АНТИМОН: ИСТОРИЯ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ И РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

В Антимон е металоид лъскава, сребро, както и с някои синкав оттенък. Неговото твърдо вещество също се характеризира с това, че е много крехко и люспесто по текстура. Той принадлежи към група 15 от периодичната таблица, начело с азот. След бисмута (и московиума) той е най-тежкият елемент от групата.

Това е представено с химически символ Sb. В природата се намира главно в stibite и ullmannite минерални руди, химическите формули на които са Sb ₂ S ₃ и NiSbS, съответно. Високата му склонност да образува сулфиди вместо оксиди се дължи на факта, че той е химически мек.

Кристална сурма. Източник: Най-добрите Sci-Fatcs

От друга страна, антимонът също е физически мек, като представя твърдост от 3 по скалата на Mohs. Той е стабилен при стайна температура и не реагира с кислорода във въздуха. Но когато се нагрява в присъствието на кислород, той образува антимон триоксид, Sb ₂ O ₃.

По същия начин той е устойчив на действието на слабите киселини; но когато е горещо, се атакува от азотна и солна киселина.

Антимонът има многобройни приложения, сред тях се използва в сплави с олово и калай, при производството на акумулатори на превозни средства, материали с ниско триене и др.

Този металоид има рядкото свойство да се увеличава по обем, когато се втвърдява, което позволява на неговите сплави да заемат напълно пространството, използвано за формоване на инструмента, който ще бъде произведен.

История на откриването му

пр.н.е.

Има доказателства, че от 3100 г. пр. Н. Е. Антимон сулфидът се използва като козметик в Египет. В Месопотамия, днешен Ирак, са открити останки от ваза и друг артефакт, който по презумпция датира от 3000 до 2200 г. пр. Н. Е., В който антимонът е бил използван при производството му.

Въвеждане на термина

Римският учен Плиний Старши (23-79 г. сл. Хр.) Описа употребата на антимон, който той нарече стибий, при разработването на седем лекарства в своя Трактат по естествена история. Алхимикът Абу Муса Джахир Ибн Хайян (721-815) е кредитиран с въвеждането на термина антимон, за да назове елемента.

Той използва следната етимология: „анти“ като синоним на отрицание и „моно“ само за. Тогава той искаше да подчертае, че антимонът не се среща само в природата. Вече е известно, че той е част от сулфидните минерали, както и много други елементи.

Получаване

Смята се, че гръцкият натурист Pedanius Diascorides е получил чиста сурма, чрез нагряване на антимонов сулфид в поток въздух. Италианският металург Vannocio Biringucio в книгата De la Pirotecnia (1540) прави описание на метод за изолиране на антимона.

Германският химик Андреас Либавий (1615 г.), използвайки разтопена смес от желязо, антимонов сулфид, сол и калиев тартарат, постигна производството на кристална сурма.

Първият подробен доклад за антимона е направен през 1707 г. от френския химик Никола Лемери (1645-1715), в книгата си „Трактат за антимонията“.

Структура на антимона

Набръчкани слоеве, които изграждат кристалната структура на метални или сребърни антимони. Източник: Материалог

Горното изображение показва набръчкана слоеста структура, приета от арсеновите атоми. Въпреки това, сивкавата антимон, по-известна като метална антимон, също приема тази структура. Казват, че е "набръчкана", защото има атоми на Sb, които се движат нагоре и надолу по равнината, съставена от черупката.

Тези слоеве, въпреки че са отговорни за фотоните, които взаимодействат с него, блестят сребрист блясък, карайки антимона да премине като метал, истината е, че силите, които ги обединяват, са слаби; следователно видимите метални фрагменти на Sb могат да бъдат лесно смлени, крехки или люспести.

Също така, Sb атомите в набръчканите слоеве не са достатъчно близо, за да групират своите атомни орбитали заедно и по този начин създават лента, която позволява електрическа проводимост.

Разглеждайки сивкава сфера поотделно, може да се види, че тя има три Sb-Sb връзки. От по-висока равнина Sb може да се види в центъра на триъгълник, като в върховете му са разположени три Sb. Триъгълникът обаче не е плосък и има две нива или етажи.

Страничното възпроизвеждане на такива триъгълници и техните връзки създава набръчкани слоеве, които се редят, за да образуват ромбоедрични кристали.

Алотропия

Току-що описаната структура съответства на сивкавата сурма, най-стабилната от четирите й алотропа. Останалите три алотропи (черни, жълти и експлозивни) са метастабилни; тоест, те могат да съществуват при много тежки условия.

Няма много информация относно техните структури. Известно е обаче, че черната сурма е аморфна, така че нейната структура е разхвърляна и сложна.

Жълтата антимона е стабилна под -90 ° С, държи се като неметален елемент и може да се предположи, че се състои от малки агломерати тип Sb ₄ (подобно на тези от фосфор); при нагряване се трансформира в черен алотроп.

А по отношение на експлозивната сурма се състои от желатиново находище, образувано на катода по време на електролизата на воден разтвор на халид на антимон.

При най-малкото силно триене или удара, мекото твърдо вещество отделя толкова много топлина, че избухва и се стабилизира, тъй като атомите му се прегрупират в кристалната структура на ромбоедрите от сивкава сурма.

Имоти

Атомно тегло

121,76 g / mol.

Атомно число

51.

Електронна конфигурация

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³.

Окислителни състояния

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

Физическо описание

Лъскаво сребристо твърдо, чупливо, с люспеста повърхност, със синкав оттенък. Може да се появи и като черен прах.

Точка на топене

630,63 ° C.

Точка на кипене

1635 ° C.

плътност

-6,697грам / cm ³ при стайна температура.

-6,53 g / cm ³ в течно състояние, температура, равна или по-висока от точката на топене.

Топлина от синтез

19,79 kJ / mol.

Топлина от изпаряване

193,43 kJ / mol.

Моларен калоричен капацитет

25,23 J / mol.K

Електроотрицателност

2.05 (скала на Полинг).

Атомно радио

140 вечерта.

твърдост

Това е мек елемент, с твърдост 3 по скалата на Mohs и може да се надраска от стъкло.

стабилност

Той е стабилен при стайна температура, не изпитва окисляване. Освен това е устойчив на атака от киселини.

Изотопи

Той има два стабилни изотопа: ¹²¹ Sb и ¹²³ Sb.В допълнение, има 35 радиоактивни изотопи. Радиоактивният изотоп ¹²⁵ Sb има най-дълъг период на полуразпад: 2,75 години. По принцип радиоактивните изотопи излъчват β ⁺ и β ^- лъчение.

Електрическа и топлопроводимост

Антимонът е лош проводник на топлина и електричество.

Химична реактивност

Не може да измести водорода от разредени киселини. Образува йонни комплекси с органични и неорганични киселини. Металната сурма не реагира с въздуха, но бързо се превръща в оксид във влажен въздух.

Халогените и сулфидите лесно окисляват антимона, ако процесът протича при повишени температури.

Приложения

сплави

Сурмонът се използва в сплав с олово за изработка на плочи за автомобилни акумулатори, подобряване на съпротивлението на плочите, както и характеристиките на зарядите.

Оловно-калаената сплав се използва за подобряване характеристиките на заваръчните шевове, както и характеристиките на проследяващите куршуми и детонаторите на патроните. Използва се и в сплави за покриване на електрически кабели.

Сурмонът се използва в антифрикционни сплави, при производството на оловни и втвърдяващи сплави с ниско съдържание на калай при производството на органи и други музикални инструменти.

Той има характеристиката, споделена с водата, да се увеличава по обем, когато се кондензира; Следователно, антимонът, който присъства в сплавите с олово и калай, запълва всички пространства във формите, подобрявайки дефиницията на структурите, направени със споменатите сплави.

Огнезащитен

Антимовият триоксид се използва за получаване на огнезащитни съединения, винаги в комбинация с халогенирани огнезащитни средства, бромиди и хлориди.

Огнеупорните вещества могат да реагират с кислородните атоми и ОН радикалите, което инхибира огъня. Тези забавители на горенето се използват в детски дрехи, играчки, самолети и в столчета за кола.

Те също се добавят в полиестерни смоли и в композитни фибростъкло за предмети, използвани като капаци за леки самолетни двигатели.

Съединенията на антимона, които се използват като огнезащитни средства, включват: антимон оксихлорид, SbOCl; антимонов пентоксид, SbO ₅; антимонов трихлорид, SbCl ₃; и антимонов триоксид, SBO ₃.

Поле за електроника

Използва се при производството на полупроводници, диоди, средно инфрачервени детектори, както и при производството на транзистори. Сурмонът с висока чистота, използван в полупроводниковата технология, се получава чрез намаляване на съединенията на антимона с водород.

Медицина и ветеринария

Съединенията на антимона се използват в медицината от древни времена като подхранващи средства и антипротозои. Калиев калиев тартрат (зъбен зъбен камък) се използва като антишистозом дълго време; като се използва в допълнение като отхрачващо, потогонно и еметично средство.

Антимоновите соли са били използвани и за кондициониране на кожата на преживните животни; като аниомалин и литиев антимон тиомалат.

Меглумин антимониат е лекарство, използвано за лечение на лайшманиоза при външни огнища на домашни животни. Въпреки че терапевтичните ползи са били ограничени.

Пигменти и бои

Съединенията на антимона се използват при производството на бои и непрозрачни вещества в емайли. Използват се също в пигменти от вермилион, жълт и оранжев цвят, които са продукти на бавното окисляване на сурмидите на антимона.

Някои от неговите органични соли (тартарати) се използват в текстилната промишленост за подпомагане на свързването на определени багрила.

Сурмидът на антимона се е използвал в древен Египет като козметика за потъмняване на очите.

Други приложения

Някои антимонови соли се използват като покриващи агенти за отстраняване на микроскопични мехурчета, които се образуват по телевизионните екрани. Съдовете на антимона взаимодействат с кислорода, елиминирайки склонността му да образува мехурчета.

Антимонът (III) сулфид се използва в главите на някои мачове за безопасност. Сурмидът на антимона се използва и за стабилизиране на коефициента на триене на материалите, използвани в автомобилните накладки.

Изотопът ¹²⁴ Sb, заедно с берилий, се използва като източник на неутрони, със средно ниво на енергия от 24 kеV. Освен това, антимонът се използва като катализатор при производството на пластмаси.

Рискове

Той е крехък елемент, така че по време на боравенето с него може да се образува замърсяващ прах от околната среда. При работници, изложени на антимонов прах, са наблюдавани дерматити, ренити, възпаления на горните дихателни пътища и конюнктивит.

Пневмокониозата, понякога комбинирана с обструктивни белодробни промени, е описана след продължително облъчване.

Тримонът на антимона може да причини увреждане на сърдечната функция, което може да бъде фатално.

При хора, изложени на този елемент, се наблюдава наличието на преходни гнойни инфекции на кожата.

Непрекъснатият прием на ниски дози от този метал може да причини диария, повръщане и язви на стомаха. Също така, максималната поносима концентрация във въздуха е 0,5 mg / m ³.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Мани. (11 март 2009 г.). Жълта антимон и експлозивна антимон. Възстановени от: antiminproperties.blogspot.com
3. Проф. Ернст Коен и JC Van Den Bosch. (1914). Алотропията на антимона. Сборник Royal Acad. Амстердам. Том XVII.
4. Wikipedia. (2019). Антимон. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. Advameg, Inc. (2019). Антимон. Възстановена от: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (15 септември 2018 г.). Химия: свойства и приложение на Sb-антимона. Възстановен от: medium.com