Antimon

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

51 ónantimontellúr
As

Sb

Bi
Általános
Név, vegyjel, rendszám antimon, Sb, 51
Elemi sorozat félfémek
Csoport, periódus, mező 15, 5, p
Megjelenés ezüstszürke csillogó
Atomtömeg 121.760(1) g/mol
Elektronszerkezet [Kr] 4d10 5s2 5p3
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 18, 5
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 6.697 g/cm³
Sűrűség a f.p.-on 6.53 g/cm³
Olvadáspont 903.78 K
(630.63 °C, 1167.13 °F)
Forráspont 1860 K
(1587 °C, 2889 °F)
Olvadáshő 19.79 kJ/mol
Párolgáshő 193.43 kJ/mol
Hőkapacitás (25 °C) 25.23 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T/K 807 876 1011 1219 1491 1858
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet rhomboéder
Oxidációs állapotok ±1
(enyhén savas oxid)
Elektronegativitás 2.05 (Pauling-skála)
Ionizációs energia
(részletek)
1.: 834 kJ/mol
2.: 1594.9 kJ/mol
3.: 2440 kJ/mol
Atomsugár 145 pm
Atomsugár (számított) 133 pm
Kovalens sugár 138 pm
Egyebek
Mágnesesség nincs adat
Elektromos ellenállás (20 °C) 417 nΩ·m
Hővezetőképesség (300 K) 24.4 W/(m·K)
Hőtágulás (25 °C) 11.0 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3420 m/s
Young modulusz 55 GPa
Nyírási modulusz 20 GPa
Bulk modulusz 42 GPa
Mohs keménység 3.0
Brinell keménység 294 MPa
CAS szám 7440-36-0
Fontosabb izotópok
Fő cikk: Antimon izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
121Sb 57.36% Sb stabil 70 neutronnal
123Sb 42.64% Sb stabil 72 neutronnal
125Sb mest. 2.7582 év Beta- 0.767 125Te
Hivatkozások

Az antimon egy kémiai elem a periódusos rendszer Va csoportjából, jele Sb, rendszáma 51, atomi tömegegysége 121,75.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Jellemzői

Masszív elemi antimon oxidációs termékekkel
Masszív elemi antimon oxidációs termékekkel

Több allotrop módosulata ismeretes. Ebből az ezüstfehér színű, félfém jellegű, rideg (mozsárban könnyen porítható) formája stabil szobahőmérsékleten. Az elektromosságot és a hőt gyengén vezeti, jobban olvasztott állapotban mint kristályosban. A sárga és fekete formája instabil és nemfém jellegű. Antimon gőz hirtelen lehűtésével -90 °C alá, a sárga módosulat keletkezik, ami már -80 °C-on fémes módosulattá alakul. Fény hatására a fekete módosulat keletkezik, amely piroforos jellegű. Tömény SbCl3 oldat elektrolízisekor a katódon a robbanó módosulat keletkezik. Az antimon és egyes ötvözetei hűtésre kitágulnak.

[szerkesztés] Előfordulása

Becslések szerint a földkéregben 0,2-0,5 p.p.m van jelen. Elemi állapotban is előfordul a természetben, de gyakrabban ásványokban. Ásványai közül ismertebbek az antimonit (Sb2S3), diszkrazit (Ag2Sb), tetraedrit (Cu2SbS3), valamint a szenarmontit, valentinit és antimonokker (ezek antimon-oxidok).

[szerkesztés] Története

Vannak bizonyítékok melyek alátámasztják azt a feltevést hogy az antimon ismert volt már az ókorban. Az antimon-szulfidot mint fekete szemöldök és szempilla festéket használták a kor női, a közel keleten. Dioszkoridész az antimon-szulfidot stimmi néven említi, és Idősebb Pliniusstibium” -ként. Később a „stibium” a fémet jelölte és nem a szulfidot. Dioszkoridész szerint ha a stimmi-t faszénnel hevítik fém válik ki pont mint az ólom esetében. Innen az a feltevés hogy az antimon ismert volt az ókorban, de összetévesztették az ólommal. Később Constantinus Africanus említi az antimon szót, amit először az arab Geber alkimista használt 800 körül. A szó eredete vitatott. Egyesek szerint az arab othmond-ból származna és Geber használta, mások a görög anti (ellen) és monos (egyedül) szóösszetételből származtatnák, mivel az antimon sosem jelenik meg egyedül hanem más fémekkel együtt, vagy a francia moine (szerzetes)-ből származna mivel a szerzetesek foglalkoztak ilyen mérgekkel (ismert volt az antimon-oxid és kálium-bitartarát keveréke, mint hánytató). A XIII-ik század írásaiban találkozunk az antimonnal egy ötvözetben (réz+6%antimon) ami „Albertus Magnus aranya”-ként ismert és nagyon jó hamisítás volt. A XVII-ik század elején megjelent egy könyv az antimonról „Currus triumphalis antimonii”, ahol leírták tulajdonságait, előállítását, egyes vegyületeit és felhasználását. A könyv szerzője a Szent Benedek-rendi Basilius Valentinius (1392-1450) szerzetes, akinek kéziratait Johann Thölde alkimista adata ki. Későbbi kutatások cáfolják ezeket az állításokat és a könyv valódi szerzőjeként Johann Thölde-t tartják és a bencés szerzetes nem is létezett, hanem Thölde ez az álnév alatt adta ki könyvét. Az első tudományos kézikönyvet az antimonról Nicolas Lemery (1645–1715) írta és 1789-ben Lavoisier bejegyzi az antimont a kémiai elemek közé.

[szerkesztés] Előállítása

Az antimonitból előállítható vassal történő redukcióval: \mathrm{Sb_2S_3 + 3Fe \Rightarrow 3FeS + 2Sb }\,\!

A keletkező antimon alacsonyabb hőmérsékleten olvad mint a vas-szulfid és kőnyű elválasztani ettől. Ugyancsak antimonitból előállítható pörköléssel és utána, a keletkezett oxidból szénnel redukálhatjuk.

\mathrm{Sb_2S_3 + 5O_2 \Rightarrow Sb_2O_4 + 3SO_2}\,\!
\mathrm{Sb_2O_4 + 4C \Rightarrow 2Sb + 4CO}\,\!

[szerkesztés] Tulajdonságai

Vegyületeiben oxidációszáma -3, +3, és +5 lehet, ezek elsősorban kovalens jellegűek. 800 °C-on a levegő jelenlétében ég és fehér füst alakú antimontrioxid keletkezik. Porítva és klórt tartalmazó edénybe szórva ég és antimon-pentaklorid keletkezik. Hevítve kénnel, arzénnel és foszforral reagál. A sósav és kénsav nem támadja meg, a salétromsav oxidálja és a koncentráció függvényében trioxid, vagy pentaoxid keletkezik amelyek hidratálódnak sav képzéssel. Sói vízben oldva hidrolízálnak és oldhatatlan vegyületek keletkeznek.

[szerkesztés] Hatása az élővilágra

Az antimon és nagy része vegyületeinek mérgezőek. Az antimon mérgezés tünetei nagyon hasonlóak az arzén mérgezéséhez. Kis adagban fejfájást, szédülést és depressziót okoz. Nagy adagban gyakori és heves hányáshoz vezet, amely pár napon belül halállal végződhet. Egy tanulmány kimutatta hogy, savas gyümölcs italok antimon-oxidot oldanak ki a modern PET flakonokból, de a koncentráció nem éri el a megengedett határt. Az ivóvízben a megengedett antimon mennyiség változik országonként:

  • Anglia 20 µg l–1 (mikrógramm per liter)
  • Kanada 6 µg l–1
  • Németország 5 µg l–1
  • Japán 2 µg l–1

[szerkesztés] Felhasználása

  • Az antimont egyes vegyületeit (oxidok, szulfidok, nátrium antimonát, és antimon triklorid) felhasználják tűzálló zománcok előállítására a kerámiaipar részére és éghető anyagok tűzállóságának növelésére
  • az antimon(III)-szulfid és kálium-klorát keveréket, a gyufa gyártására használnak
  • az elektronika, diódák, infravörös fénydetektorok és Hall effektuson alapuló eszközök gyártására,
  • jelen van különböző ötvözetekben:
    • ólom-antimon (kemény ólom), amit vízvezetékek, lefolyok, ólom akkumulátorok rácsainak gyártására használnak
    • ólom-ón-antimon, amit nyomdákban, betűk gyártására használnak
    • ólom-ón-réz-antimon: súrlódás csökkentő siklócsapágy ötvözet
    • ”ólom mentes” fóraszók: 5% antimont tartalmaznak

[szerkesztés] Vegyületei

[szerkesztés] antimon(III)-klorid

Legegyszerűbben antimonitból és tömény sósavból lehet előállítani főzessél.

\mathrm{Sb_2S_3 + 6HCl \Rightarrow 3H_2S + 2SbCl_3 }\,\!

Desztillálással tisztítható (forráspontja 223 °C). A tiszta antimon(III)-klorid 73 °C-on kristályosodik és egy átlátszó, lágy, vajszerű anyag keletkezik, fajsúlya ρ =3,0. Innen származik a régi „antimonvaj” elnevezés. Erősen nedvszívó és a levegő nedvességével egy olajszerű oldatot képez. Jól oldódik szén-diszulfidban, kloroformban, éterben, acetonban, abszolút alkoholban. Oldódik kevés vízben, de oldatát ha hígítjuk hidrolízál és fehér csapadék alakjában antimon-klorid-oxid válik ki. Sok vízzel melegítve, az antimon-klorid-oxid antimon-oxiddá alakul, ami sósavval újra regenerálja az antimon(III)-kloridot.

2SbCl_3 \xrightarrow[H_2O] \xleftarrow{HCl}  OSbCl  \xrightarrow{H_2O} Sb_2O_3

Nátrium-klorid oldatba oldva egy komplex vegyület keletkezik.

\mathrm{SbCl_3 + 3NaCl \Rightarrow Na_3\left [ SbCl_6\right ] }\,\!

Az antimon(III)-kloridot vas és réz tárgyak színezésére (barnítás) használják.

[szerkesztés] antimon-oxid

  • Az antimon(III)-oxid (Sb2O3), az antimon oxidálásával, vagy a hidroxid víztelenítésével lehet előállítani. Fehér kristályos por amely hevítéskor megsárgul, de lehűtve újra fehér lesz. 656 °C-on megolvad és 700 °C-on fő. Gőzének sűrűsége megfelel a Sb4 O6 molekuláris képletnek. Amfoter jellemű. Jól oldódik bázisokban antimonitok képződése közben.

\mathrm{Sb_2O_3 + 2NaOH \Rightarrow NaSbO_2 + H_2O }\,\!

Ezeket a meta-antimonossavból lehet származtatni, amit oldatból nem lehet elkülöníteni.

Sb_2O_3 \xrightarrow \xleftarrow{+H_2O}  2H\left [ SbO_2 \right ] \xrightarrow \xleftarrow{+2H_2O} 2H_3 \left [ SbO_3 \right ]

Ahol

    • H[SbO2] hidrogén-[dioxo-antimonát(III)], elavult neve meta-antimonossav
    • H3 [SbO3] hidrogén-[trioxo-antimonát(III)], elavult neve ortoantimonossav

A természetben két módosulata fordul elő: a szenamontit és a valentinit. Felhasználják a fehér zománcok előállításánál.

  • Az antimon-tetraoxidot (Sb2 O4), az antimon(III)-oxid, vagy az antimon(V)-oxid 900 °C-on történő hosszas hevítésével lehet előállítani. Vízben oldhatatlan színtelen, kristályos, melynek X sugaras elemzésével megállapították hogy tulajdonképpen az antimon(III) és antimon(V) oxidjainak a kombinációja. A természetben mint antimonokker fordul elő.
  • Az antimon(V)-oxid (Sb2O5), az antimon salétromsavval való oxidálásával lehet előállítani. Tisztán elég nehéz előállítani mivel a hevítéssel történő víztelenítésnél oxigént is veszít és keletkezik Sb2 O4 is. Világossárga színű és vízben gyengén oldódik. Belőle származtathatók az antimonsavak, melyek közül a legfontosabb a H[Sb(OH)6] (hexahidroxo-antimonsav), amit tiszta állapotban nem lehet elkülöníteni, de elkülöníthetők a sói, az antimonátok. Antimon(V)-oxid és kálium-hidroxid hevítésével és az olvadék kevés vízből való kristályosításával előállítható a kálium-[hexahidroxo-antimonát(V)], K[Sb(OH)6]. Ennek tömény oldata, Na+ ionok jelenlétében kicsapja a nátriumot, Na[Sb(OH)6] fehér csapadék formájában.

[szerkesztés] antimon(III)-szulfid Sb2S3

Antimonit: Carnegie Természet Történeti Múzeum
Antimonit: Carnegie Természet Történeti Múzeum

Előállítható a két elem megfelelő arányban való összeolvasztássávval, vagy az antimon(III) kicsapásával, hidrogén-szulfiddal. A csapadék narancssárga színű és az antimon kimutatására használják az analitikai kémiában. Ha levegő hiányában hevítjük átalakul az ólomszürke módosulatba amely azonos a természetben is előforduló ásvánnyal, az antimonittal, 500 °C-on megolvad. Az antimonit a rombos rendszerben kristályosodik és tűszerű kristályai elérik 15-20 cm. Ha a hevítést levegő jelenlétében végezzük akkor antimon-tetraoxid keletkezik.

[szerkesztés] antimon(V)-szulfid Sb2S5

Hasonló eljárásokkal lehet előállítani mint antimon(III)-szulfidot (antimon(V)-kloridból és hidrogén-szulfidból). Tiszta állapotban nátrium-[tetratio-antimonát(V)]-ből állítható elő híg savak hatására

\mathrm{2Na_3SbS_4 + 6HCl \Rightarrow Sb_2S_5 + 6NaCl + H_2S }\,\!


Szép narancssárga színű por, és ezért nevezték „sulfur auratum”-nak. Felhasználják a vörös gyufa gyártására (kálium-kloráttal) és a vörös kaucsukáruk vulkanizálására (220 °C-on bomlik és kén szabadul fel ami vulkanizál és a keletkezett Sb2S3 pedig színező).

[szerkesztés] hidrogén-antimonit SbH3

Előállítható antimon(III)-oxidból és sósavból. Szobahőmérsékleten gáznemű (olvadáspontja -88,5 °C és forráspontja -17 °C), kellemetlen szagú. Nagyon instabil, már szobahőmérsékleten könnyen bomlik, főleg ha érdes felülettel érintkezik, vagy a kémcső falán van antimon tükör egy előző kísérletből. A tiszta hidrogén-antimonit 200 °C-ra hevítve robban.

[szerkesztés] Forrás

  • en:Antimony Az angol Wikipédia cikke az antimonról
  • Kémiai kislexikon (Dr. Makkay Ferenc, Kriterion Könyvkiadó)
  • Chimie generală, C. D. Neniţescu, Editura didactică şi pedagogică, Bucureşti, 1972