ANTIMON: HISTORIE, STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER OG RISICI - KEMI - 2025

Den antimon er et metalloid skinnende, sølv, og med nogle blålig nuance. Det faste stof er også kendetegnet ved at være meget sprødt og flassende i tekstur. Det hører til gruppe 15 i den periodiske tabel, ledet af nitrogen. Efter vismut (og moscovium) er det det tyngste element i gruppen.

Det er repræsenteret af det kemiske symbol Sb. I naturen findes det hovedsageligt i stibite og ullmannite mineralmalme, hvis kemiske formler er henholdsvis Sb ₂ S ₃ og NiSbS. Dens høje tendens til at danne sulfider i stedet for oxider skyldes det faktum, at det er kemisk blødt.

Krystallinsk antimon. Kilde: Bedste Sci-Fatcs

På den anden side er antimon også fysisk blødt, hvilket viser en hårdhed på 3 på Mohs-skalaen. Det er stabilt ved stuetemperatur og reagerer ikke med ilt i luften. Men når det opvarmes i nærvær af ilt, danner det antimontrioxid, Sb ₂ O ₃.

Ligeledes er den modstandsdygtig over for virkningen af ​​svage syrer; men når den er varm, angribes den af ​​salpetersyre og saltsyrer.

Antimon har adskillige anvendelser, blandt dem bruges det i legeringer med bly og tin, til fremstilling af køretøjsbatterier, lavfriktionsmaterialer osv.

Denne metalloid har den sjældne egenskab at stige i volumen, når den størkner, så dens legeringer helt kan optage det rum, der bruges til at forme instrumentet, der skal fremstilles.

Historie om dens opdagelse

BC

Der er bevis for, at antimon sulfid siden 3100 f.Kr. blev brugt som et kosmetisk middel i Egypten. I Mesopotamia, det nuværende Irak, blev der fundet rester af en vase og en anden artefakt, der antagelig stammer fra 3000 til 2200 f.Kr., hvor antimon blev brugt til fremstilling.

Introduktion af udtrykket

Den romerske lærde Plinius den Ældre (23-79 e.Kr.) beskrev brugen af ​​antimon, som han kaldte Stybius, ved udarbejdelsen af ​​syv medicin i sin afhandling om naturhistorie. Alkemisten Abu Mussa Jahir Ibn Hayyan (721-815) krediteres for at introducere udtrykket antimon for at navngive elementet.

Han brugte følgende etymologi: 'anti' som synonym for negation og 'mono' kun. Derefter ønskede han at understrege, at antimon ikke kun findes i naturen. Det er allerede kendt, at det er en del af sulfidmineraler såvel som mange andre elementer.

Indhentning

Det antages, at den græske naturist Pedanius Diascorides har opnået rent antimon ved at opvarme antimon-sulfid i en luftstrøm. Den italienske metallurg Vannocio Biringucio i bogen De la Pirotecnia (1540) giver en beskrivelse af en metode til isolering af antimon.

Den tyske kemiker Andreas Libavius ​​(1615) opnåede ved anvendelse af en smeltet blanding af jern, antimonsulfid, salt og kaliumtartrat produktionen af ​​et krystallinsk antimon.

Den første detaljerede rapport om antimon blev lavet i 1707 af den franske kemiker Nicolas Lemery (1645-1715) i sin bog Treatise on Antimon.

Antimonstruktur

Rynkede lag, der udgør krystalstrukturen af ​​metallisk eller sølv antimon. Kilde: Materialscientist

Det øverste billede viser den rynkede lagdelte struktur vedtaget af arsenatomer. Gråaktig antimon, bedre kendt som metallisk antimon, vedtager imidlertid også denne struktur. Det siges at være "rynket", fordi der er Sb-atomer, der bevæger sig op og ned i det plan, der består af skallen.

Disse lag, selv om de er ansvarlige for de fotoner, der interagerer med det, skinner sølvfarvet glans og får antimon til at passere som et metal, er sandheden, at de kræfter, der forener dem, er svage; derfor kan de tilsyneladende metalliske fragmenter af Sb let males og sprød eller flassende.

Sb-atomerne i de rynkede lag er heller ikke tæt nok til at gruppere deres atomiske orbitaler sammen og skaber således et bånd, der tillader elektrisk ledning.

Ser man på en grålig sfære individuelt, kan det ses, at den har tre Sb-Sb-obligationer. Fra et højere plan kunne Sb ses i midten af ​​en trekant med tre Sb placeret ved dets hjørner. Trekanten er imidlertid ikke flad og har to niveauer eller gulve.

Den laterale gengivelse af sådanne trekanter og deres bindinger etablerer rynkede lag, der stiller op for at danne rhombohedrale krystaller.

allotropi

Strukturen, der netop er beskrevet, svarer til gråligt antimon, den mest stabile af dens fire allotroper. De andre tre allotroper (sort, gul og eksplosiv) er metastabile; de kan eksistere under meget barske forhold.

Der er ikke meget information om deres strukturer. Det vides imidlertid, at sort antimon er amorf, så dets struktur er rodet og indviklet.

Gult antimon er stabilt under -90 ° C, opfører sig som et ikke-metallisk element, og det kan antages, at det består af små agglomerater af typen Sb ₄ (svarende til dem med fosfor); når den opvarmes, omdannes den til den sorte allotrope.

Og med hensyn til eksplosivt antimon består det af en gelatinøs aflejring dannet på katoden under elektrolysen af ​​en vandig opløsning af et antimonhalogenid.

Ved den mindste stærke friktion eller påvirkning frigiver det bløde faste stof så meget varme, at det eksploderer og stabiliseres, når dets atomer omgrupperes i den rhombohedrale krystallinske struktur af grålig antimon.

Ejendomme

Atomvægt

121,76 g / mol.

Atom nummer

51.

Elektronisk konfiguration

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³.

Oxidationstilstande

-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5.

Fysisk beskrivelse

Skinnende sølvfarvet massivt, sprødt, med en skællende overflade, med en blålig nuance. Det kan også vises som et sort pulver.

Smeltepunkt

630,63 ° C

Kogepunkt

1.635 ° C

Massefylde

-6,697 g / cm ³ ved stuetemperatur.

-6,53 g / cm ³ i flydende tilstand, temperatur lig med eller større end smeltepunktet.

Fusionsvarme

19,79 kJ / mol.

Fordampningsvarme

193,43 kJ / mol.

Molær kalorikapacitet

25,23 J / mol.K

elektronegativitet

2,05 (Pauling-skala).

Atomradio

140 pm.

Hårdhed

Det er et blødt element med en hårdhed på 3 på Mohs-skalaen og kan ridses i glas.

Stabilitet

Det er stabilt ved stuetemperatur og oplever ikke oxidation. Det er også modstandsdygtigt over for angreb fra syrer.

isotoper

Det har to stabile isotoper: ¹²¹ Sb og ¹²³ Sb. Derudover er der 35 radioaktive isotoper. Den radioaktive isotop ¹²⁵ Sb har den længste halveringstid: 2,75 år. Generelt udsender radioaktive isotoper ß ⁺ og ß ^- stråling.

Elektrisk og termisk ledningsevne

Antimon er en dårlig leder af varme og elektricitet.

Kemisk reaktivitet

Det kan ikke fortrænge brint fra fortyndede syrer. Danner ioniske komplekser med organiske og uorganiske syrer. Metallisk antimon reagerer ikke med luft, men omdannes hurtigt til oxid i fugtig luft.

Halogener og sulfider oxiderer let antimon, hvis processen finder sted ved forhøjede temperaturer.

Applikationer

Legeringer

Antimon bruges i legering med bly til fremstilling af plader til bilbatterier, forbedring af pladernes modstand såvel som karakteristika for ladningerne.

Bly-tinlegering er blevet brugt til at forbedre svejsningens egenskaber såvel som sporstofkugler og patrondetonatorer. Det bruges også i legeringer til belægning af elektriske kabler.

Antimon bruges i antifriction-legeringer, til fremstilling af tin og hærderlegeringer med lavt tinindhold til fremstilling af organer og andre musikinstrumenter.

Det har den karakteristiske delte med vand at stige i volumen, når det kondenserer; Derfor fylder antimonet, der er til stede i legeringerne med bly og tin, alle rum i formene, hvilket forbedrer definitionen af ​​strukturer fremstillet med nævnte legeringer.

Brandhæmmende

Antimontrioxid bruges til at fremstille brandhæmmende forbindelser, altid i kombination med halogenerede brandhæmmende stoffer, bromider og chlorider.

Brandhæmmende stoffer kan reagere med oxygenatomer og OH-radikaler, hvilket hæmmer brand. Disse flammehæmmere bruges i børnetøj, legetøj, fly og i bilsæder.

De tilsættes også i polyesterharpikser og i glasfiberkompositter til genstande, der bruges som dæksler til lette flymotorer.

Antimonforbindelser, der bruges som brandhæmmende midler inkluderer: antimonoxychlorid, SbOCl; antimonpentoxid, SBO ₅; antimontrichlorid, SBCL ₃; og antimontrioxid, SbO ₃.

Elektronik felt

Det bruges til fremstilling af halvledere, dioder, melleminfrarøde detektorer og til fremstilling af transitorer. Antimon med høj renhed, anvendt i halvlederteknologi, opnås ved at reducere antimonforbindelser med brint.

Medicin og veterinær

Antimonforbindelser er blevet anvendt i medicinen siden oldtiden som emetik og antiprotozoer. Kaliumkaliumtartrat (tartaremetikum) blev anvendt som et antischistosom i lang tid; bruges derudover som slimløsende, diaphoretisk og emetisk.

Antimon-salte er også blevet anvendt til konditionering af huden hos drøvtyggere; såsom aniomalin og lithium-antimonthiomalat.

Meglumin antimoniate er et lægemiddel, der bruges til behandling af leishmaniasis i eksterne foci hos husdyr. Skønt de terapeutiske fordele var begrænsede.

Pigmenter og maling

Antimonforbindelser anvendes til fremstilling af maling og opacifier i emaljer. De bruges også i vermilion, gule og orange pigmenter, som er produkter til langsom oxidation af antimonsulfider.

Nogle af dets organiske salte (tartrater) bruges i tekstilindustrien til at hjælpe med at binde visse farvestoffer.

Antimon sulfid blev brugt i det gamle Egypten som et kosmetisk middel til at mørke øjnene.

Andre anvendelser

Nogle antimon-salte bruges som overtræksmidler til at fjerne mikroskopiske bobler, der dannes på tv-skærme. Antimonioner interagerer med ilt og fjerner dets tendens til at danne bobler.

Antimon (III) sulfid bruges i hovederne i nogle sikkerhedskampe. Antimon sulfid bruges også til at stabilisere friktionskoefficienten for materialer, der bruges i bilbremseklodser.

¹²⁴ Sb- isotop sammen med beryllium bruges som en neutronkilde med et energigennemsnit på 24 keV. Endvidere anvendes antimon som katalysator i produktionen af ​​plast.

Risici

Det er et sprødt element, så der kan frembringes et forurenende støv fra miljøet under håndteringen. Hos arbejdstagere, der er udsat for antimonstøv, er dermatitis, renitis, betændelse i den øvre luftvej og konjunktivitis observeret.

Pneumokoniose, undertiden kombineret med obstruktiv lungeforandring, er blevet beskrevet efter langvarig eksponering.

Antimontrioxid kan forårsage skade på hjertefunktionen, der kan være dødelig.

Hos mennesker, der er udsat for dette element, er tilstedeværelsen af ​​forbigående pustulære hudinfektioner observeret.

Kontinuerlig indtagelse af lave doser af dette metal kan forårsage diarré, opkast og mavesår. Den maksimale tolerable koncentration i luft er også 0,5 mg / m ³.

Referencer

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
2. Manny. (11. marts, 2009). Gult antimon og eksplosivt antimon. Gendannes fra: antimonyproperties.blogspot.com
3. Professor Ernst Cohen og JC Van Den Bosch. (1914). Antimonens allotropi. Proces Royal Acad. Amsterdam. Vol. XVII.
4. Wikipedia. (2019). Antimon. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. Advameg, Inc. (2019). Antimon. Gendannes fra: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (15. september 2018). Kemi: egenskaber og anvendelse af Sb-Antimon. Gendannes fra: medium.com