Antimoniu

Antimoniu
←  Tin | Telur  →
51 La fel de ↑ Sb ↓ Bi 51 Sb
Aspectul unei substanțe simple
Probă de antimoniu
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr	Antimoniu / Stibium (Sb), 51
Grup , punct , bloc	15 (învechit 5), 5, p-element
Masa atomica ( masa molara )	121.760(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica	[Kr] 4d 10 5s 2 5p 3
Raza atomului	ora 159
Proprietăți chimice
raza covalentă	ora 140
Raza ionică	(+5e)62 (−3e)245  pm
Electronegativitatea	2,05 [2] (Scara Pauling)
Potențialul electrodului	0
Stări de oxidare	-3, +3, +5
Energia de ionizare (primul electron)	833,3 (8,64)  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. )	6,691 g/cm³
Temperatură de topire	903.9K _
Temperatura de fierbere	1908 K
Oud. căldură de fuziune	20,08 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare	195,2 kJ/mol
Capacitate de căldură molară	25,2 [3]  J/(K mol)
Volumul molar	18,4  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele	Trigonală
Parametrii rețelei	un hex = 4,307; c hex =11,27 [4]
raport c / a	2,62
Debye temperatura	200K  _
Alte caracteristici
Conductivitate termică	(300 K) 24,43 W/(m K)
numar CAS	7440-36-0

Antimoniu ( simbol chimic  - Sb , din lat.  Stibium ) - un element chimic din grupa a 15-a (conform clasificării învechite - subgrupul principal al celui de-al cincilea grup, VA) din a cincea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev ; are numărul atomic 51.

Substanța simplă antimoniul  este un semimetal de culoare alb-argintiu cu o nuanță albăstruie, structură cu granulație grosieră. Există patru modificări alotrope metalice ale antimoniului care există la presiuni diferite și trei modificări amorfe (antimoniu exploziv, negru și galben) [3] .

Originea cuvântului

Cuvântul rusesc „antimoniu” provine din tătarul turc și din Crimeea sürmä [5] ; a desemnat pulberea de luciu de plumb PbS, care servea și la înnegrirea sprâncenelor.

Istorie

Antimoniul este cunoscut din cele mai vechi timpuri. În țările din Orient, a fost folosit în jurul anului 3000 î.Hr. e. pentru confecţionarea vaselor. În Egiptul antic deja în secolul al XIX-lea. î.Hr e. pudră de sclipici de antimoniu (Sb 2 S 3 natural ) numită mesten sau stem era folosită pentru a înnegri sprâncenele. În Grecia Antică era cunoscută ca στίμμι și στίβι , de unde și lat.  stibium [6] . Cam în secolele XII-XIV. n. e. a aparut denumirea de antimoniu . O descriere detaliată a proprietăților și metodelor de obținere a antimoniului și a compușilor acestuia a fost dată pentru prima dată de alchimistul Vasily Valentin (Germania) în 1604. În 1789, A. Lavoisier a inclus antimoniul în lista elementelor chimice sub denumirea de antimoine [7] (în engleză modernă antimony , spaniolă și italiană antimonio , germană Antimon ).

Fiind în natură

antimoniu Clark - 500 mg / t. Conținutul său în rocile vulcanice este în general mai scăzut decât în ​​cele sedimentare. Dintre rocile sedimentare, cele mai mari concentrații de antimoniu se observă în șisturile argiloase (1,2 g/t), bauxite și fosforite (2 g/t) și cele mai scăzute în calcare și gresii (0,3 g/t). Cantități crescute de antimoniu se găsesc în cenușa de cărbune. Antimoniul, pe de o parte, în compușii naturali are proprietățile unui metal și este un element calcofil tipic , formând antimonitul . Pe de altă parte, are proprietățile unui metaloid, care se manifestă prin formarea diferitelor sulfosăruri - bournonit, boulangerit, tetraedrit, jamsonit, pirargirit etc. Cu metale precum cuprul , arsenul și paladiu , antimoniul poate da compuși intermetalici. Raza ionică a antimoniului Sb 3+ este cea mai apropiată de razele ionice ale arsenului și bismutului , datorită cărora există o substituție izomorfă a antimoniului și arsenului în fahlor și geocronit Pb 5 (Sb, As) 2 S 8 și a antimoniului și bismutului în cobelit Pb 6 FeBi 4 Sb 2 S 16 și altele.. Antimoniul în cantități mici (grame, zeci, rar sute g/t) se găsește în galenă, sfalerit , bismutin, realgar și alte sulfuri . Volatilitatea antimoniului într-un număr de compuși ai săi este relativ scăzută. Halogenurile de antimoniu SbCl 3 au cea mai mare volatilitate . În condiții supergene (în straturile apropiate de suprafață și la suprafață), antimonitul suferă oxidare aproximativ după următoarea schemă: Sb 2 S 3 + 6O 2 = Sb 2 (SO 4 ) 3 . Sulfatul de oxid de antimoniu rezultat este foarte instabil și se hidrolizează rapid, transformându-se în ocru de antimoniu - bufet Sb 2 O 4, Sb 2 O 4 stibioconit • nH 2 O , Sb 2 O 3 valentinit etc. Solubilitatea în apă este destul de scăzută (1,3 mg / l), dar crește semnificativ în soluții de alcaline și metale sulfuroase cu formarea de tioacid de tip Na 3 SbS 3 . Conținutul în apa de mare este de 0,5 µg/l [8] . Antimonitul Sb 2 S 3 (71,7% Sb) are principala importanță industrială . Sulfosărurile tetraedrite Cu 12 Sb 4 S 13 , bournonita PbCuSbS 3 , boulangeritul Pb 5 Sb 4 S 11 și jamsonitul Pb 4 FeSb 6 S 14 sunt de mică importanță.

Grupuri genetice și tipuri industriale de zăcăminte

În filoane hidrotermale de temperatură joasă și medie cu minereuri de argint, cobalt și nichel, și în minereuri sulfurate de compoziție complexă.

Depozite

Depozitele de antimoniu sunt cunoscute în Africa de Sud , Algeria , Azerbaidjan , Tadjikistan , Bulgaria , Rusia , Finlanda , Kazahstan , Serbia , China , Kârgâzstan [9] [10] .

Producție

Potrivit companiei de cercetare Roskill, în 2010, 76,75% din producția primară mondială de antimoniu era în China (120.462 tone, inclusiv producția oficială și neoficială), locul doi în ceea ce privește producția era ocupat de Rusia (4,14%; 6500 tone). ), al treilea - Myanmar (3,76%; 5897 tone). Alți producători importanți includ Canada (3,61%; 5660 t), Tadjikistan (3,42%; 5370 t) și Bolivia (3,17%; 4980 t). În total, 196.484 de tone de antimoniu au fost produse în lume în 2010 (din care producția secundară a fost de 39.540 de tone) [11] .

În 2010, producția oficială de antimoniu în China a scăzut față de 2006-2009 și este puțin probabil să crească în viitorul apropiat, potrivit unui raport Roskill [11] .

În Rusia, cel mai mare producător de antimoniu este exploatația GeoProMining (6500 de tone în 2010), care este angajată în extracția și prelucrarea antimoniului la complexele sale de producție Sarylakh-Anmoniny și Zvezda din Republica Sakha (Yakutia) [12] .

Rezerve

Conform statisticilor USGS :

Izotopi

Antimoniul natural este un amestec de doi izotopi : 121 Sb ( abundența izotopică 57,36%) și 123 Sb (42,64%). Singurul radionuclid cu viață lungă este 125 Sb cu un timp de înjumătățire de 2,76 ani; toți ceilalți izotopi și izomeri ai antimoniului au un timp de înjumătățire care nu depășește două luni.

Energia de prag pentru reacțiile cu eliberare de neutroni (prima):

• 121 Sb - 9,248 MeV,
• 123 Sb - 8,977 MeV,
• 125 Sb - 8.730 MeV.

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de antimoniu este: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 3

Antimoniul în stare liberă formează cristale alb-argintie cu un luciu metalic, densitate - 6,68 g / cm³. Cu aspectul unui metal, antimoniul cristalin este mai fragil și mai puțin conductiv termic și electric.[ clarifica ] [14] . Spre deosebire de majoritatea altor metale, se extinde la solidificare [15] .

Amestecul de antimoniu scade punctele de topire și cristalizare ale plumbului, iar aliajul în sine se extinde oarecum în volum în timpul întăririi. În comparație cu omologii lor din grupul - arsen și bismut, care se caracterizează și prin prezența proprietăților atât metalice, cât și nemetalice, proprietățile metalice ale antimoniului predomină ușor față de cele nemetalice, în arsen proprietățile unui metal, în bismut - opus proprietăților unui nemetal - sunt slab exprimate.

Proprietăți chimice

Formează compuși intermetalici cu multe metale  - antimonide . Stări de valență de bază în compuși: III și V.

Acizii concentrați oxidanți interacționează activ cu antimoniul.

• acidul sulfuric transformă antimoniul în sulfat de antimoniu (III) cu eliberarea de dioxid de sulf:

• acidul azotic transformă antimoniul în acid antimoniu (formula condiționată ):

Antimoniul este solubil în acva regia :

Antimoniul reacționează ușor cu halogenii:

• cu iod în atmosferă inertă cu încălzire ușoară:

• reacţionează cu clorul în moduri diferite, în funcţie de temperatură:

Obținerea

Principala metodă de obținere a antimoniului este prăjirea minereurilor sulfurate, urmată de reducerea oxidului cu cărbune [16] :

Aplicație

Antimoniul este din ce în ce mai utilizat în industria semiconductoarelor în producția de diode, detectoare cu infraroșu, dispozitive cu efect Hall . Este o componentă a aliajelor de plumb, crescându-le duritatea și rezistența mecanică. Domeniul de aplicare include:

• baterii;
• aliaje antifricțiune;
• aliaje de imprimare;
• arme de calibru mic si gloante trasoare;
• mantale de cablu;
• chibrituri;
• medicamente, medicamente antiprotozoare;
• lipire - unele lipituri fără plumb conțin 5% Sb;
• utilizare la mașinile de tipar linotip.

Împreună cu staniul și cuprul, antimoniul formează un aliaj metalic - babbit , care are proprietăți antifricțiune și este utilizat în rulmenți lipiți. Sb se adaugă și la metalele destinate turnării subțiri.

Compușii de antimoniu sub formă de oxizi, sulfuri, antimonat de sodiu și triclorura de antimoniu sunt utilizați în producția de compuși refractari, emailuri ceramice, sticlă, vopsele și produse ceramice. Trioxidul de antimoniu este cel mai important dintre compușii de antimoniu și este utilizat în principal în compozițiile ignifuge. Sulfura de antimoniu este unul dintre ingredientele din capete de chibrit.

Sulfura naturală de antimoniu, stibnitul, era folosită în vremurile biblice în medicină și cosmetică. Stibnitul este încă folosit în unele țări în curs de dezvoltare ca medicament.

Compușii de antimoniu, cum ar fi antimoniatul de meglumină (glucantim) și stibogluconat de sodiu (pentostam) sunt utilizați în tratamentul leishmaniozei .

Electronică

Inclus în unele lipituri . Poate fi folosit si ca dopant pentru semiconductori (donator de electroni pentru siliciu si germaniu).

Materiale termoelectrice

Telurura de antimoniu este utilizată ca componentă a aliajelor termoelectrice (termo-EMF 150-220 μV/K) cu telurura de bismut.

Rolul biologic și efectele asupra organismului

Antimoniul este toxic . Se referă la oligoelemente . Conținutul său în corpul uman este de 10-6  % din greutate. Prezent constant în organismele vii, rolul fiziologic și biochimic nu a fost pe deplin elucidat . Antimoniul prezintă un efect iritant și cumulativ. Se acumulează în glanda tiroidă , îi inhibă funcția și provoacă gușă endemică . Cu toate acestea, ajungând în tractul gastrointestinal , compușii de antimoniu nu provoacă otrăvire, deoarece sărurile Sb (III) sunt hidrolizate acolo cu formarea de produse slab solubile. În același timp, compușii de antimoniu (III) sunt mai toxici decât antimoniul (V). Praful și vaporii de Sb provoacă sângerări nazale, „ febră de turnare ” cu antimoniu , pneumoscleroză , afectează pielea și perturbă funcțiile sexuale. Pragul de percepție a gustului în apă este de 0,5 mg/l. Doza letală pentru un adult este de 100 mg, pentru copii - 49 mg. Pentru aerosolii de antimoniu , MPC în aerul zonei de lucru este de 0,5 mg/m³, în aerul atmosferic de 0,01 mg/m³. MPC în sol 4,5 mg/kg. În apa potabilă, antimoniul aparține clasei a II-a de pericol , are un MPC de 0,005 mg/l [17] , stabilit în funcție de semnul limitativ sanitar-toxicologic de nocivitate . În apele naturale, standardul de conținut este de 0,05 mg/l. În apele uzate industriale evacuate în instalațiile de tratare cu biofiltre, conținutul de antimoniu nu trebuie să depășească 0,2 mg/l [18] .

Note

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Antimoniu : electronegativități  . WebElements. Preluat: 15 iulie 2010.
3. ↑ 1 2 Editorial: Zefirov N. S. (redactor-șef). Enciclopedia chimică: în 5 vol. - Moscova: Enciclopedia sovietică, 1995. - T. 4. - S. 475. - 639 p. — 20.000 de exemplare.  - ISBN 5-85270-039-8.
4. ↑ WebElements Tabel periodic al elementelor | antimoniu | structuri cristaline
5. ↑ Vasmer M. Dicționar etimologic al limbii ruse . — Progres. - M. , 1964-1973. - T. 3. - S. 809.
6. ↑ Walde A., Hofmann JB Lateinisches etimologisches Wörterbuch. - Heidelberg: Carl Winter's Universitätsbuchhandlung, 1938. - S. 591.
7. ↑ Lavoisier, Antoine. Traité Élémentaire de Chimie, présenté dans un ordre nouveau, et d'après des découvertes modernes  (franceză) . - Paris: Cuchet, Libraire, 1789. - S. 192.
8. ↑ JP Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
9. ↑ Depozit de antimoniu
10. ↑ Categorie: Depozite de antimoniu - wiki.web.ru
11. ↑ 1 2 Studiul pieței de antimoniu de către Roskill Consulting Group (link inaccesibil) . Consultat la 9 aprilie 2012. Arhivat din original la 18 octombrie 2012. (nedefinit) 
12. ↑ GeoProMining: Sarylakh-Surma, Zvezda (link indisponibil) . Consultat la 9 aprilie 2012. Arhivat din original la 1 mai 2012. (nedefinit) 
13. ↑ Antimony Uses, Production and Prices Primer (link nu este disponibil) . Consultat la 9 aprilie 2012. Arhivat din original pe 25 octombrie 2012. (nedefinit) 
14. ↑ Glinka N. L. „Chimie generală”, - L. Chimie, 1983
15. ↑ Antimoniu // Dicționar enciclopedic al unui tânăr chimist. a 2-a ed. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M . : Pedagogie , 1990. - S. 235 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
16. ↑ Chimie anorganică: În 3 volume. / ed. Yu. D. Tretyakova. Vol. 2: Chimia elementelor intranzitive: un manual pentru elevi. instituţiile de prof. superior. educație / A. A. Drozdov, V. P. Zlomanov, G. N. Mazo, F. M. Spiridonov - ed. a II-a, revăzută. - M .: Centrul de Editură „Academia”, 2011. - 368 p.
17. ↑ GN 2.1.5.1315-03 MPC al substanțelor chimice din apa corpurilor de apă pentru consumul de apă potabilă și menajeră
18. ↑ Alekseev A.I. și colab. „Criterii pentru calitatea sistemelor de apă”, - Sankt Petersburg. KHIMIZDAT, 2002

Link -uri

• Antimoniu pe Webelements
• Antimoniu la Biblioteca Populară a Elementelor Chimice
• Sennajoki (Finlanda) - un depozit unic de antimoniu nativ

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Rusă mare Brockhaus și Efron Brockhaus și Efron Micul Brockhaus și Efron Britannica (a 11-a) Britannica (online) Pauly Wissowa Treccani Universalis
În cataloagele bibliografice BNF : 120163060 GND : 4002299-7 J9U : 987007295566205171 LCCN : sh85005702 NDL : 00560276 NKC : ph579360