ANTIMONI: HISTORIA, RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ JA RISKIT - KEMIA - 2026

Antimoni on metalloidi kiiltävä, hopea, ja joidenkin sinertävä sävy. Sen kiinteälle aineelle on ominaista myös erittäin hauras ja hiutaleinen rakenne. Se kuuluu jaksollisen järjestelmän ryhmään 15, jota johtaa typpi. Vismutin (ja moskoviumin) jälkeen se on ryhmän raskain osa.

Sitä edustaa kemiallinen symboli Sb. Luonnossa sitä esiintyy pääasiassa stibiitin ja ullmanniitin mineraalimalmeissa, joiden kemialliset kaavat ovat vastaavasti Sb ₂ S ₃ ja NiSbS. Sen suuri taipumus muodostaa sulfideja oksidien sijasta johtuu siitä, että se on kemiallisesti pehmeä.

Kiteinen antimoni. Lähde: Paras Sci-Fatcs

Toisaalta antimoni on myös fyysisesti pehmeää, sen kovuus on 3 Mohsin asteikolla. Se on vakaa huoneenlämpötilassa eikä reagoi ilman hapen kanssa. Mutta kun kuumennetaan hapen läsnä ollessa, se muodostaa antimonitrioksidia, Sb ₂ O ₃.

Samoin se kestää heikkojen happojen vaikutusta; mutta typpihappo ja suolahappo hyökkäävät sitä kuumana.

Antimonilla on lukuisia sovelluksia, muun muassa sitä käytetään lyijyn ja tinan seoksissa, ajoneuvojen paristojen, pienikitkaisten materiaalien jne. Valmistukseen.

Tällä metalloidilla on harvinainen ominaisuus, että sen tilavuus kasvaa kiinteytyessään, jolloin sen seokset voivat käyttää täysin tilaa valmistettavan instrumentin muovaamiseen.

Historia sen löytämisestä

BC

On todisteita siitä, että vuodesta 3100 eKr. Antimonisulfidia käytettiin kosmetiikassa Egyptissä. Mesopotamiassa, nykypäivän Irakissa, löydettiin maljakon jäännöksiä ja eräs toinen esine, jonka oletettiin olevan vuosina 3000–200 eKr., Jonka antimonia käytettiin sen valmistuksessa.

Termin käyttöönotto

Roomalainen tutkija Plinius vanhin (23-79 jKr) kuvasi antimonin käyttöä, jota hän kutsui stibiksiksi, luonnonhistoriallisessa tutkielmassaan valmistelemalla seitsemää lääkettä. Alkemistille Abu Mussa Jahir Ibn Hayyanille (721-815) annetaan tunnus nimityksen antiminen käyttöönottamiseksi.

Hän käytti seuraavaa etymologiaa: 'anti' kieltämisen synonyyminä ja 'mono' vain. Sitten hän halusi korostaa, että antimonia ei löydy vain luonnosta. On jo tiedossa, että se on osa sulfidimineraaleja, samoin kuin monia muita alkuaineita.

Saada

Kreikkalaisen naturistin Pedanius Diascoridesin uskotaan saaneen puhdasta antimonia kuumentamalla antimonisulfidia ilmavirrassa. Italialainen metallurgi Vannocio Biringucio kuvaa kirjassa De la Pirotecnia (1540) kuvaus antimonin eristämismenetelmästä.

Saksalainen kemisti Andreas Libavius ​​(1615) saavutti kiteisen antimonin käyttämällä sulaa seosta rautaa, antimonisulfidia, suolaa ja kaliumtartraattia.

Ensimmäisen yksityiskohtaisen raportin antimonista laati vuonna 1707 ranskalainen kemisti Nicolas Lemery (1645-1715) kirjassaan tutkielma antimonista.

Antimonin rakenne

Ryppyiset kerrokset, jotka muodostavat metallisen tai hopea antimonin kiderakenteen. Lähde: Materiaalitieteilijä

Yläkuvassa on ryppyinen kerrosrakenne, jonka arseeniatomit ovat hyväksyneet. Harmahtainen antimoni, joka tunnetaan paremmin metallisena antimonina, omaksuu kuitenkin myös tämän rakenteen. Sen sanotaan olevan "ryppyinen", koska Sb-atomeja liikkuu ylös ja alas kuoren muodostamasta tasosta.

Nämä kerrokset, vaikka ne ovat vastuussa fotoneista, jotka ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa, loistavat hopeanhohtoisella kirkkaudella, jolloin antimoni siirtyy metallina, totuus on, että niitä yhdistävät voimat ovat heikkoja; siten Sb: n näkyvät metalliset fragmentit voivat olla helposti jauhettavia ja hauraita tai hiutaleita.

Rypistyneissä kerroksissa olevat Sb-atomit eivät myöskään ole riittävän lähellä ryhmittämään atomiorbitaaliaansa yhteen ja siten muodostamaan kaistan, joka sallii sähkönjohtavuuden.

Kun tarkastellaan harmahtavaa palloa erikseen, voit nähdä, että siinä on kolme Sb-Sb-sidosta. Korkeammalta tasolta Sb oli nähtävissä kolmion keskellä, kolme Sb: tä sijaitsi sen kärkipisteissä. Kolmio ei ole kuitenkaan tasainen ja siinä on kaksi tasoa tai kerrosta.

Tällaisten kolmioiden ja niiden sidosten sivutuotanto muodostaa ryppyisiä kerroksia, jotka linjautuvat muodostamaan romboedriset kiteet.

allotropia

Juuri kuvattu rakenne vastaa harmahtavaa antimonia, joka on vakain sen neljästä allotroopista. Kolme muuta allotrooppia (musta, keltainen ja räjähtävä) ovat metastabiileja; toisin sanoen ne voivat esiintyä erittäin ankarissa olosuhteissa.

Niiden rakenteista ei ole paljon tietoa. On kuitenkin tiedossa, että musta antimoni on amorfista, joten sen rakenne on sotkuinen ja monimutkainen.

Keltainen antimoni on vakaa -90 ºC: n lämpötilassa, käyttäytyy kuin epämetalli elementti ja voidaan olettaa olevan koostuva pienistä tyypin Sb ₄ agglomeraateista (samanlaisia ​​kuin fosfori); Kuumennettuna se muuttuu mustana allotrooppia.

Räjähtävän antimonin suhteen se koostuu gelatiinimaisesta kerrostumasta, joka muodostuu katodiin antimonhalogenidin vesiliuoksen elektrolyysin aikana.

Pienimmällä voimakkaalla kitkalla tai iskulla pehmeä kiinteä aine vapauttaa niin paljon lämpöä, että se räjähtää ja stabiloituu atomiensa ryhtyessä uudelleen harmahtava antimonin romboedriseen kiderakenteeseen.

ominaisuudet

Atomipaino

121,76 g / mol.

Atominumero

51.

Sähköinen kokoonpano

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³.

Hapetustilat

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

Fyysinen kuvaus

Kiiltävä hopeinen kiinteä, hauras, hilseilevä pinta, sinertävä. Se voi esiintyä myös mustana jauheena.

Sulamispiste

630,63 ° C.

Kiehumispiste

1 635 ° C.

Tiheys

-6,697 g / cm ³ huoneenlämpötilassa.

-6,53 g / cm ³ nestemäisessä tilassa, lämpötila yhtä suuri tai suurempi kuin sulamispiste.

Fuusion lämpö

19,79 kJ / mol.

Höyrystymislämpö

193,43 kJ / mol.

Kaloriarvo

25,23 J / mol.K

elektronegatiivisuus

2,05 (Paulingin asteikko).

Atomiradio

140 pm.

Kovuus

Se on pehmeä elementti, jonka kovuus on 3 Mohsin asteikolla, ja sitä voidaan naarmuunttaa.

pysyvyys

Se on vakaa huoneenlämpötilassa, ei hapettumista. Se on myös happojen vastustuskykyinen.

isotoopit

Sillä on kaksi stabiilia isotooppiä: ¹²¹ Sb ja ¹²³ Sb. Lisäksi on 35 radioaktiivista isotooppiä. Radioaktiivisella isotoopilla ¹²⁵ Sb on pisin puoliintumisaika: 2,75 vuotta. Radioaktiiviset isotoopit säteilevät yleensä β ⁺ ja β ^- säteilyä.

Sähköinen ja lämmönjohtavuus

Antimoni on huono lämmön ja sähkönjohdin.

Kemiallinen reaktiivisuus

Se ei voi syrjäyttää vetyä laimeista hapoista. Muodostaa ionisia komplekseja orgaanisten ja epäorgaanisten happojen kanssa. Metallinen antimoni ei reagoi ilman kanssa, mutta muuttuu nopeasti oksidiksi kosteassa ilmassa.

Halogeenit ja sulfidit hapettavat helposti antimonin, jos prosessi tapahtuu korotetussa lämpötilassa.

Sovellukset

Alloys

Antimonia käytetään seoksessa lyijyn kanssa autolevyjen valmistukseen, mikä parantaa levyjen vastuskykyä ja latausominaisuuksia.

Lyijy-tinalejeerinkiä on käytetty parantamaan hitsausten, kuten myös merkkien luodien ja patruunan sytyttimien ominaisuuksia. Sitä käytetään myös seoksissa sähkökaapeleiden pinnoittamiseen.

Antimonia käytetään kitkanpoistoseoksissa, tina- ja koveteseosten valmistuksessa, joissa on vähän tinapitoisuutta, urkujen ja muiden soittimien valmistuksessa.

Sillä on veden kanssa jaettu ominaisuus, että sen tilavuus kasvaa, kun se tiivistyy; Siksi seoksissa läsnä oleva antoni lyijyllä ja tinalla täyttää kaikki muottien tilat, parantaen mainituilla seoksilla tehtyjen rakenteiden määritelmää.

Tulenkestävä

Antimonitrioksidia käytetään palonestoaineiden valmistukseen, aina yhdessä halogenoitujen palonestoaineiden, bromidien ja kloridien kanssa.

Palonestoaineet voivat reagoida happiatomien ja OH-radikaalien kanssa, mikä estää tulipaloa. Näitä palonestoaineita käytetään lasten vaatteissa, leluissa, lentokoneissa ja turvaistuimissa.

Niitä lisätään myös polyesterihartseihin ja lasikuitukomposiiteihin tuotteissa, joita käytetään kevyiden lentokoneiden moottoreiden suojaina.

Palonestoaineina käytettäviä antimonyhdisteitä ovat: antimonioksikloridi, SbOCl; antimonipentoksidi, SBO ₅; antimonitrikloridia, SbCI ₃; ja antimonitrioksidi, SBO ₃.

Elektroniikka-kenttä

Sitä käytetään puolijohteiden, diodien, keski-infrapuna-ilmaisimien ja siirtojen valmistuksessa. Puolijohdeteknologiassa käytetty erittäin puhdas antimoni saadaan pelkistämällä antoniyhdisteitä vedyllä.

Lääketiede ja eläinlääketiede

Antimoniyhdisteitä on käytetty lääketieteessä antiikin ajoista lähtien oksentelu- ja vasta-aineina. Kaliumkaliumtartraattia (hammaskiveä) käytettiin pitkään antiskistosomina; käytetään lisäksi oksennusaineena, virtausvaimentajana ja oksenteluna.

Antimonisuoloja on käytetty myös märehtijöiden ihon ilmastointiin; kuten aniomaliini ja litium-antimonitiomalaatti.

Meglumiinin antimoniaatti on lääke, jota käytetään leishmaniaasin hoidossa kotieläinten ulkoisissa kohdissa. Vaikka terapeuttiset hyödyt olivat rajalliset.

Pigmentit ja maalit

Antimoniyhdisteitä käytetään maalien ja opasiteetin valmistukseen emaloissa. Niitä käytetään myös vermilioni-, kelta- ja oranssipigmenteissä, jotka ovat antimonisulfidien hitaan hapettumisen tuotteita.

Joitakin sen orgaanisista suoloista (tartraateista) käytetään tekstiiliteollisuudessa tiettyjen väriaineiden sitomiseksi.

Antimonisulfidia käytettiin muinaisessa Egyptissä kosmetiikkana silmien tummuttamiseen.

Muut käyttötavat

Joitakin antimonisuoloja käytetään päällystysaineina poistamaan mikroskooppisia kuplia, jotka muodostuvat televisioruuduille. Antimonionit ovat vuorovaikutuksessa hapen kanssa, poistaen sen taipumuksen muodostaa kuplia.

Antimoni (III) sulfidia käytetään joidenkin turvallisuusotteluiden päissä. Antimonisulfidia käytetään myös stabiloimaan autojen jarrupaloissa käytettyjen materiaalien kitkakerroin.

¹²⁴ Sb- isotooppia käytetään yhdessä berylliumin kanssa neutronilähteenä, energian keskiarvo 24 keV. Lisäksi antimonia käytetään katalysaattorina muovien valmistuksessa.

riskit

Se on hauras alkuaine, joten sen käsittelyn aikana voi syntyä ympäristöstä pilaavaa pölyä. Antimonipölylle altistuneilla työntekijöillä on havaittu ihottumaa, reniittiä, ylempien hengitysteiden tulehduksia ja sidekalvotulehduksia.

Pneumokonioosi, joskus yhdistettynä obstruktiivisiin keuhkojen muutoksiin, on kuvattu pitkäaikaisen altistuksen jälkeen.

Antimonitrioksidi voi aiheuttaa sydämen toimintavaurioita, jotka voivat olla tappavia.

Ihmisille, jotka ovat alttiita tälle alkuaineelle, on havaittu ohimeneviä pustuloosisia ihoinfektioita.

Jatkuva pienien metalliannoksien saanti voi aiheuttaa ripulia, oksentelua ja mahahaavoja. Lisäksi suurin siedettävä pitoisuus ilmassa on 0,5 mg / m ³.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Manny. (11. maaliskuuta 2009). Keltainen antimoni ja räjähtävä antimoni. Palautettu osoitteesta: antimonyproperties.blogspot.com
3. Professori Ernst Cohen ja JC Van Den Bosch. (1914). Antimonin allotropia. Proceedings Royal Acad. Amsterdamissa. Voi XVII.
4. Wikipedia. (2019). Antimoni. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
5. Advameg, Inc. (2019). Antimoni. Palautettu osoitteesta: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (15. syyskuuta 2018). Kemia: Sb-antimonin ominaisuudet ja käyttö. Palautettu: medium.com