Antimon (átdolgozott)

Megjegyzés: Ezt az eredetileg 1998-ban megjelent cikket 2006-ban frissítettük az e-book kiadáshoz.

Áttekintés

Az antimonvegyületeket évszázadok óta használja az emberiség. Az ókori Egyiptom asszonyai a sziklakövet, az antimon-szulfidot (Sb2S3) használták szemük sötétítésére. Az antimont gyöngyök és üvegáruk színes mázainak készítéséhez is használták. Az antimon kémiai jelét az elem ősi nevéből, a sztibiumból vették. A középkorig kémiai elemként el nem ismert antimon az alkimisták által gyakran használt anyaggá vált.

Az alkímia egyfajta előtudomány volt, amely körülbelül i. e. 500-tól körülbelül a 16. század végéig létezett. Az alkimisták az ólom, a vas és más fémek arannyá változtatásának módját akarták megtalálni. Azt is meg akarták találni, hogyan lehet örök életet élni. Az alkímia túl sok mágiát és miszticizmust tartalmazott ahhoz, hogy valódi tudomány legyen, de az alkimisták számos technikát fejlesztettek ki, és számos új anyagot állítottak elő, amelyek később hasznosnak bizonyultak a modern kémiában. Az antimon egyike volt ezeknek az anyagoknak.

SYMBOL
Sb

ATOMIKUS
SZÁM 51

ATOMIKUS MÉRLEG
121.75

CSALÁD
15-ös csoport (VA)
Nitrogén

SZÓLÍTÁS
AN-ti-moh-nee

Az antimon egy metalloid. A metalloid olyan elem, amely egyszerre rendelkezik fémek és nem fémek tulajdonságaival. A metalloidok a periódusos rendszer jobb oldalán található lépcsővonal mindkét oldalán megtalálhatók (kivéve az alumíniumot, amely nem számít metalloidnak).

Az antimon elsősorban ötvözetekben, kerámiákban és üvegekben, műanyagokban és égésgátló anyagokban használatos. Az égésgátló anyagok nyílt lánggal nem égnek el. Ehelyett parázslanak vagy egyáltalán nem égnek.

Felfedezés és elnevezés

Az antimon vegyületeit már az ősi kultúrák is ismerték. Megtalálták őket például a gyöngyökön, vázákon és más üvegárukon használt színes mázakban. Ezeket a vegyületeket azonban nem használták széles körben egészen a középkorig, amikor az alkimisták körében népszerűvé váltak. Úgy gondolták, hogy az antimon segítségével az ólmot arannyá lehet alakítani. Ebben az időszakban kezdenek feljegyzések megjelenni az antimon tulajdonságairól.

Az elemet valószínűleg a római tudós Plinius (i. sz. 23-79) nevezte el először, aki stibiumnak nevezte. A muszlim alkimista Abu Musa Jabir Ibn Hayyan (721 körül – 815 körül) valószínűleg először antimon-anti (“nem”) és monos (“egyedül”) néven nevezte el. Az elnevezés onnan ered, hogy az antimon nem fordul elő egyedül a természetben.

Az alkímisták sok munkájukról titkos kódokat használtak, így a modern tudósok nem sokat tudnak arról, hogyan használták az antimont. Az antimonról szóló első részletes beszámolók 1707-ben jelentek meg, amikor Nicolas Lemery (1645-1715) francia kémikus kiadta híres könyvét, az Értekezés az antimonról.

Fizikai tulajdonságok

Az antimon egy ezüstösen fehér, fényes, fémnek látszó elem. Felülete pikkelyes, és kemény és törékeny, mint a nem fémeké. Fekete, csillogóan fényes por formájában is előállítható.

Az antimon olvadáspontja 630°C, forráspontja 1635°C. Ez egy viszonylag lágy anyag, amelyet az üveg megkarcolhat. Sűrűsége 6,68 gramm köbcentiméterenként.

A metalloid olyan elem, amely egyszerre rendelkezik fémek és nem fémek tulajdonságaival.

Kémiai tulajdonságok

Az antimon mérsékelten aktív elem. Szobahőmérsékleten a levegő oxigénjével nem kapcsolódik össze. Hideg vízzel és a legtöbb hideg savval sem lép reakcióba. Néhány forró savban és királyi vízben azonban oldódik. A királyi víz sósav és salétromsav keveréke. Gyakran reagál olyan anyagokkal, amelyek külön-külön egyik savval sem reagálnak.

Előfordulása a természetben

Az antimon ritkán fordul elő natív (elemként) állapotban. Ehelyett általában vegyületként fordul elő. Az antimon leggyakoribb ásványai a szibnit, a tetrahedrit, a bournonit, a boulangerit és a jamesonit. Ezen ásványok többségében az antimon kénnel egyesülve valamilyen formában antimon-szulfidot (Sb2S3) képez.

A legnagyobb antimontermelők Kína, Oroszország, Bolívia, Dél-Afrika és Kirgizisztán, ebben a sorrendben. Az Egyesült Államokban csak egy ezüstbányában, Idahóban termelnek antimont melléktermékként.

Az antimon bőségét körülbelül 0,2 milliomodrészre becsülik, amivel a földkéregben található kémiai elemek között az alsó ötödbe tartozik. Bőségesebb, mint az ezüst vagy a higany, de kevésbé gyakori, mint a jód.

Izotópok

Az antimonnak két természetesen előforduló izotópja van, az antimon-121 és az antimon-123. Az izotópok egy elem két vagy több formája. Az izotópok tömegszámuk alapján különböznek egymástól. Az elem neve mellett jobbra írt szám a tömegszám. A tömegszám az elem atomjának atommagjában lévő protonok és neutronok számát jelenti. A protonok száma határozza meg az elemet, de a neutronok száma bármelyik elem atomjában változhat. Minden variáció izotópnak számít.

Az antimonnak mintegy 20 radioaktív izotópja is ismert. A radioaktív izotóp olyan izotóp, amely szétesik és valamilyen sugárzást bocsát ki. A radioaktív izotópok akkor keletkeznek, amikor nagyon kis részecskéket lőnek ki atomokra. Ezek a részecskék megtapadnak az atomokban, és radioaktívvá teszik őket.

Az antimon két radioaktív izotópját kereskedelmi forgalomban nyomjelzőként használják. Ezek az izotópok az antimon-124 és az antimon-125. A nyomjelző egy izotóp, amelyet egy élő vagy nem élő rendszerbe fecskendeznek be. Az izotóp mozgását azután nyomon lehet követni, ahogyan a rendszerben mozog. Például kis mennyiségű antimon-124-et juttathatunk egy olajvezetékbe. Az izotóp jelenlétét a csővezeték fölé tartott műszerrel lehet kimutatni. Az izotóp által kibocsátott sugárzás fényt vagy hangot vált ki a műszerből. Így követhető az izotóp mozgása a csővezetéken keresztül. Ha a csővezetékben szivárgás van, a nyomjelző kiszökik belőle. A talajon keresztül történő mozgása kimutatható.

Kivonás

Az antimon forró vassal nyerhető ki a szibnitből:
Az Egyesült Államokban előállított antimon mintegy felét újrahasznosítják az autókban és teherautókban használt régi ólomtartályokból.

Hasznosítás

Az antimonból számos különböző fémmel ötvözeteket készítenek. Az ötvözetet két vagy több fém megolvasztásával és keverésével állítják elő. A keverék tulajdonságai eltérnek az egyes fémek tulajdonságaitól. Az egyik leggyakoribb ilyen ötvözet az ólommal készült ötvözet. Az ólom-antimon ötvözeteket forraszanyagokhoz, lőszerekhez, halászfelszerelésekhez, elektromos kábelek borításához, alacsony hőmérsékleten olvadó ötvözetekhez és akkumulátorokhoz használják. A személygépkocsikban és teherautókban használt ólomakkumulátorok gyártása az évente felhasznált antimonmennyiség körülbelül egyötödét teszi ki. Kis mennyiségű antimont használnak a tranzisztorok gyártásához is, amelyek olyan elektromos fogyasztói eszközökben találhatók, mint a számítógépes játékok, zsebszámológépek és hordozható sztereó készülékek. A tranzisztor egy szilárdtest-elektronikus eszköz (amely az elektroncsövek helyett a szilárd anyagok különleges tulajdonságait használja), amelyet az elektromos áram áramlás szabályozására használnak.

Az antimon egyéb kisebb felhasználási területei közé tartozik az üveg- és kerámiagyártás, valamint a műanyaggyártás. Az üveg és kerámia esetében kis mennyiségű antimon biztosítja, hogy a végtermék tiszta és színtelen legyen. A műanyaggyártás során az antimont katalizátorként használják. A katalizátor olyan anyag, amelyet egy kémiai reakció felgyorsítására vagy lelassítására használnak. A katalizátor maga nem megy át semmilyen változáson a reakció során.

Vegyületek

Az antimon legfontosabb felhasználási területe az égésgátló anyagok gyártásához használt vegyületek előállítása. Az összes antimon valamivel több mint felét erre a felhasználásra fordítják. Ezek közé tartozik az antimon-oxiklorid (SbOCl), az antimon-pentoxid (Sb2O5), az antimon-triklorid (SbCl3) és az antimon-trioxid (Sb2O3). Ezeket a vegyületeket a szövetre permetezik vagy a szövethez adják, hogy égésgátlóvá tegyék.

Egészségügyi hatások

Az antimon és vegyületei veszélyesek az emberi egészségre. Kis mennyiségben ezek az anyagok irritálhatják a szemet és a tüdőt. Gyomorfájdalmat, hasmenést, hányást és gyomorfekélyt is okozhatnak. Nagyobb dózisban az antimon és vegyületei tüdő-, szív-, máj- és vesekárosodást okozhatnak. Nagyon nagy dózisokban halált okozhatnak.