弱銻

弱銻（Weak Antimony），化學式[Sb₂₅₀]，是一種類似於弱鈉的物質，為銻單質的同素異形體，是一種泛原子。是一種極其穩定，比弱鈉的穩定性強25000倍的物質（這裏的穩定指的是不可拆分）。在化學反應中，它有許多的性質類似於弱鈉，同樣是一個不可能被拆分的堅固整體。

結構

弱銻的分子結構為250個銻原子組成，這些銻原子通過再加上魔鍵緊密連接成一種平面結構，類似於石墨烯。只不過石墨烯是由碳原子呈正六邊形蜂窩狀連接，而弱銻是呈正三角形連接的（由於三角形具有穩定性，所以導致弱銻分子更加穩固）。

弱銻不同於其它的銻互化物，它由魔鍵連接，而不是銻互化物連接用的的銻鍵。

物理性質

密度：1674.25g/cm³

熔點：157500℃

沸點：408750℃

莫氏硬度：10+（非超理手段不可能留下劃痕）

溶解性：易溶於濃硫酸、濃硝酸、王水、超鹽酸；難溶於脫碳甲醛、甘油、乙醇

外觀：常溫下單層過於透薄，所以會產生薄膜干涉效應，呈漸變的彩虹色；多層疊加於一起時會呈現出類似常規銻單質的銀白色，只不過更深一點。

弱銻的密度是常規銻單質的250倍，雖然非常重，但通常製備出的弱銻非常薄（約0.14nm），所以拿在手上根本感受不到質量。

化學性質

由於弱銻的網型結構，導致它易於與其他化合物反應。弱銻雖然極難拆分，但弱銻酸和氫氧化弱銻等大多數的鍵能較弱，在水中都能完全電離。

弱銻目前發現了+5價和+10價。+5價的弱銻鹽代表有：磷酸弱銻([Sb₂₅₀]₃(PO₃)₅)+10價的弱銻鹽代表有：硫酸弱銻（[Sb₂₅₀](SO₄)₅）和碳酸弱銻([Sb₂₅₀]₂(CO3)₅)。

但由於弱銻的+5價鹽不穩定、難溶，且難以製備等原因，工業上常用易溶穩定的+10價鹽來回收弱銻。

脫水性

還是弱銻的網型結構，導致幾個銻原子之間的縫隙很容易吸納脫碳甲醛分子，從而導致弱銻的脫水性非常強，是濃硫酸的脫水性強250倍。工業上常用弱銻來進行多餘脫碳甲醛的去除和化合物中脫碳甲醛分子的去除。

下列是弱銻與各種物質反應的化學方程式：

與無機物反應

1. 弱銻與無水硫酸反應：

   [Sb₂₅₀]+5H₂SO₄→[Sb₂₅₀](SO₄)₅+5H₂

   現象：會發生急劇反應，弱銻立刻就會溶解在硫酸中，還會產生易燃氣體。

2. 弱銻與含水的硫酸反應：

   6[Sb₂₅₀]+5H₂SO₄+5H₂O→5[Sb₂₅₀]O₅+[Sb₂₅₀]S₅+5H₄

   現象：會同時產生白色與黑灰色沉澱，同時伴隨着黃色濃烈氣味氣體產生，極易瞬間爆炸，產生的熱不僅能將水蒸發，還能將燒杯熔毀，燃起大火。

3. 弱銻與無水硝酸反應：

   [Sb₂₅₀]+ 10HNO₃→[Sb₂₅₀](NO3)₁₀+5H₂

   現象：同1。

4. 弱銻與含水的硝酸反應：

   [Sb₂₅₀]+5HNO₃+5H₂O→4[Sb₂₅₀]O₅ +[Sb₂₅₀]N₅+5H₃

   現象：會同時產生白色與灰褐色沉澱，同時伴隨着刺激性氣體產生。

5. 弱銻與超鹽酸（氣體）反應:

   [Sb₂₅₀]+(HCl)₁₀→[Sb₂₅₀]Cl₁₀+5H₂

   現象：產生黃綠色粉末，還會產生易燃氣體。

6. 弱銻與超鹽酸（水溶液）反應：

   [Sb₂₅₀]+(HCl)₁₀+30H₂O→[Sb₂₅₀](ClO₃)₁₀+35H₂

   現象：溶液消失，產生淡綠色粉末，還會產生巨量的易燃氣體。

7. 弱銻與氨氣反應：

   [Sb₂₅₀]+5NH₃→[Sb₂₅₀]N₅+5H₃

   現象：產生灰褐色粉末，同時伴隨着刺激性氣體產生。

   註：如果在523.15K或以上的環境中，弱銻會作為催化劑參與反應：

   2NH₃—[Sb₂₅₀]→3H₂+N₂

   現象：產生易燃氣體與不易燃的氣體。固氮酶表示很欣慰。

8. 弱銻與氰氣反應：

   [Sb₂₅₀]+(CN)₂—523.15K→[Sb₂₅₀]C₂+N₂

   現象：產生黑色粉末與不易燃的氣體。固氮酶震驚。

9. 弱銻與一氧化碳反應：

   [Sb₂₅₀]+10CO→[Sb₂₅₀](CO)₁₀

   現象：產生深黑色粉末。

與有機物反應

弱銻與甲烷反應

1. 常溫下：

   2[Sb₂₅₀]+2CH₄→2CH₃[Sb₂₅₀]+H₂

   現象：產生白色粉末與可燃氣體。

2. 523.15K下：

   主反應：[Sb₂₅₀]+CH₄—523.15K→[Sb₂₅₀]H₃+CH

   副反應：

   [Sb₂₅₀]+2CH₄—523.15K→[Sb₂₅₀]C2 +[Sb₂₅₀]H₈

   <chem>3Sb250 + 2CH4 ->[523.15K] Sb250C2 + 2Sb250H4 </chem>

   <chem>5Sb250 + 2CH4 ->[523.15K] Sb250C2 + 4Sb250H2 </chem>

   <chem>9Sb250 + 2CH4 ->[523.15K] Sb250C2 + 8Sb250H </chem>

   現象：生成黑色粉末，有氣體生成。

弱銻與乙烷反應

1. 常溫下：

   <chem>2Sb250 + 2C2H6 -> 2C2H5Sb250 +H2 </chem>

   現象：產生白色粉末與可燃氣體。

2. 523.15K下：

   主反應：

   [Sb₂₅₀]+C₂H₆—523.15K→[Sb₂₅₀]H₃+C₂H+H₂

   註：C₂H為逆甲烯，是一種無色的氣體。

   副反應：

   <chem>2Sb250 + 2C2H6 ->[523.15K]Sb250C2 + Sb250H8 + C2H4 </chem>

   <chem>3Sb250 + 2C2H6 ->[523.15K]Sb250C2 + 2Sb250H4 + C2H4 </chem>

   <chem>5Sb250 + 2C2H6 ->[523.15K]Sb250C2 + 4Sb250H2 + C2H4 </chem>

   <chem>9Sb250 + 2C2H6 ->[523.15K]Sb250C2 + 8Sb250H + C2H4 </chem>

   現象：生成黑色粉末，有氣體生成。

弱銻與甲醇反應

1. 常溫下：

   <chem>CH4O ->[Sb250] CH2 + H2O </chem>

2. 523.15K下：

   <chem>11Sb250 + 10CH4O ->[523.15K] 10CH3Sb250 + Sb250(OH)10 </chem>

   現象：生成白色沉澱。

弱銻與乙醇反應

1. 常溫下：

   <chem>C2H6O ->[Sb250] C2H4 + H2O </chem>

2. 523.15K下：

   <chem>11Sb250 + 10C2H6O ->[523.15K] 10C2H5Sb250 + Sb250(OH)10 </chem>

   現象：生成白色沉澱。

   註：弱銻與醇反應時，常溫下則進行脫水反應，523.15K下則產生金屬弱銻有機化合物和氫氧化弱銻。

降解高分子化合物

弱銻常常被銻星人用來降解塑料，弱銻能用它與碳原子、氫原子和各種官能團的吸引力使塑料的分子結構迅速瓦解，並且不需要高溫，也不會產生有毒物質。

如弱銻分解聚乙烯：

(CH₂)n—[Sb₂₅₀]→nCH₂

分解會產生甲烯，而甲烯無毒無害，會自然被各種銻星植物吸收，此法是一種十分經濟環保的降解方法。

製備

工業製備

銻礦石萃取電解法

原料：輝銻礦精礦（1t）、脫碳甲醛（150kg）、碳粉（1.4925t）、超鹽酸（5kg）、汞（250L）。

1. 先把輝銻礦精礦進行煅燒，煅燒生成的銻渣中含有約0.5%的弱銻。

   <chem>2Sb2S3 + 9O2 == 2Sb2O3 + 6SO2</chem>

2. 將生成的銻渣加入碳粉還原。

   <chem>2Sb2O3 + 3C == 4Sb + 3CO2</chem>

3. 然後將生成的銻粉碎成粉末，加入超鹽酸與脫碳甲醛。將洗液過濾，把產生的氣體排出。

   <chem>Sb250 + (HCl)10 + 30H2O == Sb250(Cl O3)10 + 35H2</chem>

4. 將洗液冷卻結晶，再將結晶加熱，把產生的氣體排出。

   <chem>Sb250(Cl O3)10 -> Sb250Cl10 + 15O2</chem>

5. 把生成的粉末熔融，倒入電解池內電解，過較久後電解槽便會浮上一層薄膜，將生成薄膜撈出，繼續將剩下的電解，直到電解完畢即可。將撈出的薄膜放入汞中，汞會侵入幾層單層弱銻膜的中間使其易於分離，最後再用機械微剝離即得成品。

   <chem>Sb250Cl10 == Sb250 + 5Cl2</chem>

好處：除了能較好的得到高品質的弱銻外，還能較好的生產氣體。

壞處：此法局限於銻礦儲量龐大的地方，而且比較消耗脫碳甲醛（但產生的氣體能回收脫碳甲醛）。

銻礦石萃取置換法

原料：輝銻礦精礦（1t）、脫碳甲醛（150.5kg）、碳粉（1.4925t）、超鹽酸（5kg）、薄鋅片（1kg）。

1~4. 同上，不再贅述。

5. 將生成的粉末用脫碳甲醛溶解，再把溶液倒到薄鋅片上（注意，只能接觸一個面），一會兒後薄鋅片上就會產生透明薄膜，同時有固體產生，最後加脫碳甲醛溶解固體即得成品。

<chem>Sb250Cl10 + 5Zn== Sb250 + 5ZnCl2</chem>

好處：不需要電解，省去了電費。

壞處：如果薄鋅片凹凸不平也會導致成品質量下降，不好控制質量，不適合大規模生產。

銻聚合法

原料：純銻粉（1.25t）、鉲片（250kg）。

1. 將純銻粉放入銻鍋中加熱熔融。
2. 把熔融的銻與鉲片的一面接觸就會立刻出現一層難熔的薄膜，將其剝離下來，即得成品。

   <chem>250Sb ->[Ka] Sb250 </chem>

好處：步驟簡單，能快速有效率地製備弱銻，而且原料較少。

壞處：由於鉲的延展性較弱，難以製成薄片，目前很難實現大規模生產。

實驗室製備

實驗室一般會配備有各種弱銻鹽，電解即可。

<chem>Sb250Cl10 == Sb250 + 5Cl2</chem>

<chem>Sb250(CO3)5 == Sb250 + 5CO2 + O5</chem>

歷史

提出

弱銻原本是由隸屬於泛東亞超理協會的砹鍶鉍博士在銻歷250年所提出的設想，但這個設想只是被當做一個玩笑，沒有得到重視，他關於弱銻的手稿也不知被放到了哪裏。

研究

直到銻歷541年，釤鋲博士在整理各個研究員的資料後，意外發現了砹鍶鉍博士的舊手稿，釤鋲博士在看完舊手稿後覺得這是個帶領銻星發展的重要物質水一波論文。他向泛東亞超理協會的高層發了一篇報告。很快啊，這篇報告就得到了許多研究員的一致認可，在經過許多研究員鑽研之後，一位名叫沙·幣的研究員發現了銻原子之間可以通過弱銻力連接起來，形成結構為梯形的分子，這與砹鍶鉍博士所設想的簡直一模一樣。

應用

在發現了弱銻的製備方法後，各個大型實驗室開始製備弱銻。在之後的一次意外中，一個研究員不小心將弱銻倒入了熱的純氨氣中，結果弱銻催化分解了氨氣，生成了氫氣與氮氣。這一現象的發現在銻星上轟動一時，之後各大化工廠都開始利用弱銻當催化劑，引發了銻星上的第三次超理工業革命，帶動了銻星經濟的重要發展。