אנטימון: היסטוריה, מבנה, תכונות, שימושים וסיכונים - כִּימִיָה - 2025

אנטימון הוא כסף, מבריק מטלואיד, ועם קצת גוון כחלחל. המוצק שלה מאופיין גם בכך שהוא שביר מאוד וקרירי במרקמו. הוא שייך לקבוצה 15 בטבלה המחזורית, ובראשה עומד חנקן. לאחר ביסמוט (ומוסקוביום), זהו המרכיב הכבד ביותר בקבוצה.

זה מיוצג על ידי הסמל הכימי Sb. בטבע הוא מצוי בעיקר בעפרות מינרליות סטיביטיות ואולמניטיות, שהפורמולות הכימיות שלהן הן Sb ₂ S ₃ ו- NiSbS, בהתאמה. הנטייה הגבוהה שלה ליצור סולפידים במקום תחמוצות נובעת מהעובדה שהיא רכה כימית.

אנטימון קריסטלי. מקור: המדע הטוב ביותר

מצד שני, האנטימון הוא גם רך פיזית, ומציג קשיות של 3 בסולם המוה. הוא יציב בטמפרטורת החדר ואינו מגיב עם חמצן באוויר. אך כאשר הוא מחומם בנוכחות חמצן, הוא יוצר טרימוקסיד אנטימון, Sb ₂ O ₃ .

כמו כן, הוא עמיד לפעולה של חומצות חלשות; אבל כשהם חמים הוא מותקף על ידי חומצות חנקתיות והידרוכלוריות.

לאנטימון יש יישומים רבים, ביניהם הוא משמש בסגסוגות עם עופרת ופח, בייצור מצברים לרכב, חומרי חיכוך נמוך וכו '.

למטאלואיד זה התכונה הנדירה של עלייה בנפח כאשר הוא מתמצק, ומאפשר לסגסוגות שלו לתפוס באופן מלא את החלל המשמש לעיצוב המכשיר לייצור.

היסטוריה של גילויו

לִפנֵי הַסְפִירָה

ישנן עדויות לכך שמאז 3100 לפני הספירה שימש אנטימון גופרתי כקוסמטיקה במצרים. במסופוטמיה, עירק של ימינו, נמצאו שרידים של אגרטל וחפץ נוסף המתארך, ככל הנראה, בין 3000 ל 2200 לפני הספירה, בו שימש אנטימון בייצורו.

מבוא המונח

המלומד הרומאי פליניוס הזקן (23-79 לספירה) תיאר את השימוש באנטימון, אותו כינה סטיביוס, בהרחבה של שבע תרופות במאמרו על היסטוריית הטבע. לזכיה אבו מוסא ג'אהיר אבן חייאן (721-815) נזקף זיכיון להכנסת המונח אנטימון לשם שמות היסוד.

הוא השתמש באטימולוגיה הבאה: 'אנטי' כמילה נרדפת לשלילה, ו- 'מונו' בלבד. ואז הוא רצה להדגיש כי אנטוניום לא נמצא רק בטבע. זה כבר ידוע שזה חלק ממינרלים גופרתיים, כמו גם מרכיבים רבים אחרים.

להשיג

על פי ההערכה, נטורן היווני פדניוס דיאסקורידס השיג אנטימון טהור, באמצעות חימום אנטימוני גופרתי בזרם אוויר. המטלורגיסט האיטלקי Vannocio Biringucio, בספר De la Pirotecnia (1540), מביא תיאור של שיטה לבידוד אנטימון.

הכימאי הגרמני אנדראס ליבאביוס (1615), באמצעות תערובת מותכת של ברזל, אנטימון סולפיד, מלח וטרטראט אשלגן, השיג ייצור אנטימון גבישי.

הדו"ח המפורט הראשון בנושא האנטימון נעשה בשנת 1707 על ידי הכימאי הצרפתי ניקולה למרי (1645-1715), בספרו מסה על אנטימון.

מבנה אנטימון

שכבות מקומטות המרכיבות את מבנה הגביש של אנטימון מתכתי או כסוף. מקור: חומרי מדע

התמונה העליונה מציגה את המבנה המקומט בשכבות שאומצו על ידי אטומי ארסן. עם זאת, אנטימון אנטי-אפרורי, הידוע יותר בשם אנטימון מתכתי, מאמצ גם הוא מבנה זה. אומרים שהוא "מקומט" מכיוון שיש אטומי Sb הנעים ויורדים במטוס המורכב מהקליפה.

שכבות אלה, על אף שהן אחראיות לפוטונים הקיימים איתה אינטראקציה, מבריקות זוהר כסוף, גורמות לאנטימון לעבור כמתכת, האמת היא שהכוחות המאחדים אותם הם חלשים; מכאן שהשברים המתכתיים לכאורה של Sb יכולים להיות טחונים בקלות ושבירים או גרגירים.

כמו כן, אטומי ה- Sb בשכבות המקומטים אינם מספיק קרובים בכדי לקבץ את האורביטלים האטומיים שלהם יחד וכך יוצרים פס המאפשר הולכה חשמלית.

כשמסתכלים על כדור אפרפר בנפרד, ניתן לראות שיש לו שלושה קשרי Sb-Sb. ממישור גבוה יותר ניתן היה לראות את Sb במרכז המשולש, כאשר שלושה Sb ממוקמים בקודקודיו. עם זאת, המשולש אינו שטוח ובו שני מפלסים או רצפות.

ההתרבות לרוחב של משולשים כאלה וקשריהם מייצרת שכבות מקומטות, המתיישרות יחד ליצירת גבישים מרומבודריים.

אלוטרופיה

המבנה שתואר זה עתה תואם אנטימון אפרורי, היציב ביותר מבין ארבעת האלוטרופים שלו. שלושת האלוטרופים האחרים (שחור, צהוב ונפיץ) הם גרועים; כלומר הם יכולים להתקיים בתנאים קשים מאוד.

אין הרבה מידע בנוגע למבנים שלהם. עם זאת ידוע שהאנטימון השחור הוא אמורפי, ולכן המבנה שלו מבולגן ומורכב.

אנטימון צהוב יציב מתחת ל -90 מעלות צלזיוס, מתנהג כמו יסוד לא מתכתי וניתן להניח שהוא מורכב מאגרנים קטנים מסוג Sb ₄ (בדומה לאלו של זרחן); כשהוא מחומם הוא הופך לאלוטרופ שחור.

ולגבי אנטימון מתפרץ, זה מורכב ממאגר ג'לטיני שנוצר על הקתודה במהלך אלקטרוליזה של תמיסה מימית של הליד אנטימון.

בזמן החיכוך או ההשפעה הקשים ביותר, המוצק הרך משחרר כל כך הרבה חום שהוא מתפוצץ ומתייצב כאשר האטומים שלו מתגבשים במבנה הגבישי המרוח של אנטימון אפרפר.

נכסים

משקל אטומי

121.76 גרם / מול.

מספר אטומי

51.

תצורה אלקטרונית

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³ .

מצבי חמצון

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

תיאור פיזי

מוצק כסוף זוהר, שביר, עם משטח קשקשי, עם גוון כחלחל. זה יכול להופיע גם כאבקה שחורה.

נקודת המסה

630.63 מעלות צלזיוס.

נקודת רתיחה

1,635 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

-6.697 גרם / ס"מ ³ בטמפרטורת החדר.

-6.53 גרם / ס"מ ³ במצב נוזלי, טמפרטורה שווה או יותר מנקודת ההתכה.

חום של היתוך

19.79 ק"ג / מול.

חום האידוי

193.43 kJ / mol.

יכולת קלורית מולקולרית

25.23 J / mol.K

אלקטרונגטיביות

2.05 (סולם פאולינג).

רדיו אטומי

140 בערב.

קַשִׁיוּת

זהו אלמנט רך, בעל קשיות של 3 בסולם המוהים וניתן לשרוט אותו בזכוכית.

יַצִיבוּת

הוא יציב בטמפרטורת החדר, אינו חווה חמצון. זה גם עמיד להתקפה של חומצות.

איזוטופים

יש לו שני איזוטופים יציבים: ¹²¹ Sb ו- ¹²³ Sb. בנוסף ישנם 35 איזוטופים רדיואקטיביים. האיזוטופ הרדיואקטיבי ¹²⁵ Sb בעל אורך מחצית החיים הארוך ביותר: 2.75 שנים. באופן כללי, איזוטופים רדיואקטיביים פולטים β ⁺ ו- β ^- קרינה .

מוליכות חשמלית ותרמית

אנטימון הוא מוליך גרוע של חום וחשמל.

תגובתיות כימית

זה לא יכול להעביר מימן מחומצות מדוללות. יוצר קומפלקסים יוניים עם חומצות אורגניות ואורגניות. אנטימון מתכתי אינו מגיב באוויר, אלא מומר במהירות לתחמוצת באוויר לח.

הלוגנים וסולפידים מתחמצנים בקלות אנטימון, אם התהליך מתרחש בטמפרטורות גבוהות.

יישומים

סגסוגות

אנטימון משמש בסגסוגת עם עופרת לייצור צלחות לסוללות רכב, לשיפור ההתנגדות של הלוחות, כמו גם למאפייני המטענים.

סגסוגת פח העופרת שימשה לשיפור מאפייני הריתוכים, כמו גם זה של כדורי העקיבה ופוצצי המחסניות. הוא משמש גם בסגסוגות לציפוי כבלים חשמליים.

אנטימון משמש בסגסוגות נגד חיכוך, בייצור סגסוגות בדיל והתקשות עם אחוז פח נמוך בייצור איברים וכלי נגינה אחרים.

יש לו את המאפיין, המשותף עם מים, של עלייה בנפח כאשר הם מתעבים; לפיכך, האנטימון שנמצא בסגסוגות עם עופרת ופח, ממלא את כל החללים בתבניות, ומשפר את הגדרת המבנים המיוצרים עם סגסוגות כאמור.

חסין אש

אנטימון טריוקסיד משמש לייצור תרכובות מעכבי אש, תמיד בשילוב עם מעכבי אש הלוגניים, ברומידים וכלורידים.

מעכבי כיבוי אש יכולים להגיב עם אטומי חמצן ורדיקלים OH, אשר מעכב את האש. מעכבי בעירה אלה משמשים בבגדי ילדים, צעצועים, כלי טיס ובמושבים לרכב.

הם מתווספים גם בשרפי פוליאסטר, ובמרוכבים מפיברגלס לפריטים המשמשים ככיסויים למנועי מטוסים קלים.

תרכובות אנטימון המשמשות כמעכבי אש כוללות: אנטימון אוקסכלוריד, SbOCl; חמצן חמצן, SbO ₅ ; אנטימון טריכלוריד, SbCl ₃ ; וחמצן דו-חמצני, SbO ₃ .

תחום אלקטרוניקה

הוא משמש בייצור מוליכים למחצה, דיודות, גלאי אינפרא אדום באמצע, וייצור טרנזיסטורים. אנטימון אנטי טוהר גבוה, המשמש בטכנולוגיית מוליכים למחצה, מתקבל על ידי הפחתת תרכובות אנטימון עם מימן.

רפואה וטרינרית

תרכובות אנטימוניות שימשו ברפואה מאז ימי קדם כמרפאות כימיה ואנטי-פרוטוזואה. אשלגן אשלגן טרטרט (אסטריק אסטרטי) שימש כאנטישסטוזום במשך זמן רב; משמש, בנוסף, כשרירית, דיאפורטי וכמרפא.

מלחי אנטימון שימשו אף הם למיזוג עורם של בעלי חיים הולמים; כמו aniomalin, and thiomalate ליתיום.

אנטי-מייגן נגד מגהין הוא תרופה המשמשת לטיפול בלשמניאזיס במוקדים חיצוניים של בעלי חיים ביתיים. אם כי, היתרונות הטיפוליים היו מוגבלים.

פיגמנטים וצבעים

תרכובות אנטימון משמשות לייצור צבעים ואטומיזציה באמייל. הם משמשים גם בווימיליון, בפיגמנטים צהובים וכתומים, שהם תוצרים של חמצון איטי של אנטימוני גופרתי.

חלק מהמלחים האורגניים (טרטרטים) שלה משמשים בתעשיית הטקסטיל כדי לעזור בכריכת צבעים מסוימים.

אנטימון גופרתי שימש במצרים העתיקה כ קוסמטיקה להחשכת העיניים.

שימושים אחרים

כמה מלחי אנטימון משמשים כחומרי ציפוי להסרת בועות מיקרוסקופיות הנוצרות על גבי מסכי טלוויזיה. יוני אנטימוני אינטראקציה עם חמצן, ומבטלים את נטייתו ליצור בועות.

אנטימוני (III) גופרית משמש בראשי כמה גפרורי בטיחות. אנטימון גופרתי משמש גם לייצוב מקדם החיכוך של חומרים המשמשים ברפידות בלם לרכב.

האיזוטופ ¹²⁴ Sb, יחד עם הבריליום, משמש כמקור נויטרונים, עם ממוצע אנרגיה של 24 קילוואט. יתר על כן, אנטימון משמש כזרז בייצור פלסטיק.

סיכונים

זהו אלמנט שביר, ולכן ניתן להפיק אבק מזהם מהסביבה במהלך הטיפול בו. אצל עובדים שנחשפו לאבק אנטימון, דרמטיטיס, רניטיס, דלקת בדרכי הנשימה העליונות ודלקת הלחמית.

דלקת ריאות, לעיתים בשילוב עם שינויים ריאתי חסימתיים, תוארה לאחר חשיפה ממושכת.

אנטימון טריוקסיד יכול לגרום לנזק לתפקוד הלב שעלול להיות קטלני.

אצל אנשים שנחשפו לאלמנט זה נצפתה נוכחות של דלקות עור מוגלתיות חולפות.

צריכה רציפה של מינונים נמוכים של מתכת זו עלולה לגרום לשלשול, הקאות וכיבי קיבה. כמו כן, ריכוז נסבל מקסימלית באוויר הוא 0.5 מ"ג / מ ' ³ .

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. מני. (11 במרץ, 2009). אנטימון צהוב ואנטימון מתפרץ. התאושש מ: antimonyproperties.blogspot.com
3. פרופ 'ארנסט כהן וג'יי סי ואן דן בוש. (1914). האלוטרופיה של אנטימון. הליכים רויאל אקד. אמסטרדם. כרך XVII.
4. ויקיפדיה. (2019). אַנטִימוֹן. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. Advameg, Inc. (2019). אַנטִימוֹן. התאושש מ: chemistryexplained.com
6. סייבל מק'וניל. (15 בספטמבר 2018). כימיה: תכונות ויישום של Sb-Antimon. התאושש מ: medium.com