Antimoniu (revizuit)

Nota: Acest articol, publicat inițial în 1998, a fost actualizat în 2006 pentru ediția de carte electronică.

Prezentări generale

Compușii de antimoniu au fost folosiți de oameni timp de secole. Femeile din Egiptul antic foloseau piatra stibică, sulfură de antimoniu, (Sb2S3), pentru a-și întuneca ochii. Antimoniul a fost folosit, de asemenea, la fabricarea de glazuri colorate pentru mărgele și sticlărie. Simbolul chimic al antimoniului a fost preluat de la numele antic al elementului, stibiu. Nerecunoscut ca element chimic până în Evul Mediu, antimoniul a devenit un material comun folosit de alchimiști.

Alchimia a fost un fel de preștiință care a existat de la aproximativ 500 î.Hr. până la aproximativ sfârșitul secolului al XVI-lea. Alchimiștii au vrut să găsească o modalitate de a transforma plumbul, fierul și alte metale în aur. De asemenea, au vrut să găsească o modalitate de a avea viață veșnică. Alchimia conținea prea multă magie și misticism pentru a fi o știință adevărată, dar alchimiștii au dezvoltat o serie de tehnici și au produs multe materiale noi care s-au dovedit mai târziu a fi utile în chimia modernă. Antimoniul a fost unul dintre aceste materiale.

SYMBOL
Sb

ATOMIC
NUMĂRUL 51

MASA ATOMICĂ
121.75

FAMILIA
Grupa 15 (VA)
Nitrogen

PRONUNȚAȚIE
AN-ti-moh-nee

Antimoniul este un metaloid. Un metaloid este un element care are caracteristici atât ale metalelor, cât și ale nemetalelor. Metaloizii pot fi găsiți de o parte și de alta a liniei scării din partea dreaptă a tabelului periodic (cu excepția aluminiului, care nu este considerat un metaloid).

Antimoniul este utilizat în principal în aliaje, ceramică și sticlă, materiale plastice și materiale ignifuge. Materialele ignifuge nu ard cu flacără deschisă. În schimb, ele se înăbușă sau nu ard deloc.

Descoperire și denumire

Compușii de antimoniu erau cunoscuți de culturile antice. Ei au fost găsiți, de exemplu, în smalțurile colorate folosite pe mărgele, vase și alte obiecte din sticlă. Dar acești compuși nu au fost utilizați pe scară largă până în Evul Mediu, când au devenit populari printre alchimiști. Aceștia credeau că antimoniul poate fi folosit pentru a transforma plumbul în aur. În această perioadă au început să apară înregistrări despre proprietățile antimoniului.

Elementul a fost probabil numit pentru prima dată de către savantul roman Pliniu (23-79 d.Hr.), care l-a numit stibium. Alchimistul musulman Abu Musa Jabir Ibn Hayyan (c. 721-c. 815) l-a numit probabil pentru prima dată antimoniu-anti („nu”) și monos („singur”). Numele provine de la faptul că antimoniul nu apare singur în natură.

Alchimiștii foloseau coduri secrete pentru a scrie despre o mare parte din munca lor, astfel că cercetătorii moderni nu știu foarte multe despre modul în care era folosit antimoniul. Primele rapoarte detaliate despre antimoniu au fost publicate în 1707, când chimistul francez Nicolas Lemery (1645-1715) a publicat celebra sa carte, Tratat despre antimoniu.

Proprietăți fizice

Antimoniul este un element alb-argintiu, strălucitor, care arată ca un metal. Are o suprafață solzoasă și este dur și fragil ca un nemetal. De asemenea, poate fi preparat sub formă de pulbere neagră cu o strălucire strălucitoare.

Punctul de topire al antimoniului este de 630°C (1.170°F) și punctul său de fierbere este de 1.635°C (2.980°F). Este un material relativ moale care poate fi zgâriat de sticlă. Densitatea sa este de 6,68 grame pe centimetru cub.

Un metaloid este un element care are caracteristici atât ale metalelor, cât și ale nemetalelor.

Proprietăți chimice

Antimoniul este un element moderat activ. Nu se combină cu oxigenul din aer la temperatura camerei. De asemenea, nu reacționează cu apa rece sau cu majoritatea acizilor reci. Cu toate acestea, se dizolvă în unii acizi fierbinți și în apa regală. Aqua regia este un amestec de acizi clorhidric și azotic. Acesta reacționează adesea cu materiale care nu reacționează cu niciunul dintre acizi separat.

Occident în natură

Antimoniul se găsește rareori în starea sa nativă (ca element). În schimb, apare de obicei sub formă de compus. Cele mai frecvente minerale de antimoniu sunt stibnitul, tetraedritul, bournonitul, boulangeritul și jamesonitul. În cele mai multe dintre aceste minerale, antimoniul este combinat cu sulf pentru a produce o formă de sulfură de antimoniu (Sb2S3).

Cei mai mari producători de antimoniu sunt China, Rusia, Bolivia, Africa de Sud și Kârgâzstan, în această ordine. Statele Unite ale Americii produc antimoniu ca produs secundar la o singură mină de argint din Idaho.

Abundența antimoniului este estimată la aproximativ 0,2 părți la milion, ceea ce îl plasează în ultima cincime dintre elementele chimice care se găsesc în scoarța terestră. Este mai abundent decât argintul sau mercurul, dar mai puțin abundent decât iodul.

Izotopii

Există doi izotopi naturali ai antimoniului, antimoniul-121 și antimoniul-123. Izotopii sunt două sau mai multe forme ale unui element. Izotopii diferă unul de celălalt în funcție de numărul lor de masă. Numărul scris în dreapta numelui elementului este numărul de masă. Numărul de masă reprezintă numărul de protoni plus neutroni din nucleul unui atom al elementului respectiv. Numărul de protoni determină elementul, dar numărul de neutroni din atomul unui element poate varia. Fiecare variație este un izotop.

Se cunosc, de asemenea, aproximativ 20 de izotopi radioactivi ai antimoniului. Un izotop radioactiv este unul care se descompune și emite o anumită formă de radiație. Izotopii radioactivi sunt produși atunci când particule foarte mici sunt trase asupra atomilor. Aceste particule se fixează în atomi și îi fac radioactivi.

Doi dintre izotopii radioactivi ai antimoniului sunt folosiți în comerț ca trasori. Acești izotopi sunt antimoniu-124 și antimoniu-125. Un trasor este un izotop injectat într-un sistem viu sau neviu. Mișcarea izotopului poate fi apoi urmărită pe măsură ce se deplasează prin sistem. De exemplu, o cantitate mică de antimoniu-124 poate fi injectată într-o conductă de petrol. Prezența izotopului poate fi detectată cu ajutorul unui instrument ținut deasupra conductei. Radiația emisă de izotop produce o lumină intermitentă sau un sunet în cadrul instrumentului. Mișcarea izotopului prin conductă poate fi urmărită în acest mod. În cazul în care conducta are o scurgere, markerul va scăpa din ea. Mișcarea sa prin sol poate fi detectată.

Extracție

Antimoniul poate fi recuperat din stibină cu ajutorul fierului încins:
Circa jumătate din antimoniul produs în Statele Unite este reciclat din vechile baterii de acumulatori cu plumb folosite în mașini și camioane.

Utilizări

Antimoniul este folosit pentru a face aliaje cu o serie de metale diferite. Un aliaj se obține prin topirea și amestecarea a două sau mai multe metale. Proprietățile amestecului sunt diferite de cele ale metalelor individuale. Unul dintre cele mai comune dintre aceste aliaje este cel realizat cu plumb. Aliajele de plumb-antimoniu sunt folosite pentru lipire, muniție, echipamente de pescuit, acoperirea cablurilor electrice, aliaje care se topesc la temperaturi scăzute și baterii. Fabricarea bateriilor de acumulatori cu plumb, cum ar fi cele utilizate în mașini și camioane, reprezintă aproximativ o cincime din tot antimoniul utilizat în fiecare an. O cantitate mică de antimoniu este, de asemenea, utilizată la fabricarea tranzistoarelor, care se găsesc în dispozitive electrice de consum, cum ar fi jocurile pe calculator, calculatoarele de buzunar și aparatele stereo portabile. Un tranzistor este un dispozitiv electronic în stare solidă (care folosește proprietățile speciale ale solidelor, mai degrabă decât ale tuburilor de electroni) utilizat pentru a controla fluxul unui curent electric.

Alte utilizări minore ale antimoniului includ fabricarea sticlei și a ceramicii și producția de materiale plastice. În sticlă și ceramică, o cantitate mică de antimoniu asigură faptul că produsul final va fi clar și incolor. În producția de materiale plastice, antimoniul este utilizat ca și catalizator. Un catalizator este o substanță utilizată pentru a accelera sau încetini o reacție chimică. Catalizatorul nu suferă el însuși nicio modificare în timpul reacției.

Compuși

Cea mai importantă utilizare a antimoniului este la fabricarea compușilor folosiți la fabricarea materialelor ignifuge. Puțin mai mult de jumătate din cantitatea totală de antimoniu este destinată acestei utilizări. Printre aceștia se numără oxiclorura de antimoniu (SbOCl), pentoxidul de antimoniu (Sb2O5), triclorura de antimoniu (SbCl3) și trioxidul de antimoniu (Sb2O3). Acești compuși sunt pulverizați pe sau adăugați la o țesătură pentru a o face ignifugă.

Efecte asupra sănătății

Antimoniul și compușii săi sunt periculoși pentru sănătatea umană. La niveluri scăzute, aceste materiale pot irita ochii și plămânii. Ele pot provoca, de asemenea, dureri de stomac, diaree, vărsături și ulcere gastrice. La doze mai mari, antimoniul și compușii săi pot provoca leziuni pulmonare, cardiace, hepatice și renale. La doze foarte mari, aceștia pot provoca moartea.

.