ANTIMONS: VĒSTURE, STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMI UN RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Antimons ir nemetāls spīdīga, sudraba, un ar kādu zilganu nokrāsu. Tā cietā viela ir arī raksturīga ļoti trauslai un pārslveida struktūrai. Tas pieder periodiskās tabulas 15. grupai, kuru vada slāpeklis. Pēc bismuta (un moskovija) tas ir vissmagākais grupas elements.

To attēlo ķīmiskais simbols Sb. Dabā tas galvenokārt atrodams stibīta un ullmannīta minerālu rūdās, kuru ķīmiskās formulas ir attiecīgi Sb ₂ S ₃ un NiSbS. Tā lielā tendence oksīdu vietā veidot sulfīdus ir saistīta ar faktu, ka tas ir ķīmiski mīksts.

Kristālisks antimons. Avots: Labākie Sci-Fatcs

No otras puses, antimons ir arī fiziski mīksts, uzrādot 3 cietību pēc Mosa skalas. Tas ir stabils istabas temperatūrā un nereaģē ar skābekli gaisā. Bet, karsējot skābekļa klātbūtnē, tas veido antimona trioksīdu Sb ₂ O ₃ .

Tāpat tas ir izturīgs pret vāju skābju iedarbību; bet, kad karsts, tam uzbrūk slāpekļa un sālsskābes.

Antimonam ir daudz pielietojumu, starp kuriem tas tiek izmantots sakausējumos ar svinu un alvu, transportlīdzekļu akumulatoru, zemas berzes materiālu uc ražošanā.

Šim metalloīdam ir reta īpašība, ka tas sacietējot palielinās apjomā, ļaujot tā sakausējumiem pilnībā aizņemt vietu, ko izmanto izgatavojamā instrumenta veidošanai.

Tās atklāšanas vēsture

BC

Ir pierādījumi, ka kopš 3100. gada pirms mūsu ēras Ēģiptē antimona sulfīdu izmantoja kā kosmētiku. Mesopotāmijā, mūsdienu Irākā, tika atrastas vāzes paliekas un cits artefakts, kas, domājams, ir datēts no 3000. līdz 2200. gadam pirms mūsu ēras, un tā ražošanā tika izmantots antimons.

Termina ieviešana

Romiešu zinātnieks Plīnijs Vecākais (23-79 AD) aprakstīja antimona izmantošanu, ko viņš sauca par stibiju, septiņu zāļu izstrādē savā Dabas vēstures traktātā. Alķīmiķis Abu Mussa Jahir Ibn Hayyan (721-815) tiek kreditēts, ieviešot terminu antimons, lai nosauktu elementu.

Viņš izmantoja šādu etimoloģiju: “pret” kā nolieguma sinonīmu un “mono” tikai. Tad viņš gribēja uzsvērt, ka antimons nav atrodams tikai dabā. Jau ir zināms, ka tā ir daļa no sulfīdu minerāliem, kā arī daudziem citiem elementiem.

Iegūšana

Tiek uzskatīts, ka grieķu naturists Pedanius Diascorides ir ieguvis tīru antimonu, karsējot antimona sulfīdu gaisa plūsmā. Itāļu metalurgs Vannocio Biringucio grāmatā De la Pirotecnia (1540) sniedz antimona izolēšanas metodes aprakstu.

Vācu ķīmiķis Andreass Libaviuss (1615), izmantojot izkausētu dzelzs, antimona sulfīda, sāls un kālija tartrāta maisījumu, panāca kristāliska antimona iegūšanu.

Pirmo detalizēto ziņojumu par antimonu 1707. gadā sastādīja franču ķīmiķis Nikolā Lemerijs (1645-1715) savā grāmatā Traktāts par antimonu.

Antimona struktūra

Saburzīti slāņi, kas veido metāliska vai sudraba antimona kristāla struktūru. Avots: materiālu zinātnieks

Augšējā attēlā parādīta saburzītā slāņainā struktūra, ko pieņēmuši arsēna atomi. Tomēr pelēkveidīgs antimons, labāk pazīstams kā metāliskais antimons, arī pieņem šo struktūru. Tiek teikts, ka tas ir "saburzīts", jo ir Sb atomi, kas pārvietojas augšup un lejup plaknē, kuru veido apvalks.

Šie slāņi, kaut arī ir atbildīgi par fotoniem, kas ar to mijiedarbojas, spīd sudrabainā mirdzumā, liekot antimonam iziet kā metālam, patiesība ir tāda, ka tos apvienojošie spēki ir vāji; tāpēc redzamie Sb metāla fragmenti var būt viegli samalti un trausli vai pārslveida.

Arī Sb atomi saburzītajos slāņos nav pietiekami tuvu, lai sagrupētu to atomu orbitāles un tādējādi izveidotu joslu, kas ļauj vadīt elektrību.

Aplūkojot pelēcīgu sfēru atsevišķi, redzams, ka tai ir trīs Sb-Sb saites. No augstākas plaknes Sb varēja redzēt trijstūra centrā, un trīs Sb atrodas tā virsotnēs. Tomēr trīsstūris nav plakans, un tam ir divi līmeņi vai grīdas.

Šādu trijstūru un to saišu reprodukcija no sāniem veido saburzītos slāņus, kas rindojas, veidojot romboedriskos kristālus.

Allotropija

Tikko aprakstītā struktūra atbilst pelēcīgam antimonam, stabilākajam no tā četriem alotropiem. Pārējie trīs alotropi (melni, dzelteni un sprādzienbīstami) ir metastabili; tas ir, tie var pastāvēt ļoti skarbos apstākļos.

Par to struktūrām nav daudz informācijas. Tomēr ir zināms, ka melnais antimons ir amorfs, tāpēc tā struktūra ir nekārtīga un sarežģīta.

Dzeltenais antimons ir stabils temperatūrā līdz -90ºC, uzvedas kā nemetālisks elements, un var secināt, ka tas sastāv no maziem Sb ₄ tipa aglomerātiem (līdzīgi kā fosfora); karsējot, tas pārvēršas melnajā allotrope.

Un attiecībā uz sprādzienbīstamu antimonu tas sastāv no želatīna nogulsnēm, kas veidojas uz katoda elementa analizējot antimona halogenīda ūdens šķīdumu.

Pie mazākās spēcīgās berzes vai trieciena mīkstā cietā viela izdalās tik daudz siltuma, ka tā eksplodē un stabilizējas, kad tās atomi pārgrupējas pelēcīga antimona romboedriskajā kristāliskajā struktūrā.

Īpašības

Atomsvars

121,76 g / mol.

Atomu skaitlis

51.

Elektroniskā konfigurācija

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³ .

Oksidācijas stāvokļi

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

Izskata apraksts

Mirdzoši sudrabaini ciets, trausls, ar zvīņainu virsmu un ar zilganu nokrāsu. Tas var parādīties arī kā melns pulveris.

Kušanas punkts

630,63 ° C.

Vārīšanās punkts

1635 ° C.

Blīvums

-6,697 g / cm ³ istabas temperatūrā.

-6,53 g / cm ³ šķidrā stāvoklī, temperatūra ir vienāda vai augstāka par kušanas temperatūru.

Saplūšanas karstums

19,79 kJ / mol.

Iztvaikošanas siltums

193,43 kJ / mol.

Molārā kaloritāte

25,23 J / mol.K

Elektronegativitāte

2.05 (Poļinga skala).

Atomu radio

140:00.

Cietība

Tas ir mīksts elements, kura cietība pēc Mosa skalas ir 3, un to var saskrāpēt stikls.

Stabilitāte

Tas ir stabils istabas temperatūrā, nepiedzīvo oksidāciju. Tas ir izturīgs arī pret skābju uzbrukumiem.

Izotopi

Tam ir divi stabili izotopi: ¹²¹ Sb un ¹²³ Sb, turklāt ir 35 radioaktīvie izotopi. Radioaktīvajam izotopam ¹²⁵ Sb ir garākais eliminācijas pusperiods: 2,75 gadi. Kopumā radioaktīvie izotopi izstaro β ⁺ un β ^- starojumu .

Elektriskā un siltumvadītspēja

Antimons ir slikts siltuma un elektrības vadītājs.

Ķīmiskā reaģētspēja

Tas nevar aizstāt ūdeņradi no atšķaidītām skābēm. Veido jonu kompleksus ar organiskām un neorganiskām skābēm. Metāliskais antimons nereaģē ar gaisu, bet mitrā gaisā to ātri pārvērš oksīdā.

Halogēni un sulfīdi viegli oksidē antimonu, ja process notiek paaugstinātā temperatūrā.

Lietojumprogrammas

Sakausējumi

Antimons tiek izmantots sakausējumā ar svinu, lai izgatavotu automašīnu akumulatoru plāksnes, uzlabojot plākšņu pretestību, kā arī lādiņu īpašības.

Svina-alvas sakausējums ir izmantots, lai uzlabotu metinājumu, kā arī marķieru ložu un patronu detonatoru īpašības. To izmanto arī sakausējumos elektrisko kabeļu pārklāšanai.

Antimonu izmanto antifrikciju sakausējumos, alvas un sacietējošu sakausējumu ar zemu alvas saturu ražošanā ērģeļu un citu mūzikas instrumentu ražošanā.

Tam piemīt īpašība, kas kopīgs ar ūdeni, ka tas palielinās, kad tas kondensējas; Tāpēc sakausējumos esošais antimons ar svinu un alvu aizpilda visas vietas veidnēs, uzlabojot ar šiem sakausējumiem izgatavoto konstrukciju definīciju.

Ugunsdrošs

Antimona trioksīdu izmanto, lai izgatavotu antipirēnus, vienmēr kombinācijā ar halogēniem antipirēniem, bromīdiem un hlorīdiem.

Ugunsdrošie līdzekļi var reaģēt ar skābekļa atomiem un OH radikāļiem, kas kavē uguni. Šie antipirēni tiek izmantoti bērnu apģērbā, rotaļlietās, lidmašīnās un automašīnu sēdeklīšos.

Tos pievieno arī poliestera sveķos un stikla šķiedras kompozītos izstrādājumiem, ko izmanto kā vieglo lidmašīnu dzinēju pārsegus.

Antimona savienojumi, ko izmanto kā antipirēnus, ir: antimona oksihlorīds, SbOCl; antimona pentoksīds, SbO ₅ ; antimona trihlorīds, SbCl ₃ ; un antimona trioksīds, SbO ₃ .

Elektronikas lauks

To izmanto pusvadītāju, diožu, vidējā infrasarkanā starojuma detektoru un tranzitoru ražošanā. Augstas tīrības antimonu, ko izmanto pusvadītāju tehnoloģijā, iegūst, reducējot antimona savienojumus ar ūdeņradi.

Medicīna un veterinārija

Antimona savienojumi medicīnā tiek izmantoti kopš seniem laikiem kā vemšanas līdzekļi un antiprotozojas. Kālija kālija tartrāts (zobakmens vemšanas līdzeklis) ilgu laiku tika izmantots kā antischistosoma; turklāt tiek izmantots kā atkrēpošanas līdzeklis, sviedrēšanas un vemšanas līdzeklis.

Antimona sāļi ir izmantoti arī atgremotāju dzīvnieku ādas kondicionēšanai; piemēram, aniomalīns un litija antimona tiomāts.

Antimoniate Meglumine ir zāles, ko lieto leišmaniozes ārstēšanai mājas dzīvnieku ārējos perēkļos. Lai gan terapeitiskie ieguvumi bija ierobežoti.

Pigmenti un krāsas

Antimona savienojumus izmanto krāsu un duļķainu krāsu ražošanā emaljās. Tos izmanto arī vermiljonos, dzeltenos un oranžos pigmentos, kas ir lēnas antimona sulfīdu oksidācijas produkti.

Daži no tā organiskajiem sāļiem (tartrāti) tiek izmantoti tekstilrūpniecībā, lai palīdzētu saistīt noteiktas krāsas.

Antimona sulfīds Senajā Ēģiptē tika izmantots kā kosmētika acu tumšināšanai.

Citi lietojumi

Daži antimona sāļi tiek izmantoti kā pārklāšanas līdzekļi, lai noņemtu mikroskopiskus burbuļus, kas veidojas uz televizoru ekrāniem. Antimona joni mijiedarbojas ar skābekli, novēršot tā tendenci veidot burbuļus.

Dažu drošības spēļu galvās tiek izmantots antimona (III) sulfīds. Antimona sulfīdu izmanto arī, lai stabilizētu automobiļu bremžu klučos izmantoto materiālu berzes koeficientu.

¹²⁴ Sb izotopu kopā ar beriliju izmanto kā neitronu avotu ar vidējo enerģijas patēriņu 24 keV. Turklāt antimons tiek izmantots kā katalizators plastmasas ražošanā.

Riski

Tas ir trausls elements, tāpēc tā apstrādes laikā var veidoties apkārtējās vides piesārņojošie putekļi. Darbiniekiem, kas pakļauti antimona putekļiem, novērots dermatīts, renīts, augšējo elpceļu iekaisums un konjunktivīts.

Pēc ilgstošas ​​iedarbības ir aprakstīta pneimokonioze, dažreiz kombinēta ar obstruktīvām plaušu izmaiņām.

Antimona trioksīds var izraisīt sirds funkcijas bojājumus, kas var būt letāli.

Cilvēkiem, kas pakļauti šā elementa iedarbībai, novērota pārejoša pustulāru ādas infekciju klātbūtne.

Pastāvīga mazu metāla devu uzņemšana var izraisīt caureju, vemšanu un kuņģa čūlas. Arī maksimālā pieļaujamā koncentrācija gaisā ir 0,5 mg / m ³ .

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Manijs. (2009. gada 11. marts). Dzeltenais un sprādzienbīstamais antimons. Atgūts no: antimonyproperties.blogspot.com
3. Prof Ernsts Koens un JC Van Den Bosch. (1914). Antimona alotropija. Proceedings Royal Acad. Amsterdama. XVII sējums.
4. Wikipedia. (2019. gads). Antimons. Atgūts no: en.wikipedia.org
5. Advameg, Inc. (2019). Antimons. Atgūts no: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (2018. gada 15. septembris). Ķīmija: Sb-antimona īpašības un pielietojums. Atgūts no: medium.com