Antimon

Tinn ←  Antimon → Tellur
 
 
51		 Lør
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Komplett tabell • Utvidet tabell
Generell informasjon
navn , symbol , nummer Antimon, Wis, 51
kjemisk serie metalloider
gruppe , punktum , blokk 15 , 5 , s
Atommasse 121 760u  _
Elektronisk konfigurasjon [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 3 _ _
Mohs hardhet 3
elektroner per nivå 2, 8, 18, 18, 5 ( bilde )
Utseende Sølvgrå
Atomiske egenskaper
middels radius 145  p.m.
elektronegativitet 2,05 ( Pauling-skala )
Atomradius (kalk) 133  p.m. ( Bohr radius )
kovalent radius 138  p.m.
van der Waals radius 206  p.m.
Oksidasjonstilstand(er) ±3,5
Oksyd middels surhet
1. ioniseringsenergi 834kJ  /mol
2. ioniseringsenergi 1594,9 kJ/mol
3. ioniseringsenergi 2440kJ/mol
4. ioniseringsenergi 4260 kJ/mol
5. ioniseringsenergi 5400kJ/mol
6. ioniseringsenergi 10.400 kJ/mol
Spektrallinjer
fysiske egenskaper
vanlig stat Fast
Tetthet 6697 kg  / m3
Smeltepunkt 903,78K (631°C)
Kokepunkt 1860K (1587°C)
fordampningsentalpi 77,14  kJ/mol
fusjonsentalpi 19,87  kJ/mol
Damptrykk 2,49 × 10 -9 Pa ved 6304K
Flere
krystallstruktur romboedral
Spesifikk varme 210  J / ( K kg )
Elektrisk ledningsevne2,88 × 106S  / m
Termisk ledningsevne 24,3W  /(Km)
Lydens hastighet Ingen data  m/s ved 293,15  K (20  °C )
mer stabile isotoper
Hovedartikkel: Isotoper av antimon
iso AN Periode MD Ed P.S.
MeV
121 sb57,36 %stabil med 70 nøytroner
123 Sa42,64 %Stabil med 72 nøytroner
125 sbSyntetisk2,7582 tilβ –0,767125 Te
Verdier i SI og normale forhold for trykk og temperatur , med mindre annet er angitt.

Antimon er et kjemisk grunnstoff som er en del av gruppen metalloider med atomnummer 51 plassert i gruppe 15 i det periodiske system av grunnstoffer . Navnet og forkortelsen ( Sb ) kommer fra stibio , et begrep som nå er ubrukt, som igjen kommer fra det latinske stibium ("Knallgrå sandbanke"). [ note 1 ] Hovedmalmen er stibnitt .

Dette semimetalliske elementet har fire allotropiske former . I sin stabile form er det et blåhvitt metall. Svart og gul antimon er ustabile ikke-metalliske former. Det brukes hovedsakelig i metalliske legeringer og noen av dets forbindelser for å gi motstand mot brann, i maling, keramikk, emaljer, gummivulkanisering og fyrverkeri.

Hovedtrekk

Antimon i sin elementære form er et sølvhvitt, sprøtt, smeltbart, krystallinsk fast stoff som viser lav elektrisk og termisk ledningsevne og fordamper ved lave temperaturer. Dette semimetalliske elementet ligner metaller i utseende og fysiske egenskaper, men oppfører seg kjemisk som et ikke-metall . Den kan også angripes av oksiderende syrer og halogener .

Estimater av forekomsten av antimon i jordskorpen varierer fra 0,2 til 0,5 ppm. Antimon er kalkofil, forekommer med svovel og med andre elementer som bly , kobber og sølv . [ 1 ]

Historikk

Arkeologiske og historiske studier indikerer at antimon og dets sulfider har blitt brukt av mennesker i minst de siste 6 årtusenene. I gamle tider var antimonitt eller stibnitt , Sb 2 S 3 , den vanligste formen for antimonsulfid, hovedingrediensen i " kohl " , en svart pasta brukt av blant annet egypterne som øyesminke . [ 2 ]​ [ 3 ]​ Babylonerne visste hvordan de skulle få tak i antimon fra dets forbindelser og brukte det som en pryd for kar .

Alkymisten Basil Valentine (1565-1624), noen ganger presentert som oppdageren av antimon, var den første som beskrev utvinningen av antimon fra dets forbindelser i sin avhandling "Triumph Wagens des Antimonij" (Antimonets triumfvogn). [ 4 ]

Navnet antimon kommer fra en latinisering av det arabiske ordet انتيمون ("al-ithmīd"), som igjen bestod av en arabisering av det latinske ordet stibium . [ 5 ]​ [ 6 ]​ [ 7 ]

Andre teorier antyder at antimon er en sammensetning av de latinske ordene "anti" (frykt) og "mono" (alene), som vil referere til dets eksistens i naturen normalt som en sammensetning . [ note 2 ] [ 8 ] ]

Etter oppfinnelsen av trykkpressen på 1500 -tallet ble antimon brukt som legering for typografiske frimerker . Ved avkjøling har flytende antimon den uvanlige egenskapen å utvide seg når den stivner. På denne måten klarer den å fylle sprekkene i formene, så kantene på de oppnådde bitene er veldig skarpe. Av denne grunn ble det brukt til å lage utskriftstype . På 1800-tallet ble legeringen med sink (engelsk metall) brukt i bestikk , lysestaker og lysestaker .

Etter oppfinnelsen av den elektriske akkumulatoren, ble det funnet at bruken av legeringen av bly og antimon gjorde at de varte mye lenger. Under første verdenskrig ble maksimal produksjon nådd, på grunn av bruken i våpen, siden dette halvmetallet øker hardheten og den mekaniske styrken til bly og tinn . Med utviklingen av bilindustrien har bruken av antimon økt år etter år, selv om nivåene fra første verdenskrig ikke ble nådd igjen før på 1990 -tallet .

Applikasjoner

Antimon er av økende betydning i halvlederindustrien i produksjonen av dioder , infrarøde detektorer og Hall - effektenheter . [ 10 ]

Brukt i legeringer , øker dette halvmetallet hardheten og motstanden mot mekanisk påkjenning av legeringen. Det brukes også i forskjellige legeringer som tinn , antifriksjonsmetall (legert med tinn ), engelsk metall (laget av sink og antimon), etc. [ 11 ]

Noen mer spesifikke applikasjoner:

Antimonforbindelser i form av antimonoksider , sulfider , antimonater og halogenider brukes til fremstilling av brannbestandige materialer, emaljer, glass, maling og keramikk. [ 16 ] Antimontrioksid er det viktigste og brukes først og fremst som et flammehemmende middel . [ 17 ] Disse bruksområdene som flammehemmere omfatter forskjellige markeder som klær, leker eller setetrekk. [ 18 ] ​[ 19 ]

Metalliske bruksområder

Siden det elektriske blybatteriet ble utviklet på 1900-tallet , har det vært det desidert viktigste sekundære (eller oppladbare) batteriet i verden. De brukes i motorkjøretøyer, eller som industribatterier.

Industrielle elektriske batterier inkluderer trekkakkumulatorbatterier i gruvelokomotiver, golfbiler og så videre, "nødkraft"-batterier. Antimon legert med bly brukes til visse deler av elektriske batterier hvor motstand mot korrosjon er nødvendig.

Antimon er en mindre, men viktig komponent i mange myke loddemetaller , som er loddemidler som smelter ved temperaturer under 625 K. Disse loddemetallene kan inneholde mellom 0,5 og 3 % antimon. Funksjonen til antimon i disse loddemetallene er å konsolidere loddetinn og undertrykke dannelsen av lavtemperaturtinnallotroper , som ellers ville forringe den strukturelle integriteten til loddeforbindelsene ved temperaturer under faseovergangspunktet (289 K ). Antimon har blitt brukt som herder for bly brukt i ammunisjon .

I USA er bruken i stor grad begrenset til produksjon av kuler og skudd. Forurensning av grunnvann, jord og næringskjeden med giftig bly har vært en bekymring i mange år, og miljøforskrifter har ført til at bly i antimon er erstattet med en legering av wolfram .

Blylegeringer som inneholder ca. 2 til 8 % antimon er motstandsdyktige mot forvitring og korrosjon og brukes i konstruksjon av takrenner og fuktsperrer. I den kjemiske industrien gir legeringer som inneholder fra 4 til 15 % antimon beskyttelse mot forskjellige flytende tilstander av kjemikalier, spesielt svovelsyre eller svovel . Legert med vismut , bly og tinn, er antimon en komponent i noen av de smeltbare legeringene som brukes i brannsikkerhetsutstyr. Metallet som brukes til fremstilling av tegn og annet typografisk materiale er laget av en legering av bly, antimon og tinn. Bly brukes for å lette smeltingen og for å gjøre legeringen seig og kompakt. Antimonet tjener til å gi metallet mer styrke slik at det ikke knuser like lett ved gjentatte og mange kast. Legeringene er forskjellige, avhengig av størrelsene på typene og bruken de er bestemt til.

Så for fremstilling av metallet beregnet på mål, brukes vanligvis følgende legering, kalt vanlig: 75 deler bly, 20 deler antimon og 5 deler tinn. Små mengder høyrent antimon brukes i videoplater ( DVDer ).

Ikke-metalliske bruksområder

Spissen av sikkerhetsfyrstikkene inneholder antimontrisulfid . Forbrenning er en eksoterm reaksjon støttet av internt genererte frie radikaler og strålevarme. Halogen flammehemmere virker ved å forstyrre den radikale kjedemekanismen i gassfasen (flammen). Når de brukes alene, må halogenflammehemmere brukes i svært store mengder. Dette problemet unngås ved å tilsette antimontrioksid, som fungerer sammen med halogenene, reduserer mengden flammehemmende middel som trengs og reduserer også kostnadene for den totale behandlingen. Mekanismen for at antimon og halogener virker sammen har blitt prøvd på forskjellige måter, men ingen er endelig.

Mange vanlige plaster er utsatt for nedbrytning av varme og ultrafiolett (UV) lys, og produkter laget av dem må beskyttes i løpet av levetiden ved tilsetning av forbindelser kjent som stabilisatorer. Antimon har blitt brukt siden 1950 -tallet som en effektiv varmestabilisator for PVC , spesielt i stive former av plast.

Antimontrioksid brukes som en katalysator i polymeriseringen av PET , som er en plast som brukes i flasker, filmer, matemballasje og mange andre produkter. Antimonforbindelser, sammen med germaniumdioksid , er de foretrukne katalysatorene for PET.

Germaniumdioksid gir et produkt med bedre klarhet enn antimon, men er for dyrt for mange PET-applikasjoner. Antimontrioksid brukes også som et hvitt pigment for utvendige malinger, hvor motstanden mot slitasje ved atmosfærisk påvirkning gjorde det til et verdiobjekt, men da dets giftige kapasitet ble oppdaget, har antimontrioksid blitt erstattet av karbondioksid. titan (TiO 2 ).

Den brukes fortsatt i betydelige mengder som en fargestabilisator der det er viktig å opprettholde fargeintensiteten og forhindre nyanseskift, for eksempel i gul maling brukt til skolebusser (USA og Sør-Afrika) og i gule striper på veidekke.

Elektrisk ledende tinnoksid (SnO) pigmenter med antimon har blitt introdusert de siste årene for inkorporering i plastbelegg som beskytter datamaskiner og andre elektroniske komponenter mot statisk elektrisitet.

Antimon ble brukt i medisin for sine gode slimløsende , breknings- og rensende egenskaper . Og avhandlinger ble skrevet om dens medisinske egenskaper. Inntil den offisielt ble erklært gift 3. august 1866. I form av antimonsalter Sb(OH) 2 Cl (Sbv) eller som femverdig antimon, nevnes den fortsatt som en førstegangsbehandling mot leishmaniasis .

Antimon og miljø

Antimon slippes ut i miljøet fra naturlige og industrielle kilder. Det kan forbli i luften festet til svært små partikler i mange dager. Det meste av antimonet i luften legger seg på bakken, hvor det binder seg tett til partikler som inneholder jern, mangan eller aluminium. Høye nivåer av antimon i luften vi puster inn i svært lange perioder kan irritere øyne og lunger og forårsake luftveis-, hjerte- og mageproblemer.

Yrkeseksponeringsgrensen er 0,5 mg antimon per m³ luft for en 8-timers arbeidsdag. Maksimalt tillatt nivå av antimon i drikkevann i Europa er 0,006 ppm.

I byluft er hovedkilden til antimon forbrenning av fossilt brensel i motorkjøretøyer, kraftverk og forbrenningsovner.

Environmental Protection Agencys (EPA) toksiske oversikt over USA for perioden fra 1993 til 2005 viste at amerikanske industrianlegg frigjorde mer enn 900 t /år antimon i alle former på og nær land, 25 t/år til grunnvann. Av antimonet som slippes ut i bakken av store industrier, utgjør primære kobbersmelteverk om lag 60 %; primære smelteverk for andre ikke-jernholdige metaller, 20 %; sekundære ikke-jernholdige smelteverk, 7 % og oljeraffinerier, 2 %. De resterende 11 % tilskrives produksjon av ulike antimonprodukter. Frigjøring av antimon etter forbruk fra sluttbruksavfall er også viktig.

Det er bekymring, spesielt i Europa, for utlekking av antimonpigmenter, varmestabilisatorer og flammehemmere fra plastavfallsprodukter. Disse bekymringene har bidratt til en overgang til kalsium-sink-stabilisatorer i Europa og til tinnbaserte stabilisatorer i USA og Japan. Det antas at det landet som slipper ut mest antimon i atmosfæren er Kina, på grunn av den store bruken av dette elementet i det landet, siden det har de viktigste antimongruvene i verden. På grunn av det politiske regimet er det imidlertid ingen data.

Overflod og innhenting

Antimon finnes i naturen i en rekke mineraler, selv om det er et sjeldent element. Men det er mulig å finne det gratis, det er normalt i form av sulfider; hovedantimonmalmen er antimonitt (også kalt stibnitt), Sb 2 S 3 . [ 20 ]

Ved å brenne antimonsulfid får man antimon(III)oksid, Sb 2 O 3 , som kan reduseres med koks for å oppnå antimon.

2Sb 2 O 3 + 3C → 4Sb + 3CO 2

Det kan også oppnås ved direkte reduksjon av sulfidet, for eksempel med skrapjern:

Sb 2 S 3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS Verdensproduksjon i 2019, i tonn per år
1. Kina Kina 89 000
to. Russland Russland 30 000
3.  Tadsjikistan 28 000
Fire. burma burma 6000
5. bolivia bolivia 3000
6. Tyrkia Tyrkia 2400
7.  Australia 2030
8. Iran Iran 500
9. Vietnam Vietnam 310
10. Mexico Mexico 300
10. KasakhstanFlagget til Kazakhstan.svg Kasakhstan 300

Kilde: USGS . MERK: Data fra USA er ikke publisert.

Forbindelser

Dens vanligste oksidasjonstilstander er 3 og 5.

Begrepene råantimon og crudum gjelder malm som inneholder mer enn 90 prosent antimon, og flytende sulfidmalm, som i hovedsak er en antimon-sulfidblanding som inneholder 70 prosent eller mer antimon. Antimonraffinert metall er den vanlige stabile formen for antimon. [ referanse nødvendig ]

Gul antimon eller alfa-antimon produseres ved påvirkning av ozon i flytende SbH 3 , -90 °C. Det er amorft og lite løselig i karbondisulfid. Gul antimon er svært ustabil og omdannes lett ved temperaturer over -90°C til svart antimon, som også kan dannes direkte fra flytende SbH 3 og oksygen ved -40°C. Svart antimon oksiderer spontant i luft til vanlig romboedral antimon eller beta-antimon. Den fjerde allotropiske formen for antimon er eksplosiv antimon, som dannes ved elektrolyse av antimonklorid . [ referanse nødvendig ]

Denne formen forvandles ved 475 K til den vanligste allotropiske formen som produserer en eksplosjon. Det er studier som prøver å vise at gul antimon faktisk er uren antimon og ikke er en ekte allotrop form for antimon.

På grunn av sin hardhet, sprøhet og mangel på formbarhet, har antimon ingen bruk som et metall i seg selv bortsett fra små mengder som brukes til dekorative støpegods og halvlederenheter. Imidlertid er det en mindre komponent i mange legeringer av bly og tinn.

Mesteparten av antimonet som brukes i metallisk tilstand, for eksempel i LA-batterier, kabelkappe og diverse andre bruksområder, brukes som en form for blyantimon, som kan inneholde opptil 25 % antimon, men som oftest inneholder enkeltsifret prosenter. Antimon er også en komponent i forskjellige tinnlegeringer, som Brittany-metall, antifriksjonsmetall og tinn-antimon-sølvloddemetall som brukes til å sette sammen drikkevannsrør.

Antimon danner et meget stort antall uorganiske forbindelser. Sulfider dominerer i naturen og er kommersielt tilgjengelige som bearbeidet antimonmalm. Når det gjelder produserte mengder, er den desidert viktigste syntetiske forbindelsen av antimon trioksidet (Sb 2 O 3 ), som brukes av seg selv til enkelte bruksområder.

Andre forbindelser som brukes i betydelige mengder er pentoksid (Sb 2 O 5 ), trisulfid (Sb 2 S 3 ) og pentasulfid (Sb 2 S 5 ). Disse forbindelsene brukes som flammehemmere, i pigmenter, varme- og strålingsstabilisatorer i plast og i katalysatorer.

Alle dets trihalogenider, SbX 3 , og pentafluoridet og pentakloridet, SbX 5 , er kjent . Trifluoridet brukes som fluoreringsmiddel. Pentafluoridet danner sammen med HSO 3 F et SbF 5 - FSO 3 H-system med supersyreegenskaper . Med disse halogenidene kan forskjellige komplekser fremstilles. Hydridet SbH 3 (stibin) er kjent, men det er lite stabilt og spaltes veldig lett.

Antimontrioksid , Sb 2 O 3 , og pentoksid, Sb 2 O 5 , er kjent .

Forholdsregler

Antimon og mange av dets forbindelser er giftige , og det må utvises størst mulig forsiktighet ved håndtering av dem. Reagerer voldsomt med sterke oksidanter (f.eks. halogener, alkaliske permanganater og nitrater) og forårsaker brann- og eksplosjonsfare. Det reagerer i et surt medium med begynnende hydrogen og produserer en svært giftig gass ( stibamin ). Disse forbindelsene dannes i nærvær av metaller som kan angripes av syren som brukes, som for eksempel jern, så metalliske gjenstander (beholdere, pinsett osv.) bør aldri brukes når antimonmineraler renses med syre. [ 21 ]​ [ 22 ]

Selvantennelsestemperaturen er 900 °C, og lagringen må gjøres separat fra mat og fôr, sterke oksidanter, syrer, reduserende stoffer. [ 23 ] ​[ 24 ]​ Den skal håndteres med hansker, vernebriller.

Referanser

  1. ^ "Antimonstatistikk og informasjon" . United States Geological Survey . 31. januar 2009 . Hentet 15. april 2009 . 
  2. ↑ Priesner, Claus og Figala, Karin, red. (1998). Alkymi. Lexikon einer hermetischen Wissenschaft (på tysk) . München: CH Beck. 
  3. ↑ Plinius, Natural history , 33.33; WHS Jones, Loeb Classical Library - oversetteren, leverer et notat som foreslår identifikasjonene.
  4. ↑ Fragmentet ble presentert i et foredrag i 1892. En samtidig kommenterte: "Vi kjenner bare til antimon i dag som et svært sprøtt og krystallinsk metall, som knapt kunne formes til en nyttig vase, og derfor dette bemerkelsesverdige "funnet" må representere den tapte kunsten å gjøre antimon formbart." Moorey, PRS (1994). Gamle mesopotamiske materialer og industrier: arkeologiske bevis . New York: Clarendon Press. s. 241. 
  5. ↑ Albright, WF (1918). «Notater om egyptisk-semittisk etymologi. jeg» . The American Journal of Semitic Languages ​​and Literatures 34 (4): 230. 
  6. ^ Sarton, George (1935). "Anmeldelse av Al-morchid fi'l-kohhl, ou Le guide d'oculistique , oversatt av Max Meyerhof" . Isis (på fransk) 22 (2): 541.  siterer Meyerhof, oversetteren av boken han anmelder.
  7. ↑ LSJ , sv , vokalisering, stavemåte og deklinasjon varierer; Endlich, s.28; Celsus, 6.6.6ff; Plinius naturhistorie 33.33; Lewis og kort: Latinsk ordbok . OED , ja. "antimon".
  8. ↑ Lippman, s.643-5
  9. ↑ andre muligheter inkluderer Athimar , det arabiske navnet på metallet , og en hypotetisk *as-stimmi , avledet fra eller parallelt med det greske. Endlich, s.28; en av fordelene med as-stimmi vil være at den har en hel stavelse til felles med antimonium .
  10. ↑ O'Mara, William C.; Sild, Robert B.; Hunt, Lee Philip (1990). Håndbok for halvledersilisiumteknologi . William Andrew. s. 473. ISBN  0815512376 . 
  11. ^ Holmyard, EJ (2008). "Uorganisk kjemi - en lærebok for høyskoler og skoler" . Lesebøker . s. 399-400. ISBN  9781443722537 . 
  12. ^ Kiehne, Heinz Albert (2003). "Typer legeringer" . Håndbok for batteriteknologi . CRC Trykk. s. 60-61. ISBN  9780824742492 . 
  13. ^ Nasjonalt forskningsråd (1970). Trender i bruk av antimon: rapport . Nasjonale akademier. s. femti. 
  14. ^ Williams, Robert S. (2007). Prinsipper for metallografi . Lese bøker. s. 46-47. ISBN  9781406746716 . 
  15. ^ Hull, Charles (1992). Tinn . Osprey Publishing. s. 1-5. ISBN  9780747801528 . 
  16. ↑ Sunan Abu-Dawud (Ahmad Hasan-oversettelse). Bok 32, nummer 4050 . 
  17. ↑ Maiti, CK (2008). Utvalgte verk av professor Herbert Kroemer . World Scientific, 2008. s. 101. ISBN  9812709010 . 
  18. ↑ Ipser, H.; Flanddorfer, H.; Luef, Ch.; Schmetterer, C.; Saeed, U. (2007). "Termodynamikk og fasediagrammer av blyfrie loddematerialer". Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18 (1–3): 3-17. doi : 10.1007/s10854-006-9009-3 . 
  19. ^ "Metaller brukt i mynter og medaljer" . ukcoinpics.co.uk. Arkivert fra originalen 26. desember 2010 . Hentet 16. oktober 2009 . 
  20. ^ Peng, J. (2003). Samarium-neodym-isotopsystematikk av hydrotermiske kalsitter fra Xikuangshan-antimonforekomsten (Hunan, Kina): potensialet til kalsitt som geokronometer. Chemical Geology 200 :129. doi : 10.1016/S0009-2541(03)00187-6 . 
  21. ↑ Hansen, Claus (17. februar 2010). "Forhøyede antimonkonsentrasjoner i kommersielle juicer" . Journal of Environmental Monitoring . Hentet 1. mars 2010 . 
  22. ↑ Borland, Sophie (1. mars 2010). "Advarsel om kreft i fruktjuice ettersom forskere finner skadelige kjemikalier i 16 drinker" . DailyMail . Hentet 1. mars 2010 . 
  23. ↑ Shotyk, W.; Krachler, M.; Chen, B. (2006). "Forurensning av kanadisk og europeisk flaskevann med antimon fra PET-beholdere." Journal of Environmental Monitoring: JEM 8 (2): 288-92. ISSN  1464-0325 . PMID  16470261 . doi : 10.1039/b517844b . 
  24. ^ "London Free Press:" . lfpress.com . Hentet 12. september 2008 . 

Notater

  1. ↑ I Storbritannia uttales den variable vokalen /ɵ/ vanligvis som en schwa [ə] ; I USA uttales det som en omega [oʊ] .
  2. ↑ Bruken av det "kvinnelige" symbolet kan også avsløre et satirisk ordspill om denne opprinnelsen

Eksterne lenker