Wartościowość antymonu. Struktura atomu antymonu. Wszędzie oprócz słońca

DEFINICJA

Antymon- pięćdziesiąty pierwszy element układu okresowego. Oznaczenie - Sb od łacińskiego „stibium”. Znajduje się w piątym okresie, grupa VA. Odnosi się do półmetali. Ładunek jądrowy wynosi 51.

Antymon występuje w przyrodzie w połączeniu z siarką – w postaci połysku antymonowego]6 lub stibnitu, Sb 2 S 3. Pomimo tego, że zawartość antymonu w skorupie ziemskiej jest stosunkowo niewielka, antymon był znany już w starożytności. Wyjaśnia to występowanie połysku antymonu w przyrodzie i łatwość uzyskania z niego antymonu.

W stanie wolnym antymon tworzy srebrzystobiałe kryształy (ryc. 1), które mają metaliczny połysk i gęstość 6,68 g/cm 3 . Krystaliczny antymon, przypominający wyglądem metal, jest kruchy i przewodzi ciepło i prąd znacznie gorzej niż zwykłe metale. Oprócz krystalicznego antymonu znane są jego inne modyfikacje alotropowe.

Ryż. 1. Antymon. Wygląd.

Masa atomowa i cząsteczkowa antymonu

Względna masa cząsteczkowa substancji(M r) to liczba pokazująca, ile razy masa danej cząsteczki jest większa od 1/12 masy atomu węgla, oraz względna masa atomowa pierwiastka(A r) - ile razy średnia masa atomów pierwiastka chemicznego jest większa niż 1/12 masy atomu węgla.

Ponieważ w stanie wolnym antymon występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Sb, wartości jego mas atomowych i cząsteczkowych pokrywają się. Są one równe 121,760.

Izotopy antymonu

Wiadomo, że w przyrodzie antymon występuje w postaci dwóch stabilnych izotopów 121Sb (57,36%) i 123Sb (42,64%). Ich liczby masowe wynoszą odpowiednio 121 i 123. Jądro atomu izotopu antymonu 121 Sb zawiera pięćdziesiąt jeden protonów i siedemdziesiąt neutronów, a izotop 123 Sb zawiera tę samą liczbę protonów i siedemdziesiąt dwa neutrony.

Istnieją sztuczne niestabilne izotopy antymonu o liczbach masowych od 103 do 139, a także ponad dwadzieścia stanów izomerycznych jąder, wśród których najdłużej żyjący izotop 125 Sb ma okres półtrwania 2,76 roku.

Jony antymonu

Na zewnętrznym poziomie energii atomu antymonu znajduje się pięć elektronów, które są wartościowością:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 3 .

W wyniku oddziaływania chemicznego antymon oddaje swoje elektrony walencyjne, tj. jest ich donorem i zamienia się w dodatnio naładowany jon lub przyjmuje elektrony z innego atomu, tj. jest ich akceptorem i zamienia się w ujemnie naładowany jon:

Sb 0-3e → Sb 3+ ;

Sb 0 -5e → Sb 5+ ;

Sb 0 +3e → Sb 3- .

Cząsteczka i atom antymonu

W stanie wolnym antymon występuje w postaci jednoatomowych cząsteczek Sb. Oto niektóre właściwości charakteryzujące atom i cząsteczkę antymonu:

Stopy antymonu

Do niektórych stopów dodaje się antymon w celu nadania im twardości. Stop składający się z antymonu, ołowiu i niewielkiej ilości cyny nazywany jest metalem drukarskim lub garthem i służy do wytwarzania czcionek drukarskich. Płyty, blachy i rury do akumulatorów kwasowo-ołowiowych dla przemysłu chemicznego produkowane są ze stopu antymonu i ołowiu (od 5 do 15% Sb).

Przykłady rozwiązywania problemów

PRZYKŁAD 1

Liczba atomowa	51
Wygląd prostej substancji	srebrno-biały metal
Właściwości atomu
Masa atomowa (masa cząsteczkowa)	121,760 a. e.m. (/mol)
Promień atomowy	159:00
Energia jonizacji (pierwszy elektron)	833,3 (8,64) kJ/mol (eV)
Elektroniczna Konfiguracja	4d 10 5s 2 5p 3
Właściwości chemiczne
Promień kowalencyjny	140:00
Promień jonów	(+6e)62 (-3e)245 godz
Elektroujemność (według Paulinga)	2,05
Potencjał elektrody	0
Stany utlenienia	5, 3, −3
Właściwości termodynamiczne prostej substancji
Gęstość	6,691 /cm3
Molowa pojemność cieplna	25,2 J/(mol)
Przewodność cieplna	24,43 W/( ·)
Temperatura topnienia	903,9
Ciepło topnienia	20,08 kJ/mol
Temperatura wrzenia	1908
Ciepło parowania	195,2 kJ/mol
Objętość molowa	18,4 cm3/mol
Sieć krystaliczna prostej substancji
Struktura kratowa	trójkątny
Parametry sieci	4,510
stosunek c/a	nie dotyczy
Temperatura Debye’a	200,00

Sb	51
121,760
4d 10 5s 2 5p 3

- element głównej podgrupy piątej grupy piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa, liczba atomowa 51. Oznaczony symbolem Sb (łac. Stibium). Prosta substancja antymon (numer CAS: 7440-36-0) to metal (półmetal) o srebrzystobiałej barwie z niebieskawym odcieniem, o gruboziarnistej strukturze. Znane są cztery metaliczne modyfikacje alotropowe antymonu, występujące przy różnych ciśnieniach i trzy modyfikacje amorficzne.

Odniesienie historyczne

Antymon znany jest od czasów starożytnych. W krajach Wschodu używano go około 3000 roku p.n.e. mi. do wyrobu naczyń. W starożytnym Egipcie już w XIX wieku. pne mi. proszek brokatowy antymonowy (naturalny Sb 2 S 3) tzw mesten Lub trzon stosowany do przyciemniania brwi. W starożytnej Grecji nazywano go bodźce I Stibi, stąd łac stibium. Około XII-XIV w. N. mi. pojawiła się nazwa antymon. W 1789 roku A. Lavoisier umieścił antymon na liście pierwiastków chemicznych tzw antymoina(współczesny angielski antymon, hiszpański i włoski antymon, Niemiecki Antymon). Rosyjski „antymon” pochodzi z języka tureckiego przypuszczam; oznaczało to ołowiany proszek brokatowy PbS, który był również używany do czernienia brwi (według innych źródeł „antymon” pochodzi od perskiego „surme” - metal). Szczegółowy opis właściwości i metod otrzymywania antymonu i jego związków po raz pierwszy podał alchemik Wasilij Walentin (Niemcy) w 1604 roku.

Będąc w naturze

W średniotemperaturowych żyłach hydrotermalnych z rudami srebra, kobaltu i niklu, a także w rudach siarczkowych o złożonym składzie.

Izotopy antymonu

Naturalny antymon jest mieszaniną dwóch izotopów: 121 Sb (liczba izotopowa 57,36%) i 123 Sb (42,64%). Jedynym długożyciowym radionuklidem jest 125 Sb z okresem półtrwania wynoszącym 2,76 roku, wszystkie pozostałe izotopy i izomery antymonu mają okres półtrwania nieprzekraczający dwóch miesięcy, co nie pozwala na ich zastosowanie w broni nuklearnej.

Energia progowa dla reakcji uwalniających neutron (1.):
121 Sb - 9,248 MeV
123 Sb - 8,977 MeV
125 Sb - 8,730 MeV

Fizyczne i chemiczne właściwości

Antymon w stanie wolnym tworzy srebrzystobiałe kryształy o metalicznym połysku, gęstość 6,68 g/cm3. Krystaliczny antymon, przypominający wyglądem metal, jest bardziej kruchy i ma niższą przewodność cieplną i elektryczną.

Aplikacja

Antymon jest coraz częściej stosowany w przemyśle półprzewodników do produkcji diod, detektorów podczerwieni i urządzeń wykorzystujących efekt Halla. Metaloid ten w postaci stopu znacznie zwiększa twardość i wytrzymałość mechaniczną ołowiu.
Używany:

- baterie
- stopy przeciwcierne
— stopy drukarskie
- broń strzelecka i kule smugowe
- osłony kabli
- mecze
- leki, środki przeciwpierwotniakowe
— lutowanie indywidualne lutowie bezołowiowe zawierają 5% Sb
- zastosowanie w maszynach linotypowych

Związki antymonu w postaci tlenków, siarczków, antymonianu sodu i trójchlorku antymonu znajdują zastosowanie w produkcji związków ogniotrwałych, emalii ceramicznych, szkła, farb i wyrobów ceramicznych. Trójtlenek antymonu jest najważniejszym ze związków antymonu i jest stosowany głównie w kompozycjach zmniejszających palność. Siarczek antymonu jest jednym ze składników główek zapałek.

Naturalnie występujący siarczek antymonu, stibnit, był używany w czasach biblijnych w medycynie i kosmetyce. Stibnit jest nadal stosowany jako lek w niektórych krajach rozwijających się. W leczeniu leiszmaniozy stosowane są związki antymonu – antymonian megluminy (glukantim) i stiboglukonian sodu (pentostam).

Właściwości fizyczne

Zwykły antymon Jest to srebrzystobiały metal o silnym połysku. W przeciwieństwie do większości innych metali, rozszerza się po zestaleniu. Sb obniża temperaturę topnienia i krystalizacji ołowiu, a sam stop zwiększa nieco swoją objętość po utwardzeniu. Wraz z cyną i miedzią antymon tworzy stop metalu - Babbitt, który ma właściwości przeciwcierne (stosuje się w łożyskach).Sb dodawany jest także do metali przeznaczonych na cienkie odlewy.

Czerwona rtęć.” Osobliwością tej substancji jest to, że jest to rodzaj wielofunkcyjnego katalizatora nuklearnego (współczynnik mnożenia neutronów 7-9) i powinien być bardzo ściśle brany pod uwagę przez każdy kraj ze względu na zagrożenie terroryzmem nuklearnym.

Ceny

Ceny antymonu metalicznego w postaci wlewków o czystości 99% wynosiły około 5,5 dolara/kg.

Materiały termoelektryczne

Tellurek antymonu stosowany jest jako składnik stopów termoelektrycznych (termoemf przy 100-150 μV/K) z tellurkiem bizmutu.

Rola biologiczna i wpływ na organizm

Antymon jest mikroelementem. Jego zawartość w organizmie człowieka wynosi 10 -6% wagowo. Stale obecne w organizmach żywych, ich fizjologiczna i biochemiczna rola nie jest jasna. Antymon wykazuje działanie drażniące i kumulujące się. Gromadzi się w tarczycy, hamuje jej funkcję i powoduje wole endemiczne. Dostając się jednak do przewodu pokarmowego, związki antymonu nie powodują zatrucia, gdyż sole Sb(III) ulegają tam hydrolizie, tworząc słabo rozpuszczalne produkty. Ponadto związki antymonu (III) są bardziej toksyczne niż związki antymonu (V). Pyły i opary Sb powodują krwawienia z nosa, antymonową „gorączkę odlewniczą”, zapalenie płuc, wpływają na skórę i zakłócają funkcje seksualne. Próg odczuwania smaku w wodzie wynosi 0,5 mg/l. Dawka śmiertelna dla osoby dorosłej wynosi 100 mg, dla dzieci - 49 mg. Dla aerozoli antymonu maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu obszaru roboczego wynosi 0,5 mg/m 3, w powietrzu atmosferycznym 0,01 mg/m 3. MPC w glebie wynosi 4,5 mg/kg. W wodzie pitnej antymon należy do 2. klasy zagrożenia, jego maksymalne dopuszczalne stężenie wynosi 0,005 mg/l, ustalone zgodnie z sanitarno-toksykologicznym LPV. W wodach naturalnych norma zawartości wynosi 0,05 mg/l. W ściekach przemysłowych odprowadzanych do oczyszczalni wyposażonych w biofiltry zawartość antymonu nie powinna przekraczać 0,2 mg/l.

Antymon jest metalem trującym (półmetalem),
stosowane w metalurgii, medycynie i technice
Toksyczne i trujące kamienie i minerały

Antymon (łac. Stibium, symbolizowany jako Sb) to pierwiastek o liczbie atomowej 51 i masie atomowej 121,75. Jest pierwiastkiem głównej podgrupy piątej grupy, piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew. Antymon to metal (półmetal) o srebrzystobiałej barwie z niebieskawym odcieniem, gruboziarnistej strukturze. W swojej zwykłej postaci tworzy kryształy o metalicznym połysku i gęstości 6,68 g/cm3.

Krystaliczny antymon, przypominający wyglądem metal, jest kruchy i słabiej przewodzi ciepło i prąd niż zwykłe metale. W przyrodzie znane są dwa stabilne izotopy: 121Sb (liczba izotopowa 57,25%) i 123Sb (42,75%). Na zdjęciu - Antymon. Hrabstwo Tulare Kalifornia. USA. Zdjęcie: A.A. Jewsiew.

Ludzkość zna antymon od czasów starożytnych: w krajach wschodnich był on używany około 3000 lat p.n.e. mi. do wyrobu naczyń. Do barwienia brwi i rzęs na czarno zastosowano związek antymonu - połysk antymonu (naturalny Sb2S3). W starożytnym Egipcie nazywano proszek z tego minerału mesten Lub trzon, dla starożytnych Greków antymon był znany pod nazwami stími i stíbi, stąd łac stibium.

Antymon metaliczny jest rzadko stosowany ze względu na swoją kruchość, jednak ze względu na to, że zwiększa twardość innych metali (cyna, ołów) i nie utlenia się w normalnych warunkach, hutnicy często wprowadzają go jako pierwiastek stopowy do składu różnych metali stopy. Stopy wykorzystujące pierwiastek pięćdziesiąty pierwszy są szeroko stosowane w różnorodnych dziedzinach: do płytek akumulatorowych, czcionek drukarskich, łożysk (babbittów), ekranów do pracy ze źródłami promieniowania jonizującego, naczyń, odlewów artystycznych itp.

Czysty antymon metaliczny stosowany jest głównie w przemyśle półprzewodników do produkcji antymonków (sol antymonu) o właściwościach półprzewodnikowych. Antymon wchodzi w skład syntetycznych preparatów leczniczych. Szeroko stosowane są także związki antymonu: siarczki antymonu wykorzystywane są przy produkcji zapałek oraz w przemyśle gumowym. Tlenki antymonu wykorzystywane są do produkcji związków ogniotrwałych, emalii ceramicznych, szkła, farb i wyrobów ceramicznych.

Antymon jest mikroelementem (zawartość w organizmie człowieka wynosi 10–6% masy). Wiadomo, że antymon tworzy wiązania z atomami siarki, co powoduje jego dużą toksyczność. Antymon działa drażniąco i kumulując się, gromadzi się w tarczycy, hamując jej funkcję i powodując wole endemiczne. Kurz i opary powodują krwawienia z nosa, antymonową „gorączkę odlewniczą”, zapalenie płuc, wpływają na skórę i zakłócają funkcje seksualne. Jednak od czasów starożytnych związki antymonu były stosowane w medycynie jako cenne leki.

Właściwości biologiczne

Antymon jest pierwiastkiem śladowym występującym w wielu żywych organizmach. Ustalono, że zawartość pierwiastka pięćdziesiątego pierwszego (w stu gramach suchej masy) wynosi 0,006 mg u roślin, 0,02 mg u zwierząt morskich i 0,0006 mg u zwierząt lądowych. W organizmie człowieka zawartość antymonu wynosi zaledwie 10–6% wagowych. Pięćdziesiąty pierwszy pierwiastek dostaje się do organizmu zwierząt i człowieka poprzez narządy oddechowe (z wdychanym powietrzem) lub przewód pokarmowy (z pożywieniem, wodą, lekami), średnie dzienne spożycie wynosi około 50 mcg. Głównymi magazynami akumulacji antymonu są tarczyca, wątroba, śledziona, nerki, tkanka kostna, akumulacja zachodzi także we krwi (głównie antymon gromadzi się na stopniu utlenienia +3 w erytrocytach, w osoczu krwi - na stopniu utlenienia +5).

Metal jest wydalany z organizmu dość powoli, głównie z moczem (80%) i w małych ilościach z kałem. Jednak fizjologiczna i biochemiczna rola antymonu jest nadal nieznana i słabo zbadana, dlatego nie ma danych na temat klinicznych objawów niedoboru antymonu.

Znane są jednak dane dotyczące maksymalnych dopuszczalnych stężeń pierwiastka w organizmie człowieka: 10-5-10-7 gramów na 100 gramów suchej tkanki. W wyższych stężeniach antymon inaktywuje (uniemożliwia pracę) szeregu enzymów metabolizmu lipidów, węglowodanów i białek (prawdopodobnie w wyniku blokowania grup sulfhydrylowych).

Faktem jest, że antymon i jego pochodne są toksyczne - Sb tworzy wiązania z siarką (np. reaguje z grupami SH enzymów), co powoduje jego dużą toksyczność. Gromadząc się w nadmiarze w tarczycy, antymon hamuje jej funkcję i powoduje wole endemiczne. Antymon i jego związki nie powodują zatrucia po spożyciu, gdyż sole Sb(III) ulegają hydrolizie, tworząc słabo rozpuszczalne produkty, które są wydalane z organizmu: obserwuje się podrażnienie błony śluzowej żołądka, pojawiają się odruchowe wymioty i prawie cała ilość pobrany antymon jest wyrzucany wraz z wymiocinami przez masy.

Jednakże po zażyciu znacznych ilości antymonu lub przy długotrwałym stosowaniu można zaobserwować uszkodzenia przewodu pokarmowego: wrzody, przekrwienie, obrzęk błony śluzowej. Związki antymonu (III) są bardziej toksyczne niż związki antymonu (V) - są biodostępne. Próg odczuwania smaku w wodzie wynosi 0,5 mg/l. Dawka śmiertelna dla osoby dorosłej wynosi 100 mg, dla dzieci - 49 mg. MPC Sb w glebie wynosi 4,5 mg/kg.

W wodzie antymon należy do drugiej klasy zagrożenia, jego maksymalne dopuszczalne stężenie wynosi 0,005 mg/l, ustalone według sanitarno-toksykologicznej LPV. W wodach naturalnych norma wynosi 0,05 mg/l. W ściekach przemysłowych odprowadzanych do oczyszczalni wyposażonych w biofiltry zawartość antymonu nie powinna przekraczać 0,2 mg/l.

Kurz i opary powodują krwawienia z nosa, antymonową „gorączkę odlewniczą”, zapalenie płuc, wpływają na skórę i zakłócają funkcje seksualne. Dla aerozoli antymonu maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu obszaru roboczego wynosi 0,5 mg/m3, w powietrzu atmosferycznym 0,01 mg/m3. Wcierany w skórę antymon powoduje podrażnienie, rumień i krosty podobne do ospy.

Tego rodzaju uszkodzenia można zaobserwować w zawodach zajmujących się antymonem: emalierach (stosowanie tlenku antymonu), drukarzach (praca ze stopami drukarskimi, metalem brytyjskim). W przypadku przewlekłego zatrucia organizmu antymonem należy podjąć działania zapobiegawcze, ograniczyć jego spożycie, prowadzić leczenie objawowe i ewentualnie zastosować środki kompleksujące.

Jednak pomimo negatywnych czynników związanych z toksycznością antymonu, podobnie jak jego związki, znajduje on zastosowanie w medycynie. Jeszcze w XV-XVI wieku. Preparaty antymonu stosowano jako leki, głównie jako środki wykrztuśne i wymiotne. W celu wywołania wymiotów pacjentowi podano wino przechowywane w antymonowym naczyniu. Jeden ze związków antymonu, KC4H4O6(SbO)*H2O, nazywany jest kamieniem wymiotnym. Mechanizm działania takiego leku opisano powyżej.

Antymon. Monarch r-k (Sb), Gravelotte, prowincja Limpopo. Afryka Południowa. Zdjęcie: A.A. Jewsiew.

Interesujące fakty

Jedna z najnowocześniejszych metod „wykorzystywania” antymonu weszła do arsenału kryminologów. Faktem jest, że kula z broni gwintowanej pozostawia po sobie (znacznikowy) przepływ wirowy - „ślad”, w którym występują udziały wielu pierwiastków - ołowiu, antymonu, baru, miedzi. Osiadając, pozostawiają niewidoczny „ślad” na powierzchni.

Jednak cząstki te były niewidoczne dopiero do niedawna, a współczesne osiągnięcia pozwalają określić obecność cząstek i kierunek lotu pocisku. Dzieje się to w następujący sposób: na powierzchnię umieszcza się paski mokrej bibuły filtracyjnej, następnie umieszcza się je w akceleratorze cząstek (synchrofazatronie) i bombarduje neutronami. W wyniku „łuskania” część atomów przeniesionych na papier (w tym atomy antymonu) zamieniają się w niestabilne izotopy promieniotwórcze, a stopień ich aktywności pozwala ocenić zawartość tych pierwiastków w próbkach i tym samym określić trajektoria i długość lotu pocisku, charakterystyka pocisku, broń i amunicja.

Wiele materiałów półprzewodnikowych zawierających antymon otrzymano w warunkach zerowej grawitacji na pokładzie orbitalnej stacji naukowej Salut-6 i Skylab znajdującej się blisko Ziemi.

Autor „Przygody dobrego wojaka Szwejka” w opowiadaniu „Kamień życia” przedstawia jedną z wersji pochodzenia nazwy „antymon”. W 1460 r. opat klasztoru Stahlhausen w Bawarii, ojciec jednego klasztoru, poszukiwał kamienia filozoficznego (amalgamatu złota i ruthie – „białego złota”, odparowanego na złoto). W tamtych odległych czasach trudno byłoby znaleźć choć jeden klasztor, w którego celach i piwnicach nie prowadzono by prac alchemicznych (Hiszpania, Almaden, największe na świecie złoża przemysłowego cynobru czerwonego – siarczku rtęci, satelity osady antymonu, sucha sublimacja wulkaniczna na gorących batolitach). Poniższe zdjęcie przedstawia osady typu „cynobrowego” oraz cynobr, towarzysza antymonu w osadach.

Czarny stibnit - siarczek antymonu, z satelitami - szary chalcedon
i cynober czerwony w druzie, Nikitówka, obwód doniecki, południowo-wschodnia Ukraina

W jednym z eksperymentów opat zmieszał w tyglu prochy Joanny d'Arc („Dziewicy Orleańskiej” – dumy Francji) z popiołem i podwójną ilością ziemi pobranej z miejsca spalenia (cynober). zaczął podgrzewać tę „piekielną mieszaninę”. Po odparowaniu z węglem otrzymano ciężką, ciemną substancję o metalicznym połysku (rtęć). Wynik zdenerwował opata – w książce napisano, że cenny „kamień filozoficzny” powinien być nieważki i przezroczysty ( błędy w tłumaczeniu – drogie i błyszczące kolorami).

Rozczarowany „heretycką nauką” Leonardus wrzucił powstałą substancję na dziedziniec klasztorny (wraz z popiołami – stibnitem). Wkrótce zauważył, że świnie chętnie lizały wyrzucony przez niego „kamień” (żużel) i szybko utyły. Decydując, że odkryli składnik odżywczy, który może nakarmić głodnych, mnich przygotował nową porcję „kamienia życia”, rozdrobnił go i dodał ten proszek do owsianki, którą jedli jego chudzi bracia w Chrystusie. Następnego dnia czterdziestu mnichów z klasztoru zmarło w straszliwych męczarniach. Żałując tego, co zrobił, opat przeklął eksperymenty i zmienił nazwę „kamienia życia” na antymon, czyli lekarstwo „przeciwko mnichom”. Za autentyczność tej historii nie można ręczyć, podobnie jak autor tej wersji.

Chemicy średniowiecza w Europie Zachodniej (Hiszpania) odkryli, że prawie wszystkie metale często rozpuszczają się w stopionym antymonie (pierwiastek „kamienia filozoficznego-II” - po rtęci i jej amalgamatach). Antymon to metal pożerający inne metale – „chemiczny drapieżnik”. Być może podobne rozumowanie doprowadziło do symbolicznego obrazu antymonu w postaci postaci wilka z otwartą (rozdziawioną) paszczą (oparzenia powstałe w wyniku chemicznej produkcji antymonu - „Piekielne lub Diabelskie Usta” Almaden, Hiszpania, Kościół Katolicki Jego Królewskiej Mości król Hiszpanii).

W literaturze arabskiej połysk ołowiu i antymonu nazywano al-qakhal (makijaż), alko(g)ol, alkoholol. Wierzono, że kosmetyki i produkty lecznicze do oczu zawierają tajemniczego ducha (dżina), stąd prawdopodobnie lotne płyny zaczęto nazywać alkoholem.

Każdemu znane jest określenie „antymonowanie brwi” (nakładanie makijażu na twarz), które wcześniej oznaczało zabieg kosmetyczny z użyciem proszku siarczku antymonu Sb2S3. Faktem jest, że związki antymonu mają różne kolory: niektóre są czarne, inne pomarańczowo-czerwone. Od niepamiętnych czasów Arabowie handlowali w krajach wschodnich farbą do brwi zawierającą antymon. Autor powieści „Samvel” szczegółowo opisuje technikę tego zabiegu kosmetycznego: „Młody człowiek wyjął z zanadrza skórzaną torebkę, wyjął cienki, zaostrzony złoty sztyft, przyłożył go do ust, tchnął na niego tak, aby zamoczył się i zanurzył go w proszku. Patyk pokrył się cienką warstwą czarnego pyłu. Zaczął nakładać antymon na oczy. Podczas wykopalisk archeologicznych starożytnych pochówków na terenie Armenii odkryto wszystkie opisane powyżej akcesoria kosmetyczne: cienki spiczasty złoty sztyft i maleńkie pudełko wykonane z polerowanego marmuru (kradzież w Vake w Hiszpanii, średniowiecze, Europa Zachodnia).

Fabuła

Imię odkrywcy antymonu nie jest znane, ponieważ metal ten był znany człowiekowi od czasów prehistorycznych. Wyroby wykonane z antymonu i jego stopów (w szczególności antymonu z miedzią) były używane przez człowieka od wielu tysiącleci; brąz antymonowy, używany w czasach królestwa babilońskiego, składał się z miedzi z dodatkiem cyny, ołowiu i antymonu. Znaleziska archeologiczne potwierdziły przypuszczenia, że ​​w Babilonie istniały już 3 tysiące lat p.n.e. (wraz ze swoim geologicznym towarzyszem – cynobrem czerwonym) naczynia wykonywano z antymonu, dobrze znany jest np. opis fragmentów wazonu wykonanego z metalicznego antymonu znalezionego w Tello (południowa Babilonia). Odkryto także inne przedmioty wykonane z antymonu, szczególnie w Gruzji, datowane na I tysiąclecie p.n.e. mi. Do wytwarzania wyrobów używano także stopów antymonu i ołowiu, przy czym należy zauważyć, że w starożytności antymon metaliczny nie był uważany za metal niezależny i mylono go z ołowiem (symulator przejściowej formy chemicznej rtęci – afrodyzjak dla kobiet).

Jeśli chodzi o związki antymonu, najbardziej znany jest „połysk antymonu” - siarczek antymonu Sb2S3, który był znany w wielu krajach. W Indiach, Mezopotamii, Egipcie, Azji Środkowej i innych krajach azjatyckich wytwarzano z tego minerału cienki, błyszczący, czarny proszek, używany do celów kosmetycznych, zwłaszcza do makijażu oczu, „maści do oczu”. Pliniusz Starszy nazywa antymon stimmi i stibi – produktami kosmetycznymi i farmaceutycznymi do makijażu i pielęgnacji oczu. W literaturze greckiej okresu aleksandryjskiego słowa te oznaczają czarny kosmetyk (czarny proszek).

Jeśli chodzi o rosyjskie słowo „antymon”, to najprawdopodobniej ma ono pochodzenie tureckie – surme. Pierwotnym znaczeniem tego terminu była maść, makijaż, wcieranie. Potwierdza to zachowanie tego słowa do dziś w wielu językach wschodnich: tureckim, perskim, uzbeckim, azerbejdżańskim i innych. Według innych źródeł „antymon” pochodzi od perskiego „surme” – metal. W literaturze rosyjskiej początku XIX wieku używa się słów surmyak (Zacharow, 1810), surma, surma, surma kinglet i antymon.

Będąc w naturze

Pomimo tego, że zawartość antymonu w skorupie ziemskiej jest stosunkowo niska – średnia zawartość (clarke) wynosi 5∙10-5% (500 mg/t) – był on znany już w starożytności. Nie jest to zaskakujące, ponieważ antymon wchodzi w skład około stu minerałów, z których najpowszechniejszym jest antymonowy połysk Sb2S3 – ołowiowo-szary minerał o metalicznym połysku (znany również jako stibnit, zwany także stibnitem), zawierający ponad 70 % antymonu i służy jako główny surowiec przemysłowy do jego otrzymywania. Większość połysku antymonu powstaje w złożach hydrotermalnych, gdzie jego nagromadzenie tworzy złoża rudy antymonu w postaci żył i ciał przypominających arkusze. W górnych partiach złóż rudnych, w pobliżu powierzchni ziemi, połysk antymonu ulega utlenieniu, tworząc szereg minerałów, a mianowicie: senarmontyt i walentyt Sb2O3 (oba minerały o tym samym składzie chemicznym, zawierają 83,32% antymonu i 16,68% tlenu ); kredens (ochra antymonowa) Sb2O4; stibiokanit Sb2O4∙nH2O; cermezyt Sb2S2O. W rzadkich przypadkach rudy antymonu (ze względu na ich powinowactwo do siarki) są reprezentowane przez złożone siarczki antymonu, miedzi, rtęci, ołowiu, żelaza (berthierite FeSbS4, jamezonit Pb4FeSb6S14, tetraedryt Cu12Sb4S13, Livingstonit HgSb4S8 i inne), a także tlenki i tlenochlorki (senarmontyt, naodryt Pb ClSbO2) antymon

Zawartość antymonu w skałach magmowych wylewnych jest niższa niż w skałach osadowych (sublimacja wulkaniczna wzdłuż pęknięć od gorącej magmy na katalizatorze z kaldery – wodzie). W skałach osadowych najwyższe stężenia antymonu występują w łupkach (1,2 g/t), boksytach i fosforytach (2 g/t), a najniższe w wapieniach i piaskowcach (0,3 g/t). W popiele węglowym stwierdza się zwiększone ilości antymonu (wchodzi w konflikt z wodą i cynobrem - cynober tworzy się na arsenie).

W związkach naturalnych antymon z jednej strony wykazuje właściwości metalu i jest typowym pierwiastkiem chalkofilnym, tworzącym stibnit. Jednocześnie antymon ma właściwości metaloidu, objawiające się tworzeniem różnych sulfosoli - boulangerytu, tetraedrytu, bournonitu, pirargirytu i innych. W przypadku wielu metali (pallad, arsen) antymon może tworzyć związki międzymetaliczne. Ponadto w przyrodzie obserwuje się izomorficzne zastępowanie antymonu i arsenu w fahlore i geokronicie Pb5(Sb, As)2S8 oraz antymonu i bizmutu w kobellicie Pb6FeBi4Sb2S16 itp.

Warto zaznaczyć, że antymon występuje także w stanie natywnym. Rodzimy antymon to minerał o składzie Sb, czasami z niewielką domieszką srebra, arsenu, bizmutu (do 5%). Występuje w postaci mas ziarnistych (krystalizujących w układzie trójkątnym), formacji spiekanych i romboedrycznych kryształów lamelarnych.

Natywny antymon ma metaliczny połysk, cynobiałą barwę z żółtym nalotem. Powstaje przy niedoborze siarki w niskotemperaturowych złożach antymonu, antymonu-złota-srebra i miedzi-cyncho-cynku-soured-sereblyan-smiechy, a także w wysokotemperaturowych złożach pneumatyczno-hydraulicznych-sherbrob-volframe (w tym ostatnim , zawartość antymonu może osiągnąć znaki krystaliczne-Seynyayyoki-Seynyayyoki Finlandia – krystaliczna tarcza antymonu).

Zawartość antymonu w złożach rudy arkuszowej wynosi od 1 do 10%, w żyłach - od 3 do 50%, średnia zawartość wynosi od 5 do 20%, czasem więcej. Warstwowe złoża rud powstają w wyniku niskotemperaturowych roztworów hydrotermalnych poprzez wypełnianie pęknięć w skałach, a także w wyniku zastąpienia tych ostatnich minerałami antymonu. Główne znaczenie przemysłowe mają dwa rodzaje złóż: ciała warstwowe, soczewki, gniazda i składowiska w dojrzałych osadach płaszczowo-płaszczowych powstałych w wyniku metasomatycznej wymiany wapieni pod ekranem łupkowym związkami krzemionki i antymonu (w Chinach – Xikuanshan, w CIS – Kadamdzhai, Tereksai, Dzhizhikrut w Azji Środkowej). Drugi rodzaj złóż to system stromo opadających, przecinających się żył kwarcowo-antymonitowych w łupkach (w WNP - Turgai, Razdolninskoe, Sarylakh itp.; w Republice Południowej Afryki - Gravelot itp.). Trzecie – pęknięcia pionowe (obwód doniecki, południowo-wschodnia Ukraina, Nikitówka). Bogate złoża minerałów antymonu odkryto w Chinach, Boliwii, Japonii, USA, Meksyku i wielu krajach Afryki.

Aplikacja

Ze względu na swoją kruchość antymon metaliczny jest rzadko używany, ale ponieważ zwiększa twardość innych metali (na przykład cyny i ołowiu) i nie utlenia się w normalnych warunkach, hutnicy wprowadzają go do różnych stopów. Całkowita liczba stopów zawierających pięćdziesiąty pierwszy pierwiastek zbliża się do dwustu. Stapianie wielu stopów z antymonem było znane już w średniowieczu: „Jeśli do cyny doda się pewną ilość antymonu w procesie stopowania, otrzyma się stop drukarski ( Garth), z którego wykonany jest typ używany przez tych, którzy otrzymują księgi.”

Niewiarygodne, że taki stop - Garth(z ukraińskiego - „ hartowanie", - antymon, cyna i ołów), zawierające od 5 do 30% Sb - nieodzowny atrybut drukarni! Czym wyróżnia się stop, który przetrwał wieki? Stopiony antymon, w przeciwieństwie do innych metali (z wyjątkiem bizmutu i galu) ), po zestaleniu rozszerza się, zwiększa swoją objętość.Tak więc podczas odlewania czcionki stop typograficzny zawierający antymon, krzepnący w matrycy odlewniczej, rozszerza się, dzięki czemu gęsto ją wypełnia i odtwarza lustrzane odbicie przeniesione na papier. ponadto antymon nadaje stopowi typograficznemu twardość i odporność na zużycie, co jest istotne przy ponownym wykorzystaniu szablonu (matrycy, formy typograficznej).

Stopy ołowiu i antymonu stosowane w inżynierii chemicznej (do wykładania wanien i innych urządzeń kwasoodpornych) charakteryzują się dużą twardością i odpornością na korozję. Najbardziej znany stop Hartble'a (zawartość Sb od 5 do 15%) stosowany jest do produkcji rur, którymi transportowane są agresywne ciecze. Z tego samego stopu wykonuje się osłony kabli telegraficznych, telefonicznych i elektrycznych, elektrody, płytki akumulatorowe, rdzenie pocisków, śrut i odłamki. Stopy łożyskowe (babbity) zawierające cynę, miedź, ołów i antymon (Sb od 4 do 15%) mają szerokie zastosowanie (budowa obrabiarek, transport kolejowy i drogowy), charakteryzują się odpowiednią twardością, dużą odpornością na ścieranie i dużą odpornością na korozję. Antymon dodawany jest także do metali przeznaczonych na cienkie i kruche odlewy.

Czysty antymon stosowany jest do otrzymywania antymonów (AlSb, CaSb, InSb), a także jako dodatek do produkcji związków półprzewodnikowych. Najważniejszy metal półprzewodnikowy, german, domieszkuje się takim antymonem (tylko 0,000001%) w celu poprawy jego właściwości. Wiele jego związków (w szczególności galu i indu) to półprzewodniki. Antymon jest stosowany w przemyśle półprzewodników nie tylko jako legenda. Antymon wykorzystuje się także do produkcji diod (AlSb i CaSb), detektorów podczerwieni i urządzeń wykorzystujących efekt Halla. Antymonek indu służy do budowy czujników Halla, do przetwarzania wielkości nieelektrycznych na elektryczne, w komputerach jako filtr i rejestrator promieniowania podczerwonego. Ze względu na dużą przerwę wzbronioną AlSb służy do budowy ogniw słonecznych.

„Aktywność” związków antymonu jest również zróżnicowana. Na przykład trójtlenek antymonu (Sb2O3) stosowany jest głównie jako pigment do farb, środek zmętniający do emalii, zaprawa w przemyśle tekstylnym, do produkcji mas i farb ognioodpornych, wykorzystuje się go także do produkcji elementów optycznych ( powlekane) emalie szklane i ceramiczne.

Pięciotlenek antymonu (Sb2O5) jest szeroko stosowany w produkcji farmaceutyków, przy produkcji szkła, ceramiki, farb, w przemyśle tekstylnym i gumowym, jako składnik świetlówek fluorescencyjnych (w świetlówkach Sb jest aktywowany halofosforanem wapnia). . Trisiarczek antymonu stosowany jest do produkcji zapałek i wyrobów pirotechnicznych. Pentasiarka antymonu stosowana jest do wulkanizacji gumy (kauczuk medyczny zawierający Sb2S5 ma charakterystyczną czerwoną barwę i dużą elastyczność). Trójchlorek antymonu (SbCl3) stosowany jest do niebieszczenia stali, czernienia cynku, w medycynie, jako zaprawa w produkcji tekstyliów oraz jako odczynnik w chemii analitycznej.

Trująca stbina lub antymonowy wodór SbH3 – stosowana jest jako fumigant do zwalczania szkodników owadzich roślin rolniczych. Wiele związków antymonu może służyć jako pigmenty w farbach, np. antymon potasowy (K2O*2Sb2O5) jest szeroko stosowany w produkcji ceramiki, farba antymonowa na bazie trójtlenku antymonu służy do malowania części podwodnej i nadpokładowej konstrukcje statków. Metaantymon sodu (NaSbO3) zwany leukoniną stosuje się do powlekania naczyń kuchennych oraz do produkcji emalii i białego szkła mlecznego.

Produkcja

Antymon jest pierwiastkiem dość rzadkim, w skorupie ziemskiej występuje go nie więcej niż 5∙10-5%, znanych jest jednak ponad sto minerałów zawierających ten pierwiastek. Powszechnym i półprzemysłowym minerałem antymonu (nie siarczkiem) jest połysk antymonu, czyli stibnit, Sb2S3, zawierający ponad 70% antymonu. Pozostałe rudy antymonu znacznie różnią się od siebie zawartością metalu - od 1 do 60%. Otrzymywanie metalicznego antymonu z rud zawierających mniej niż 10% Sb jest niepraktyczne. Z tego powodu wzbogacane są rudy niskiej jakości.

Rudy siarczkowe (najbogatsze) i złożone są wzbogacane metodą flotacji, a rudy utlenione siarczkowo metodami kombinowanymi. Po wzbogaceniu koncentrat rudy zawiera od 30 do 60% Sb, surowce te nadają się do przerobu na antymon, który wytwarza się metodami pirometalurgicznym lub hydrometalurgicznym. W pierwszej wersji przemiany zachodzą w stopie pod wpływem wysokiej temperatury, w drugiej - w wodnych roztworach związków antymonu i innych pierwiastków. Do pirometalurgicznych metod wytwarzania antymonu zalicza się: wytrącanie, redukcję i bezpośrednie wytapianie w piecach szybowych. Wytapianie wytrącające, którego surowcem jest koncentrat siarczku, polega na wypieraniu antymonu z jego siarczku żelazem:

Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS

Proces przebiega w piecach pogłosowych lub bębnowych obrotowych w następujący sposób: żelazo w postaci żeliwa lub wiórów stalowych wprowadza się bezpośrednio do pieca, a następnie tworzy się atmosfera redukcyjna, która zapobiega stratom z wydzielaniem lotnego tlenku antymonu(III). , węgiel drzewny (miał węglowy lub koks). Do wsadu żużlowego skały płonnej wprowadza się topniki - siarczan sodu lub sodę. Topienie wsadu następuje w stałej temperaturze 1300-1400 o C. W wyniku wytapiania wydzieleniowego powstaje szorstki antymon zawierający od 95 do 97% Sb (w zależności od początkowej zawartości koncentratu) i od 3 do 5% zanieczyszczeń – żelaza, złota, ołowiu, miedzi, arsenu i innych metali zawartych w surowcu. Odzysk antymonu z koncentratu wyjściowego waha się od 77 do 92%.

Wytapianie redukcyjne polega na redukcji tlenków antymonu do metalu za pomocą stałego węgla:

Sb2O4 + 4C → 2Sb + 4CO

Produkowany jest w piecach pogłosowych lub krótkich bębnach w temperaturze 800-1000 o C. Wsad składa się z utlenionej rudy, węgla drzewnego (możliwy pył węglowy) i topnika (soda, potas). Rezultatem jest szorstki antymon, który jest czystszy niż w przypadku wytapiania wydzieleniowego (ponad 99% Sb), ekstrakcja metalu z koncentratu wynosi 80-90%.

Wytapianie bezpośrednie w piecach szybowych służy do wytapiania metalu z surowców utlenionych lub siarczkowych bryłowych. Maksymalną temperaturę 1300-1500 o C osiąga się spalając koks – integralną część wsadu, którego rolę topnika pełnią wapień, popiół pirytu lub ruda żelaza. Metal otrzymywany jest zarówno w wyniku redukcji Sb2O3 koksem węglowym, jak i w wyniku oddziaływania nieutlenionego stibnitu z Sb2O3 przy stałym usuwaniu SO2 z wytopu przez gazy paleniskowe. Produkty wytopu (surowiec i żużel) spływają do dolnej części pieca i są z niego odprowadzane do osadnika.

Ostatnio coraz częściej stosuje się inną metodę otrzymywania antymonu – hydrometalurgiczną. Składa się z dwóch etapów: obróbki surowców z przeniesieniem związków antymonu do roztworu oraz izolacji antymonu z tych roztworów. Złożoność metody polega na tym, że przeniesienie antymonu do roztworu jest problematyczne: większość naturalnych związków antymonu nie rozpuszcza się w wodzie. Znaleziono jednak potrzebny rozpuszczalnik – wodny roztwór siarczku sodu (120 g/l) i wodorotlenku sodu (30 g/l). Siarczek i tlenek antymonu rozpuszczają się w postaci sulfasali i soli kwasów antymonu. Antymon wyodrębnia się z powstałego roztworu metodą elektrolizy. Szorstki antymon otrzymywany metodą hydrometalurgiczną jest mało czysty i zawiera od 1,5 do 15% zanieczyszczeń.

Aby otrzymać antymon z mniejszą ilością zanieczyszczeń, stosuje się rafinację pirometalurgiczną (ogniową) lub elektrolityczną. Najczęściej spotykaną w przemyśle rafinacją ogniową przeprowadza się w piecach pogłosowych. Po dodaniu stibnitu do stopionego, szorstkiego antymonu zanieczyszczenia żelazem i miedzią tworzą związki siarki i zamieniają się w kamień. Arsen usuwa się w postaci arsenianu sodu poprzez stopienie w atmosferze utleniającej (przedmuch powietrza) z sodą lub potasem, co powoduje również usunięcie siarki.

W obecności metali szlachetnych stosuje się rafinację anodową elektrolityczną, która pozwala na zagęszczenie metali szlachetnych w osadzie. Rafinowany antymon nie zawiera już więcej niż 0,5-0,8% obcych zanieczyszczeń. Jednak taki metal nie zadowala wszystkich konsumentów - na przykład w przemyśle półprzewodników wymagany jest antymon o czystości 99,999%. W tym przypadku stosuje się krystaliczną metodę czyszczenia - topienie strefowe w atmosferze argonu, w szczególnie krytycznych przypadkach topienie strefowe powtarza się kilkukrotnie.

Właściwości fizyczne

Antymon występuje w postaci krystalicznej i trzech odmianach amorficznych (wybuchowa, czarna i żółta). Z wyglądu krystaliczny lub szary antymon (jego główna modyfikacja) to błyszczący srebrzystobiały metal z niebieskawym odcieniem, który jest tym cieńszy, im więcej jest w nim zanieczyszczeń (czysty pierwiastek w stanie wolnym tworzy kryształy w kształcie igieł przypominających kształt gwiazd).

Wiele właściwości mechanicznych zależy od czystości metalu. Antymon szary krystalizuje w układzie trygonalnym (romboedrycznym) (a = 0,45064 nm, z = 2, grupa przestrzenna R3m), jego gęstość wynosi 6,61-6,73 g/cm3 (w stanie ciekłym - 6,55 g/cm3). Pod ciśnieniem ~ 5,5 GPa romboedryczna siatka szarego antymonu przekształca się w sześcienną modyfikację SbII. Pod ciśnieniem 8,5 GPa - w sześciokątny SbIII. Powyżej 28 GPa tworzy się SbIV. Krystaliczny antymon topi się w niskiej temperaturze - 630,5 o C, stopiony antymon zaczyna wrzeć w temperaturze 1634 o C.

Ciepło właściwe antymonu w temperaturach 20-100 o C wynosi 0,210 kJ/(kg * K) lub 0,0498 cal/(g * o C), przewodność cieplna w temperaturze 20 o C wynosi 17,6 W/(m * K) lub 0,042 cal/(cm * s * o C). Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej polikrystalicznego antymonu wynosi 11,5 * 10-6 w temperaturach od 0 do 100 o C; dla monokryształu a1 = 8,1 * 10-6, a2 = 19,5 * 10-6 w temperaturze 0-400 o C, rezystywność elektryczna w temperaturze 20 o C wynosi 43,045 * 10-6 cm * cm.

Antymon jest diamagnetykiem, jego specyficzna podatność magnetyczna wynosi -0,66 * 10-6. Twardość Brinella dla odlewów metalowych wynosi 325-340 Mn/m2 (32,5-34,0 kgf/mm2); moduł sprężystości 285-300; wytrzymałość na rozciąganie 86,0 Mn/m2 (8,6 kgf/mm2). Temperatura przejścia antymonu do stanu nadprzewodzącego wynosi 2,7 K. Antymon szary ma budowę warstwową, w której każdy atom Sb jest piramidalnie związany z trzema sąsiadami w warstwie (odległość międzyatomowa 0,288 nm) i ma trzech najbliższych sąsiadów w innej warstwie (odległość międzyatomowa 0,338 nm). W normalnych warunkach ta forma antymonu jest stabilna.

Po gwałtownym ochłodzeniu par szarego antymonu powstaje czarny antymon (gęstość 5,3 g/cm3), który po podgrzaniu do temperatury 400 o C bez dostępu powietrza zamienia się w szary antymon. Czarny antymon ma właściwości półprzewodnikowe. Żółty antymon powstaje w wyniku działania tlenu na ciekłą stibinę SbH3 i zawiera niewielkie ilości chemicznie związanego wodoru. Po podgrzaniu, a także oświetleniu światłem widzialnym, żółty antymon zamienia się w czarny antymon.

Wybuchowy antymon wyglądem przypomina grafit (gęstość 5,64-5,97 g/cm3) i eksploduje pod wpływem uderzenia i tarcia. Modyfikacja ta powstaje podczas elektrolizy roztworu SbCl3 w kwasie solnym przy niskiej gęstości prądu i zawiera związany chlor. Wybuchowy antymon po potarciu lub uderzeniu eksplozją zamienia się w antymon metaliczny.

Nie da się jednoznacznie stwierdzić, że antymon jest metalem. Nawet średniowieczni alchemicy zaliczali go (podobnie jak niektóre prawdziwe metale, na przykład cynk i bizmut) do grupy „półmetali”, ponieważ były mniej kute, a za główną cechę metalu uznawano plastyczność; ponadto według idei alchemicznych każdy metal był powiązany z dowolnym ciałem niebieskim. Do tego czasu wszystkie znane ciała niebieskie były już rozproszone (Słońce kojarzono ze złotem, Księżyc uosobieniem srebra, Merkury - rtęć, Wenus - miedź, Mars - żelazo, Jowisz - cyna i Saturn - ołów), dlatego niezależne metale według alchemików już nie istniał.

W przeciwieństwie do większości metali antymon, po pierwsze, jest kruchy i rozdrabnia się na proszek (można to zrobić w porcelanowym moździerzu za pomocą porcelanowego tłuczka), po drugie, słabiej przewodzi prąd i ciepło (w temperaturze 0 o C jego przewodność elektryczna wynosi zaledwie 3,76). % przewodności elektrycznej srebra). Jednocześnie krystaliczny antymon ma charakterystyczny metaliczny połysk, powyżej 310 o C staje się plastyczny, ponadto plastyczne są monokryształy o wysokiej czystości. W przypadku kwasu siarkowego antymon tworzy siarczan Sb2(SO4)3 i potwierdza swoją metaliczną jakość, a kwas azotowy utlenia antymon do wyższego tlenku, utworzonego w postaci uwodnionego związku xSb2O5 * yH2O, co potwierdza jego niemetaliczny charakter. Okazuje się, że metaliczne właściwości antymonu są raczej słabo wyrażone, jednak właściwości niemetalu nie są w pełni mu nieodłączne.

Właściwości chemiczne

Konfiguracja zewnętrznych elektronów atomu antymonu to 5s25p3. W związkach antymon jest podobny do arsenu, ale różni się od niego wyraźnymi właściwościami metalicznymi, wykazując stopnie utlenienia +5, +3 i -3. Chemicznie pięćdziesiąty pierwszy pierwiastek jest nieaktywny - w powietrzu w temperaturze pokojowej antymon metaliczny jest stabilny, zaczyna się utleniać w temperaturach zbliżonych do temperatury topnienia (~ 600 o C) z utworzeniem tlenku antymonu (III) lub antymonu bezwodnik - Sb2O3:

4Sb + 3O2 → 2Sb2O3

Powyżej temperatury topnienia antymon zapala się. Tlenek antymonu (III) jest tlenkiem amfoterycznym z przewagą właściwości zasadowych, nierozpuszczalnym i tworzącym minerały. Reaguje z zasadami i kwasami, a w mocnych kwasach, takich jak siarkowy i solny, tlenek antymonu (III) rozpuszcza się, tworząc sole antymonu (III), w zasadach tworząc sole antymonu H3SbO3 lub metaantymonu HSbO2:

Sb2O3 + 2NaOH → 2NaSbO2 + H2O

Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2O

Po podgrzaniu Sb2O3 powyżej 700 o C w tlenie powstaje tlenek o składzie Sb2O4:

2Sb2O3 + O2 → 2Sb2O4

Sb2O4 zawiera jednocześnie trój- i pięciowartościowy antymon. W swojej strukturze grupy oktaedryczne są ze sobą połączone. Ten tlenek antymonu jest najbardziej stabilny.

Zmiażdżony sproszkowany antymon pali się w atmosferze chloru, pięćdziesiąty pierwszy pierwiastek aktywnie reaguje z innymi halogenami, tworząc halogenki antymonu. Antymon metaliczny nie reaguje z azotem i wodorem, a także z krzemem i borem, węgiel rozpuszcza się nieznacznie w stopionym antymonie. Podczas stapiania antymon łączy się z siarką, fosforem, arsenem i wieloma metalami. Łącząc się z metalami, antymon tworzy antymonki, na przykład antymonek cyny SnSb, antymonek niklu Ni2Sb3, NiSb, Ni5Sb2 i Ni4Sb. Antymonki można uważać za produkty zastąpienia wodoru w stbinie (SbH3) atomami metalu. Niektóre antymonki, w szczególności AlSb, GaSb, InSb, mają właściwości półprzewodnikowe.

Antymon jest odporny na wodę i rozcieńczone kwasy. Na przykład antymon nie rozpuszcza się w kwasie solnym i rozcieńczonym kwasie siarkowym. Nie reaguje z kwasami fluorowodorowymi i fluorowodorowymi. Jednakże stężone kwasy solny i siarkowy powoli rozpuszczają antymon, tworząc chlorek SbCl3 i siarczan Sb2(SO4)3. Ze stężonym kwasem azotowym powstaje słabo rozpuszczalny kwas β-antymonowy HSbO3:

3Sb + 5HNO3 → 3HSbO3 + 5NO + H2O

Antymon rozpuszcza się w wodzie królewskiej – mieszaninie kwasu azotowego i winowego. Roztwory zasad i NH3 nie mają wpływu na antymon; stopione zasady rozpuszczają antymon, tworząc antymoniany.

Po podgrzaniu z azotanami lub chloranami metali alkalicznych sproszkowany antymon miga, tworząc sole kwasu antymonowego. Praktycznie interesujące są trudno rozpuszczalne sole kwasu antymonowego - antymoniany (MeSbO3 * 3H2O, gdzie Me - Na, K) oraz sole nieizolowanego kwasu metaantymonowego - metaantymonity (MeSbO2 * 3H2O), które mają właściwości redukujące. Antymoniany (III) metali alkalicznych, zwłaszcza potasu, są rozpuszczalne w wodzie, w przeciwieństwie do innych antymonianów.

Po podgrzaniu na powietrzu utleniają się do antymonianów (V). Znane są metaantymoniany (III), na przykład KSbO2, ortoantymoniany (III), takie jak Na3SbO3 i poliantymoniany, na przykład NaSb5O8, Na2Sb4O7. Pierwiastki ziem rzadkich charakteryzują się tworzeniem ortoantymonianów LnSbO3, a także Ln3Sb5O12. Antymoniany niklu i manganu są katalizatorami w syntezie organicznej (reakcje utleniania i polikondensacji), antymoniany metali ziem rzadkich są luminoforami.

Wśród ważnych związków antymonu, oprócz tlenku (III), wyróżnia się także: wodorek (stibina) SbH3 – bezbarwny trujący gaz powstały w wyniku działania HCl na antymonki magnezu lub cynku lub roztwór kwasu solnego SbCl3 na NaBH4 . Stibina w temperaturze pokojowej powoli rozkłada się na antymon i wodór, proces znacznie przyspiesza po podgrzaniu do 150 o C; utlenia się i pali na powietrzu; słabo rozpuszczalny w wodzie; stosowany do otrzymywania antymonu o wysokiej czystości. Innym ważnym związkiem pięćdziesiątego pierwszego pierwiastka jest tlenek antymonu (V) lub bezwodnik antymonu, Sb2O5 (żółte kryształy, rozpuszcza się w wodzie, tworząc kwas antymonu) ma głównie właściwości kwasowe.

Co ciekawe, niższy tlenek antymonu (Sb2O3) nazywany jest bezwodnikiem antymonu, chociaż to stwierdzenie jest błędne, ponieważ bezwodnik jest tlenkiem kwasotwórczym, a w Sb(OH)3, czyli hydracie Sb2O3, właściwości podstawowe wyraźnie przeważają nad te kwaśne. Zatem właściwości niższego tlenku antymonu wskazują, że antymon jest metalem. Jednak najwyższy tlenek antymonu Sb2O5 jest tak naprawdę bezwodnikiem o wyraźnie określonych właściwościach kwasowych, co sugeruje, że antymon nadal jest niemetalem. Okazuje się, że dualizm obserwowany w właściwościach fizycznych antymonu można prześledzić także w jego właściwościach chemicznych.

Antymonit. Hrabstwo White Caps Mine Nevada, USA. Zdjęcie: A.A. Jewsiew.

Korzystanie z materiałów ze strony internetowej http://i-Think.ru/

ADR 6.1
Substancje toksyczne (trucizna)
Ryzyko zatrucia w wyniku wdychania, kontaktu ze skórą lub połknięcia. Niebezpieczny dla środowiska wodnego lub kanalizacji
Opuszczając pojazd w sytuacji awaryjnej, należy nosić maskę
Biały diament, numer ADR, czarna czaszka i skrzyżowane kości

ADR 8
Substancje żrące (żrące).
Ryzyko poparzenia na skutek działania żrącego na skórę. Może gwałtownie reagować między sobą (składnikami), z wodą i innymi substancjami. Rozlany/rozsypany materiał może wydzielać żrące opary.
Niebezpieczny dla środowiska wodnego lub kanalizacji
Biała górna połowa rombu, czarna - dolna, jednakowa wielkość, numer ADR, probówki, wskazówki

Nazwa ładunku szczególnie niebezpiecznego podczas transportu	Numer ONZ	Klasa ADR
ANTYMON – PROSZEK	2871	6.1
Pięciofluorek antymonu. PIĘĆFLUOREK ANTYMONU	1732	8
MLECZAN ANTYMONU	1550	6.1
PIĘĆFLUOREK ANTYMONU	1732	8
PENTACHLOREK ANTYMONU W PŁYNIE	1730	8
ROZTWÓR PENTACHLORKU ANTYMONU	1731	8
ZWIĄZEK ANTYMONU, NIEORGANICZNA CIEKŁA, N.Z.K.	3141	6.1
ZWIĄZEK ANTYMONU NIEORGANICZNY STAŁY, N.Z.K.	1549	6.1
TRÓJCHLOREK ANTYMONU STAŁY	1733	8
WINian antymonu i potasu	1551	6.1

Antymon (łac. Stibium; oznaczony symbolem Sb) - element głównej podgrupy piątej grupy piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych D. I. Mendelejewa, liczba atomowa 51.

Masa atomowa - 121,76

Gęstość, kg/m3 - 6620

Temperatura topnienia, °C - 630,5

Pojemność cieplna, kJ/(kg °C) - 0,205

Elektroujemność - 1,9

Promień kowalencyjny, Å - 1,40

Pierwsza jonizacja potencjał, eV - 8,64

Tło historyczne dotyczące antymonu

Wraz ze złotem, rtęcią, miedzią i sześcioma innymi pierwiastkami antymon jest uważany za prehistoryczny. Nazwisko jego odkrywcy do nas nie dotarło. Wiadomo tylko, że np. w Babilonie już 3 tysiące lat p.n.e. Robiono z niego naczynia. Łacińska nazwa elementu „stibium” występuje w pismach Pliniusza Starszego. Jednakże greckie „στιβι”, od którego pochodzi ta nazwa, pierwotnie nie odnosiło się do samego antymonu, ale do jego najpowszechniejszego minerału – antymonowego połysku.

W krajach starożytnej Europy znany był tylko ten minerał. W połowie stulecia nauczyli się z niego wytapiać „król antymonu”, który uznawany był za półmetal. Największy metalurg średniowiecza, Agricola (1494...1555), pisał: „Jeśli przez stopowanie do ołowiu doda się pewną część antymonu, otrzyma się stop typograficzny, z którego powstaje typ używany przez drukarzy książek zrobiony." Zatem jedno z głównych obecnych zastosowań pierwiastka nr 51 ma wiele stuleci.

Właściwości i metody otrzymywania antymonu, jego preparatów i stopów zostały po raz pierwszy w Europie szczegółowo opisane w słynnej książce „Tryumfalny rydwan antymonu”, wydanej w 1604 roku. Jej autorem przez wiele lat uważany był za alchemika benedyktyńskiego mnich Bazyli Walenty, który rzekomo żył na początku XV wieku. Jednak już w ubiegłym stuleciu ustalono, że coś takiego nigdy nie miało miejsca wśród mnichów z zakonu benedyktynów. Naukowcy doszli do wniosku, że „Wasilij Walentin” to pseudonim nieznanego naukowca, który swój traktat napisał nie wcześniej niż w połowie XVI wieku. ... Nazwa „antymon”, nadana przez niego naturalnemu antymonowi siarkowemu, została wyprowadzona przez niemieckiego historyka Lipmanna od greckiego ανεμον - „kwiat” (przez pojawienie się przerostów igiełkowatych kryształów o połysku antymonu, podobnych do kwiatów z rodziny astrowatych).

Nazwa „antymon” zarówno w kraju, jak i za granicą przez długi czas odnosiła się tylko do tego minerału. A antymon metaliczny w tamtym czasie nazywany był królem antymonu - regulus antimoni. W 1789 roku Lavoisier umieścił antymon na liście substancji prostych i nadał mu nazwę antymon, która pozostaje francuską nazwą pierwiastka nr 51. Nazwy angielskie i niemieckie są mu bliskie - antymon, antymon.

Istnieje jednak inna wersja. Ma mniej wybitnych zwolenników, ale wśród nich jest twórca Szwejka – Jaroslav Hasek.

W przerwach pomiędzy modlitwami i obowiązkami domowymi opat klasztoru Stahlhausen w Bawarii, ojciec Leonardus, poszukiwał kamienia filozoficznego. W jednym ze swoich eksperymentów zmieszał w tyglu prochy spalonego heretyka z prochami swojego kota i podwójną ilością ziemi zabranej z miejsca spalenia. Mnich zaczął podgrzewać tę „piekielną mieszankę”.

Po odparowaniu otrzymano ciężką ciemną substancję o metalicznym połysku. To było nieoczekiwane i interesujące; mimo to ojciec Leonardus był zirytowany: w księdze należącej do spalonego heretyka było powiedziane, że kamień filozofów powinien być nieważki i przezroczysty... I ojciec Leonardus wyrzucił powstałą substancję w bezpieczne miejsce - na dziedziniec klasztoru.

Po pewnym czasie ze zdziwieniem zauważył, że świnie chętnie lizały wyrzucony przez niego „kamień”, a przy tym szybko przybierały na wadze. I wtedy ojciec Leonardus wpadł na genialny pomysł: zdecydował, że odkrył odżywkę odpowiednią dla człowieka. Przygotował nową porcję „kamienia życia”, rozdrobnił go i dodał ten proszek do owsianki, którą jedli jego chudzi bracia w Chrystusie.

Następnego dnia wszystkich czterdziestu mnichów z klasztoru Stahlhausen zmarło w straszliwych męczarniach. Żałując tego, co zrobił, opat przeklął swoje eksperymenty i zmienił nazwę „kamienia życia” na antymon, czyli środek przeciwko mnichom.

Trudno ręczyć za autentyczność szczegółów tej historii, ale taką właśnie wersję przedstawiono w opowiadaniu J. Haska „Kamień życia”.

Etymologia słowa „antymon” została omówiona szczegółowo powyżej. Pozostaje tylko dodać, że rosyjska nazwa tego pierwiastka – „antymon” – pochodzi od tureckiego „surme”, co tłumaczy się jako „pocieranie” lub „czernienie brwi”. Aż do XIX wieku. w Rosji istniało wyrażenie „przyciemniać brwi”, chociaż nie zawsze były one „antymonowane” związkami antymonu. Tylko jeden z nich – czarna modyfikacja trisiarczku antymonu – został zastosowany jako barwnik do brwi. Najpierw został oznaczony słowem, które później stało się rosyjską nazwą pierwiastka.

Antymon znany jest od czasów starożytnych. W krajach Wschodu używano go około 3000 roku p.n.e. mi. do wyrobu naczyń. W starożytnym Egipcie już w XIX wieku. pne mi. proszek brokatowy antymonowy (naturalny Sb 2 S 3) tzw mesten Lub trzon stosowany do przyciemniania brwi. W starożytnej Grecji nazywano go bodźce I Stibi, stąd łac stibium. Około 12-14 wieków. N. mi. pojawiła się nazwa antymon. W 1789 roku A. Lavoisier umieścił antymon na liście pierwiastków chemicznych tzw antymoina(współczesny angielski antymon, hiszpański i włoski antymon, Niemiecki Antymon). Rosyjski „antymon” pochodzi z języka tureckiego przypuszczam; oznaczało to ołowiany proszek brokatowy PbS, który był również używany do czernienia brwi (według innych źródeł „antymon” - od perskiego „surme” - metal). Szczegółowy opis właściwości i metod otrzymywania antymonu i jego związków po raz pierwszy podał alchemik Wasilij Walentin (Niemcy) w 1604 roku.

Znalezienie antymonu w przyrodzie

Średnia zawartość antymonu w skorupie ziemskiej wynosi 500 mg/t. Jego zawartość w skałach magmowych jest na ogół niższa niż w skałach osadowych. Spośród skał osadowych najwyższe stężenia antymonu występują w łupkach (1,2 g/t), boksytach i fosforytach (2 g/t), a najniższe w wapieniach i piaskowcach (0,3 g/t). W popiele węglowym znajdują się zwiększone ilości antymonu. Antymon z jednej strony w związkach naturalnych ma właściwości metalu i jest typowym pierwiastkiem chalkofilnym, tworzącym stibnit. Z drugiej strony ma właściwości metaloidu, objawiające się powstawaniem różnych sulfosoli - bournonitu, boulangerytu, tetraedrytu, jamezonitu, pirargyrytu itp. Antymon może tworzyć związki międzymetaliczne z metalami takimi jak miedź, arsen i pallad. Promień jonowy antymonu Sb 3+ jest najbliższy promieniom jonowym arsenu i bizmutu, dzięki czemu izomorficzne zastąpienie antymonu i arsenu w fahlores i geocronite Pb 5 (Sb, As) 2 S 8 oraz antymon i bizmut w kobellicie Pb 6 Obserwuje się FeBi 4 Sb 2 S 16 itd. Antymon w małych ilościach (gramy, dziesiątki, rzadko setki g/t) obserwuje się w galenach, sfalerytach, bizmutynach, realgarach i innych siarczkach. Lotność antymonu w wielu jego związkach jest stosunkowo niska. Halogenki antymonu SbCl 3 mają najwyższą lotność. W warunkach hipergenu (w warstwach podpowierzchniowych i na powierzchni) stibnit ulega utlenianiu w przybliżeniu według następującego schematu: Sb 2 S 3 + 6O 2 = Sb 2 (SO 4) 3. Powstały siarczan tlenku antymonu jest bardzo niestabilny i szybko ulega hydrolizie, zamieniając się w ochrę antymonową - sługtit Sb 2 O 4, stibiokonit Sb 2 O 4 nH 2 O, walentynit Sb 2 O 3 itp. Rozpuszczalność w wodzie jest dość niska 1,3 mg/ l , ale znacznie wzrasta w roztworach zasad i metali siarkowych wraz z utworzeniem tiokwasu typu Na 3 SbS 3. Główną wartością przemysłową jest stibnit Sb 2 S 3 (71,7% Sb). Sulfosale, tetraedryt Cu 12 Sb 4 S 13 , bournonit PbCuSbS 3 , boulangeryt Pb 5 Sb 4 S 11 i jamezonit Pb 4 FeSb 6 S 14 mają mniejsze znaczenie.

Właściwości fizyczne antymonu

W stanie wolnym tworzy srebrzystobiałe kryształy o metalicznym połysku, gęstość 6,68 g/cm3. Krystaliczny antymon, przypominający wyglądem metal, jest bardziej kruchy i ma niższą przewodność cieplną i elektryczną. Antymon występuje w postaci krystalicznej i trzech amorficznych (wybuchowej, czarnej i żółtej). Wybuchowy antymon (gęstość 5,64-5,97 g/cm3) wybucha przy każdym kontakcie; powstaje podczas elektrolizy roztworu SbCl3; czarny (gęstość 5,3 g/cm 3) - z szybkim ochłodzeniem par antymonu; żółty - gdy tlen przechodzi do skroplonego SbH 3. Żółty i czarny antymon są niestabilne, w niskich temperaturach zamieniają się w zwykły antymon. Najbardziej stabilny krystaliczny antymon krystalizuje w układzie trygonalnym, a = 4,5064 Å; gęstość 6,61-6,73 g/cm 3 (ciecz - 6,55 g/cm 3); t pl 630,5 °C; t wrzenia 1635-1645 °C: ciepło właściwe w 20-100 °C 0,210 kJ/(kg K); przewodność cieplna w 20°C 17,6 W/(m·K). Współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej polikrystalicznego antymonu wynosi 11,5·10 -6 w temperaturze 0-100 °C; dla monokryształu a 1 = 8,1 · 10 -6, a 2 = 19,5 · 10 -6 w temperaturze 0-400 °C, oporność elektryczna (20 °C) (43,045 · 10 -6 cm cm). Antymon jest diamagnetykiem, właściwa podatność magnetyczna wynosi -0,66·10 -6. W przeciwieństwie do większości metali, antymon jest kruchy, łatwo pęka wzdłuż płaszczyzn rozszczepienia, miele się na proszek i nie daje się sfałszować (czasami jest klasyfikowany jako półmetal). Właściwości mechaniczne zależą od czystości metalu. Twardość Brinella dla żeliwa 325-340 MN/m2 (32,5-34,0 kgf/mm2); moduł sprężystości 285-300; wytrzymałość na rozciąganie 86,0 MN/m2 (8,6 kgf/mm2).

Czy antymon jest metalem czy nie metalem?

Średniowieczni hutnicy i chemicy znali siedem metali: złoto, srebro, miedź, cynę, ołów, żelazo i rtęć. Odkryty wówczas cynk, bizmut i arsen, wraz z antymonem, zaliczono do specjalnej grupy „półmetali”: trudniej je było wykuć, a za główną cechę metalu uznano plastyczność. Ponadto, zgodnie z ideami alchemicznymi, każdy metal był powiązany z jakimś ciałem niebieskim. I znanych było siedem takich ciał: Słońce (z nim kojarzono złoto), Księżyc (srebro), Merkury (rtęć), Wenus (miedź), Mars (żelazo), Jowisz (cyna) i Saturn (ołów).

Nie było wystarczającej ilości ciał niebieskich na antymon i na tej podstawie alchemicy nie chcieli uznać go za niezależny metal. Ale, co dziwne, częściowo mieli rację, co łatwo potwierdzić, analizując właściwości fizyczne i chemiczne antymonu.

Właściwości chemiczne antymonu

Konfiguracja zewnętrznych elektronów atomu Sb to 5s 2 5p 3. W związkach wykazuje stopnie utlenienia głównie +5, +3 i -3. Chemicznie nieaktywny. Na powietrzu nie utlenia się aż do temperatury topnienia. Nie reaguje z azotem i wodorem. Węgiel rozpuszcza się lekko w stopionym antymonie. Metal aktywnie oddziałuje z chlorem i innymi halogenami, tworząc halogenki antymonu. Reaguje z tlenem w temperaturach powyżej 630 °C tworząc Sb 2 O 3. Po stopieniu z siarką otrzymuje się siarczki antymonu, a także oddziałuje z fosforem i arsenem. Antymon jest odporny na wodę i rozcieńczone kwasy. Stężone kwasy solny i siarkowy powoli rozpuszczają antymon, tworząc chlorek SbCl 3 i siarczan Sb 2(SO 4) 3; stężony kwas azotowy utlenia antymon do wyższego tlenku, który powstaje w postaci uwodnionego związku xSb 2 O 5 uH 2 O. Praktyczne znaczenie mają trudno rozpuszczalne sole kwasu antymonowego - antymoniany (MeSbO 3 3H 2 O, gdzie Me - Na, K) i nieizolowane sole kwasu metaantymonowego – metaantymonity (MeSbO 2 · 3H 2 O), które mają właściwości redukujące. Antymon łączy się z metalami, tworząc antymonki.

Szczegółowa analiza właściwości chemicznych antymonu również nie pozwoliła na ostateczne usunięcie go z działu „ani to, ani tamto”. Zewnętrzna, elektronowa warstwa atomu antymonu składa się z pięciu elektronów walencyjnych S 2 P 3. Trzech z nich ( P-elektrony) – niesparowane i dwa ( S-elektrony) – sparowane. Te pierwsze łatwiej oddzielają się od atomu i określają charakterystyczną dla antymonu wartościowość 3+. Kiedy pojawia się ta wartościowość, para samotnych elektronów walencyjnych S 2 jest niejako w rezerwie. Po zużyciu tej rezerwy antymon staje się pięciowartościowy. Krótko mówiąc, wykazuje te same wartościowości co jego grupowy odpowiednik, niemetaliczny fosfor.

Przyjrzyjmy się, jak antymon zachowuje się w reakcjach chemicznych z innymi pierwiastkami, np. z tlenem i jaka jest natura jego związków.

Po podgrzaniu na powietrzu antymon łatwo zamienia się w tlenek Sb 2 O 3 - białą substancję stałą, prawie nierozpuszczalną w wodzie. W literaturze substancja ta często nazywana jest bezwodnikiem antymonu, jest to jednak błędne stwierdzenie. Przecież bezwodnik jest tlenkiem tworzącym kwas, a w hydracie Sb(OH) 3, Sb 2 O 3 właściwości zasadowe wyraźnie przeważają nad kwasowymi. Właściwości dolnego tlenku antymonu wskazują, że antymon jest metalem. Ale wyższy tlenek antymonu Sb 2 O 5 jest tak naprawdę bezwodnikiem o wyraźnie określonych właściwościach kwasowych. Zatem antymon nadal jest niemetalem?

Istnieje również trzeci tlenek - Sb 2 O 4. W nim jeden atom antymonu jest trójwartościowy, a drugi pięciowartościowy, a ten tlenek jest najbardziej stabilny. W jego interakcji z innymi pierwiastkami występuje ta sama dwoistość, a pytanie, czy metal jest antymonem, czy niemetalem, pozostaje otwarte. Dlaczego więc pojawia się wśród metali we wszystkich podręcznikach? Głównie ze względu na klasyfikację: trzeba to gdzieś położyć, ale z wyglądu bardziej przypomina metal...

W średniowiecznych księgach antymon był symbolizowany przez postać wilka z otwartą paszczą. Prawdopodobnie taki „drapieżny” symbol tego metalu tłumaczy się faktem, że antymon rozpuszcza („pożera”) prawie wszystkie inne metale.

Technologia produkcji antymonu

Metal otrzymywany jest poprzez obróbkę pirometalurgiczną i hydrometalurgiczną koncentratów lub rudy zawierającej 20-60% Sb. Metody pirometalurgiczne obejmują wytapianie i wytapianie redukcyjne. Surowcami do wytapiania wydzieleniowego są koncentraty siarczkowe; proces opiera się na wypieraniu antymonu z jego siarczku przez żelazo: Sb 2 S 3 + 3Fe => 2Sb + 3FeS. Żelazo wprowadza się do wsadu w postaci złomu. Topienie odbywa się w piecach pogłosowych lub krótkich bębnach obrotowych w temperaturze 1300-1400°C. Odzysk antymonu do surowego metalu wynosi ponad 90%. Wytapianie redukcyjne antymonu polega na redukcji jego tlenków do metalu za pomocą węgla drzewnego lub pyłu węglowego i żużlowaniu skały płonnej. Wytapianie redukcyjne poprzedzone jest prażeniem utleniającym w temperaturze 550°C z nadmiarem powietrza. Popiół zawiera nielotny tlenek antymonu. Piece elektryczne można stosować zarówno do wytrącania, jak i wytopów redukcyjnych. Hydrometalurgiczna metoda wytwarzania antymonu składa się z dwóch etapów: obróbki surowca zasadowym roztworem siarczku z przeniesieniem antymonu do roztworu w postaci soli kwasów antymonu i sulfosoli oraz wydzielenia antymonu metodą elektrolizy. Antymon szorstki, w zależności od składu surowca i sposobu jego produkcji, zawiera od 1,5 do 15% zanieczyszczeń: Fe, As, S i innych. Aby otrzymać czysty antymon, stosuje się rafinację pirometalurgiczną lub elektrolityczną. Podczas rafinacji pirometalurgicznej usuwa się zanieczyszczenia żelazem i miedzią w postaci związków siarki poprzez wprowadzenie do stopionego antymonu antymonitu (crudum) - Sb 2 S 3, po czym usuwa się arsen (w postaci arsenianu sodu) i siarkę przez przedmuchanie powietrze pod żużlem sodowym. Podczas rafinacji elektrolitycznej przy użyciu rozpuszczalnej anody surowy antymon jest oczyszczany z żelaza, miedzi i innych metali pozostałych w elektrolicie (Cu, Ag, Au pozostają w szlamie). Elektrolit jest roztworem składającym się z SbF3, H2SO4 i HF. Zawartość zanieczyszczeń w rafinowanym antymonie nie przekracza 0,5-0,8%. Aby otrzymać antymon o wysokiej czystości, stosuje się topienie strefowe w atmosferze gazu obojętnego lub antymon otrzymuje się ze wstępnie oczyszczonych związków - tlenku (III) lub trójchlorku.

Zastosowanie antymonu

Antymon metaliczny jest rzadko używany ze względu na jego kruchość. Ponieważ jednak antymon zwiększa twardość innych metali (cyny, ołowiu) i nie utlenia się w normalnych warunkach, hutnicy często wprowadzają go do różnych stopów. Liczba stopów, w skład których wchodzi ten pierwiastek, wynosi blisko 200.

Antymon stosuje się głównie w postaci stopów na bazie ołowiu i cyny na płytki akumulatorowe, osłony kabli, łożyska (babbitt), stopy stosowane w drukarstwie (hart) itp. Stopy takie mają zwiększoną twardość, odporność na zużycie i odporność na korozję. W lampach fluorescencyjnych Sb aktywuje się halofosforanem wapnia. Antymon wchodzi w skład materiałów półprzewodnikowych jako domieszka germanu i krzemu, a także w antymonach (na przykład InSb). Izotop radioaktywny 122 Sb jest stosowany w źródłach promieniowania γ i neutronach.

Stosowany jest w przemyśle półprzewodników do produkcji diod, detektorów podczerwieni i urządzeń wykorzystujących efekt Halla. Jest składnikiem stopów ołowiu, zwiększającym ich twardość i wytrzymałość mechaniczną. Zastosowania obejmują:

• baterie
• stopy przeciwcierne
• stopy typograficzne
• broń strzelecką i kule smugowe
• osłony kabli
• mecze
• leki, środki przeciwpierwotniakowe
• lutowanie - niektóre luty bezołowiowe zawierają 5% Sb
• zastosowanie w maszynach linotypowych

Wraz z cyną i miedzią antymon tworzy stop metalu - babbitt, który ma właściwości przeciwcierne i jest stosowany w łożyskach ślizgowych. Sb dodawany jest także do metali przeznaczonych na cienkie odlewy.

Związki antymonu w postaci tlenków, siarczków, antymonianu sodu i trójchlorku antymonu znajdują zastosowanie w produkcji związków ogniotrwałych, emalii ceramicznych, szkła, farb i wyrobów ceramicznych. Trójtlenek antymonu jest najważniejszym ze związków antymonu i jest stosowany głównie w kompozycjach zmniejszających palność. Siarczek antymonu jest jednym ze składników główek zapałek.

Naturalnie występujący siarczek antymonu, stibnit, był używany w czasach biblijnych w medycynie i kosmetyce. Stibnit jest nadal stosowany jako lek w niektórych krajach rozwijających się.

W leczeniu leiszmaniozy stosuje się związki antymonu, takie jak antymonian megluminy (Glucantim) i stiboglukonian sodu (Pentostam).

Wpływ antymonu na organizm ludzki

Zawartość antymonu (w 100 g suchej masy) wynosi 0,006 mg w roślinach, 0,02 mg w zwierzętach morskich i 0,0006 mg w zwierzętach lądowych. U zwierząt i ludzi antymon przedostaje się przez układ oddechowy lub przewód pokarmowy. Wydalany jest głównie z kałem, a w małych ilościach z moczem. Antymon selektywnie koncentruje się w tarczycy, wątrobie i śledzionie. Antymon gromadzi się głównie na stopniu utlenienia +3 w erytrocytach, w osoczu krwi - na stopniu utlenienia. +5. Maksymalne dopuszczalne stężenie antymonu wynosi 10 -5 - 10 -7 g na 100 g suchej tkanki. W wyższych stężeniach pierwiastek ten inaktywuje szereg enzymów metabolizmu lipidów, węglowodanów i białek (prawdopodobnie w wyniku blokowania grup sulfhydrylowych).

Antymon wykazuje działanie drażniące i kumulujące się. Gromadzi się w tarczycy, hamuje jej funkcję i powoduje wole endemiczne. Dostając się jednak do przewodu pokarmowego, związki antymonu nie powodują zatrucia, gdyż sole Sb(III) ulegają tam hydrolizie, tworząc słabo rozpuszczalne produkty. Ponadto związki antymonu (III) są bardziej toksyczne niż związki antymonu (V). Pyły i opary Sb powodują krwawienia z nosa, antymonową „gorączkę odlewniczą”, zapalenie płuc, wpływają na skórę i zakłócają funkcje seksualne. Próg odczuwania smaku w wodzie wynosi 0,5 mg/l. Dawka śmiertelna dla osoby dorosłej wynosi 100 mg, dla dzieci - 49 mg. Dla aerozoli antymonu maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu obszaru roboczego wynosi 0,5 mg/m3, w powietrzu atmosferycznym 0,01 mg/m3. MPC w glebie wynosi 4,5 mg/kg. W wodzie pitnej antymon należy do 2 klasy zagrożenia i ma maksymalne dopuszczalne stężenie 0,005 mg/l, ustalone zgodnie z sanitarno-toksykologicznym LPV. W wodach naturalnych norma zawartości wynosi 0,05 mg/l. W ściekach przemysłowych odprowadzanych do oczyszczalni wyposażonych w biofiltry zawartość antymonu nie powinna przekraczać 0,2 mg/l.

Opis i właściwości antymonu

Po raz pierwszy ludzkość zaczęła używać antymon na długo przed naszą erą. Przecież archeolodzy wciąż znajdują fragmenty lub produkty wykonane z metalicznego antymonu na stanowiskach starożytnego Babilonu, co odpowiada początkom III wieku p.n.e. Jako niezależny metal antymon jest rzadko stosowany w produkcji, ale głównie w połączeniach z innymi pierwiastkami. Najpopularniejszym zastosowaniem, które przetrwało do dziś, jest zastosowanie w kosmetologii minerału „antymonowy połysk” jako eyelinera lub farby do rzęs i brwi.

W układzie okresowym D. I. Mendelejewa antymon – pierwiastek chemiczny, który należy do grupy V, jego symbolem jest Sb. Liczba atomowa 51, masa atomowa 121,75, gęstość 6620 kg/m3. Właściwości antymonu– kolor srebrno-biały z niebieskawym odcieniem. Metal pod względem struktury jest gruboziarnisty i bardzo kruchy, można go łatwo rozdrobnić ręcznie na proszek w moździerzu porcelanowym i nie da się go zmiażdżyć. Temperatura topnienia metalu wynosi 630,5°C, temperatura wrzenia 1634°C.

Oprócz standardowej postaci krystalicznej, w przyrodzie występują jeszcze trzy amorficzne stany antymonu:

Materiał wybuchowy antymon– powstaje podczas elektrolizy związku SbCl3 w środowisku kwasu solnego i eksploduje pod wpływem uderzenia lub kontaktu, powracając w ten sposób do swojego normalnego stanu.

Żółty antymon– powstaje w wyniku działania cząsteczek tlenu O2 na związek wodoru z antymonem SbH3.

Czarny antymon– powstaje w wyniku nagłego ochłodzenia się żółtych oparów antymonu.

W normalnych warunkach właściwości antymonu nie zmienia swoich właściwości, nie rozpuszcza się w wodzie. Dobrze współdziała stop antymonu z innymi metalami, ponieważ jego główną zaletą jest zwiększenie twardości metali, na przykład połączenia ołów - antymon(5–15%) jest znany jako garbtley. Nawet jeśli dodasz 1% antymonu do ołowiu, jego siła znacznie wzrośnie.

Złoża i wydobycie antymonu

Antymon - pierwiastek, który jest wydobywany z rud. Rudy antymonu to formacje mineralne zawierające antymon w takich ilościach, że przy wydobywaniu czystego metalu uzyskuje się maksymalny efekt ekonomiczny i przemysłowy. Zgodnie z jego główną treścią pierwiastek - antymon, rudy są klasyfikowane:

— Bardzo bogata, Sb – w granicach 50%.

— Bogaty, Sb – nie więcej niż 12%.

— Zwykły, Sb – od 2 do 6%.

— Słabe, Sb – maksymalnie 2%.

Ze względu na skład powyższe rudy dzielą się na siarczki (do 70% całkowitej masy stanowi stibnit Sb 2 S 3), siarczki (do 50% Sb w związkach tlenkowych) i tlenek (ponad 50% całkowitej masy rudy w związkach tlenek antymonu). Rudy bardzo bogate nie wymagają wzbogacania, natychmiast otrzymuje się z nich koncentrat antymonu i wysyła do huty. Wydobywanie antymonu z rud zwykłych i niskogatunkowych nie jest ekonomicznie wykonalne. Rudy takie należy wzbogacać do koncentratu o zawartości antymonu do 50%. Kolejnym etapem jest obróbka koncentratu metodami pirometalurgicznym i hydrometalurgicznym.

Metody pirometalurgiczne obejmują wytapianie i wytapianie redukcyjne. W procesie wytapiania głównym surowcem są rudy siarczkowe. Zasada wytapiania jest następująca: w temperaturze 1300–1400 °C czysty metal ekstrahuje się z siarczku antymonu za pomocą żelaza. antymon, formuła tego procesu –Sb2S3+3Fe=>2Sb+3FeS. Wytapianie redukcyjne obejmuje odzysk z tlenki antymonu do metalu za pomocą węgla drzewnego lub pyłu koksowego. Hydrometalurgiczna metoda ekstrakcji antymonu składa się z dwóch etapów - przetworzenia rudy w celu przekształcenia jej w roztwór i ekstrakcji metalu z roztworu.

Zastosowanie antymonu

W czystej postaci antymon uważany jest za jeden z najbardziej kruchych metali, jednak w połączeniu z innymi metalami zwiększa ich twardość, a proces utleniania nie zachodzi w normalnych warunkach. Zalety te zostały zasłużenie docenione w sferze przemysłowej, a obecnie do wielu stopów, ponad 200, dodaje się antymon.

Stopy do produkcji łożysk. W tej grupie znajdują się związki takie jak cyna – antymon, ołów – antymon, antymon – miedź, ponieważ stopy te łatwo się topią i bardzo wygodnie jest je wlewać do form na panewki łożysk. Zawartość antymonu zwykle waha się od 4 do 15%, ale w żadnym wypadku nie należy przekraczać tej normy, ponieważ nadmiar antymonu spowoduje pękanie metalu. Stopy takie znalazły zastosowanie w budowie zbiorników, transporcie samochodowym i kolejowym.

Jedną z najważniejszych cech antymonu jest jego zdolność do rozszerzania się po zestaleniu. W oparciu o tę cechę stworzono stop - ołów (82%), antymon(15%), cyna (3%), nazywana jest także „stopem typograficznym”, ponieważ doskonale wypełnia formularze dla różnych typów czcionek i tworzy wyraźne nadruki. W tym przypadku antymon zwiększył odporność metalu na uderzenia i zużycie.

Stopiony z antymonem, stosowany jest w budowie maszyn, wykonuje się z niego płyty do akumulatorów, wykorzystuje się go także do produkcji rur, rynien, którymi transportowane będą agresywne ciecze. Stop cynk - antymon(antymonek cynku) jest uważany za związek nieorganiczny. Ze względu na swoje właściwości półprzewodnikowe stosowany jest do produkcji tranzystorów, kamer termowizyjnych i detektorów podczerwieni.

Oprócz zastosowań przemysłowych antymon znalazł szerokie zastosowanie w kosmetologii i medycynie. Stosowany od starożytności do współczesności antymon dla oczu jako środek i barwnik do brwi i rzęs. Wiele osób zna się na medycynie właściwości antymonu a w przypadku zapalenia spojówek i innych infekcji oczu natychmiast stosuje się antymon.

Istnieją różne typy w zależności od rodzaju i sposobu stosowania. proszek antymonu za pomocą drewnianego patyka z łatwością nakłada się go na okolice powiek, ale najpierw należy go namoczyć w dowolnym olejku; ołówek - doskonale wyraźnie rysuje strzałki na powiece, ten ołówek jest taki sam proszek antymonu, po prostu dociśnięty do kształtu.

Jeśli w starożytności farba antymonowa była przyjazna dla środowiska i przynosiła prawdziwie lecznicze działanie, to w naszych czasach należy zachować szczególną ostrożność i dokładnie przeczytać skład przed zakupem. Wszystko to wynika z faktu, że obecnie pozbawieni skrupułów producenci wydobywają z rudy czysty antymon w sposób złej jakości i pozostają zanieczyszczenia metalami ciężkimi, takimi jak arsen. Trudno sobie wyobrazić szkody wyrządzone ludzkiemu ciału w wyniku połączenia arsen-antymon.

Cena antymonu

Ze względu na niestabilną sytuację na rynku światowym nie ma jednoznacznej ceny metalu antymon. Cena Waha się ona od 6300 do 8300 dolarów/tonę, w ciągu ostatnich dwóch miesięcy można zaobserwować ujemną dynamikę wzrostu cen, co jest bezpośrednio związane z głównym producentem – Chinami i ich zagranicznymi relacjami gospodarczymi.

Ale perypetie polityczne i gospodarcze nie miały wpływu antymon dla oczu. Obecnie w modzie jest kultura Wschodu i inne dodatki, m.in antymon. Kupić nie będzie to trudne, gdyż w sklepach orientalnych jest ogromny wybór lub można złożyć zamówienie w sklepie internetowym.