Antimon

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 4. 8. 2017, 15:26

Antimon
Vzhled
Atomové číslo	51
Relativní atomová hmotnost	121,760 amu
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d10 5s2 5p3
Skupenství	Pevné
Teplota tání	630 °C (903 K)
Teplota varu	1 640 °C (1 913,78 K)
Elektronegativita (Pauling)	2,05
Hustota	6,697 g/cm3
Tvrdost	3 (Mohsova stupnice tvrdosti)

Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Antimon je stříbrolesklý kovový až polokovový prvek, známý již od starověku. Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenstvích Sb^-3, Sb⁺³, Sb⁺⁴ a Sb⁺⁵.

Antimon stojí v elektrochemické řadě napětí kovů až za vodíkem a proto se rozpouští pouze působením silných minerálních oxidačních kyselin, vůči kterým není antimon příliš odolný. Velmi rychle se také rozpouští především v kyselině chlorovodíkové za přítomnosti i malých množství oxidačních činidel (HNO₃, H₂O₂…). Ochotně reaguje s halogeny, sulfanem a (sirovodíkem). Za tepla se slučuje se sírou, fosforem, arsenem a dalšími prvky. Při zahřívání s oxidačními činidly (např. dusičnany, chlorečnany) vybuchuje práškový antimon za vzniku solí kyseliny antimoničné.

Kovový antimon

Kovový antimon se vykytuje v několika alotropních modifikacích: modro-bílý kovový antimon a nestálé nekovové formy žlutého a černého antimonu.

• Kovový neboli šedý antimon je středně tvrdý a velmi křehký. Na vzduchu je za normálních teplot neomezeně stálý, za zvýšené teploty reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu antimonitého Sb₂O₃.
• Žlutý antimon lze získat zaváděním kyslíku do kapalného antimonovodíku při -90 °C a odpovídá modofikacím žlutého arsenu a bílého fosforu. Nad -80 °C černá a přechází na modifikaci černého antimonu.
• Černý antimon vzniká buď ze žlutého nebo působením vzduchu na kapalný antimonovodík při teplotách vyšších než -80 °C. Černý antimon je reaktivnější než kovový. Za obyčejné teploty se vzduchem oxiduje a může dokonce vznítit. Pokud je zahřán za nepřístupu vzduchu, přechází na kovovou modifikaci.

Výskyt

Minerál antimonit z Rumunska

Antimon je v zemské kůře poměrně vzácným prvkem. Průměrný obsah činí pouze 0,2 - 1 ppm (mg/kg). V mořské vodě činí jeho koncentrace pouze 0,3 mikrogramy v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom antimonu přibližně 300 miliard atomů vodíku.

Hlavní rudou antimonu je antimonit, chemicky sulfid antimonitý Sb₂S₃. Dalšími minerály antimonu je ullmannit o složení NiSbS, breithauptit NiSb, dyskrazit Ag₃Sb, pyrargyrit Ag₃SbS₃, boulangerit 5PbS.2 Sb₂S₃, jamesonit 2 PbS.Sb₂S₃ a například stefanit 5 Ag₂S.Sb₂S₃. Vzácně se v přírodě můžeme setkat i s elementárním, kovovým antimonem. Obvykle je také přítomen jako příměs v rudách stříbra, mědi a olova.

Největší zásoby antimonu na světě jsou v současnosti v Tádžikistánu.

Výroba

Kovový antimon

• Průmyslově se antimon vyrábí pražně redukčním pochodem svých sulfidických rud za přístupu vzduchu za vzniku oxidů, které se dále redukují žárově uhlím (koksem).

Sb₂S₃+ 5 O₂ → Sb₂O₄+ 3 SO₂

Sb₂O₄+ 4 C → 2 Sb + 4 CO

• Další možný způsob výroby antimonu je srážecím pochodem, kdy spolu reaguje antimonit a železo. Tento způsob lze použít pouze v případě, že antimonit neobsahuje velké množství hlušiny.

Sb₂S₃+ 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

• Velmi čistý antimon lze získat z roztoků nebo tavenin elektrolyticky.

Využití

Významné uplatnění nalézá antimon jako složky různých slitin. Obvykle v nich však tvoří pouze minoritní součást, která pouze zlepšuje vlastnosti základní slitiny – např. zvýšení mechanické pevnosti a odolnosti proti chemickým vlivům. Další významné použití je využití sulfidu antimoničného při výrobě kaučuku.

Slitiny antimonu

Nové typy olověných akumulátorů jsou často vyráběny ze slitin olova s jinými kovy. Např. výroba pozitivních desek ze slitiny olova, antimonu a selenu značně prodlužuje životnost akumulátoru v důsledku vyšší mechanické pevnosti této slitiny.

Významný je podíl antimonu při výrobě pájek na bázi olova a cínu. Přídavky antimonu, kadmia a stříbra získávají tyto pájky lepší vodivost, zvyšuje se pevnost sváru i když za cenu zvýšení bodu tání slitiny.

Slitina o přibližném složení 75 % olova, 15 % cínu a 10 % antimonu – liteřina byla po dlouhá léta základním materiálem pro výrobu tiskařských liter - forem sazby tisku. Tuto slitinu vytvořil ve 15. století proslulý zlatník Johannes Gutenberg, otec knihtisku a výrobce světoznámé Gutenbergovy bible.

Ložiskový kov obsahuje cín, olovo, měď a antimon. Rozlišují se dva typy ložiskových kovů - bílé a červené. Bílé obsahují 80-90 % cínu, 7-20 % antimonu a několik procent mědi. Červené obsahují 75-90 % mědi, 10 % cínu a menší množství zinku, olova a antimonu. Vyznačuje se především vysokou odolností proti otěru i když jsou poměrně měkké – slouží pro výrobu kluzných ložisek pro automobilový průmysl a další aplikace.

Známá soška filmového Oskara je od roku 1930 vyráběna ze slitiny cínu, mědi a antimonu, pokrytá vrstvou niklu, stříbra a konečně čistého 24karátového zlata.

Vzácně je antimon legován do dentálních slitin, používaných v zubním lékařství. Hlavními kovy dentálních slitin s obsahem antimonu jsou palladium a stříbro.

Elektronika

Přídavek definovaného množství atomů antimonu do krystalu superčistého křemíku vznikne polovodič typu N, jedna z komponent pro výrobu základních součástí současné elektroniky - diod a tranzistorů.

CD disky s možností vícenásobného zápisu (CD-RW) používají pro záznam dat vrstvy krystalické sloučeniny, která je směsí stříbra, india, antimonu a telluru. Záznam spočívá ve změně struktury materiálu z krystalické do amorfní formy, přičemž obě formy mají významně odlišné optické vlastnosti. Zahřeje-li se hmota laserem nad určitou teplotu (teplota krystalizace) a poté ochladí, získává krystalickou strukturu. Je-li však zahřáta na teplotu vyšší a poté prudce ochlazena, vrací se do svého původního amorfního (tedy neuspořádaného) stavu.

Sloučeniny

Antimonovodík

S vodíkem vytváří antimon plynný antimonovodík neboli stiban SbH₃. Je to zapáchající, bezbarvý a snadno zápalný plyn. Vzniká působením vodíku ve stavu zrodu na rozpustné sloučeniny antimonu. Hořením stibanu vzniká oxid antimonitý Sb₂O₃.

Sulfidy

Sulfidy antimonu jsou ve vodě nerozpustné sloučeniny.

• Sulfid antimonitý Sb₂S₃ je po vysrážení ze studeného roztoku oranžovočervený, po vysrážení z teplejších roztoků nebo při zahřívání oranžovočerveného sulfidu, přechází na šedočernou modifikaci. Sulfid antimonitý je jednou ze sloučenin používaných při výrobě zápalek a je základní rudou používanou k výrobě antimonu.
• Sulfid antimoničný Sb₂S₅ je oranžový prášek, který se používá k vulkanizaci kaučuku.

Halogenidy

Všechny halogenidy lze (až na chlorid antimoničitý SbCl₄) připravit přímým sloučením prvků. Halogenidy antimonu snadno hydrolyzují i vzdušnou vlhkostí, nejstálejší z nich jsou fluoridy.

• Fluorid antimonitý SbF₃ je bezbarvá krystalická látka, snadno se rozplývající na vzduchu. Tvoří podvojné soli s chloridy a sírany alkalických kovů.
• Fluorid antimoničný SbF₅ je bezbarvá olejovitá kapalina. Snadno tvoří podvojné soli a adiční sloučeniny.
• Chlorid antimonitý SbCl₃ je měkká, bezbarvá, na vzduchu dýmající látka. Používá se k moření kovů a v medicíně pro leptání. Snadno tvoří adiční sloučeniny a některé podvojné soli.
• Chlorid antimoničitý SbCl₄ je tmavohnědá kapalina, ktreou nelze připravit v čistém stavu, ale pouze v rovnováze s chloridem antimonitým a antimoničným. Chlorid antimoničitý tvoří komplexní soli.
• Chlorid antimoničný SbCl₅ je nažloutlá olejovitá kapalina. Nalézá uplatnění především v organické syntéze jako chlorační činidlo.
• Bromid antimonitý SbBr₃ je bezbarvá krystalická látka. Snadno tvoří podvojné sloučeniny.
• Bromid antimoničný SbBr₅ neexistuje volný a je znám pouze v podobě svých podvojných sloučenin.
• Jodid antimonitý SbI₃ je rubínově červená krystalická látka, tvořící snadno adiční sloučeniny s jodem.
• Jodid antimoničný SbI₅ je temně hnědá látka.

Oxidy

Oxidy antimonu slouží při přípravě různých barevných pigmentů a barvení keramiky.

• Oxid antimonitý Sb₂O₃ popř. Sb₄O₆ je bílá práškovitá látka, která při větším zahřívání přechází v žlutou modifikaci a při ochlazení zpět v bílou modifikaci. Oxid antimonitý je amfoterní.
• Oxid antimoničitý Sb₂O₄ lépe oxid antimonito-antimoničný je bílý prášek. Vzniká při zahřívání oxidu antimonitého nebo antimoničitého na vzduchu při teplotě 800-900 °C.
• Oxid antimoničitý Sb₂O₅ je nažloutlý prášek. Získává se oxidací oxidu antimoničitého.

Antimonité soli

• Vinan antimonylo-draselný byl znám již ve středověku K[C₄H₂O₆Sb(OH)₂].1/2H₂O jako dávivý kámen neboli tartarus emeticus. Tato sloučenina je dobře rozpustná ve vodě a po požití vyvolává zvracení. Je stejně jako všechny rozpustné soli antimonu jedovatý.
• Síran antimonitý Sb₂(SO₄)₃ je bezbarvá krystalická látka. Získává se rozpouštěním antimonu, oxid antimonitého nebo sulfid antimonitého v horké koncentrované kyselině sírové.
• Dusičnan antimonitý Sb(NO₃)₃ je bílá krystalická látka. Vzniká reakcí oxidu antimonitého s dýmavou kyselinou dusičnou.

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

• Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
• Chemický vzdělávací portál [2]
• WebElements (anglicky) [3]
• Periodická tabulka prvků [4]