Antimonio giallo. L'antimonio è una sostanza industriale estremamente importante. Metallo o non metallo
DEFINIZIONE
Antimonio situato nel quinto periodo del gruppo V del sottogruppo principale (A) della tavola periodica.
Si riferisce agli elementi p-famiglie. Semi-metallo. Designazione - Sb. Il numero di serie è 51. La massa atomica relativa è 121,75 amu.
Struttura elettronica dell'atomo di antimonio
L'atomo di antimonio è costituito da un nucleo caricato positivamente (+51), all'interno del quale ci sono 51 protoni e 71 neutroni, e 51 elettroni si muovono su cinque orbite.
Fig. 1. Struttura schematica dell'atomo di antimonio.
La distribuzione orbitale degli elettroni è la seguente:
51Sb) 2) 8) 18) 18) 5;
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 3 .
Il livello di energia esterna dell'atomo di antimonio contiene 5 elettroni, che sono valenza. Il diagramma energetico dello stato fondamentale assume la seguente forma:
La presenza di tre elettroni spaiati indica che l'antimonio ha uno stato di ossidazione di +3. A causa della presenza di orbitali liberi 5 d- doppio livello per atomo di antimonio eventualmente stato eccitato (stato di ossidazione +5):
Gli elettroni di valenza di un atomo di antimonio possono essere caratterizzati da un insieme di quattro numeri quantici: n (quanto principale), l (orbitale), m l (magnetico) e s (rotazione):
|
Sublevel |
||||
Esempi di problem solving
ESEMPIO 1
L'antimonio è un elemento chimico (Antimoine francese, Antimonio inglese, Antimonio tedesco, Stibium latino, da cui il simbolo è Sb, o Regulus antimonii; peso atomico \u003d 120, se O \u003d 16) - un metallo bianco-argenteo lucido con una frattura cristallina grossolana o granuloso, a seconda della velocità di solidificazione dallo stato fuso. L'antimonio si cristallizza in romboedri ottusi, molto vicini a un cubo, come il bismuto (vedi), e ha battiti. peso 6.71-6.86. L'antimonio nativo si presenta sotto forma di masse squamose, solitamente contenenti argento, ferro e arsenico; batte il suo peso è 6,5-7,0. È il più fragile dei metalli, facilmente polverulento in una normale malta di porcellana. S. fonde a 629,5 ° [Secondo le ultime definizioni (Heycock e Neville. 1895).] E viene distillato a fuoco bianco; fu determinata anche la sua densità di vapore, che a 1640 ° risultò essere leggermente superiore a quella richiesta per l'adozione di due atomi in una particella - Sb 2 [Furono V. Meyer e G. Biltz che trovarono nel 1889 quanto segue per il vapore densità di C. in relazione ai valori dell'aria: 10,743 a 1572 ° e 9,781 a 1640 °, che indica la capacità della particella di dissociarsi quando riscaldata. Poiché la densità di 8.3 è calcolata per la particella Sb 2, le densità trovate parlano, per così dire, dell'incapacità di questo "metallo" di essere nello stato più semplice, sotto forma di una particella monoatomica di Sb 3, che distingue da metalli veri. Gli stessi autori hanno studiato le densità di vapore di bismuto, arsenico e fosforo. Solo un bismuto è stato in grado di fornire una particella Bi 1; sono state trovate le seguenti densità: 10.125 a 1700 ° e 11.983 a 1600 °, e le densità calcolate per Bi 1 e Bi 2 sono 7.2 e 14.4. Le particelle di fosforo P 4 (a 515 ° - 1040 °) e arsenico As 4 (a 860 °) sono difficili da dissociare dal riscaldamento, soprattutto P 4: a 1700 ° da 3P 4 solo una particella - si potrebbe pensare - si trasforma in 2P 2, e As4 allo stesso tempo subisce una trasformazione quasi completa in As2 Quindi, il più metallico di questi elementi che compongono uno dei sottogruppi della tavola periodica è il bismuto, a giudicare dalla densità del vapore; le proprietà di non metallo appartengono nella misura più grande a fosforo, caratterizzando nello stesso momento l'arsenico e in una dimensione minore - S.]]. È possibile distillare S. in una corrente di gas secco, per esempio. idrogeno, poiché si ossida facilmente non solo nell'aria, ma anche nel vapore acqueo ad alta temperatura, trasformandosi in ossido, o, che è lo stesso, in anidride antimonio:
2Sb + 3H 2 O \u003d Sb2 O3 + 3H 2;
se si scioglie un pezzo di carbone su un carbone davanti a una cerbottana e lo si lascia cadere da una certa altezza su un foglio di carta, si ottiene una massa di palline roventi che rotolano formando un fumo di ossido bianco. A temperature normali, C. non cambia nell'aria. In termini di forme dei composti e in tutte le relazioni chimiche, C. appartiene al gruppo V della tavola periodica degli elementi, cioè al suo sottogruppo meno metallico, che contiene anche fosforo, arsenico e bismuto; si riferisce agli ultimi due elementi nello stesso modo in cui lo stagno nel gruppo IV si riferisce al germanio e al piombo. I tipi più importanti di composti C. sono due - SbX 3 e SbX 5, dove è trivalente e pentavalente; è molto probabile che questi tipi siano unici allo stesso tempo. I composti di C. alogenuro in particolare confermano chiaramente quanto è stato appena detto sulle forme dei composti. Tricloruro
Sb2 S3 + 3HgCl2 \u003d 2SbCl3 + 3HgS
inoltre, il mercurio solforoso volatile rimane più difficile nella storta e SbCl 3 viene distillato sotto forma di un liquido incolore che solidifica in un ricevitore in una massa simile al burro di vacca (Butyrum Antimonii). Fino al 1648 si credeva che il prodotto volatile contenesse mercurio; Glauber ha dimostrato che questa ipotesi è sbagliata quest'anno. Al forte riscaldamento del residuo nella storta, si volatilizza anche e dà una sublimazione cristallina del cinabro (Cinnabaris Antimonii) HgS. Il modo più semplice è preparare SbCl 3 dallo zolfo metallico, agendo su di esso con una lenta corrente di cloro riscaldando Sb + 1 ½ Cl2 \u003d SbCl3, e dopo la scomparsa del metallo si ottiene un prodotto liquido contenente una certa quantità di pentacloruro C.,.:
3SbCl5 + 2Sb \u003d 5SbCl3;
infine, l'SbCl 3 viene distillato. Riscaldando lo zolfo solforoso con acido cloridrico forte, si ottiene un eccesso di SbCl 3 e si sviluppa l'idrogeno solforato:
Sb2 S3 + 6HCl \u003d 2SbCl3 + 3H2 S.
La stessa soluzione si ottiene sciogliendo l'ossido di zolfo in acido cloridrico. Quando si distilla una soluzione acida, prima di tutto, l'acqua e l'acido cloridrico in eccesso vengono distillati, quindi viene rimosso SbCl 3, solitamente giallastro nelle prime porzioni (a causa della presenza di cloruro ferrico) e successivamente incolore. Lo S. tricloruro è una massa cristallina che fonde a 73,2 ° e bolle a 223,5 °, formando un vapore incolore, la cui densità corrisponde pienamente alla formula SbCl 3, cioè 7,8 rispetto all'aria. Attira l'umidità dall'aria, diffondendosi in un liquido trasparente, dal quale può essere nuovamente isolato in forma cristallina quando si trova in un essiccatore su acido solforico. In termini di capacità di dissolversi in acqua (in piccole quantità), SbCl 3 è abbastanza simile ad altri, veri sali di acido cloridrico, ma grandi quantità di acqua decompongono SbCl 3, convertendolo in uno o un altro ossicloruro, secondo l'equazione :
SbCl3 + 2H 2 O \u003d (HO) 2 SbCl + 2HCl \u003d OSbCl + H 2 O + 2HCl
e 4SbCl 3 + 5H 2 O \u003d O5 Sb4 Cl2 + 10HCl
che rappresentano i limiti estremi di azione incompleta dell'acqua (esistono cloroossidi di composizione intermedia); un grande eccesso di acqua porta alla completa rimozione del cloro dal composto di antimonio. L'acqua fa precipitare una polvere bianca di cloroossidi C simili, ma parte dell'SbCl 3 può rimanere in soluzione e precipitare con una quantità maggiore di acqua. Aggiungendo acido cloridrico, è possibile sciogliere nuovamente il precipitato, trasformarlo in una soluzione di SbCl 3. Ovviamente l'ossido di zolfo (vedi sotto) è una base debole, come l'ossido di bismuto, e quindi l'acqua, in eccesso, è in grado di rimuovere da esso acido, convertendo i sali medi di zolfo in sali basici, o, in questo caso, in cloroossidi; l'aggiunta di acido cloridrico è simile a una diminuzione della quantità di acqua reagente, motivo per cui l'ossido di ossicloruro viene convertito in SbCl 3. Viene chiamato il precipitato bianco risultante dall'azione dell'acqua su SbCl 3 algoroth in polvere dal nome del medico veronese che lo utilizzò (alla fine del XVI secolo) per scopi medici.
Se saturiamo il tricloruro solforico fuso con il cloro, otteniamo pentacloruro di zolfo:
SbCl3 + Cl2 \u003d SbCl5
scoperto da G. Rose (1835). Può anche essere ottenuto da zolfo metallico, la cui polvere brucia quando viene versato in un contenitore con cloro:
Sb + 2 ½ Cl2 \u003d SbCl5.
È un liquido incolore o leggermente giallastro che fuma nell'aria e ha un odore sgradevole; al freddo cristallizza sotto forma di aghi e fonde a -6 °; è SbCl 3 volatile, ma in parte si decompone durante la distillazione:
SbCl5 \u003d SbCl3 + Cl2;
sotto una pressione di 22 mm bolle a 79 ° - senza decomposizione (in queste condizioni il punto di ebollizione di SbCl 3 \u003d 113,5 °). La densità del vapore a 218 ° e ad una pressione di 58 mm è 10,0 rispetto all'aria, che corrisponde alla formula parziale di cui sopra (per SbCl 5 la densità del vapore calcolata è 10,3). Con la quantità di acqua calcolata a 0 ° SbCl 5 si ottiene un idrato cristallino SbCl 5 + H 2 O, solubile in cloroformio e fondente a 90 °; con molta acqua si ottiene una soluzione limpida che per evaporazione su acido solforico dà un altro idrato cristallino SbCl 5 + 4H 2 O, che non è più solubile in cloroformio (Anschutz e Evans, Weber). SbCl 5 si riferisce all'acqua calda come un cloruro acido, che fornisce il suo idrato acido in eccesso (vedi sotto). S. penticloruro si trasforma facilmente in tricloruro se ci sono sostanze in grado di aggiungere cloro, per cui viene spesso utilizzato in chimica organica per la clorazione; è un "trasmettitore di cloro". S. tricloruro è in grado di formare composti cristallini, doppi sali con alcuni metalli clorurati; composti simili sono prodotti dal pentacloruro di antimonio con vari composti e ossidi. Composti noti di antimonio e altri alogeni, vale a dire SbF 3 e SbF 5, SbBr3, SbJ3 e SbJ 5.
, o anidride di antimonio, appartiene al tricloruro di tipo C e quindi può essere rappresentato dalla formula Sb 2 O3, ma la determinazione della densità di vapore (a 1560 °, V. Meyer, 1879), che risulta essere 19,9 rispetto all'aria, ha mostrato che questo ossido dovrebbe dare una formula doppia Sb 4 O6, analogamente alle anidridi ossee e fosforose. L'ossido di S. si presenta in natura sotto forma di valentinite, formando prismi bianchi e lucenti del sistema rombico, battiti. peso 5,57, e meno spesso - senarmontite - ottaedri incolori o grigi, con battiti. peso. 5,2-5,3, e talvolta copre anche sotto forma di un rivestimento terroso - antimonio ocra - vari minerali di C.L'ossido si ottiene anche sparando C. sulfureo e si pone come prodotto finale dell'azione dell'acqua su SbCl 3 in forma cristallina e in forma amorfa durante il trattamento di zolfo metallico o solforoso con acido nitrico diluito quando riscaldato. L'ossido di zolfo è bianco; diventa giallo quando riscaldato, si scioglie a una temperatura più alta e infine si volatilizza con il calore bianco. Quando l'ossido fuso viene raffreddato, si ottiene in forma cristallina. Se l'ossido di carbonio viene riscaldato in presenza di aria, assorbe ossigeno, convertendosi nell'ossido non volatile SbO 2, o, più probabilmente, in Sb 2 O4 (vedi sotto). Le proprietà di base dell'anidride solforosa sono molto deboli, come già indicato sopra; i suoi sali sono più spesso di base. Degli acidi ossigenati minerali, quasi un acido solforico è in grado di produrre sali C; il sale medio Sb 2 (SO4) 3 si ottiene quando un metallo od ossido viene riscaldato con acido solforico concentrato, sotto forma di una massa bianca e cristallizza da acido solforico leggermente diluito in lunghi aghi setosi; l'acqua lo decompone in sale basico solubile acido e insolubile. Ci sono sali con acidi organici, per esempio. sale basico di antimonio-potassio dell'acido tartarico, o pietra emetica KO-CO-CH (OH) -CH (OH) -CO-O-SbO + ½ H2 O (Tartarus emeticus), piuttosto solubile in acqua (a 12,5 wt. frequente a 21 °). D'altra parte, l'ossido di zolfo possiede deboli proprietà di anidrite, come si può facilmente vedere se una soluzione di potassio caustico o idrossido di sodio viene aggiunta a una soluzione di SbCl 3: il precipitato bianco risultante si dissolve in un eccesso del reagente, simile al custodia per soluzioni di sali di alluminio. I sali dell'acido antimonio sono noti principalmente per il potassio e il sodio, ad esempio, cristallizza da una soluzione bollente di Sb 2 O3 in soda caustica sodio antimonio NaSbO2 + 3H2 O, in ottaedri lucenti; tali sali sono anche noti - NaSbO 2 + 2HSbO2 e KSbO 2 + Sb2 O3 [Forse questo sale può essere considerato un doppio sale basico, potassio-antimonio, acido orto-antimonico -
]. L'acido corrispondente, cioè metacido (per analogia con i nomi degli acidi fosforici), HSbO 2, tuttavia, è sconosciuto; sono noti orto- e pirroacidi: H 3 SbO3 è ottenuto sotto forma di polvere bianca fine per azione di acido nitrico su una soluzione del detto doppio sale di acido tartarico e ha questa composizione dopo essiccamento a 100 °; Н 4 Sb2 O5 si forma se una soluzione alcalina di zolfo trisolforoso è esposta all'azione del solfato di rame in una quantità tale che il filtrato cessa di dare un precipitato arancione con acido acetico - il precipitato diventa quindi bianco e ha la composizione specificata.
L'ossido più alto del pentacloruro di tipo C è anidride di antimonio Sb2 O5. Si ottiene per azione dell'acido nitrico in forte ebollizione sulla polvere di zolfo o sul suo ossido; la polvere risultante viene quindi riscaldata delicatamente; di solito contiene una miscela di un ossido inferiore. Nella sua forma pura, l'anidride può essere ottenuta da soluzioni di sali di acido antimonio, decomponendole con acido nitrico e sottoponendo a riscaldamento il precipitato lavato fino a completa rimozione degli elementi acquosi; è una polvere giallastra, insolubile in acqua, tuttavia, che le conferisce la capacità di tingere di rosso una cartina di tornasole blu. In acido nitrico l'anidride è completamente insolubile, in acido cloridrico (forte) si dissolve, seppur lentamente, completamente; se riscaldato con ammoniaca, può evaporare. Sono noti tre idrati di anidride antimonio aventi una composizione corrispondente agli idrati di anidride fosforica. Acido orto-antimico H3 SbO4 è ottenuto da acido metastimico di potassio tramite trattamento con acido nitrico diluito e ha la composizione adeguata dopo lavaggio ed asciugatura a 100 °; a 175 ° si trasforma nel metacido HSbO3; entrambi gli idrati sono polveri bianche, solubili in soluzioni di potassio caustico e difficili - in acqua; quando riscaldati, si trasformano in anidride. Acido pirostimonico(Fremy lo chiamava metacido) si ottiene per azione dell'acqua calda sul pentacloruro C. sotto forma di precipitato bianco, che essiccato all'aria ha la composizione H 4 Sb2 O7 + 2H 2 O, ea 100 ° essa si trasforma in acido anidro, che a 200 ° (e anche solo quando si sta sott'acqua - nel tempo) si trasforma in metacido. Il pirocido è più solubile in acqua rispetto all'ortoacido; può anche dissolversi in ammoniaca fredda, di cui l'ortoacido non è capace. I sali sono noti solo per meta e piracidi, che probabilmente danno il diritto di dare all'ortoacido la formula HSbO 3 + H 2 O, da considerarlo un idrato di metacido. I metasalti di sodio e potassio si ottengono per fusione della polvere di zolfo metallico (o da zolfo solforoso) con il corrispondente nitrato. Con KNO 3, dopo lavaggio con acqua, si ottiene una polvere bianca, solubile in quantità apprezzabile in acqua e capace di cristallizzare; il sale isolato dalla soluzione ed essiccato a 100 ° contiene acqua 2KSbO3 + 3H2O; a 185 ° perde una particella di acqua e si trasforma in KSbO 3 + H2 O. Il corrispondente sale sodico ha la composizione 2NaSbO3 + 7H2 O, che a 200 ° perde 2H 2 O e diventa anidro solo con calore rosso. Anche l'acido carbonico è in grado di decomporre questi sali: se la CO2 viene fatta passare attraverso una soluzione di sale di potassio, si ottiene un precipitato scarsamente solubile di tale sale acido 2K 2 O ∙ 3Sb2 O5 + 7H2 O (questo è dopo l'essiccazione a 100 ° , dopo l'essiccazione a 350 ° c'è ancora 2H 2 O). Se si scioglie il metacido in una soluzione calda di ammoniaca, poi raffreddandosi, il sale di ammonio (NH 4) SbO3 cristallizza, che è difficile da sciogliere a freddo. Ossidando l'ossido solforico, sciolto in potassio caustico (potassio acido-antimonio), con un camaleonte e poi evaporando il filtrato, si ottiene acido pirosantimico acido potassicoK 2 H2 Sb2 O7 + 4H 2 O; questo sale è abbastanza solubile in acqua (a 20 ° - 2,81 ore di sale anidro in 160 ore di acqua) e serve come reagente per l'analisi qualitativa dei sali di sodio (in una soluzione media), poiché il corrispondente sale cristallino è Na 2 H2 Sb2 O7 + 6H2 O è molto difficile da sciogliere in acqua. Si può dire che sia il sale sodico più difficilmente solubile, soprattutto in presenza di una certa quantità di alcol; quando c'è solo lo 0,1% di sale di sodio in soluzione, anche in questo caso appare un precipitato di pirosalto cristallino. Poiché anche i sali di antimonio di litio, ammonio e metalli alcalino terrosi formano precipitati, è chiaro che questi metalli devono essere rimossi in anticipo. I sali di altri metalli sono difficilmente solubili o insolubili in acqua; possono essere ottenuti per doppia decomposizione sotto forma di precipitati cristallini e vengono convertiti da acidi deboli in sali acidi, mentre gli acidi forti spostano completamente l'acido antimonico. Quasi tutti gli antimoniati sono solubili in acido cloridrico.
Con un forte riscaldamento in aria di ciascuno degli ossidi di zolfo descritti, si ottiene un altro ossido, ovvero Sb 2 O4:
Sb2 O5 \u003d Sb2 O4 + ½O2 e Sb 2 O3 + ½O2 \u003d Sb2 O4.
Questo ossido può essere considerato contenente zolfo trivalente e pentavalente, cioè, in questo caso, sarebbe il sale medio dell'acido ortosantimonico Sb "" SbO4 o il sale basico del metacido OSb-SbO 3. Questo ossido è il più stabile alle alte temperature e rappresenta un'analogia con il piombo rosso (vedi Piombo) ed in particolare con il corrispondente ossido di bismuto Bi 2 O4 (vedi Bismuto). Sb 2 O4 è una polvere bianca non volatile che è molto difficile da sciogliere in acidi e si ottiene insieme a Sb 2 O3 durante la combustione di C. solforose naturali - Sb2 O4 ha la capacità di combinarsi con gli alcali; alla fusione con la potassa, dopo lavaggio con acqua, si ottiene un prodotto bianco, solubile in acqua calda e avente la composizione K 2 SbO5; questa sostanza simile al sale è, forse, il doppio sale antimonio-potassio dell'acido ortosantimico (OSb) K 2 SbO4. L'acido cloridrico precipita dalla soluzione di tale sale il sale acido K 2 Sb4 O9, che può essere considerato un doppio sale dell'acido pirosantimico, ovvero (OSb) 2 K2 Sb2 O7. In natura, esistono sali doppi (?) Simili per calcio e rame: romeite (OSb) CaSbO4 e ammiolite (OSb) CuSbO4. C. può essere pesato sotto forma di Sb 2 O4 durante l'analisi quantitativa; è solo necessario calcinare il composto di ossigeno flussato del metallo con un buon accesso all'aria (in un crogiolo aperto) e fare molta attenzione che i gas combustibili della fiamma non entrino nel crogiolo.
Con il metodo di formazione dei composti dello zolfo, lo zolfo, come l'arsenico, può essere classificato tra i metalli reali con maggiore giustificazione rispetto, ad esempio, al cromo. Tutti i composti di zolfo trivalente in soluzioni acide (soprattutto in presenza di acido cloridrico) sotto l'azione dell'idrogeno solforato si trasformano in un precipitato rosso-arancio di zolfo trisolforoso, Sb 2 S3, che inoltre contiene anche acqua. Composti di C. pentavalente, anche in presenza di acido cloridrico, con idrogeno solforato danno una polvere rosso-giallastra di C. pentavalente Sb 2 S5, solitamente contenente una miscela di Sb 2 S3 e zolfo libero; Sb 2 S5 puro si ottiene aggiungendo a temperatura ordinaria un eccesso di acqua di idrogeno solforato ad una soluzione acidificata di sale di antimonio (Bunsen); in miscela con Sb 2 S3 e zolfo, si ottiene se si fa passare l'idrogeno solforato in una soluzione acida riscaldata; più bassa è la temperatura della soluzione precipitata e più veloce è il flusso di idrogeno solforato, meno si ottengono Sb 2 S3 e zolfo e più pulisce il precipitato Sb 2 S5 (Bosêk, 1895). D'altra parte, Sb 2 S3 e Sb 2 S5, come i corrispondenti composti di arsenico, hanno le proprietà delle anidridi; queste sono tioanidridi; combinandosi con solfuro di ammonio o con solfuro di potassio, sodio, bario, ecc., danno tiosalto, per esempio. Na 3 SbS4 e Ba 3 (SbS4) 2 o KSbS 2, ecc. Questi sali sono apparentemente analoghi ai sali di ossigeno di elementi del gruppo fosforo; contengono zolfo bivalente al posto dell'ossigeno e sono solitamente chiamati solfosali, il che porta a confusione di concetti, richiamando i sali degli acidi solfonici organici, che sarebbero sempre meglio chiamati acidi solfonici [Allo stesso modo, i nomi delle anidridi solfoniche (SnS 2, As2 S5 , ecc.) e le basi sulfo (N 2 S, BaS, ecc.) dovrebbero essere sostituite con tioanidridi e basi tio.]. Trisulfur C. Sb 2 S3 sotto il nome lucentezza dell'antimonio rappresenta il minerale più importante C .; è abbastanza comune tra le rocce cristalline e più antiche; si trova in Cornwallis, Ungheria, Transilvania, Westfalia, Foresta Nera, Boemia, Siberia; in Giappone si trova sotto forma di cristalli particolarmente grandi e ben formati, e nel Borneo si trovano depositi significativi. Sb 2 S3 cristallizza in prismi e di solito forma masse radianti-cristalline, grigio-nere con una lucentezza metallica; batte peso 4,62; fusibile e facilmente frantumato in una polvere che macchia le dita come la grafite ed è stata a lungo utilizzata (Bibbia, Libro del Profeta Ezechiele, XXIII, 40) come agente cosmetico per eyeliner; con il nome di "antimonio" veniva utilizzato e, probabilmente, è ancora utilizzato per questo scopo nel nostro paese. Il S. solforoso nero in commercio (Antimonium crudum) è il minerale fuso; questo materiale alla frattura presenta colore grigio, lucentezza metallica e aggiunta cristallina. Inoltre, in natura, ci sono numerosi composti salini Sb 2 S3 con vari metalli di zolfo (basi tio), ad esempio: berthierite Fe (SbS2) 2, wolfsbergite CuSbS2, boulangerite Pb3 (SbS3) 2, pirargirite o argento rosso minerale, Ag 3 SbS3 e altri Minerali contenenti, oltre a Sb 2 S3, zinco solfuro, rame, ferro e arsenico, sono i cosiddetti. minerali sbiaditi. Se lo zolfo trisolforoso fuso viene rapidamente raffreddato fino a solidificazione (versato in acqua), si ottiene in forma amorfa e quindi ha battiti inferiori. il peso, precisamente 4,15, ha un colore grigio piombo, a strati sottili traspare di rosso giacinto e sotto forma di polvere ha un colore rosso-marrone; non conduce elettricità, caratteristica della modificazione cristallina. Dal cosiddetto. fegato di antimonio (hepar antimontii), che si ottiene fondendo Sb 2 S3 cristallino con potassa caustica o potassa e contiene una miscela di tioantimoniite e antimoniite di potassio [Le soluzioni di un tale fegato sono molto capaci di assorbire l'ossigeno atmosferico. Un'altra varietà di fegato, che si prepara da una miscela in polvere di Sb 2 S3 e nitrato (in quantità uguali), e la reazione parte da un carbone caldo gettato nella miscela, e procede molto vigorosamente con l'aggiunta graduale della miscela, contiene , oltre a KSbS 2 e KSbO 2, anche K 2 SO4, nonché una certa quantità di acido antimonico (sale K).]:
2Sb2 S3 + 4KOH \u003d 3KSbS2 + KSbO2 + 2H2 O
allo stesso modo si può ottenere lo zolfo trisolforoso amorfo, per il quale il fegato viene rimosso con acqua e la soluzione filtrata viene decomposta con acido solforico, oppure si tratta Sb 2 S3 cristallino con una soluzione bollente di KOH (o K 2 CO 3) e quindi il filtrato viene decomposto con acido; in entrambi i casi il precipitato viene lavato con acido molto diluito (tartarico alla fine) e acqua ed essiccato a 100 °. Il risultato è una polvere di zolfo solforosa di colore rosso-marrone chiaro, facilmente sporca, che è solubile in acido cloridrico, alcali caustici e carbonici molto più facilmente rispetto all'Sb 2 S3 cristallino. Preparazioni simili di S. solforosa, solo non completamente pura, sono note da tempo con il nome di "kermes minerale" e sono state usate in medicina e come pittura. Il precipitato rosso-arancio dell'idrato Sb 2 S3, che si ottiene per azione dell'idrogeno solforato su soluzioni acide di C. ossido, perde acqua (lavata) a 100 ° -130 ° e si trasforma in una trasformazione nera a 200 °; sotto uno strato di acido cloridrico diluito in un flusso di anidride carbonica, questa trasformazione avviene già durante l'ebollizione (esperimento di conferenza di Mitchell, 1893). Se si aggiunge acqua di idrogeno solforato a una soluzione di pietre emetiche, si ottiene una soluzione rosso-arancio (in luce trasmessa) di Sb 2 S3 colloidale, che precipita quando vengono aggiunti cloruro di calcio e alcuni altri sali. Il riscaldamento in un flusso di idrogeno porta Sb 2 S3 ad una completa riduzione del metallo, mentre in atmosfera di azoto sublima solo. Crystalline Sb 2 S3 è usato per preparare altri composti C, ed è anche usato come sostanza combustibile miscelata con il sale di Berthollet e altri ossidanti per scopi pirotecnici, fa parte delle teste di fiammiferi svedesi ed è usato per altri dispositivi di accensione, e ha anche valore medicinale - come lassativo per animali (cavalli). Lo zolfo pentasolforoso può essere ottenuto come sopra indicato oppure per decomposizione con acido diluito dei suddetti tiosali solubili:
2K 3 SbS4 + 6HCl \u003d Sb2 S5 + 6KCl + 3H2 S.
Non si trova in natura, ma è noto da molto tempo; Glauber descrisse (nel 1654) di ottenerlo dalla scoria che si forma durante la preparazione di S. metallico dalla lucentezza dell'antimonio fondendolo con tartaro e salnitro per azione dell'acido acetico e lo raccomandò come lassativo (panacea antimonialis seu sulphur purgans universale). Questo composto solforoso deve essere trattato in analisi: l'idrogeno solforato precipita i metalli del 4 ° e 5 ° gruppo analitico dalla soluzione acidificata; tra questi ultimi c'è S .; di solito è precipitato come una miscela di Sb 2 S5 e Sb 2 S3 (vedi sopra) o solo sotto forma di Sb 2 S 3 (quando non c'erano composti di tipo SbX 5 nella soluzione precipitata) e quindi separato dall'azione di polisolfuro di ammonio dai 4 ° gruppi di metalli solforosi che rimangono nel sedimento; Sb 2 S3 viene convertito dall'ammonio polisolforoso in Sb 2 S5, quindi tutto lo zolfo si trova in soluzione sotto forma di tiosalto di ammonio di tipo superiore, dal quale, dopo filtrazione, precipita con acido tra loro. metalli solforosi del 5 ° gruppo, se presenti nella sostanza in esame. Lo zolfo pentasolforico è insolubile in acqua, facilmente solubile in soluzioni acquose di alcali caustici, loro sali carbonati e metalli alcalini solforosi, anche nel solfuro di ammonio e in una soluzione calda di ammoniaca, ma non nel carbonato di ammonio. Quando Sb 2 S5 è esposto alla luce solare o riscaldato sott'acqua a 98 °, e anche senza acqua, ma in assenza di aria, si decompone secondo l'equazione:
Sb2 S5 \u003d Sb2 S3 + 2S
per questo, riscaldato con acido cloridrico forte, dà zolfo, idrogeno solforato e SbCl 3. Acido tiosantimico Nampium, o "sale di Schlippe", che cristallizza in grandi tetraedri regolari, incolori o giallastri, con la composizione Na 3 SbS4 + 9H 2 O, può essere ottenuto sciogliendo una miscela di Sb 2 S3 e zolfo in una soluzione di soda caustica di un una certa concentrazione o fondendo solfato di sodio anidro e Sb 2 S3 con carbone e quindi facendo bollire una soluzione acquosa della lega risultante con zolfo. Le soluzioni di questo sale hanno una reazione alcalina e un sapore salino, rinfrescante e allo stesso tempo metallico-amaro. Il sale di potassio può essere ottenuto allo stesso modo, e il sale di bario appare quando Sb 2 S5 si dissolve in una soluzione di BaS; questi sali formano cristalli della composizione K3 SbS4 + 9H2 O e Ba 3 (SbS4) 2 + 6H 2 O. Lo zolfo penta-solforico è utilizzato nella vulcanizzazione della gomma (vedi) e le conferisce un noto colore rosso-bruno. Idrogeno di antimonio
2SbH3 + 6S \u003d Sb2 S З + 3H2 S
per cui si ottiene una modifica rosso-arancio di Sb 2 S3; agisce in modo decomponente, anche al buio, e l'idrogeno solforato, che a sua volta si decompone durante questo:
2SbH3 + 3H 2 S \u003d Sb2 S3 + 6H 2.
Se SbH 3 (con H 2) viene passato in una soluzione di nitrato d'argento, si ottiene un precipitato nero, che è argento antimonio con una miscela di argento metallizzato:
SbH3 + 3AgNO3 \u003d Ag3 Sb + 3HNO3;
questo composto di S. si trova anche in natura: discrazite. Soluzioni di alcali caustici dissolvono SbH 3, acquisendo un colore marrone e la capacità di assorbire ossigeno dall'aria. L'idrogeno arsenico è caratterizzato da relazioni simili; entrambi i composti dell'idrogeno non mostrano la minima capacità di dare derivati \u200b\u200bdi tipo ammonico; ricordano più l'idrogeno solforato e mostrano proprietà acide. Altri composti dell'idrogeno dell'idrogeno, che sono più poveri di idrogeno, non sono noti con certezza, a giudicare per analogie; lo zolfo metallico, ottenuto per elettrolisi e capace di esplodere, contiene idrogeno; forse qui è presente un composto di idrogeno simile, che è esplosivo, come l'acetilene povero di idrogeno o l'acido idrazoico. L'esistenza di un composto idrogeno volatile, anche gassoso, per lo zolfo consente, in particolare, di classificarlo come non metallico; e la sua non metallicità è probabilmente associata alla capacità di dare varie leghe con metalli. Composti organometallici
A PARTIRE DAL . trovare un'applicazione molto significativa; la presenza di zolfo in essi provoca un aumento della lucentezza e della durezza, e con quantità significative - e la fragilità dei metalli fusi con essa. Una lega composta da piombo e zolfo (solitamente 4 ore e 1 ora) viene utilizzata per la colata di lettere tipografiche, per le quali vengono spesso preparate leghe contenenti, inoltre, una notevole quantità di stagno (10-25%), e talvolta anche una piccola rame (circa 2%). Il cosidetto. "British metal" è una lega di 9 parti di stagno, 1 parte di S. e contiene rame (fino allo 0,1%); è usato per fare teiere, caffettiere, ecc. utensili. "Metallo bianco o antifrizione" - leghe utilizzate per i cuscinetti; tali leghe contengono circa il 10% di zolfo e fino all'85% di stagno, che a volte viene sostituito da quasi la metà del piombo (Babbit's metall), inoltre, fino al 5% di rame, la cui quantità diminuisce a favore dello zolfo all'1,5%, se la lega è piombo; 7 ore C. con 3 ore di ferro si forma durante il calore bianco "Lega di Reaumur", che è molto dura e dà scintille quando viene lavorata per limatura Due composti cristallini con zinco (Cooke jr.) Zn3 Sb2 e Zn 2 Sono noti Sb2 e una lega viola con rame della composizione Cu 2 Sb (Regulus Veneris) .Leghe con sodio o potassio, che vengono preparate fondendo zolfo con anidride carbonica, metalli alcalini e carbone, oltre a riscaldare ossido di zolfo con tartaro, sono abbastanza costanti nello stato continuo nell'aria. ma sotto forma di polveri e con un contenuto significativo di metalli alcalini, possono infiammarsi spontaneamente nell'aria e l'idrogeno viene rilasciato con l'acqua, dare un alcali caustico in soluzione e polvere di antimonio nel sedimento ., contiene fino al 12% di ka lium e viene utilizzato per ottenere composti organometallici di C. (vedi. (Vedi anche Leghe.)
2SbCl3 + 3ZnR2 \u003d 2SbR З + 3ZnCl2,
dove R \u003d CH 3 o C 2 H5, ecc., nonché nell'interazione di RJ, radicali alcolici iodati, con la suddetta lega di C. con potassio. Trimetilstibina Sb (CH3) 3 bolle a 81 °, sp. peso 1.523 (15 °); la trietilstibina bolle a 159 °, batte. peso 1.324 (16 °). Sono liquidi quasi insolubili in acqua e dall'odore di cipolla che si accendono spontaneamente nell'aria. Connettendosi con RJ, gli stibins danno stibonia ioduro R4 Sb-J, da cui - del tutto analogo ai radicali idrocarburici quattro sostituiti di ioduro di ammonio, fosfonio e arsonio - è possibile ottenere idrati basici di ossidi di stibonio sostituiti R 4 Sb-OH, che hanno le proprietà degli alcali caustici. Ma, inoltre, le stibine sono molto simili nelle loro relazioni con i metalli elettropositivi bivalenti; non solo si combinano facilmente con cloro, zolfo e ossigeno, formando composti simili al sale, per esempio. (CH 3) 3 Sb \u003d Cl2 e (CH 3) 3 Sb \u003d S, e ossidi, ad esempio (CH 3) 3 Sb \u003d O, ma spostano anche l'idrogeno dagli acidi, come lo zinco, ad esempio:
Sb (C2 H 5) 3 + 2СlH \u003d (С 2 H5) 3 Sb \u003d Сl 2 + Н 2.
Le stibine solforose precipitano i metalli solforosi dalle soluzioni saline, trasformandosi nei sali corrispondenti, ad esempio:
(C2 H5) 3 Sb \u003d S + CuSO4 \u003d CuS + (C2 H5) 3 Sb \u003d SO4.
Una soluzione del suo ossido può essere ottenuta da stibina solfato precipitando acido solforico con barite caustica:
(C2 H5) 3 Sb \u003d SO 4 + Ba (OH) 2 \u003d (C 2 H5) 3 Sb \u003d O + BaSO 4 + H 2 O.
Tali ossidi si ottengono anche per attenta azione dell'aria sugli stibini; sono solubili in acqua, neutralizzano gli acidi e precipitano ossidi di metalli veri. Nella composizione e nella struttura, gli ossidi delle stibine sono completamente analoghi agli ossidi delle fosfine e delle arsine, ma differiscono da essi per le proprietà di base fortemente espresse. La trifenilstibina Sb (C6 H5) 3, che si ottiene per azione del sodio su una soluzione benzenica di una miscela di SbCl 3 con cloruro di fenile e cristallizza in lastre trasparenti fondendo a 48 °, è in grado di combinarsi con gli alogeni, ma non con lo zolfo o CH 3 J: la presenza di fenili negativi abbassa, poi, le proprietà metalliche degli stibini; questo è tanto più interessante perché i rapporti corrispondenti di composti analoghi di bismuto più metallico sono completamente invertiti: le bismutine Β iR3 contenenti radicali limitanti non sono affatto in grado di addizione, a Β i (C6 Η 5) 3 dà (C 6 H5) 3 Bi \u003d Cl2 e (C 6 H5) 3 Bi \u003d Br 2 (vedi Bismuto). Come se la natura elettropositiva di Bi dovesse essere indebolita dai fenili elettronegativi per formare un composto come un atomo di metallo bivalente. S. S. Kolotov.
Dizionario enciclopedico di F.A. Brockhaus e I.A. Efron. - S.-Pb.: Brockhaus-Efron... - ORO (lat. Aurum), Au (leggi "aurum"), un elemento chimico con numero atomico 79, massa atomica 196.9665. È noto fin dall'antichità. In natura, esiste un isotopo stabile, 197Au. Configurazione degli involucri elettronici esterni e pre-esterni ... ... Dizionario enciclopedico
- (French Chlore, German Chlor, English Chlorine) un elemento del gruppo degli alogeni; firmalo Cl; peso atomico 35,451 [Secondo il calcolo di Clarke dei dati Stas.] a O \u003d 16; particella Cl 2, alla quale le densità trovate da Bunsen e Regno corrispondono bene rispetto a ... ...
- (chem .; Phosphore French., Phosphor German., Phosphorus English. and Lat., da cui la designazione P, a volte Ph; peso atomico 31 [In tempi moderni, il peso atomico di F. trovato (van der Plaats) come segue : 30,93 da restauro con un certo peso di F. metallo ... ... Dizionario enciclopedico di F.A. Brockhaus e I.A. Efron
Dizionario enciclopedico di F.A. Brockhaus e I.A. Efron
- (Soufre French, Sulphur or Brimstone English, Schwefel German, θετον Greek, Latin Sulphur, da cui il simbolo S; peso atomico 32,06 a O \u003d 16 [Determinato da Stas dalla composizione del solfuro d'argento Ag 2 S]) appartiene a tra i più importanti elementi non metallici. ... ... Dizionario enciclopedico di F.A. Brockhaus e I.A. Efron
- (Platine fr., Platina o um inglese, Platin tedesco; Pt \u003d 194,83, se O \u003d 16 secondo K. Seibert). P. è solitamente accompagnato da altri metalli e quelli di questi metalli che sono adiacenti ad esso nelle loro proprietà chimiche sono chiamati ... ... Dizionario enciclopedico di F.A. Brockhaus e I.A. Efron
- (Soufre French, Sulphur or Brimstone English, Schwefel German, θετον Greek, Latin Sulphur, da cui il simbolo S; peso atomico 32,06 a O \u003d 16 [Determinato da Stas dalla composizione del solfuro d'argento Ag2S]) appartiene al numero i più importanti elementi non metallici. Lei ... ... Dizionario enciclopedico di F.A. Brockhaus e I.A. Efron
S; g. [Persiano. surma metal] 1. Elemento chimico (Sb), metallo bianco bluastro (utilizzato in varie leghe nella tecnologia, nella stampa). Fondere l'antimonio. Composto di antimonio con zolfo. 2. Ai vecchi tempi: tintura per capelli anneriti, sopracciglia, ciglia ... ... Dizionario enciclopedico
- (pers. sourme). Un metallo che si trova naturalmente in combinazione con lo zolfo; usato in medicina come emetico. Dizionario di parole straniere incluso nella lingua russa. Chudinov AN, 1910. ANTIMONIO, metallo grigio; batte in. 6.7; ... ... Dizionario di parole straniere della lingua russa
DEFINIZIONE
Antimonio - il cinquantunesimo elemento della tavola periodica. Designazione - Sb dal latino "stibium". Situato nel quinto periodo, gruppo VA. Si riferisce a semimetalli. La carica del nucleo è 51.
L'antimonio si trova naturalmente in combinazione con lo zolfo - sotto forma di lucentezza dell'antimonio] 6 o antimonite, Sb 2 S 3. Nonostante il fatto che il contenuto di antimonio nella crosta terrestre sia relativamente basso, l'antimonio era noto nei tempi antichi. Ciò è dovuto alla prevalenza della lucentezza dell'antimonio in natura e alla facilità di ottenerne l'antimonio.
Allo stato libero, l'antimonio forma cristalli bianco-argentei (Fig.1) con una lucentezza metallica e una densità di 6,68 g / cm 3. Simile a un metallo in apparenza, l'antimonio cristallino è fragile e conduce il calore e la corrente elettrica molto peggio dei metalli ordinari. Oltre all'antimonio cristallino, sono note anche altre modificazioni allotropiche.
Figura: 1. Antimonio. Aspetto.
Peso atomico e molecolare dell'antimonio
Il peso molecolare relativo della sostanza (M r) è un numero che mostra quante volte la massa di una data molecola è maggiore di 1/12 della massa di un atomo di carbonio, e massa atomica relativa di un elemento (A r) - quante volte la massa media degli atomi di un elemento chimico è più di 1/12 della massa di un atomo di carbonio.
Poiché in uno stato libero l'antimonio esiste sotto forma di molecole Sb monoatomiche, i valori delle sue masse atomiche e molecolari coincidono. Sono pari a 121.760.
Isotopi di antimonio
È noto che in natura l'antimonio può essere trovato sotto forma di due isotopi stabili 121 Sb (57,36%) e 123 Sb (42,64%). I loro numeri di massa sono rispettivamente 121 e 123. Il nucleo dell'isotopo di antimonio 121 Sb contiene cinquantuno protoni e settanta neutroni, e l'isotopo 123 Sb contiene quel numero di protoni e settantadue neutroni.
Esistono isotopi instabili artificiali di antimonio con numeri di massa da 103 a 139, oltre a più di venti stati isomerici dei nuclei, tra cui l'isotopo 125 Sb più longevo con un'emivita di 2,76 anni.
Ioni di antimonio
Al livello di energia esterna dell'atomo di antimonio, ci sono cinque elettroni, che sono valenza:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2 5p 3.
Come risultato dell'interazione chimica, l'antimonio cede i suoi elettroni di valenza, ad es. è il loro donatore e si trasforma in uno ione caricato positivamente o accetta elettroni da un altro atomo, ad es. è il loro accettore e si trasforma in uno ione caricato negativamente:
Sb 0 -3e → Sb 3+;
Sb 0 -5e → Sb 5+;
Sb 0 + 3e → Sb 3-.
Molecola e atomo di antimonio
Nello stato libero, l'antimonio esiste sotto forma di molecole Sb monoatomiche. Ecco alcune proprietà che caratterizzano l'atomo e la molecola di antimonio:
Leghe di antimonio
L'antimonio viene aggiunto ad alcune leghe per indurirle. Una lega di antimonio, piombo e una piccola quantità di stagno è chiamata metallo tipografico, o garte, e viene utilizzata per creare caratteri tipografici. La lega antimonio-piombo (dal 5 al 15% di Sb) viene utilizzata per la produzione di piastre, fogli e tubi di batterie al piombo per l'industria chimica.
Esempi di problem solving
ESEMPIO 1
L'antimonio è un metallo velenoso (semi-metallo),
utilizzato in metallurgia, medicina e ingegneria
Pietre e minerali tossici e velenosi
L'antimonio (latino Stibium, indicato dal simbolo Sb) è un elemento con numero atomico 51 e peso atomico 121,75. È un elemento del sottogruppo principale del quinto gruppo, il quinto periodo del sistema periodico di elementi chimici di D.I. Mendeleev. L'antimonio è un metallo (semi-metallo) di un colore bianco-argenteo con una tinta bluastra, una struttura a grana grossa. Nella sua forma abituale, forma cristalli con una lucentezza metallica e una densità di 6,68 g / cm3.
Simile al metallo in apparenza, l'antimonio cristallino è fragile e conduce il calore e la corrente elettrica peggio dei metalli convenzionali. In natura sono noti due isotopi stabili, 121Sb (abbondanza isotopica 57,25%) e 123Sb (42,75%). Nella foto - Antimonio. Distretto di Tulare, pz. California. STATI UNITI D'AMERICA. Foto: A.A. Evseev.
L'umanità conosceva l'antimonio fin dall'antichità: nei paesi dell'Est veniva utilizzato circa 3000 anni a.C. e. per la fabbricazione di navi. Composto di antimonio: la lucentezza all'antimonio (Sb2S3 naturale) è stata utilizzata per tingere le sopracciglia e le ciglia di nero. Nell'antico Egitto, veniva chiamata la polvere di questo minerale mesten o stelo, per gli antichi greci, l'antimonio era noto come stími e stíbi, da cui il latino stibium.
L'antimonio metallico, vista la sua fragilità, è usato raramente, tuttavia, poiché aumenta la durezza di altri metalli (stagno, piombo) e non si ossida in condizioni normali, i metallurgisti spesso lo introducono come elemento di lega in vari leghe. Le leghe che utilizzano il cinquantunesimo elemento sono ampiamente utilizzate in un'ampia varietà di campi: per piastre di batterie, caratteri tipografici, cuscinetti (babbitt), schermi per lavorare con sorgenti di radiazioni ionizzanti, piatti, colate artistiche, ecc.
L'antimonio metallico puro viene utilizzato principalmente nell'industria dei semiconduttori per ottenere antimonidi (sali di antimonio) con proprietà semiconduttrici. L'antimonio fa parte dei preparati medicinali sintetici. Anche i composti di antimonio sono ampiamente utilizzati: i solfuri di antimonio sono utilizzati nella produzione di fiammiferi e nell'industria della gomma. Gli ossidi di antimonio sono utilizzati nella produzione di composti refrattari, smalti ceramici, vetro, vernici e prodotti ceramici.
L'antimonio appartiene agli oligoelementi (il contenuto nel corpo umano è del 10–6% in peso). È noto che l'antimonio forma legami con atomi di zolfo, che ne causano l'elevata tossicità. L'antimonio mostra un effetto irritante e cumulativo, si accumula nella ghiandola tiroidea, inibendone la funzione e provocando gozzo endemico... Polvere e vapori provocano epistassi, "febbre da fonderia" da antimonio, pneumosclerosi, colpiscono la pelle e interferiscono con le funzioni sessuali. Tuttavia, sin dai tempi antichi, i composti di antimonio sono stati utilizzati in medicina come medicinali preziosi.
Proprietà biologiche
L'antimonio appartiene agli oligoelementi, si trova in molti organismi viventi. È stato scoperto che il contenuto del cinquantunesimo elemento (per cento grammi di sostanza secca) è di 0,006 mg nelle piante, 0,02 mg negli animali marini e 0,0006 mg negli animali terrestri. Nel corpo umano, il contenuto di antimonio è solo del 10–6% in peso. L'ingresso del cinquantunesimo elemento nel corpo degli animali e dell'uomo avviene attraverso gli organi respiratori (con aria inalata) o il tratto gastrointestinale (con cibo, acqua, medicinali), l'assunzione media giornaliera è di circa 50 μg. I principali depositi per l'accumulo di antimonio sono tiroide, fegato, milza, reni, tessuto osseo, l'accumulo si verifica anche nel sangue (negli eritrociti principalmente l'antimonio si accumula nello stato di ossidazione +3, nel plasma sanguigno - nello stato di ossidazione +5).
Il metallo viene escreto dal corpo piuttosto lentamente, principalmente con l'urina (80%), in piccole quantità - con le feci. Tuttavia, il ruolo fisiologico e biochimico dell'antimonio è ancora sconosciuto e scarsamente studiato; pertanto, non ci sono dati sulle manifestazioni cliniche della carenza di antimonio.
Tuttavia, ci sono dati sulle concentrazioni massime consentite dell'elemento per il corpo umano: 10-5-10-7 grammi per 100 grammi di tessuto secco. A una concentrazione più alta, l'antimonio inattiva (interferisce con il lavoro) un certo numero di enzimi del metabolismo dei lipidi, dei carboidrati e delle proteine \u200b\u200b(possibilmente come risultato del blocco dei gruppi sulfidrilici).
Il fatto è che l'antimonio ei suoi derivati \u200b\u200bsono tossici: Sb forma legami con lo zolfo (ad esempio, reagisce con i gruppi SH degli enzimi), il che porta alla sua elevata tossicità. Accumulandosi in eccesso nella ghiandola tiroidea, l'antimonio inibisce la sua funzione e provoca gozzo endemico. Quando si entra nel tratto digerente, l'antimonio ei suoi composti non causano avvelenamento, poiché i sali di Sb (III) vengono idrolizzati per formare prodotti scarsamente solubili che vengono escreti dal corpo: si verifica irritazione della mucosa gastrica, si verifica vomito riflesso e quasi tutti i la quantità di antimonio presa viene buttata fuori insieme alle masse di vomito.
Tuttavia, dopo aver assunto quantità significative di antimonio o con il suo uso prolungato, si possono osservare lesioni del tratto gastrointestinale: ulcere, iperemia, gonfiore della mucosa. I composti di antimonio (III) sono più tossici dell'antimonio (V): sono biodisponibili. La soglia del gusto in acqua è 0,5 mg / l. La dose letale per un adulto è di 100 mg, per i bambini - 49 mg. Il limite massimo di concentrazione di Sb nel suolo è 4,5 mg / kg.
In acqua, l'antimonio appartiene alla seconda classe di pericolo, ha un MPC di 0,005 mg / l, stabilito dall'LPV sanitario-tossicologico. Nelle acque naturali, lo standard è 0,05 mg / l. Nelle acque reflue industriali scaricate in impianti di trattamento con biofiltri, il contenuto di antimonio non deve superare 0,2 mg / l.
Polvere e vapori provocano epistassi, "febbre da fonderia" da antimonio, pneumosclerosi, colpiscono la pelle e interferiscono con le funzioni sessuali. Per gli aerosol di antimonio la concentrazione massima consentita nell'aria dell'area di lavoro è 0,5 mg / m3, nell'aria atmosferica è 0,01 mg / m3. Quando viene massaggiato sulla pelle, l'antimonio provoca irritazione, eritema e pustole simili al vaiolo.
Questo tipo di danno può essere osservato nelle professioni che si occupano di antimonio: tra gli smaltatori (che utilizzano ossido di antimonio), tra gli stampatori (che lavorano con leghe stampate, metallo britannico). In caso di intossicazione cronica del corpo con antimonio, è necessario prendere misure preventive, limitarne l'assunzione, effettuare un trattamento sintomatico, è possibile utilizzare agenti complessanti.
Tuttavia, nonostante i fattori negativi associati alla tossicità dell'antimonio, esso, come i suoi composti, viene utilizzato in medicina. Torna nei secoli XV-XVI. i preparati di antimonio erano usati come medicinali, principalmente come espettoranti ed emetici. Per indurre il vomito, al paziente è stato somministrato vino invecchiato in un vaso di antimonio. Uno dei composti dell'antimonio, KC4H4O6 (SbO) * H2O, è chiamato emetico. Il meccanismo d'azione di un tale farmaco è descritto da noi sopra.
Antimonio. Distretto Monarch (Sb), Gravelott, Limpopo prov. Sud Africa. Foto: A.A. Evseev.
Fatti interessanti
Uno dei metodi più moderni per "usare" l'antimonio è entrato nell'arsenale dei criminologi. Il fatto è che un proiettile di un'arma rigata lascia dietro di sé un flusso vorticoso (tracciante) - una "traccia", in cui sono presenti frazioni di un numero di elementi - piombo, antimonio, bario, rame. Quando si depositano, lasciano una "impronta" invisibile sulla superficie.
Tuttavia, queste particelle erano invisibili solo fino a poco tempo fa, gli sviluppi moderni consentono di determinare la presenza di particelle e la direzione di volo di un proiettile. Avviene come segue: strisce di carta da filtro bagnata vengono applicate sulla superficie, quindi vengono poste in un acceleratore di particelle elementari (sincrophasatron) e bombardate con neutroni. Come risultato del "bombardamento", alcuni degli atomi che sono passati alla carta (compresi gli atomi di antimonio) vengono convertiti in isotopi radioattivi instabili e il grado della loro attività consente di giudicare il contenuto di questi elementi nei campioni e quindi determinare la traiettoria e la lunghezza del volo del proiettile, le caratteristiche del proiettile, le armi e le munizioni.
Molti materiali semiconduttori contenenti antimonio sono stati ottenuti in assenza di gravità a bordo delle stazioni scientifiche orbitali spaziali vicine alla Terra Salyut-6 e Skylab.
L'autore di "Le avventure del galante soldato Schweik" nel racconto "La pietra della vita" espone una delle versioni dell'origine del nome "antimonio". Nel 1460, l'abate del monastero di Stalhausen in Baviera, padre di un monastero, stava cercando una pietra filosofale (un amalgama di oro e ruti - "oro bianco", evaporato in oro). In quei tempi lontani, difficilmente sarebbe stato possibile trovare almeno un monastero, nelle cui celle e scantinati non avrebbe avuto luogo il lavoro alchemico (Spagna, Almaden, il più grande giacimento mondiale di cinabro rosso industriale - solfuro di mercurio, un satellite di depositi di antimonio, sublimazione vulcanica a secco su batoliti incandescenti). La foto sotto mostra depositi del tipo "cinabro" e cinabro - un compagno di antimonio nei depositi.
Antimonite nera - solfuro di antimonio, con compagni - calcedonio grigio
e il cinabro rosso nella drusa, Nikitovka, nella regione di Donetsk, a sud-est dell'Ucraina
In uno degli esperimenti, l'abate mescolò le ceneri di Jeanne D "Arcs (" La Vergine d'Orléans "- l'orgoglio della Francia) in un crogiolo con le ceneri e il doppio della quantità di terra prelevata dal luogo di combustione (cinabro). monaco iniziò a riscaldare questa "miscela infernale". Dopo l'evaporazione con il carbone il risultato fu una sostanza scura e pesante con una lucentezza metallica (mercurio) Il risultato sconvolse l'abate - il libro diceva che l'amata "pietra filosofale" doveva essere senza peso e trasparente ( errori di traduzione: costosi e di colore dorato).
Deluso dalla "scienza eretica", Leonardus gettò la sostanza risultante nel cortile del monastero (con cenere - antimonite). Ben presto si accorse che i maiali leccano volentieri la "pietra" (mozzicone) da lui lanciata e ingrassano rapidamente. Decidendo che fosse stato scoperto per loro un nutriente che potesse nutrire gli affamati, il monaco preparò una nuova porzione della "pietra della vita", la pestò e aggiunse questa polvere al porridge che i suoi magri fratelli in Cristo mangiavano. Il giorno successivo, quaranta monaci del monastero morirono in una terribile agonia. Pentito della sua azione, l'abate maledisse gli esperimenti e ribattezzò la "pietra della vita" un antimonium, cioè un mezzo "contro i monaci". Non vale la pena garantire l'affidabilità della storia, così come l'autore di questa versione.
I chimici del Medioevo dell'Europa occidentale (Spagna) hanno scoperto che quasi tutti i metalli sono spesso disciolti in antimonio fuso (un elemento della "pietra filosofale II" - dopo il mercurio e le sue amalgame). L'antimonio, un metallo che divora altri metalli, è un "predatore chimico". Forse, tale ragionamento ha portato alla rappresentazione simbolica dell'antimonio sotto forma di un lupo con la bocca aperta (spalancata) (ustioni della produzione chimica di antimonio - "Bocca infernale o del diavolo" Almaden, Spagna, Chiesa cattolica di Sua Maestà il Re di Spagna).
Nella letteratura araba, la lucentezza del piombo e dell'antimonio era chiamata al-kahkhal (trucco), alko (g) ol, alcofol. Si credeva che i prodotti cosmetici e medici per gli occhi contenessero uno spirito misterioso (genio), quindi, probabilmente, i liquidi volatili iniziarono a essere chiamati alcol.
Tutti conoscono l'espressione "sopracciglia infuocate" (applicazione del trucco sul viso), che in precedenza indicava un'operazione cosmetica con polvere di solfuro di antimonio Sb2S3. Il fatto è che i composti di antimonio hanno colori diversi: alcuni sono neri, altri sono rosso-arancio. Anche in tempi immemorabili, gli arabi commerciavano nei paesi dell'Est la tintura per sopracciglia, che conteneva antimonio. L'autore del romanzo "Samvel" descrive dettagliatamente la tecnica di questa operazione cosmetica: "Il giovane si tolse una borsetta di cuoio dal petto, prese un sottile bastoncino d'oro appuntito, lo portò alle labbra, ci soffiò sopra per realizzarlo bagnato e intinto nella polvere. Il bastone era coperto da uno strato sottile. polvere nera. Cominciò a mettersi dell'antimonio sugli occhi. Durante gli scavi archeologici di antiche sepolture nel territorio dell'Armenia, sono stati scoperti tutti gli accessori cosmetici sopra descritti: un sottile bastone d'oro appuntito e un minuscolo scrigno di marmo lucido (furto a Vake in Spagna, Medioevo, Europa occidentale).
Storia
Il nome dello scopritore dell'antimonio è sconosciuto, poiché questo metallo è noto all'uomo sin dalla preistoria. Gli articoli in antimonio e le sue leghe (in particolare l'antimonio con il rame) sono stati utilizzati dall'uomo per molti millenni; il bronzo antimonio, utilizzato durante il regno babilonese, consisteva in rame e additivi di stagno, piombo e antimonio. I ritrovamenti archeologici hanno confermato l'ipotesi che a Babilonia già nel 3mila anni aC. (insieme al suo compagno geologico - cinabro rosso) i vasi erano fatti di antimonio, ad esempio, è ben nota la descrizione di frammenti di un vaso di antimonio metallico trovati a Tello (Babilonia meridionale). Sono stati scoperti anche altri oggetti in antimonio, in particolare in Georgia, risalenti al I millennio a.C. e. Per la fabbricazione di prodotti sono state utilizzate anche leghe di antimonio con piombo, e va notato che nei tempi antichi l'antimonio metallico non era considerato un metallo indipendente, ed era preso per piombo (un imitatore di una forma di produzione chimica transitoria di mercurio - un afrodisiaco per le donne).
Per quanto riguarda i composti di antimonio, il più famoso "lustro di antimonio" - solfuro di antimonio Sb2S3, che era noto in molti paesi. In India, Mesopotamia, Egitto, Asia centrale e altri paesi asiatici, da questo minerale veniva prodotta una polvere nera lucida fine, che veniva utilizzata per scopi cosmetici, in particolare per preparare la "pomata per gli occhi". Plinio il Vecchio chiama antimonio stimmi e stibi - prodotti cosmetici e farmaceutici per il trucco e il trattamento degli occhi. Nella letteratura greca del periodo alessandrino, queste parole significano un cosmetico nero (polvere nera).
Quanto alla parola russa "antimonio", allora, molto probabilmente, ha un'origine turca - surme. Il significato originale di questo termine era: unguento, trucco, sfregamento. Ciò è confermato dalla conservazione di questa parola fino ai nostri giorni in molte lingue orientali: turco, persiano, uzbeko, azero e altre. Secondo altre fonti, "antimonio" proviene dal persiano "surme" - metallo. Nella letteratura russa dell'inizio del XIX secolo vengono usate le parole antimyak (Zakharov, 1810), surma, surma, surma kinglet e antimonio.
Essere nella natura
Nonostante il fatto che il contenuto di antimonio nella crosta terrestre sia relativamente basso - il contenuto medio (clarke) è del 5 ∙ 10-5% (500 mg / t) - era noto nei tempi antichi. Ciò non sorprende, perché l'antimonio fa parte di un centinaio di minerali, il più comune dei quali è la lucentezza dell'antimonio Sb2S3 - un minerale grigio piombo con una lucentezza metallica (noto anche come antimonite, anche noto come stibnite), contenente oltre il 70% di antimonio e servire come la principale materia prima industriale per riceverlo. La maggior parte della lucentezza dell'antimonio si forma nei depositi idrotermali, dove i suoi accumuli creano depositi di minerale di antimonio sotto forma di vene e corpi simili a fogli. Nelle parti superiori dei corpi minerali, in prossimità della superficie terrestre, la lucentezza dell'antimonio subisce ossidazione, formando una serie di minerali, ovvero: senarmontite e valentite Sb2O3 (entrambi minerali della stessa composizione chimica, contengono l'83,32% di antimonio e il 16,68% ossigeno); servantite (ocra antimonio) Sb2O4; stibiocanite Sb2O4 ∙ nH2O; kermesite Sb2S2O. In rari casi, i minerali di antimonio (a causa della loro affinità con lo zolfo) sono rappresentati da solfuri complessi di antimonio, rame, mercurio, piombo, ferro (berthierite FeSbS4, jamesonite Pb4FeSb6S14, tetraedrite Cu12Sb4S13, livingstonite HgSb4Sb e altri).
Il contenuto di antimonio nelle rocce effusive ignee è inferiore a quello nelle rocce sedimentarie (sublimazione vulcanica lungo le fessure del magma caldo su un catalizzatore dalla caldera - acqua). Nei sedimentari, le concentrazioni più elevate di antimonio si trovano negli scisti (1,2 g / t), nella bauxite e nei fosforiti (2 g / t) e le più basse nei calcari e nelle arenarie (0,3 g / t). Quantità maggiori di antimonio si trovano nella cenere di carbone (è in conflitto con il cinabro con l'acqua - il cinabro si forma sull'arsenico).
Nei composti naturali, l'antimonio, da un lato, mostra le proprietà di un metallo ed è un tipico elemento calcofilo, formando l'antimonite. Allo stesso tempo, l'antimonio ha proprietà metalloidi, manifestate nella formazione di vari solfosali: boulangerite, tetraedrite, bournonite, pirargirite e altri. Con un numero di metalli (palladio, arsenico), l'antimonio è in grado di creare composti intermetallici. Inoltre, la sostituzione isomorfa di antimonio e arsenico è osservata in natura in fahlores e geocronite Pb5 (Sb, As) 2S8 e antimonio e bismuto in cobellite Pb6FeBi4Sb2S16, ecc.
Va notato che l'antimonio si trova anche nel suo stato nativo. L'antimonio nativo è un minerale Sb, a volte con una miscela insignificante di argento, arsenico, bismuto (fino al 5%). Si presenta sotto forma di masse granulari (che cristallizzano in un sistema trigonale), formazioni gocciolanti e cristalli lamellari romboedrici.
L'antimonio nativo ha una lucentezza metallica, un colore bianco stagno con un'appannatura gialla. È formato con una carenza di zolfo in depositi di antimonio, antimonio-oro-argento e rame-piombo-zinco-antimonio-argento-arsenico a bassa temperatura, nonché depositi di antimonio-argento-tungsteno idrotermali ad alta temperatura (nel secondo, il contenuto di antimonio può raggiungere la Finlandia - scudo di cristallo di antimonio).
Il contenuto di antimonio nei corpi di minerale da letto va dall'1 al 10%, nelle vene - dal 3 al 50%, il contenuto medio va dal 5 al 20%, a volte di più. I corpi di minerale di letto si formano per mezzo di soluzioni idrotermali a bassa temperatura riempiendo le crepe nelle rocce, nonché sostituendo queste ultime con minerali di antimonio. Due tipi di depositi sono di grande importanza industriale: corpi stratali, lenti, nidi e magazzini in depositi maturi simili a mantelli formati come risultato della sostituzione metasomatica di calcari con composti di silice e antimonio sotto lo schermo di scisto (in Cina - Sikuanshan, nel CIS - Kadamjay, Tereksay Sredney, Jijikrut Asia). Il secondo tipo di depositi è un sistema di vene incrociate di quarzo-antimonite a ripida immersione nello scisto (nella CSI - Turgayskoye, Razdolninskoye, Sarylakh e altri; in Sud Africa - Gravelot, ecc.). Il terzo è crepe verticali (regione di Donetsk, sud-est dell'Ucraina, Nikitovka). Ricchi depositi di minerali di antimonio sono stati trovati in Cina, Bolivia, Giappone, Stati Uniti, Messico e numerosi paesi africani.
Applicazione
A causa della sua fragilità, l'antimonio metallico è usato raramente, ma poiché aumenta la durezza di altri metalli (ad esempio stagno e piombo) e non si ossida in condizioni normali, i metallurgici lo introducono in varie leghe. Il numero totale di leghe contenenti il \u200b\u200bcinquantunesimo elemento è vicino a duecento. Già nel Medioevo si sapeva leghe con l'antimonio: "Se per fusione si aggiunge allo stagno una certa porzione di antimonio, si ottiene una lega tipografica ( garth) da cui è ricavato il carattere utilizzato da chi riceve i libri. "
È incredibile, ma una tale lega - garth (in ucraino - " indurimento", - antimonio, stagno e piombo), contenente dal 5 al 30% Sb - un attributo indispensabile della tipografia! Qual è l'unicità della lega che ha attraversato i secoli? Antimonio fuso, a differenza di altri metalli (eccetto bismuto e gallio) , si espande durante la solidificazione Così, quando il tipo viene colato, la lega tipografica contenente antimonio, solidificandosi nella matrice di colata, si espande, grazie alla quale la riempie strettamente e riproduce l'immagine speculare che viene trasferita sulla carta. Inoltre, l'antimonio dà la durezza della lega tipografica e la resistenza all'usura, che è importante quando si riutilizza un modello (matrice, forma tipografica).
Le leghe piombo-antimonio utilizzate nell'ingegneria chimica (per bagni di rivestimento e altre apparecchiature resistenti agli acidi) hanno un'elevata durezza e resistenza alla corrosione. La più famosa lega di gartbles (contenuto di Sb dal 5 al 15%) viene utilizzata per la fabbricazione di tubi attraverso i quali vengono trasportati liquidi corrosivi. Guaine di cavi telegrafici, telefonici ed elettrici, elettrodi, piastre di batterie, nuclei di proiettili, proiettili, schegge sono realizzati nella stessa lega. Le leghe per cuscinetti (babbits) contenenti stagno, rame, piombo e antimonio (Sb dal 4 al 15%) hanno trovato ampia applicazione (costruzione di macchine utensili, trasporto ferroviario e stradale); hanno una durezza sufficiente, un'elevata resistenza all'abrasione e un'elevata resistenza alla corrosione . L'antimonio viene anche aggiunto ai metalli destinati a getti sottili e fragili.
L'antimonio puro viene utilizzato per produrre antimonidi (AlSb, CaSb, InSb), nonché un additivo nella produzione di composti semiconduttori. Il più importante metallo semiconduttore, il germanio, è legato con tale antimonio (solo 0,000001%) al fine di migliorarne la qualità. Alcuni dei suoi composti (in particolare, con gallio e indio) sono semiconduttori. L'antimonio è utilizzato nell'industria dei semiconduttori non solo come leggenda. L'antimonio è utilizzato anche nella produzione di diodi (AlSb e CaSb), rivelatori a infrarossi e dispositivi ad effetto Hall. L'antimonuro di indio viene utilizzato per costruire sensori di Hall, per convertire grandezze non elettriche in elettriche, in dispositivi di calcolo, come filtro e registratore di radiazioni infrarosse. A causa del suo ampio intervallo di banda, AlSb viene utilizzato per costruire celle solari.
Anche l '"attività" dei composti di antimonio è diversa. Ad esempio, il triossido di antimonio (ossido) (Sb2O3) viene utilizzato principalmente come pigmento per vernici, silenziatore per smalto, mordente nell'industria tessile, nella produzione di composti refrattari e vernici, viene anche utilizzato per la fabbricazione di ottiche ( vetro antiriflesso, smalti ceramici.
Il pentossido di antimonio (Sb2O5) è ampiamente utilizzato nella produzione di prodotti farmaceutici, nella produzione di vetro, ceramica, vernici, nell'industria tessile e della gomma, come componente delle lampade fluorescenti fluorescenti (nelle lampade fluorescenti, l'alofosfato di calcio è attivato da Sb) . Il trisolfuro di antimonio è utilizzato nella produzione di fiammiferi e nella pirotecnica. L'antimonio cinque-zolfo è utilizzato per la vulcanizzazione della gomma (per la gomma "medica", che contiene Sb2S5, un caratteristico colore rosso e un'elevata elasticità). Il tricloruro di antimonio (SbCl3) è utilizzato per l'azzurramento dell'acciaio, l'annerimento dello zinco, in medicina, come mordente nell'industria tessile e come reagente nella chimica analitica.
Stibina velenosa o idrogeno antimonio SbH3 - usato come fumigante per combattere gli insetti nocivi delle piante agricole. Molti composti di antimonio possono fungere da pigmenti nelle vernici, ad esempio l'antimonio di potassio (K2O * 2Sb2O5) è ampiamente utilizzato nella produzione di ceramiche, la vernice all'antimonio, che è a base di triossido di antimonio, viene utilizzata per dipingere parti sottomarine e strutture sopra il ponte delle navi. L'acido metastimonico di sodio (NaSbO3) chiamato "leuconina" è usato per rivestire utensili da cucina, smalto e vetro bianco latte.
Produzione
L'antimonio è un elemento piuttosto raro, nella crosta terrestre non c'è più del 5 ∙ 10-5%, tuttavia si sa che più di cento minerali contengono questo elemento. Un minerale di antimonio diffuso e di valore semi-industriale (non solfuro) è la lucentezza dell'antimonio, o stibnite, Sb2S3, contenente oltre il 70% di antimonio. Il resto dei minerali di antimonio differisce nettamente l'uno dall'altro nel loro contenuto di metallo - dall'1 al 60%. Non è pratico ottenere antimonio metallico da minerali contenenti meno del 10% di Sb. Per questo motivo, i minerali poveri sono beneficiati.
Il solfuro (il più ricco), così come i minerali complessi sono arricchiti dalla flottazione e quelli ossidati con solfuro - con metodi combinati. Dopo l'arricchimento, il concentrato di minerale contiene dal 30 al 60% di Sb, tale materia prima è adatta per la trasformazione in antimonio, che viene prodotto con metodi pirometallurgici o idrometallurgici. Nella prima versione, le trasformazioni avvengono nella fusione sotto l'influenza dell'alta temperatura, nella seconda - in soluzioni acquose di composti di antimonio e altri elementi. I metodi pirometallurgici per la produzione di antimonio includono la precipitazione, la riduzione e la fusione diretta in forni a pozzo. La fusione per precipitazione, la materia prima per la quale è concentrato di solfuro, si basa sullo spostamento dell'antimonio dal suo solfuro da parte del ferro:
Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS
Il processo avviene in forni a tamburo riflettente o rotante come segue: ferro sotto forma di ghisa o trucioli di acciaio viene introdotto direttamente nel forno, quindi, per formare un'atmosfera riducente, che previene le perdite con il rilascio di antimonio volatile (III) ossido, carbone (fini di carbone o coke). Per la scoria di roccia di scarto, i flussi - solfato di sodio o soda - vengono introdotti nella carica. La carica viene fusa a una temperatura costante di 1.300-1.400 o C. Come risultato della fusione per precipitazione, si forma antimonio ruvido, contenente dal 95 al 97% di Sb (a seconda del contenuto iniziale nel concentrato) e dal 3 al 5% di impurità - ferro, oro, piombo, rame, arsenico e altri metalli contenuti nella materia prima. Il recupero dell'antimonio dal concentrato originale varia dal 77 al 92%.
La riduzione della fusione si basa sulla riduzione degli ossidi di antimonio a metallo con carbonio solido:
Sb2O4 + 4C → 2Sb + 4CO
Viene prodotto in forni riflettenti oa tamburo corto ad una temperatura di 800-1000 o C. La carica è costituita da minerale ossidato, carbone (possibilmente polvere di carbone) e flusso (soda, potassa). Si scopre che l'antimonio grezzo è più puro rispetto alla fusione per precipitazione (oltre il 99% Sb), il recupero di metallo dal concentrato è dell'80-90%.
La fusione diretta in forni a pozzo viene utilizzata per fondere il metallo da materie prime ossidate o grumose di solfuro. La temperatura massima di 1.300-1.500 o C viene raggiunta dalla combustione del coke: un componente della carica, calcare, ceneri di pirite o minerale di ferro agiscono come fondente. Il metallo è ottenuto sia per riduzione con carbone (carbone) con coke Sb2O3, sia per interazione di antimonite non ossidato con Sb2O3 con rimozione costante di SO2 dal fuso con gas di fornace. I prodotti della fusione (metallo grezzo e scorie) fluiscono nella parte inferiore del forno e da questo vengono scaricati in una vasca di decantazione.
Un altro metodo per ottenere antimonio, idrometallurgico, è stato sempre più utilizzato ultimamente. Consiste in due fasi: la lavorazione delle materie prime con il trasferimento di composti di antimonio in una soluzione e la separazione dell'antimonio da queste soluzioni. La complessità del metodo sta nel fatto che è problematico trasferire l'antimonio in una soluzione: la maggior parte dei composti di antimonio naturali non si dissolvono in acqua. Tuttavia, è stato trovato il solvente desiderato: una soluzione acquosa di solfuro di sodio (120 g / l) e idrossido di sodio (30 g / l). Il solfuro e l'ossido di antimonio vanno in soluzione sotto forma di solfasali e sali di acidi di antimonio. L'antimonio viene isolato dalla soluzione risultante mediante elettrolisi. L'antimonio grezzo ottenuto con il metodo idrometallurgico non differisce in purezza e contiene dall'1,5 al 15% di impurità.
Per ottenere antimonio con una quantità minore di impurità, viene utilizzata la raffinazione pirometallurgica (fuoco) o elettrolitica. L'affinamento a fuoco più diffuso nell'industria viene effettuato in forni a riverbero. Quando la stibnite viene aggiunta all'antimonio grezzo fuso, le impurità di ferro e rame formano composti di zolfo e passano allo strato opaco. L'arsenico viene rimosso sotto forma di arseniato di sodio sciogliendosi in un'atmosfera ossidante (soffiando con aria) con soda o cloruro di potassio, mentre viene rimosso anche lo zolfo.
In presenza di metalli nobili, la raffinazione elettrolitica anodica viene utilizzata per concentrare i metalli nobili nel fango. L'antimonio raffinato non contiene più più dello 0,5-0,8% di impurità estranee. Tuttavia, anche questo metallo non soddisfa tutti i consumatori: per l'industria dei semiconduttori, ad esempio, è richiesto antimonio con una purezza del 99,999%. In questo caso, viene utilizzato il metodo cristallofisico di purificazione: la fusione della zona in un'atmosfera di argon, in casi particolarmente critici, la fusione della zona viene ripetuta più volte.
Proprietà fisiche
L'antimonio è noto in forma cristallina e tre modificazioni amorfe (esplosivo, nero e giallo). In apparenza, l'antimonio cristallino o grigio (la sua principale modifica) è un metallo bianco-argento lucido con una tinta bluastra, che è più sottile quanto più sono le impurità (un elemento puro in uno stato libero forma cristalli aghiformi che ricordano la forma delle stelle ).
Molte proprietà meccaniche dipendono dalla purezza del metallo. L'antimonio grigio cristallizza nel sistema trigonale (romboedrico) (a \u003d 0,45064 nm, z \u003d 2, gruppo spaziale R3m), la sua densità è 6,61-6,73 g / cm3 (allo stato liquido - 6,55 g / cm3) ... Ad una pressione di ~ 5,5 GPa, il reticolo romboedrico di antimonio di zolfo si trasforma nella modifica cubica SbII. Ad una pressione di 8,5 GPa, in SbIII esagonale. Al di sopra di 28 GPa, si forma SbIV. L'antimonio cristallino si scioglie a bassa temperatura - 630,5 o C, l'antimonio fuso inizia a bollire a 1634 o C.
Il calore specifico dell'antimonio a temperature di 20-100 o C è 0,210 kJ / (kg * K) o 0,0498 cal / (g * o C), la conduttività termica a 20 o C è 17,6 W / (m * K) o 0,042 cal / (cm * sec * o С). Il coefficiente di temperatura di espansione lineare per l'antimonio policristallino è 11,5 * 10-6 a una temperatura da 0 a 100 o C; per un cristallo singolo a1 \u003d 8,1 * 10-6, a2 \u003d 19,5 * 10-6 a 0-400 o C, la resistenza elettrica specifica a 20 o C è 43,045 * 10-6 cm * cm.
L'antimonio è diamagnetico, la sua suscettibilità magnetica specifica è -0,66 * 10-6. La durezza Brinell per il metallo fuso è 325-340 Mn / m2 (32,5-34,0 kgf / mm2); modulo di elasticità 285-300; resistenza alla trazione 86,0 Mn / m2 (8,6 kgf / mm2). La temperatura della transizione dell'antimonio allo stato superconduttore è di 2,7 K. L'antimonio grigio ha una struttura a strati, in cui ogni atomo Sb è piramidale collegato a tre vicini nello strato (distanza interatomica 0,288 nm) e ha tre vicini più vicini in un altro strato ( distanza interatomica 0,338 nm). È questa forma di antimonio che è stabile in condizioni normali.
Con un forte raffreddamento dei vapori di antimonio di zolfo, si forma antimonio nero (densità 5,3 g / cm3) che, se riscaldato a 400 o C senza accesso all'aria, si trasforma in antimonio grigio. L'antimonio nero ha proprietà semiconduttrici. L'antimonio giallo è formato dall'azione dell'ossigeno sulla stibina liquida SbH3 e contiene piccole quantità di idrogeno legato chimicamente. Quando riscaldato, così come se illuminato con luce visibile, l'antimonio giallo si trasforma in antimonio nero.
L'antimonio esplosivo assomiglia alla grafite (densità 5,64-5,97 g / cm3) ed esplode in caso di impatto e attrito. Questa modifica si forma durante l'elettrolisi di una soluzione di SbCl3 in acido cloridrico a bassa densità di corrente e contiene cloro legato. L'antimonio esplosivo, se strofinato o colpito da un'esplosione, si trasforma in antimonio metallico.
È impossibile dire inequivocabilmente che l'antimonio è un metallo. Anche gli alchimisti medievali lo classificarono (tuttavia, come alcuni veri metalli: zinco e bismuto, per esempio) nel gruppo dei "semimetalli", perché erano forgiati peggio, e la malleabilità era considerata il segno principale di un metallo, inoltre, secondo idee alchemiche, ogni metallo era associato a qualsiasi corpo celeste. A quel tempo, tutti i corpi celesti conosciuti erano già distribuiti (il Sole era associato all'oro, la Luna personificata argento, Mercurio - mercurio, Venere - rame, Marte - ferro, Giove - stagno e Saturno - piombo), quindi metalli indipendenti, secondo gli alchimisti, non esisteva più.
A differenza della maggior parte dei metalli, l'antimonio, in primo luogo, è fragile e si trasforma in polvere (questo può essere fatto in un mortaio di porcellana con un pestello di porcellana), e in secondo luogo, conduce elettricità e calore peggio (a 0 o C la sua conduttività elettrica è solo del 3,76% conducibilità elettrica dell'argento). Allo stesso tempo, l'antimonio cristallino ha una caratteristica lucentezza metallica, sopra i 310 ° C diventa plastica, inoltre, i cristalli singoli di elevata purezza sono di plastica. Con l'acido solforico, l'antimonio forma il solfato Sb2 (SO4) 3 e si afferma in una qualità metallica, e l'acido nitrico ossida l'antimonio in un ossido superiore formato sotto forma di un composto idrato xSb2O5 * yH2O, dimostrando la sua natura di non metallo. Si scopre che le proprietà metalliche dell'antimonio sono piuttosto deboli, tuttavia, le proprietà di un non metallo sono inerenti ad esso tutt'altro che completamente.
Proprietà chimiche
La configurazione degli elettroni esterni dell'atomo di antimonio è 5s25p3. Nei composti, l'antimonio mostra somiglianze con l'arsenico, ma differisce da esso per proprietà metalliche pronunciate, mostra stati di ossidazione di +5, +3 e -3. Chimicamente, il cinquantunesimo elemento è inattivo: nell'aria a temperatura ambiente, l'antimonio metallico è stabile, inizia a ossidarsi a temperature vicine al punto di fusione (~ 600 o C) con la formazione di ossido di antimonio (III) o anidride di antimonio - Sb2O3:
4Sb + 3O2 → 2Sb2O3
sopra il punto di fusione, l'antimonio si accende. L'ossido di antimonio (III) è un ossido anfotero con una predominanza di proprietà di base, insolubile, forma minerali. Reagisce con alcali e acidi e in acidi forti, come solforico e cloridrico, l'ossido di antimonio (III) si dissolve per formare sali di antimonio (III), in alcali per formare sali di antimonio H3SbO3 o acido metantimonio HSbO2:
Sb2O3 + 2NaOH → 2NaSbO2 + H2O
Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2O
Quando Sb2O3 viene riscaldato sopra 700 o C in ossigeno, si forma un ossido della composizione Sb2O4:
2Sb2O3 + O2 → 2Sb2O4
Sb2O4 contiene simultaneamente antimonio tri- e pentavalente. Nella sua struttura, i gruppi ottaedrici e sono collegati tra loro. Questo ossido di antimonio è il più stabile.
L'antimonio in polvere frantumato brucia in un'atmosfera di cloro, il cinquantunesimo elemento reagisce attivamente con altri alogeni, formando alogenuri di antimonio. L'antimonio metallico non reagisce con l'azoto e l'idrogeno, proprio come con il silicio e il boro, il carbonio è leggermente disciolto nell'antimonio fuso. L'antimonio si combina con zolfo, fosforo, arsenico e molti metalli durante la fusione. Combinandosi con i metalli, l'antimonio forma antimonidi, ad esempio, antimonuro di stagno SnSb, nichel Ni2Sb3, NiSb, Ni5Sb2 e Ni4Sb. Gli antimonidi possono essere considerati come prodotti di sostituzione dell'idrogeno in stibina (SbH3) con atomi di metallo. Alcuni antimonidi, in particolare AlSb, GaSb, InSb, hanno proprietà semiconduttrici.
L'antimonio è resistente all'acqua e agli acidi diluiti. Quindi, ad esempio, l'antimonio non si dissolve in acido cloridrico e acido solforico diluito. Non reagisce neanche con gli acidi fluoridrico e fluoridrico. Tuttavia, gli acidi cloridrico e solforico concentrati dissolvono lentamente l'antimonio per formare il cloruro SbCl3 e il solfato Sb2 (SO4) 3. L'acido β-antimonico scarsamente solubile HSbO3 si forma con acido nitrico concentrato:
3Sb + 5HNO3 → 3HSbO3 + 5NO + H2O
L'antimonio si dissolve in acqua regia - in una miscela di acido nitrico e tartarico. Le soluzioni di alcali e NH3 non hanno effetto sull'antimonio; gli alcali fusi dissolvono l'antimonio per formare antimonati.
Quando riscaldato con nitrati o clorati di metalli alcalini, l'antimonio in polvere con flash forma sali acidi di antimonio. Di interesse pratico sono sali scarsamente solubili di acido antimonio - antimonati (MeSbO3 * 3H2O, dove Me - Na, K) e sali di acido metastimonico non selezionato - metaantimoniti (MeSbO2 * 3H2O), che hanno proprietà riducenti. Gli antimonati (III) dei metalli alcalini, in particolare il potassio, sono solubili in acqua, a differenza di altri antimonati.
Se riscaldati all'aria, si ossidano in antimonati (V). Metaantimonati noti (III), ad esempio KSbO2, ortoantimonati (III), come Na3SbO3, e polantimonati, ad esempio NaSb5O8, Na2Sb4O7. Gli elementi delle terre rare sono caratterizzati dalla formazione di ortoantimonati LnSbO3 e Ln3Sb5O12. Gli antimonati di nichel, il manganese sono catalizzatori nella sintesi organica (reazioni di ossidazione e policondensazione), gli antimonati di elementi delle terre rare sono luminofori.
Tra i composti importanti dell'antimonio, oltre all'ossido (III), sono isolati anche i seguenti: idruro (stibina) SbН3 - un gas velenoso incolore formato dall'azione di HCl su antimonidi di magnesio o zinco o una soluzione di acido cloridrico di SbCl3 su NaBH4. Stibine si decompone lentamente a temperatura ambiente in antimonio e idrogeno, il processo è notevolmente accelerato se riscaldato a 150 o C; si ossida, brucia all'aria; leggermente solubile in acqua; utilizzato per ottenere antimonio di elevata purezza. Un altro composto importante del cinquantunesimo elemento è l'ossido di antimonio (V) o anidride di antimonio, Sb2O5 (cristalli gialli, si dissolve in acqua, formando acido antimonico) ha proprietà principalmente acide.
È interessante notare che l'ossido di antimonio inferiore (Sb2O3) è chiamato anidride di antimonio, sebbene questa affermazione non sia corretta, perché l'anidride è un ossido che forma acido, e in Sb (OH) 3, un Sb2O3 idrato, le proprietà di base prevalgono chiaramente su quelle acide . Pertanto, le proprietà dell'ossido di antimonio inferiore indicano che l'antimonio è un metallo. Tuttavia, l'ossido di antimonio superiore Sb2O5 è effettivamente un'anidride con proprietà acide chiaramente pronunciate, il che parla a favore del fatto che l'antimonio è ancora un non metallo. Si scopre che il dualismo osservato nelle caratteristiche fisiche dell'antimonio è rintracciato anche nelle sue proprietà chimiche dell'antimonio.
Antimonite. White Caps Mine County Nevada, Stati Uniti. Foto: A.A. Evseev.
Utilizzo di materiali dal sito Web http://i-Think.ru/
ADR 6.1
Sostanze tossiche (veleno)
Rischio di avvelenamento per inalazione, contatto con la pelle o ingestione. Sono pericolosi per l'ambiente acquatico o il sistema fognario
Utilizzare una maschera per l'abbandono del veicolo di emergenza
Rombo bianco, numero ADR, teschio e ossa incrociate neri
ADR 8
Sostanze corrosive (caustiche)
Rischio di ustioni a causa della corrosione della pelle. Possono reagire violentemente tra loro (componenti), con acqua e altre sostanze. Il materiale versato / disperso può emettere un vapore corrosivo.
Pericoloso per l'ambiente acquatico o per il sistema fognario
Metà superiore bianca di un rombo, nero - inferiore, dimensioni uguali, numero ADR, provette, mani
| Nome del carico particolarmente pericoloso durante il trasporto | camera UN | Classe ADR |
| ANTIMONIO - POLVERE | 2871 | 6.1 |
| Pentafluoruro di antimonio PENTAFLUORURO DI ANTIMONIO | 1732 | 8 |
| LATTATO DI ANTIMONIO | 1550 | 6.1 |
| Pentafluoruro di antimonio | 1732 | 8 |
| ANTIMONIO PENTACLORURO LIQUIDO | 1730 | 8 |
| SOLUZIONE DI PENTACLORURO DI ANTIMONIO | 1731 | 8 |
| LIQUIDO INORGANICO COMPOSTO ANTIMONIO, N.Z.K. | 3141 | 6.1 |
| COMPOSTO ANTIMONIO, SOLIDO INORGANICO, N.Z.K. | 1549 | 6.1 |
| TRICLORURO DI ANTIMONIO SOLIDO | 1733 | 8 |
| TARTRATO DI ANTIMONIO E POTASSIO | 1551 | 6.1 |
L'antimonio (antimonio inglese, antimoine francese, antimonio tedesco) è noto da tempo sia sotto forma di metallo che sotto forma di alcuni composti. Berthelot descrive un frammento di un vaso di metallo antimonio trovato a Tello (Babilonia meridionale) e risalente all'inizio del III secolo. AVANTI CRISTO e. Sono stati rinvenuti anche altri oggetti in antimonio metallico, in particolare in Georgia, risalenti al I millennio a.C. h. E 'noto il bronzo antimonio, utilizzato durante il periodo dell'antico regno babilonese; il bronzo conteneva rame e additivi: stagno, piombo e quantità significative di antimonio. Leghe di antimonio con piombo sono state utilizzate per la fabbricazione di vari prodotti. Va notato, tuttavia, che nei tempi antichi, l'antimonio metallico, a quanto pare, non era considerato un singolo metallo, era preso per piombo. Dei composti dell'antimonio in Mesopotamia, India, Asia centrale e altri paesi asiatici, era noto l'antimonio solforoso (Sb 2 S 3), o il minerale "lucentezza dell'antimonio". Il minerale è stato trasformato in una polvere nera fine e brillante, che è stata utilizzata per scopi cosmetici, in particolare per il trucco degli occhi "unguento per gli occhi". Tuttavia, contrariamente a tutte queste informazioni sulla distribuzione a lungo termine dell'antimonio e dei suoi composti, il famoso ricercatore nel campo della chimica archeologica Lucas afferma che l'antimonio era quasi sconosciuto nell'antico Egitto. Là, scrive, c'è solo un caso di utilizzo di antimonio metallico e pochi casi di utilizzo di composti di antimonio. Inoltre, secondo Lucas, l'antimonio è presente solo sotto forma di impurità in tutti gli oggetti metallici archeologici; l'antimonio solforoso, almeno fino all'epoca del Nuovo Regno, non veniva affatto utilizzato per il trucco, come testimonia la colorazione delle mummie. Nel frattempo, nel III millennio aC. e. nei paesi asiatici e anche nello stesso Egitto esisteva un prodotto cosmetico chiamato stem, place o stimmi; nel II millennio a.C. e. appare la parola indiana per antimonio; ma tutti questi nomi furono usati, tuttavia, principalmente per il solfuro di piombo (lucentezza del piombo). In Siria e Palestina, molto prima dell'inizio della nostra era. il trucco nero era chiamato non solo stimmi, ma anche kahkhal o kogol, che in tutti e tre i casi significava qualsiasi polvere secca fine o in polvere sotto forma di un unguento. Gli scrittori successivi (intorno all'inizio della nostra era), ad esempio Plinio, chiamano stimmi e stibi - mezzi cosmetici e farmaceutici per truccare e curare gli occhi. Nella letteratura greca del periodo alessandrino, queste parole significano anche un cosmetico nero (polvere nera). Questi nomi passano nella letteratura araba con alcune variazioni. Quindi, nel "Canone della medicina" di Avicenna, insieme a stimmy, compare itmid, o atemid - una polvere o un sedimento (pasta) di piombo. Successivamente, le parole al-kakhkhal (cupo), alcol, alcol, riferite principalmente alla lucentezza del piombo, compaiono in letteratura. Si credeva che i prodotti cosmetici e medici per gli occhi contenessero un certo spirito misterioso, quindi, probabilmente, i liquidi volatili iniziarono a essere chiamati alcol. Gli alchimisti chiamavano l'antimonio, così come il piombo, la brillantezza di Antimonium. Nel dizionario di Ruland (1612), questa parola è spiegata come alcofol, una pietra dalle vene del minerale di piombo, marcasite, Saturno, antimonio (Stibium) e stibium, o stimmy, come zolfo nero o un minerale che i tedeschi chiamano Spiesglas, in seguito Bpiesglanz (probabilmente derivato dallo stibium). Tuttavia, nonostante questa confusione nei nomi, fu durante il periodo alchemico nell'Europa occidentale che l'antimonio e i suoi composti furono finalmente distinti dal piombo e dai suoi composti. Già nella letteratura alchemica, così come negli scritti del Rinascimento, l'antimonio metallico e solforoso è solitamente descritto in modo abbastanza accurato. Dal XVI secolo. l'antimonio iniziò ad essere utilizzato per una varietà di scopi, in particolare nella metallurgia dell'oro, per la lucidatura di specchi e successivamente nella stampa e nella medicina. L'origine della parola "antimonio", apparsa dopo il 1050, è spiegata in modi diversi. C'è una storia di Vasily Valentine su come un monaco, che scoprì un forte effetto lassativo dell'antimonio solforoso su un maiale, lo raccomandò ai suoi simili. Il risultato di questo consiglio medico si è rivelato deplorevole: dopo aver preso il rimedio, tutti i monaci sono morti. Come se l'antimonio prendesse il nome derivato da "anti-monachium" (un rimedio contro i monaci). Ma tutto questo è più un aneddoto. La parola "antimonio" è molto probabilmente semplicemente un mezzo trasformato, o atemide, degli arabi. Ci sono, tuttavia, altre spiegazioni. Quindi, alcuni autori ritengono che "antimonio" sia il risultato di una riduzione del greco. anthos ammonos, o il fiore del dio Amon (Giove); quindi la lucentezza all'antimonio sarebbe stata chiamata. Altri producono "antimonio" dal greco. anti-monos (oppositore della privacy), sottolineando che l'antimonio naturale è sempre combinato con altri minerali. La parola russa per antimonio è di origine turca; il significato originale di questa parola è trucco, unguento, sfregamento. Questo nome è stato conservato in molte lingue orientali (persiano, uzbeko, azero, turco, ecc.) Fino ai nostri tempi. Lomonosov considerava l'elemento un "semimetallo" e lo chiamava antimonio. Insieme all'antimonio, si verifica anche il nome antimonio. Nella letteratura russa dell'inizio del XIX secolo. si usano le parole antimonio (Zakharov, 1810), surma, surma, surma kinglet e antimonio.