Antimon (überarbeitet)

Hinweis: Dieser Artikel, der ursprünglich 1998 veröffentlicht wurde, wurde 2006 für die eBook-Ausgabe aktualisiert.

Überblick

Antimonverbindungen werden von den Menschen seit Jahrhunderten verwendet. Die Frauen im alten Ägypten verwendeten Stibitzstein, Antimonsulfid (Sb2S3), um ihre Augen zu verdunkeln. Antimon wurde auch zur Herstellung farbiger Glasuren für Perlen und Glaswaren verwendet. Das chemische Symbol für Antimon wurde von der antiken Bezeichnung des Elements, Stibium, übernommen. Erst im Mittelalter wurde Antimon als chemisches Element anerkannt und wurde zu einem von Alchemisten häufig verwendeten Material.

Die Alchemie war eine Art Vorwissenschaft, die von etwa 500 v. Chr. bis zum Ende des 16. Die Alchemisten wollten einen Weg finden, Blei, Eisen und andere Metalle in Gold zu verwandeln. Sie wollten auch einen Weg finden, ewiges Leben zu haben. Die Alchemie enthielt zu viel Magie und Mystik, um eine echte Wissenschaft zu sein, aber die Alchemisten entwickelten eine Reihe von Techniken und stellten viele neue Stoffe her, die sich später in der modernen Chemie als nützlich erwiesen. Antimon war einer dieser Stoffe.

SYMBOL
Sb

ATOMIC
NUMBER 51

ATOMIC MASS
121.75

FAMILIE
Gruppe 15 (VA)
Stickstoff

PRONUNKATION
AN-ti-moh-nee

Antimon ist ein Metalloid. Ein Metalloid ist ein Element, das sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen aufweist. Die Metalloide befinden sich auf beiden Seiten der Treppenlinie auf der rechten Seite des Periodensystems (mit Ausnahme von Aluminium, das nicht zu den Metalloiden zählt).

Antimon wird hauptsächlich in Legierungen, Keramik und Glas, Kunststoffen und flammhemmenden Materialien verwendet. Flammhemmende Materialien brennen nicht mit einer offenen Flamme. Stattdessen schwelen sie oder brennen überhaupt nicht.

Entdeckung und Namensgebung

Verbindungen von Antimon waren schon den alten Kulturen bekannt. Man fand sie zum Beispiel in den farbigen Glasuren, die auf Perlen, Vasen und anderen Glaswaren verwendet wurden. Diese Verbindungen wurden jedoch erst im Mittelalter in großem Umfang verwendet, als sie bei den Alchemisten beliebt wurden. Sie glaubten, dass sich mit Antimon Blei in Gold umwandeln ließe. Aus dieser Zeit stammen auch die ersten Aufzeichnungen über die Eigenschaften des Antimons.

Das Element wurde wahrscheinlich erstmals von dem römischen Gelehrten Plinius (23-79 n. Chr.) benannt, der es Stibium nannte. Der muslimische Alchemist Abu Musa Jabir Ibn Hayyan (ca. 721-c. 815) nannte es wahrscheinlich zuerst Antimon – anti („nicht“) und monos („allein“). Der Name leitet sich von der Tatsache ab, dass Antimon in der Natur nicht allein vorkommt.

Alchemisten verwendeten Geheimcodes, um über einen Großteil ihrer Arbeit zu schreiben, so dass moderne Gelehrte nicht viel darüber wissen, wie Antimon verwendet wurde. Die ersten detaillierten Berichte über Antimon wurden 1707 veröffentlicht, als der französische Chemiker Nicolas Lemery (1645-1715) sein berühmtes Buch „Treatise on Antimony“ herausgab.

Physikalische Eigenschaften

Antimon ist ein silbrig-weißes, glänzendes Element, das wie ein Metall aussieht. Es hat eine schuppige Oberfläche und ist hart und spröde wie ein Nicht-Metall. Es kann auch als schwarzes, glänzendes Pulver hergestellt werden.

Der Schmelzpunkt von Antimon liegt bei 630°C, der Siedepunkt bei 1.635°C. Es ist ein relativ weiches Material, das durch Glas zerkratzt werden kann. Seine Dichte beträgt 6,68 Gramm pro Kubikzentimeter.

Ein Metalloid ist ein Element, das sowohl Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen aufweist.

Chemische Eigenschaften

Antimon ist ein mäßig aktives Element. Bei Raumtemperatur verbindet es sich nicht mit Luftsauerstoff. Es reagiert auch nicht mit kaltem Wasser oder mit den meisten kalten Säuren. Es löst sich jedoch in einigen heißen Säuren und in Königswasser. Königswasser ist ein Gemisch aus Salzsäure und Salpetersäure. Es reagiert oft mit Materialien, die mit keiner der beiden Säuren einzeln reagieren.

Vorkommen in der Natur

Antimon kommt selten in seinem ursprünglichen Zustand (als Element) vor. Stattdessen kommt es meist als Verbindung vor. Die häufigsten Antimonminerale sind Stibnit, Tetrahedrit, Bournonit, Boulangerit und Jamesonit. In den meisten dieser Minerale ist Antimon mit Schwefel verbunden, um eine Form von Antimonsulfid (Sb2S3) zu bilden.

Die größten Produzenten von Antimon sind China, Russland, Bolivien, Südafrika und Kirgisistan, in dieser Reihenfolge. Die Vereinigten Staaten produzieren Antimon als Nebenprodukt in nur einer Silbermine in Idaho.

Die Häufigkeit von Antimon wird auf etwa 0,2 Teile pro Million geschätzt, womit es im unteren Fünftel der chemischen Elemente in der Erdkruste liegt. Es kommt häufiger vor als Silber oder Quecksilber, aber seltener als Jod.

Isotope

Es gibt zwei natürlich vorkommende Isotope von Antimon, Antimon-121 und Antimon-123. Isotope sind zwei oder mehr Formen eines Elements. Isotope unterscheiden sich voneinander durch ihre Massenzahl. Die Zahl, die rechts neben dem Namen des Elements steht, ist die Massenzahl. Die Massenzahl gibt die Anzahl der Protonen plus Neutronen im Atomkern des Elements an. Die Anzahl der Protonen bestimmt das Element, aber die Anzahl der Neutronen in einem Atom eines Elements kann variieren. Jede Variation ist ein Isotop.

Es sind auch etwa 20 radioaktive Isotope des Antimons bekannt. Ein radioaktives Isotop ist ein Isotop, das auseinanderbricht und eine Form von Strahlung abgibt. Radioaktive Isotope werden erzeugt, wenn sehr kleine Teilchen auf Atome geschossen werden. Diese Teilchen bleiben in den Atomen hängen und machen sie radioaktiv.

Zwei der radioaktiven Isotope des Antimons werden kommerziell als Tracer verwendet. Diese Isotope sind Antimon-124 und Antimon-125. Ein Tracer ist ein Isotop, das in ein lebendes oder nicht lebendes System injiziert wird. Die Bewegung des Isotops kann dann verfolgt werden, während es sich durch das System bewegt. Zum Beispiel könnte eine kleine Menge Antimon-124 in eine Ölpipeline injiziert werden. Das Vorhandensein des Isotops kann mit einem über der Pipeline angebrachten Instrument nachgewiesen werden. Die vom Isotop abgegebene Strahlung lässt im Instrument ein Licht aufblitzen oder einen Ton ertönen. Auf diese Weise kann die Bewegung des Isotops durch die Rohrleitung verfolgt werden. Hat die Rohrleitung ein Leck, entweicht der Tracer aus ihr. Seine Bewegung durch den Boden kann nachgewiesen werden.

Gewinnung

Antimon kann aus Stibnit mit heißem Eisen gewonnen werden:
Ungefähr die Hälfte des in den Vereinigten Staaten produzierten Antimons wird aus alten Bleiakkus recycelt, die in Autos und Lastwagen verwendet werden.

Verwendungen

Antimon wird zur Herstellung von Legierungen mit einer Reihe verschiedener Metalle verwendet. Eine Legierung wird durch Schmelzen und Mischen von zwei oder mehr Metallen hergestellt. Die Eigenschaften der Mischung sind anders als die der einzelnen Metalle. Eine der häufigsten Legierungen ist die mit Blei. Blei-Antimon-Legierungen werden für Lötzinn, Munition, Fischereigeräte, Ummantelungen von Elektrokabeln, Legierungen, die bei niedrigen Temperaturen schmelzen, und Batterien verwendet. Für die Herstellung von Bleiakkumulatoren, wie sie in Autos und Lastwagen verwendet werden, wird jährlich etwa ein Fünftel des gesamten Antimons verbraucht. Eine geringe Menge Antimon wird auch bei der Herstellung von Transistoren verwendet, die in elektrischen Geräten wie Computerspielen, Taschenrechnern und tragbaren Stereogeräten zu finden sind. Ein Transistor ist ein elektronisches Gerät in festem Zustand (das spezielle Eigenschaften von Festkörpern und nicht von Elektronenröhren nutzt), das zur Steuerung des Stromflusses verwendet wird.

Zu den weiteren geringfügigen Verwendungszwecken von Antimon gehören die Herstellung von Glas und Keramik sowie die Produktion von Kunststoffen. Bei Glas und Keramik sorgt eine geringe Menge Antimon dafür, dass das Endprodukt klar und farblos ist. Bei der Herstellung von Kunststoffen wird Antimon als Katalysator verwendet. Ein Katalysator ist ein Stoff, der dazu dient, eine chemische Reaktion zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Der Katalysator selbst verändert sich während der Reaktion nicht.

Verbindungen

Die wichtigste Verwendung von Antimon ist die Herstellung von Verbindungen, die bei der Herstellung von flammhemmenden Materialien verwendet werden. Etwas mehr als die Hälfte des gesamten Antimons wird für diesen Zweck verwendet. Dazu gehören Antimon-Oxychlorid (SbOCl), Antimonpentoxid (Sb2O5), Antimontrichlorid (SbCl3) und Antimontrioxid (Sb2O3). Diese Verbindungen werden auf Stoffe aufgesprüht oder ihnen zugesetzt, um sie flammhemmend zu machen.

Gesundheitsschädliche Wirkungen

Antimon und seine Verbindungen sind gefährlich für die menschliche Gesundheit. In geringen Mengen können diese Stoffe die Augen und die Lunge reizen. Sie können auch Magenschmerzen, Durchfall, Erbrechen und Magengeschwüre verursachen. In höheren Dosen können Antimon und seine Verbindungen Lungen-, Herz-, Leber- und Nierenschäden verursachen. In sehr hohen Dosen können sie zum Tod führen.