Антимониды

Антимони́ды (стиби́ды)  — группа химических соединений сурьмы с другими элементами (как правило интерметаллические).

По свойствам близки к антимонидам антимонохалькогениды MSbX, где X = S, Se, Те. Эти соединения металлоподобны или являются полупроводниками, при низких температурах некоторые из них становятся сверхпроводниками.

Свойства различных антимонидов

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 запрещённой 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 Cs₃Sb — чёрные 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 запрещённой 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.

Триантимонид тетрасамария при температуре 168 К переходит в ферромагнитное состояние

Использование

• Антимонид галлия — для создания светодиодов, работающих в инфракрасной области спектра, туннельных диодов.
• Антимонид индия — в полупроводниковых инфракрасных фоточувствительных датчиках,
• Антимонид цинка — в транзисторах, инфракрасных детекторах и тепловизорах, а также магниторезистивных устройств.

Химические свойства

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

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 плёнки получают из газовой фазы — сублимацией компонентов или путём химических транспортных реакций. Монокристаллы выращивают методами направленной кристаллизации, вытягивания из расплава, горизонтальной зонной плавки. Эпитаксиальные плёнки 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

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

• дискразит Ag₃Sb;
• брейтгауптит NiSb;
• ульманит NiSbS.

Примеры

• Диантимонид празеодима
• Диантимонид родия
• Тетраантимонид пентаниобия
• Триантимонид пентапразеодима
• Триантимонид пентасамария
• Триантимонид родия
• Триантимонид тетрапразеодима