Антимониды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Стибиды (антимони́ды) — соединения сурьмы с металлами[1]. Примеры: антимонид галлия, антимонид индия, стибин. Соединения в основном интерметаллические.

Свойства различных антимонидов[править | править вики-текст]

Свойства наиболее изученных антимонидов
Показатель AlSb GaSb InSb ZnSb CdSb Cs3Sb NiSb
tпл., °C 1060 712 525.2 546 456 725 1160
ρ, г/см³ 4,218 5,6137 5,7751 6,36 6,66 4,46 8,69
Твердость по Моосу 4,8 4,5 3,8 5,5
ΔH°обр., кДж/моль -49,23 -44,2 -30,66 -17 -25,6 -200 -66,2
S°298, Дж/(моль·К) 64,36 76,17 87,444 89,6 94,7 226
ΔH°пл., кДж/моль 82,1 65,19 47,7 32,1
Ширина запрещенной зоны (300 К), эВ 1,6 0,79 0,18 0,44 0,56 1,6
Подвижность электронов (300 К), см²/(В·с) 200 4000 1·106 (77 K)
Подвижность дырок (300 К), см²/(В·с) 330 800 9100 (77 K) 575 1980 200-600
  • Антимонид алюминия AlSb — темно-серые с синеватым отливом кристаллы с металлическим блеском, решетка кубическая (а = 0,61355 нм); перспективный материал для солнечных батарей и электронных приборов, работающих при температурах до 500 °C.
  • Антимонид цинка ZnSb — серый кристалл с металлическим блеском, решетка ромбическая (а= 0,6128 нм, b = 0,7741 нм, с = 0,8115 нм); материал для термоэлектрических приборов.
  • Антимонид цезия Cs2Sb — черные кристаллы с металлическим блеском, решетка кубическая (а = 0,9180 нм); используется для изготовления фотоэмиттеров с высоким квантовым выходом.
  • Антимониды Cd и Mg, а также тройные соединения типа ZnSnSb2  — перспективные полупроводниковые материалы.
  • Th3Sb4 может использоваться в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала.
  • NiSb также как и др.
  • Антимониды с металлической проводимостью (CrSb, CoSb) предложено использовать как компоненты эвтектичечких композиций с InSb и GaSb для магнитосопротивлений, детекторов ИК-излучения и др.

Основную опасность при работе с антимонидами представляет H3Sb, выделяющийся при действии воды или кислот на антимониды.

Большинство антимонидов переходных элементов металлоподобны, некоторые соединения MSb2 и особенно MSb3 — полупроводники, причем с увеличением атомной массы металла в пределах группы ширина запрещенной зоны возрастает. Некоторые антимониды при низких температурах становятся сверхпроводниками, наиболее высокие температуры перехода у Nb5Sb4 — (8,60 К), Ti3Sb — (5,80 К). Некоторые антимониды — антиферромагнетики с относительно высокими точками Нееля:

  • 723 К для CrSb,
  • 213 К для USb.

Другие, например, MnSb, MnSb2 — ферромагнетики, для которых характерны анизотропия магнитных свойств и изменение с температурой направления наибольшей магнитной восприимчивости. Известен ряд двойных антимонидов, например: LiCdSb, K2CuSb2, BaZn2Sb2, TiSnSb, ZnSnSb2, NbSnSb H3Si3Sb5. По свойствам близки к антимонидам антимонохалькогениды MSbX, где X = S, Se, Те. Эти соединения металлоподобны или полупроводники, при низких температурах некоторые из них становятся сверхпроводниками.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Антимониды щелочных и в несколько меньшей степени щелочно-земельных металлов химически очень активны, легко окисляются, гидролизуются водой с выделением H3Sb. Антимониды Mg и Аl менее активны, но легко разлагаются разбавленными кислотами. Все остальные антимониды взаимодействуют только с концентрированными кислотами или царской водкой. С увеличением содержания Sb в антимонидах их химическая устойчивость повышается. Некоторые антимониды, в частности образуемые щелочными металлами, растворяются в солевых расплавах, например, в смесях LiCl и LiF или NaCl и NaI.

Получение антимонидов[править | править вики-текст]

Антимониды синтезируют главным образом сплавлением компонентов в вакууме или в инертной атмосфере, иногда под слоем флюса (например, из NaCl, KCl, СаСl2, ВаСl2). Мелкие кристаллы и пленки получают из газовой фазы — сублимацией компонентов или путём химических транспортных реакций. Монокристаллы выращивают методами направленной кристаллизации, вытягивания из расплава, горизонтальной зонной плавки. Эпитаксиальные пленки получают вакуумным напылением, осаждением из жидкой и газовой фаз. Некоторые антимониды (например, SnSb, Cu2Sb) образуются в сплавах (баббитах, сурьмяных бронзах и др.).

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

Известно около 15 сравнительно редких минералов, относящихся к антимонидам, например:

Источники[править | править вики-текст]

  1. Химическая энциклопедия
  2. Брейтгауптит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.