Antimoon (herzien)

Noot: Dit artikel, oorspronkelijk gepubliceerd in 1998, werd in 2006 bijgewerkt voor de eBook editie.

Overzicht

Antimoonverbindingen worden al eeuwenlang door de mens gebruikt. Vrouwen in het oude Egypte gebruikten stibische steen, antimoon sulfide, (Sb2S3), om hun ogen donkerder te maken. Antimoon werd ook gebruikt voor het maken van gekleurd glazuur voor kralen en glaswerk. Het chemische symbool voor antimoon is ontleend aan de oude naam voor het element, stibium. Pas in de Middeleeuwen werd antimoon als chemisch element erkend, maar het werd een veel gebruikt materiaal door alchemisten.

Alchemie was een soort pre-wetenschap die bestond van ongeveer 500 v. Chr. tot ongeveer het einde van de 16e eeuw. Alchemisten wilden een manier vinden om lood, ijzer en andere metalen in goud te veranderen. Zij wilden ook een manier vinden om het eeuwige leven te hebben. Alchemie bevatte te veel magie en mystiek om een echte wetenschap te zijn, maar alchemisten ontwikkelden een aantal technieken en produceerden veel nieuwe materialen die later nuttig bleken te zijn in de moderne scheikunde. Antimoon was een van deze materialen.

SYMBOL
Sb

ATOMISCH
NUMMER 51

ATOMISCHE MASSAGE
121.75

FAMILIE
Groep 15 (VA)
Nitrogen

PRONUNCIATION
AN-ti-moh-nee

Antimoon is een metalloïde. Een metalloïde is een element dat kenmerken heeft van zowel metalen als niet-metalen. De metalloïden zijn te vinden aan weerszijden van de traplijn aan de rechterkant van het periodiek systeem (met uitzondering van aluminium, dat niet als een metalloïde wordt beschouwd).

Antimoon wordt voornamelijk gebruikt in legeringen, keramiek en glas, kunststoffen, en brandvertragende materialen. Vlamvertragende materialen branden niet met een open vlam. In plaats daarvan smeulen ze of branden ze helemaal niet.

Ontdekking en naamgeving

Verbindingen van antimoon waren bekend bij oude culturen. Ze zijn bijvoorbeeld gevonden in de gekleurde glazuren die werden gebruikt op kralen, vazen en ander glaswerk. Maar deze verbindingen werden niet op grote schaal gebruikt tot in de Middeleeuwen, toen zij populair werden onder alchemisten. Zij dachten dat antimoon kon worden gebruikt om lood in goud om te zetten. Het was in deze periode dat er verslagen over de eigenschappen van antimoon verschenen.

Het element werd waarschijnlijk voor het eerst genoemd door de Romeinse geleerde Plinius (a.d. 23-79), die het stibium noemde. De islamitische alchemist Abu Musa Jabir Ibn Hayyan (ca. 721-c. 815) noemde het waarschijnlijk voor het eerst antimoon-anti (“niet”) en monos (“alleen”). De naam is ontleend aan het feit dat antimoon niet alleen in de natuur voorkomt.

Alchemisten gebruikten geheime codes om over veel van hun werk te schrijven, zodat moderne geleerden niet veel weten over hoe antimoon werd gebruikt. De eerste gedetailleerde verslagen over antimoon werden gepubliceerd in 1707 toen de Franse scheikundige Nicolas Lemery (1645-1715) zijn beroemde boek, Verhandeling over Antimoon publiceerde.

Fysische eigenschappen

Antimoon is een zilverwit, glanzend element dat eruitziet als een metaal. Het heeft een geschubd oppervlak en is hard en bros als een niet-metaal. Het kan ook worden bereid als een zwart poeder met een glanzende glans.

Het smeltpunt van antimoon is 630°C (1.170°F) en het kookpunt is 1.635°C (2.980°F). Het is een betrekkelijk zacht materiaal dat door glas kan worden gekrast. De dichtheid is 6,68 gram per kubieke centimeter.

Een metalloïde is een element dat kenmerken heeft van zowel metalen als niet-metalen.

Chemische eigenschappen

Antimoon is een matig actief element. Het verbindt zich niet met zuurstof in de lucht bij kamertemperatuur. Het reageert ook niet met koud water of met de meeste koude zuren. Het lost echter wel op in sommige hete zuren en in aqua regia. Aqua regia is een mengsel van zoutzuur en salpeterzuur. Het reageert vaak met materialen die met geen van beide zuren afzonderlijk reageren.

Voorkomen in de natuur

Antimoon wordt zelden in zijn oorspronkelijke staat (als element) gevonden. In plaats daarvan komt het meestal voor als verbinding. De meest voorkomende mineralen van antimoon zijn stibniet, tetrahedriet, bournoniet, boulangeriet, en jamesoniet. In de meeste van deze mineralen is antimoon gecombineerd met zwavel om een of andere vorm van antimoonsulfide (Sb2S3) te produceren.

De grootste producenten van antimoon zijn China, Rusland, Bolivia, Zuid-Afrika en Kirgizstan, in die volgorde. De Verenigde Staten produceren antimoon als bijproduct in slechts één zilvermijn in Idaho.

De abundantie van antimoon wordt geschat op ongeveer 0,2 deeltjes per miljoen, waarmee het in de onderste vijfde plaats staat van de chemische elementen die in de aardkorst worden aangetroffen. Het is overvloediger dan zilver of kwik, maar minder overvloedig dan jodium.

Isotopen

Er zijn twee natuurlijk voorkomende isotopen van antimoon, antimoon-121 en antimoon-123. Isotopen zijn twee of meer vormen van een element. Isotopen verschillen van elkaar door hun massagetal. Het getal rechts van de naam van het element is het massagetal. Het massagetal geeft het aantal protonen plus neutronen in de kern van een atoom van het element weer. Het aantal protonen bepaalt het element, maar het aantal neutronen in het atoom van een bepaald element kan variëren. Elke variatie is een isotoop.

Er zijn ook ongeveer 20 radioactieve isotopen van antimoon bekend. Een radioactieve isotoop is een isotoop die uiteenvalt en een of andere vorm van straling afgeeft. Radioactieve isotopen ontstaan wanneer zeer kleine deeltjes op atomen worden afgevuurd. Deze deeltjes blijven in de atomen hangen en maken ze radioactief.

Twee van de radioactieve isotopen van antimoon worden commercieel gebruikt als tracers. Deze isotopen zijn antimoon-124 en antimoon-125. Een tracer is een isotoop dat in een levend of niet-levend systeem wordt geïnjecteerd. De beweging van de isotoop kan dan worden gevolgd terwijl hij door het systeem beweegt. Zo kan bijvoorbeeld een kleine hoeveelheid antimoon-124 in een oliepijpleiding worden geïnjecteerd. De aanwezigheid van de isotoop kan worden gedetecteerd met behulp van een instrument dat boven de pijpleiding wordt gehouden. Door de straling van de isotoop gaat in het instrument een licht knipperen of een geluid weerklinken. De beweging van de isotoop door de pijpleiding kan op deze manier worden gevolgd. Als de pijpleiding lek is, ontsnapt de tracer uit de leiding. De beweging ervan door de bodem kan worden gedetecteerd.

Extractie

Antimoon kan met heet ijzer uit stibniet worden teruggewonnen:
Bijna de helft van het in de Verenigde Staten geproduceerde antimoon wordt gerecycleerd uit oude loodaccu’s die in auto’s en vrachtwagens worden gebruikt.

Toepassingen

Antimoon wordt gebruikt om legeringen met een aantal verschillende metalen te maken. Een legering wordt gemaakt door twee of meer metalen te smelten en te mengen. De eigenschappen van het mengsel zijn anders dan die van de afzonderlijke metalen. Een van de meest voorkomende van deze legeringen is die met lood. Lood-antimoonlegeringen worden gebruikt voor soldeer, munitie, visgerei, bekleding van elektrische kabels, legeringen die smelten bij lage temperaturen, en batterijen. De fabricage van loodaccu’s, zoals die welke in auto’s en vrachtwagens worden gebruikt, is goed voor ongeveer een vijfde van alle antimoon die jaarlijks wordt gebruikt. Een kleine hoeveelheid antimoon wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van transistors, die worden aangetroffen in elektrische consumentenapparatuur zoals computerspelletjes, zakrekenmachines en draagbare stereo’s. Een transistor is een elektronisch apparaat in vaste toestand (dat gebruik maakt van speciale eigenschappen van vaste stoffen, in plaats van elektronenbuizen) dat wordt gebruikt om de stroom van een elektrische stroom te regelen.

Andere minder belangrijke toepassingen van antimoon zijn de vervaardiging van glas en keramiek en de produktie van kunststoffen. In glas en keramiek zorgt een kleine hoeveelheid antimoon ervoor dat het eindprodukt helder en kleurloos zal zijn. Bij de productie van kunststoffen wordt antimoon gebruikt als katalysator. Een katalysator is een stof die wordt gebruikt om een chemische reactie te versnellen of te vertragen. De katalysator ondergaat zelf geen verandering tijdens de reactie.

Compounds

Het belangrijkste gebruik van antimoon is bij het maken van verbindingen die worden gebruikt bij de vervaardiging van brandvertragende materialen. Iets meer dan de helft van al het antimoon wordt voor deze toepassing gebruikt. Hiertoe behoren antimoonoxychloride (SbOCl), antimoonpentoxide (Sb2O5), antimoontrichloride (SbCl3), en antimoontrioxide (Sb2O3). Deze verbindingen worden op een stof gespoten of eraan toegevoegd om het brandvertragend te maken.

Gezondheidseffecten

Antimoon en zijn verbindingen zijn gevaarlijk voor de menselijke gezondheid. In lage concentraties kunnen deze stoffen de ogen en longen irriteren. Zij kunnen ook maagpijn, diarree, braken en maagzweren veroorzaken. In hogere doses kunnen antimoon en antimoonverbindingen long-, hart-, lever- en nierbeschadigingen veroorzaken. Bij zeer hoge doses kunnen ze de dood veroorzaken.