ANTYMON: HISTORIA, STRUKTURA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA I ZAGROŻENIA - CHEMIA - 2025

Antymonu jest niemetalu błyszczący, srebro, a niektóre niebieskawy odcień. Jego bryła charakteryzuje się również bardzo kruchą i łuszczącą się teksturą. Należy do grupy 15 układu okresowego, na czele której stoi azot. Po bizmucie (i moskovium) jest najcięższym pierwiastkiem z grupy.

Jest reprezentowany przez symbol chemiczny Sb. W naturze występuje głównie w rudach minerałów stibitu i ullmannitu, których wzory chemiczne to odpowiednio Sb ₂ S ₃ i NiSbS. Jego duża skłonność do tworzenia siarczków zamiast tlenków wynika z faktu, że jest on miękki chemicznie.

Krystaliczny antymon. Źródło: Best Sci-Fatcs

Z drugiej strony antymon jest również fizycznie miękki, wykazując twardość 3 w skali Mohsa. Jest stabilny w temperaturze pokojowej i nie reaguje z tlenem zawartym w powietrzu. Ale po podgrzaniu w obecności tlenu tworzy trójtlenek antymonu Sb ₂ O ₃ .

Podobnie jest odporny na działanie słabych kwasów; ale gdy jest gorący, jest atakowany przez kwas azotowy i solny.

Antymon ma wiele zastosowań, między innymi jest stosowany w stopach z ołowiem i cyną, do produkcji akumulatorów samochodowych, materiałów o niskim współczynniku tarcia itp.

Ten metaloid ma rzadką właściwość zwiększania objętości po zestaleniu się, dzięki czemu jego stopy całkowicie zajmują przestrzeń wykorzystywaną do formowania instrumentu, który ma być wyprodukowany.

Historia jego odkrycia

pne

Istnieją dowody na to, że od 3100 roku pne siarczek antymonu był używany jako kosmetyk w Egipcie. W Mezopotamii, dzisiejszym Iraku, znaleziono pozostałości wazonu i inny artefakt pochodzący prawdopodobnie z lat 3000-2200 pne, w którym do jego produkcji użyto antymonu.

Wprowadzenie terminu

Rzymski uczony Pliniusz Starszy (23-79 po Chr.) Opisał zastosowanie antymonu, który nazwał Stybius, w opracowaniu siedmiu leków w swoim Traktacie o historii naturalnej. Alchemikowi Abu Mussa Jahirowi Ibn Hayyanowi (721-815) przypisuje się wprowadzenie terminu antymon, aby nazwać element.

Użył następującej etymologii: „anty” jako synonim negacji, a „mono” tylko. Następnie chciał podkreślić, że antymon występuje nie tylko w przyrodzie. Wiadomo już, że jest częścią minerałów siarczkowych, a także wielu innych pierwiastków.

Otrzymywanie

Uważa się, że grecki naturysta Pedanius Diascorides uzyskał czysty antymon poprzez ogrzewanie siarczku antymonu w strumieniu powietrza. Włoski metalurg Vannocio Biringucio w książce De la Pirotecnia (1540) opisuje metodę izolowania antymonu.

Niemiecki chemik Andreas Libavius ​​(1615), używając stopionej mieszaniny żelaza, siarczku antymonu, soli i winianu potasu, osiągnął produkcję krystalicznego antymonu.

Pierwszy szczegółowy raport dotyczący antymonu został sporządzony w 1707 roku przez francuskiego chemika Nicolasa Lemery'ego (1645-1715) w jego książce Treatise on Antimony.

Struktura antymonu

Pomarszczone warstwy, które tworzą krystaliczną strukturę metalicznego lub srebrnego antymonu. Źródło: Materiałoznawca

Górny obraz przedstawia pomarszczoną strukturę warstwową przejętą przez atomy arsenu. Jednak szarawy antymon, lepiej znany jako antymon metaliczny, również przyjmuje tę strukturę. Mówi się, że jest „pomarszczony”, ponieważ atomy Sb poruszają się w górę iw dół płaszczyzny złożonej z powłoki.

Warstwy te, chociaż są odpowiedzialne za wchodzące z nimi fotony, lśnią srebrzystym blaskiem, dzięki czemu antymon przechodzi jak metal, prawda jest taka, że ​​łączące je siły są słabe; stąd widoczne metalowe fragmenty Sb mogą być łatwo zmielone i kruche lub łuszczy się.

Ponadto atomy Sb w pomarszczonych warstwach nie są wystarczająco blisko, aby zgrupować swoje orbitale atomowe, tworząc w ten sposób pasmo, które umożliwia przewodzenie elektryczne.

Patrząc na szarawą kulę pojedynczo, można zauważyć, że ma ona trzy wiązania Sb-Sb. Z wyższej płaszczyzny Sb można było zobaczyć w środku trójkąta, z trzema Sb umieszczonymi na jego wierzchołkach. Jednak trójkąt nie jest płaski i ma dwa poziomy lub piętra.

Boczne odwzorowanie takich trójkątów i ich wiązań tworzy pomarszczone warstwy, które ustawiają się w jednej linii, tworząc romboedryczne kryształy.

Alotropia

Opisana właśnie struktura odpowiada szarawemu antymonowi, najbardziej stabilnemu z jego czterech alotropów. Pozostałe trzy alotropy (czarny, żółty i wybuchowy) są metastabilne; to znaczy mogą istnieć w bardzo trudnych warunkach.

Niewiele jest informacji na temat ich konstrukcji. Wiadomo jednak, że czarny antymon jest amorficzny, więc jego struktura jest nieuporządkowana i skomplikowana.

Antymon żółty jest stabilny poniżej -90ºC, zachowuje się jak pierwiastek niemetaliczny i można przypuszczać, że składa się z małych aglomeratów typu Sb ₄ (podobnych do tych z fosforu); po podgrzaniu przekształca się w czarny alotrop.

A jeśli chodzi o wybuchowy antymon, składa się on z galaretowatego osadu utworzonego na katodzie podczas elektrolizy wodnego roztworu halogenku antymonu.

Przy najmniejszym silnym tarciu lub uderzeniu miękkie ciało stałe uwalnia tak dużo ciepła, że ​​eksploduje i stabilizuje się, gdy jego atomy przegrupowują się w romboedrycznej krystalicznej strukturze szaro-antymonu.

Nieruchomości

Masa atomowa

121,76 g / mol.

Liczba atomowa

51.

Elektroniczna Konfiguracja

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³ .

Stany utleniania

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

Opis fizyczny

Lśniące, srebrzyste ciało stałe, kruche, z łuskowatą powierzchnią o niebieskawym odcieniu. Może również występować jako czarny proszek.

Temperatura topnienia

630,63 ° C.

Temperatura wrzenia

1635 ° C

Gęstość

-6,697 g / cm ³ , w temperaturze pokojowej.

-6,53 g / cm ³ w stanie ciekłym, temperatura równa lub wyższa od temperatury topnienia.

Ciepło topnienia

19,79 kJ / mol.

Ciepło parowania

193,43 kJ / mol.

Molowa pojemność kaloryczna

25,23 J / mol K.

Elektroujemność

2,05 (w skali Paulinga).

Radio atomowe

140 po południu.

Twardość

To miękki element, o twardości 3 w skali Mohsa, który można zarysować szkłem.

Stabilność

Jest stabilny w temperaturze pokojowej, nie ulega utlenieniu. Jest również odporny na atak kwasów.

Izotopy

Ma dwa stabilne izotopy: ¹²¹ Sb i ¹²³ Sb. Ponadto jest 35 izotopów promieniotwórczych. Najdłuższy okres półtrwania ma radioaktywny izotop ¹²⁵ Sb: 2,75 roku. Generalnie izotopy promieniotwórcze emitują promieniowanie β ⁺ i β ^- .

Przewodność elektryczna i cieplna

Antymon jest słabym przewodnikiem ciepła i elektryczności.

Reaktywność chemiczna

Nie może wypierać wodoru z rozcieńczonych kwasów. Tworzy kompleksy jonowe z kwasami organicznymi i nieorganicznymi. Metaliczny antymon nie reaguje z powietrzem, ale w wilgotnym powietrzu szybko przekształca się w tlenek.

Halogeny i siarczki łatwo utleniają antymon, jeśli proces zachodzi w podwyższonych temperaturach.

Aplikacje

Stopy

Antymon jest używany w stopie z ołowiem do produkcji płyt do akumulatorów samochodowych, poprawiając odporność płyt, a także właściwości ładunków.

Stop ołowiu z cyną został użyty w celu poprawy właściwości spoin, a także pocisków smugowych i zapalników nabojowych. Jest również stosowany w stopach do powlekania kabli elektrycznych.

Antymon jest stosowany w stopach przeciwciernych, do produkcji stopów cyny i utwardzania o niskiej zawartości cyny do produkcji organów i innych instrumentów muzycznych.

Charakteryzuje się, podobnie jak woda, zwiększaniem objętości, gdy skrapla się; Dlatego antymon obecny w stopach z ołowiem i cyną wypełnia wszystkie przestrzenie w formach, poprawiając definicję konstrukcji wykonanych z tych stopów.

Ognioodporny

Trójtlenek antymonu jest używany do wytwarzania związków zmniejszających palność, zawsze w połączeniu z halogenowanymi środkami zmniejszającymi palność, bromkami i chlorkami.

Środki zmniejszające palność mogą reagować z atomami tlenu i rodnikami OH, co hamuje pożar. Te środki zmniejszające palność są stosowane w odzieży dziecięcej, zabawkach, samolotach i fotelikach samochodowych.

Są one również dodawane do żywic poliestrowych i kompozytów z włókna szklanego na elementy używane jako osłony do lekkich silników lotniczych.

Związki antymonu, które są stosowane jako środki zmniejszające palność, obejmują: tlenochlorek antymonu, SbOCl; pentatlenek antymonu, SbO ₅ ; antymonu, trójchlorek SBCL ₃ ; i trójtlenek antymonu, SBO ₃ .

Pole elektroniki

Wykorzystywany jest do produkcji półprzewodników, diod, detektorów średniej podczerwieni oraz do produkcji tranzystorów. Antymon o wysokiej czystości, stosowany w technologii półprzewodników, uzyskuje się poprzez redukcję związków antymonu wodorem.

Medycyna i weterynaria

Związki antymonu były stosowane w medycynie od czasów starożytnych jako środki wymiotne i przeciwpierwotniacze. Winian potasowo-potasowy (wymiotny kamień nazębny) był przez długi czas stosowany jako antyschistosom; stosowany dodatkowo jako środek wykrztuśny, napotny i wymiotny.

Sole antymonu były również stosowane w kondycjonowaniu skóry przeżuwaczy; takie jak aniomalina i tiomalan litowo-antymonowy.

Antymonian megluminy jest lekiem stosowanym w leczeniu leiszmaniozy w ogniskach zewnętrznych zwierząt domowych. Chociaż korzyści terapeutyczne były ograniczone.

Pigmenty i farby

Związki antymonu są używane do produkcji farb i środków zmętniających w emalii. Są również stosowane w pigmentach cynobrowych, żółtych i pomarańczowych, które są produktami powolnego utleniania siarczków antymonu.

Niektóre z jego soli organicznych (winianów) są wykorzystywane w przemyśle tekstylnym do wiązania niektórych barwników.

Siarczek antymonu był używany w starożytnym Egipcie jako kosmetyk do przyciemniania oczu.

Inne zastosowania

Niektóre sole antymonu są używane jako środki powłokowe do usuwania mikroskopijnych pęcherzyków, które tworzą się na ekranach telewizorów. Jony antymonu oddziałują z tlenem, eliminując jego skłonność do tworzenia się pęcherzyków.

Siarczek antymonu (III) jest używany w główkach niektórych zapałek bezpiecznych. Siarczek antymonu służy również do stabilizacji współczynnika tarcia materiałów stosowanych w samochodowych klockach hamulcowych.

Izotop ¹²⁴ Sb, razem z berylem, jest używany jako źródło neutronów o średniej energii 24 keV. Ponadto antymon jest używany jako katalizator w produkcji tworzyw sztucznych.

Ryzyka

Jest to element kruchy, więc podczas jego obsługi może powstawać zanieczyszczający pył z otoczenia. U pracowników narażonych na pył antymonu obserwowano zapalenie skóry, zapalenie nerek, zapalenie górnych dróg oddechowych i zapalenie spojówek.

Pneumokonioza, czasami połączona z obturacyjnymi zmianami w płucach, była opisywana po długotrwałym narażeniu.

Trójtlenek antymonu może powodować uszkodzenie funkcji serca, które może być śmiertelne.

U osób narażonych na ten pierwiastek obserwowano przemijające krostkowe infekcje skóry.

Ciągłe przyjmowanie małych dawek tego metalu może powodować biegunkę, wymioty i wrzody żołądka. Ponadto maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu wynosi 0,5 mg / m ³ .

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). Mc Graw Hill.
2. Manny. (11 marca 2009). Antymon żółty i antymon wybuchowy. Odzyskany z: antimonyproperties.blogspot.com
3. Prof. Ernst Cohen i JC Van Den Bosch. (1914). Alotropia antymonu. Postępowanie Royal Acad. Amsterdam. Vol. XVII.
4. Wikipedia. (2019). Antymon. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Advameg, Inc. (2019). Antymon. Odzyskane z: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (15 września 2018). Chemia: właściwości i zastosowanie Sb-antymonu. Odzyskany z: medium.com