成聚合物，而五氯化銻依舊是單體。五氟化銻是很強的路易斯酸，可用於配製著名的超強酸氟銻酸（HSbF₆）。

銻的滷氧化物比砷和磷更為常見。三氧化二銻溶於濃酸再稀釋可形成銻酰化合物，例如SbOCl和(SbO)₂SO₄。

這類化合物通常被視作Sb的衍生物。Sb金屬性不強，能與金屬形成銻化物，例如銻化銦（InSb）、銻化銀（Ag₃Sb）、銻鈀礦（Pd₅Sb₂）、方銻金礦（AuSb₂）、紅銻鎳礦（NiSb）等。鹼金屬和鋅的銻化物，例如Na₃Sb和Zn₃Sb₂比以上物質更為活潑。這些銻化物用酸處理可以生成不穩定的氣體銻化氫（SbH₃）。

Sb^3- + 3H⁺ =SbH₃↑

銻化物一般以共價鍵連接，是電子雲的重疊，所以共價鍵最本質的分類方式就是它們的重疊方式。在有機化合物中，通常把共價鍵以其共用的電子對數分為單鍵、雙鍵以及三鍵。單鍵是一根σ鍵；雙鍵和三鍵都含一根σ鍵，其餘1根或2根是π鍵。但無機銻化物不用此法。原因是，無機銻化物中經常出現的共軛體系（離域π鍵）使得某兩個原子之間共用的電子對數很難確定，因此無機物中常取平均鍵級，作為鍵能的粗略標準。

有機銻化合物一般可由格氏試劑對鹵化銻的烷基化反應制備。已知有大量三價和五價的有機銻化合物——包括混合氯代衍生物，還有以銻為中心的陽離子和陰離子。例如Sb(C₆H₅)₃（三苯基銻）、Sb₂(C₆H₅)₄（含有一根Sb-Sb鍵）以及環狀的[Sb(C₆H₅)]_n。五配位的有機銻化合物也很常見，例如Sb(C₆H₅)₅和一些類似的滷代物 ^[12]  。

銻是全球性污染物，是國際上最為關注的有毒金屬元素之一。與其他有毒金屬如汞和砷等相比，人們對銻的環境污染過程和生物地球化學循環還缺乏系統認識。

化學形態、微生物和有機質的影響，及同位素等現代分析技術是研究銻生物地球化學循環強有力的手段，可以為某些關鍵重要的環節提供新的思路。在此基礎上，建立地表環境中銻的生物地球化學演化、歸宿以及與人體健康的關係的基本認識框架，為其它類型銻污染城市地表環境的評價和治理提供借鑑。

近些年的研究表明生物活動和有機質參與了環境中銻的遷移轉化等。生物對銻的吸收和吸附過程取決於銻的形態和微環境，如微生物。溶解於土壤中的三價銻很容易被植物根系吸收，而五價銻則很難被吸收。

大量最新的研究結果表明：天然有機質對微量金屬元素如汞、銅、鉛、鈷和鐵等的生物地球化學循環過程起着十分重要的作用，這是由於有機質能與金屬離子形成有機金屬配位體，導致金屬元素生物地球化學行為的改變，影響其溶解性、生物有效性、與微粒之間的相互作用並改變它們的毒性。

因此，金屬與有機質的相互作用機理是近年來環境化學領域注目的焦點。由於關於銻與有機質相互作用的研究相對較少，有機質對銻生物地球化學循環的影響程度和機理還不清楚。但從相關的文獻報道可以看出：在水環境中，有機結合態銻佔總銻相當大的份額，在海水和湖水中，銻與有機質結合；土壤和沉積物中有機質結合態銻佔總銻的比例還不清楚，預計會比水體中更大。

由於MC-ICP-MS的發展以及高效率離子化氫等離子體的出現，準確和高精度的同位素比值測定成為可能，一些金屬如銅、鐵、鋅、鉑和硒等穩定同位素系統的研究已為認識這些金屬的生物地球化學過程和自然分餾研究提供了一種全新的技術手段。因此，金屬元素的穩定同位素研究是金屬元素環境與生物地球化學領域的前沿領域之一。同位素為銻在地表環境的無機與生物過程示蹤和來源研究提供了全新的技術手段 ^[13]  。

人類對銻的使用可以追溯到公元前三千多年。早在公元前3100年的埃及前王朝時代，三硫化二銻就被當作眼影粉使用。

在迦勒底的泰洛赫（今伊拉克），曾發現一塊可追溯到公元前3000年的銻制花瓶碎片。而在埃及發現的鍍銻銅器，也可以追溯到公元前2500年至前2200年間。公元前18世紀左右，人們在匈牙利發現了小塊銻，但很長時間，人們並未真正認識這種金屬。在公元前6-7世紀裝飾磚的釉料中也發現了黃色的銻酸鉛。在中世紀，銻被用來製作鉛字，還被當作瀉藥使用。1777年，德國採礦官員包恩在西班包根（siebenbürgen）發現了天然銻，他把這種輝銻礦焙燒後，變成氧化物，再用碳還原，便得到了金屬銻。

1556年德國冶金學者阿格里科拉（G.Agricola）在其著作中敍述了用礦石熔析生產硫化銻的方法，但當時他將硫化銻誤認為銻。1604年德國人瓦倫廷（B.Valentine）記述了銻與硫化銻的提取方法。18世紀已經開始採用焙燒還原法煉銻了。直到1896年人們才製出電解銻。1930年以後，銻礦鼓風爐熔鍊法成為生產金屬銻的重要方法。20世紀60-70年代發展了多種揮發熔鍊和揮發焙燒法。

隨着銻生產工藝的不斷改進，銻的產量也在穩定增長。2011年全球金屬銻總產量為17.8萬噸，2012年為18萬噸 ^[14]  。中國、南非、玻利維亞、俄羅斯、塔吉克斯坦，這五個國家銻年產量佔全球銻產量的90%以上，而中國則是銻最大的生產國。全球銻主要消費國（地區）有美國、中國、歐洲、日本和東南亞。銻消費的主要領域是阻燃劑、蓄電池合金、催化劑以及玻璃澄清劑等方面，其中阻燃劑佔銻總消耗量的70%左右 ^[15]  。

銻及其化合物在工業生產和生活中有廣泛的應用，由於銻及合金具有半導體特性、耐磨性、阻燃性，被用於半導體器件、電池、耐磨合金、子彈、輪軌剎車片、煙火、防火材料等 ^[16]  。

國內銻的消費結構為阻燃劑佔50%以上，蓄電池合金佔17%，塑料穩定劑佔15%，催化劑佔10%，其他約佔6~8% ^{[15]  [17]}  。

銻的最主要用途是它的氧化物三氧化二銻用於製造耐火材料。除了含鹵素的聚合物阻燃劑以外，它幾乎總是與鹵化物阻燃劑一起使用。三氧化二銻形成銻的鹵化物的過程可以減緩燃燒，即為它具有阻燃效應的原因。這些化合物與氫原子、氧原子和羥基自由基反應，最終使火熄滅。商業中這些阻燃劑應用於兒童服裝、玩具、飛機和汽車座套。它也用於玻璃纖維複合材料（俗稱玻璃鋼）工業中聚酯樹脂的添加劑，例如輕型飛機的發動機蓋。樹脂遇火燃燒但火被撲滅後它的燃燒就會自行停止。

銻在合金中的主要作用是增加硬度，被稱為合金的硬化劑，在金屬中加入比例不等的銻後，金屬的硬度就會加大，可應用於軍事，所以銻被稱為戰略金屬 ^[17]  。

銻能與鉛形成用途廣泛的合金，這種合金硬度與機械強度相比銻都有所提高。大部分使用鉛的場合都加入數量不等的銻來製成合金。在鉛酸電池中，這種添加劑改變電極性質，並能減少放電時副產物氫氣的生成。銻也用於減摩合金（例如巴比特合金）、子彈、鉛彈、網線外套、鉛字合金（例如Linotype排字機）、焊料（一些無鉛焊接劑含有5%的銻）、鉛錫銻合金、以及硬化製作管風琴的含錫較少的合金。

其他的銻幾乎都用於下文所述的三個方面。第一項應用是生產聚對苯二甲酸乙二酯（PET）的穩定劑和催化劑。第二項應用則是去除玻璃中顯微鏡下可見的氣泡的澄清劑，主要用途是製造電視屏幕；這是因為銻離子與氧氣接觸後阻礙了氣泡繼續生成。第三項應用則是顏料。銻在半導體工業中的應用正不斷髮展，主要是在超高電導率的n-型硅晶圓中用作摻雜劑，這種材料用於生產二極管、紅外線探測器和霍爾效應元件。20世紀50年代，小珠裝的鉛銻合金用於給NPN型合金結晶體管的發射器和接收器上漆。銻化銦是用於製作紅外探測儀的材料。

銻的生物學或醫學應用很少。主要成分為銻的藥品稱作含銻藥劑，是一種催吐劑。銻化合物也用作抗原蟲劑。從1919年起，酒石酸銻鉀（俗稱吐酒石）曾用作治療血吸蟲病的藥物。它後來逐漸被吡喹酮所取代。銻及其化合物用於多種獸醫藥劑，例如安修馬林（硫蘋果酸銻鋰）用作反芻動物的皮膚調節劑。銻對角質化的組織有滋養和調節作用，至少對動物是如此。

含銻的藥物也用作治療家畜的利什曼病的選擇之一，例如葡甲胺銻酸鹽。可惜的是，它不僅治療指數較低，而且難以進入一些利什曼原蟲無鞭毛體所在的骨髓，也就無法治癒影響內臟的疾病。金屬銻製成的銻丸曾用作藥。但它被其他人從空氣中攝入後會導致中毒。

在一些安全火柴的火柴頭中使用了三硫化二銻。¹²⁴Sb和鈹一起用於中子源：¹²⁴Sb釋放出伽馬射線，引發鈹的光致蜕變。這樣釋放出的中子平均能量為24keV。銻的硫化物已被證實可以穩定汽車剎車片材料的摩擦係數。銻也用於製造子彈和子彈示蹤劑。這種元素也用於傳統的裝飾中，例如刷漆和藝術玻璃工藝。20世紀30年代前曾用它作牙釉質的遮光劑，但是多次發生中毒後就不再使用了。

銻和它的許多化合物有毒，作用機理為抑制酶的活性，這點與砷類似 ^[18-19]  ；與同族的砷和鉍一樣，三價銻的毒性要比五價銻大。但是，銻的毒性比砷低得多，這可能是砷與銻之間在攝取、新陳代謝和排泄過程中的巨大差別所造成的：如三價銻和五價銻在消化道的吸收最多為20%；五價銻在細胞中不能被定量地還原為三價（事實上在細胞中三價銻反而會被氧化成五價銻）；由於體內不能發生甲基化反應，五價銻的主要排泄途徑是尿液 ^[5]  。急性銻中毒的症狀也與砷中毒相似，主要引起心臟毒性（表現為心肌炎），不過銻的心臟毒性還可能引起阿－斯綜合徵 ^[5]  。有報告稱，從搪瓷杯中溶解的銻等價於90毫克酒石酸銻鉀時，銻中毒對人體只有短期影響；但是相當於6克酒石酸銻鉀時，就會在三天後致人死亡。吸入銻灰也對人體有害，有時甚至是致命的：小劑量吸入時會引起頭疼、眩暈和抑鬱；大劑量攝入，例如長期皮膚接觸可能引起皮膚炎、損害肝腎、劇烈而頻繁的嘔吐，甚至死亡 ^[5]  。

因此，世界相關組織制訂了的在飲水水中殘留的標準：我國《生活飲用水衞生標準》(GB5749-2006)規定總銻限值為5 µg/L；世界衞生組織飲用水生活指南對銻限值為20 µg/L；日本為15 µg/L；美國國家環境保護局、加拿大衞生部和安大略省環境部為6 µg/L；歐洲聯盟環境部為5 µg/L ^{[5]  [20]}  。

根據《中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準》，銻（Sb）屬於第一類污染物，其最高允許排放濃度為0.1 mg/L。歐盟將銻列為高危害有毒物質和可致癌物質並予以規管。

管制信息：根據《危險化學品安全管理條例》，銻受公安部門管制。

安全措施：密封包裝，並貯於乾燥通風處。遠離火種、熱源，防止陽光直射。切忌與氧化劑、食用化學品、酸類等共儲混運。

滅火：乾粉、砂土，禁止CO₂和酸鹼滅火劑。

DZ/T 0395.2-2022 《硫鐵礦礦石分析方法 第2部分：鋰、鈹、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、銣、鉬、銀、鎘、銦、銻、銫、鎢、鉈、鉛、鉍、釷和鈾含量的測定 混合酸分解―電感耦合等離子體質譜法》

DZ/T 0396.3-2022 《鎳礦石化學分析方法 第3部分：鋰、鈹、鈧、鈷、銅、鋅、鎵、銣、鉬、銀、鎘、銦、銻、銫、鎢、鉈、鉛、鉍、釷和鈾含量的測定 混合酸分解—電感耦合等離子體質譜法》