Антимон

С Википедије, слободне енциклопедије
Антимон
Antimony-4.jpg
Општа својства
Име, симболантимон, Sb
Изгледсребрнасто сјајно сив
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
As

Sb

Bi
калајантимонтелур
Атомски број (Z)51
Група, периодагрупа 15 (пниктогени), периода 5
Блокp-блок
Рел. ат. маса (Ar)121,760(1)[1]
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 18, 5
Физичка својства
Тачка топљења903,78 K ​(630,63 °‍C, ​1167,13 °F)
Тачка кључања1908 K ​(1635 °‍C, ​2975 °F)
Густина при с.т.6,697 g/cm3
течно ст., на т.т.6,53 g/cm3
Топлота фузије19,79 kJ/mol
Топлота испаравања193,43 kJ/mol
Мол. топл. капацитет25,23 J/(mol·K)
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 807 876 1011
P (Pa) 103 104 105
на T (K) 1219 1491 1858
Атомска својства
Електронегативност2,05
Енергије јонизације1: 834 kJ/mol
2: 1594,9 kJ/mol
3: 2440 kJ/mol
(остале)
Атомски радијус140 pm
Ковалентни радијус139±5 pm
Валсов радијус206 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структураромбоедарска
Rhombohedral кристална структура за антимон
Брзина звука танак штап3420 m/s (на 20 °‍C)
Топл. ширење11 µm/(m·K) (на 25 °‍C)
Топл. водљивост24,4 W/(m·K)
Електрична отпорност417 nΩ·m (на 20 °‍C)
Магнетни распореддијамагнетичан[2]
Магнетна сусцептибилност (χmol)−99,0·10−6 cm3/mol[3]
Јангов модул55 GPa
Модул смицања20 GPa
Модул стишљивости42 GPa
Мосова тврдоћа3,0
Бринелова тврдоћа294–384 MPa
CAS број7440-36-0
Историја
ОткрићеАрапски алхемичари (пре 815.)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
121Sb 57.21% стабилни
123Sb 42.79% стабилни
125Sb syn 2,7582 y β 125Te
референцеВикиподаци

Антимон (Sb, лат. stibium, вероватно из арап. إثمد - исмид) елемент је из групе металоида са атомским бројем 51.[4] Руде антимона су: антимонит (Sb2S3) и улманит (NiSbS).[5] То је сјајни, сиви металоид, који се у природи већином налази као сулфидни минерал стибнит Sb
2
S
3
. Једињења антимона била су позната још у античка времена и била су кориштена за козметику. И метални антимон је био познат, али је све до свог коначног открића забуном био идентифициран као олово. У елементарном стању први га је изоловао и описао Ваночо Бирингучо 1540. године.

Једно време, Кина је била највећи светски произвођач антимона и његових једињења, а већина производње добијала се из рудника Сикуангшан у Хунану. Индустријски методи производње овог елемента су жарење те затим карботермална редукција или директна редукција стибнита са жељезом.

Најзначајније апликације металног антимона су за легирање оловних и калајних материјала те за оловно-антимонске плоче у оловним акумулаторима. Легирање олова и калаја антимоном побољшава особине тих легура, а оне се користе за израду клизних лежаја, метака и лемова. Једињења антимона су важни адитиви за средства против пожара који у свом саставу имају хлор и бром. Једна од брзорастућих апликација антимона је и микроелектроника.

У Србији 19. века за антимон коришћен је назив расток.[6]

Историја[уреди | уреди извор]

Антимон(III) сулфид Sb
2
S
3
се у прединастичком Египту користио као козметичко средство за очи (сурма) још од 3100. п. н. е. када је и измишљена древна козметичка палета.[7] Артефакт, за који се мисли да је део вазе, начињен од антимона око 3000. п. н. е. пронађен је у Телоху у древној Халдеји (данас део Ирака), а предмет од бакра обложен антимоном датиран је између 2500. п. н. е. и 2000. п. н. е. пронађен је у Египту.[8] Аустен је о радовима Херберта Гладстона из 1892.[9] коментирао да „ми данас познајемо антимон као веома крхки и кристални метал који би се врло тешко могао користити за израду ваза, утолико овај значајни ’проналазак’ (артефакт) мора представљати изгубљену вештину обликовања и ковања антимона”.[9]

Међутим, Мури није био убеђен да је артефакт заправо ваза, коју је спомињао Селимханов, након анализе предмета из Телоха (објављене 1975), написао је: „покушано је повезивање овог метала са транскавкаским природним антимоном (тј. самородним металом)" и „да су предмети од антимона пореклом из Транскавказије сви мали лични украси”.[9] Овај налаз је ослабио наводне доказе о изгубљеним вештинама обраде и ковања антимона.[9]

Римски научник и писац Плиније Старији описао је неколико начина на које се може добити антимон-сулфид за медицинске сврхе у свом делу Природна историја.[10] Он је такође начинио и дистинкцију између „мушких” и „женских” облика антимона. По њему, „мушки” облик је вероватно био сулфид, док се код „женског”, који је био бољи, тежи и мање ломљив, вероватно радило о природном самородном металном антимону.[11] Римски природословац Диоскорид навео је да се антимон-сулфид могао жарити загревањем удувањем ваздуха помоћу ковачког меха. Сматра се да се овим поступком добијао метални антимон.[10]

Први опис процедуре за изолирање елементарног антимона наведен је у књизи De la pirotechnia из 1540. коју је написао Ваночо Бирингучо. Она је била претходница још чувенијој књизи из 1556. Џорџа Агриколе De re metallica. У том контексту Агрикола је често нетачно сматран проналазачем металног антимона. Књига Currus Triumphalis Antimonii (Тријумфална кола антимона) описује прераду металног антимона, а објављена је 1604. у Немачкој. Наводно је ту књигу написао бенедиктански фратар који се потписивао као Басилиус Валентиус у 15. веку. Да је ова књига аутентична, а није, она би била претходница Бирингучовог открића.[12]

Први који је описао чисти антимон из Земљине коре 1783. године био је шведски научник и инжењер у локалном руднику Антон фон Сваб, на основу типског узорка из рудника сребра Сала у рудничком дистрикту Бергслаген у општини Сала, Вестманланд, Шведска.[13][14]

Особине[уреди | уреди извор]

Ампула са црним алотропом антимона
Природни антимон са оксидационим производима
Кристална структура уобичајена за Sb, AsSb и сиви As

Антимон се налази у групи азота (15. група) и има електронегативност 2,05. Као што би се и очекивало из периодних трендова, више је електронегативан од калаја или бизмута, али и мање електронегативан од телура или арсена. Антимон је стабилан на ваздуху при собној температури, али ако се загре реагује са кисеоником дајући антимон триоксид, Sb
2
O
3
.[15]:758

Антимон је сребренасти, сјајно-сиви метал, који по Мосовој скали има тврдоћу 3. Стога је чисти антимон исувише мек за производњу чврстих објеката, као што су кованице од антимона које су коване у кинеској провинцији Гуејџоу 1931. године, а због врло брзог пропадања и трошења њихово ковање је обустављено.[16] Antimon je otporan na mnoge kiseline.

Познате су четири алотропске модификације антимона: стабилна метална форма и три метастабилне форме (експлозивна, сива аморфна и жута). Метални антимон је крхак, сребрено-бели сјајни метал. Када се споро хлади, истопљени антимон се кристализује у тригоналне ћелије, изоморфне са сивим алотропом арсена. Ретка експлозивна модификација антимона се може формирати путем електролизе антимон трихлорида. Када се та модификација загребе с неким оштрим предметом, дешава се егзотермна реакција, те јавља бели пламен а формира се метални антимон. Када се ова модификација гњечи у тарионику, може се десити детонација. Неки аутори[17][18] сматрају да су само метални и сиви антимон прави алотропи, док су експлозивни и жути заправо „загађени” халогеним „нечистоћама” или, у случају жутог, стибином SbH
3
.

Црни (сиви) антимон се формира брзим хлађењем пара металног антимона. Он има исту кристалну структуру као и црвени фосфор и црни арсен. Изложен ваздуху оксидира, а може се и спонтано запалити. При температури од 100°C постепено прелази у стабилну форму. Жути алотроп антимона је најнестабилнији. Он се може добити само оксидацијом стибина (SbH
3
) при температури од −90°C. Изнад ове температуре и изложен светлости, ова метастабилна алотропска модификација прелази у стабилнији сиви алотроп.[8][12][19]

Метални антимон усваја слојевиту структуру (просторна група R3m бр. 166) у којој се слојеви састоје из спојених, замршених шесточланих прстенова. Најближи и други најближи суседи сачињавају неправилни октаедарски комплекса, где су три атома у истом двоструком слоју незнатно ближе од три атома у следећем. Ово релативно густо паковање је узрок велике густине од 6,697 g/cm3, али слаба веза између слојева доводи до ниске тврдоће и крхкоће антимона.[15]:758

Изотопи[уреди | уреди извор]

Антимон има два стабилна изотопа: 121Sb који у природном антимону има удео од 57,36% и 123Sb sa udelom od 42,64%. Такође постоји и 35 радиоактивних изотопа, од којих је најдуже „живући” изотоп 125Sb са временом полураспада од 2,75 година. Осим њих, познато је и 29 метастабилних стања. Међу нуклеарним изомерима најстабилнији је 120m1Sb са временом полураспада од 5,76 дана. Изотопи лакши од 123Sb распадају се β+ распадом (β+), док они тежи се углавном распадају β распадом, уз неке изузетке.[20]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Lide, D. R., ур. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ Библиотека Матице српске
  7. ^ Shortland A. J. (2006). „Application of Lead Isotope Analysis to a Wide Range of Late Bronze Age Egyptian Materials”. Archaeometry. 48 (4): 657. doi:10.1111/j.1475-4754.2006.00279.x. 
  8. ^ а б Kirk-Othmer, ур. (2004). „Antimony”. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (5 изд.). ISBN 978-0-471-48494-3. 
  9. ^ а б в г Moorey P. R. S. (1994). Ancient Mesopotamian Materials and Industries: the Archaeological Evidence. New York: Clarendon Press. стр. 241. ISBN 978-1-57506-042-2. 
  10. ^ а б Mellor, Joseph William (1964). „Antimony”. A comprehensive treatise on inorganic and theoretical chemistry. 9. стр. 339. 
  11. ^ Plinije Stariji, Prirodna historija, 33.33; Loeb Classical Library.
  12. ^ а б Wang Chung Wu (1919). „The Chemistry of Antimony”. Antimony: Its History, Chemistry, Mineralogy, Geology, Metallurgy, Uses, Preparation, Analysis, Production and Valuation with Complete Bibliographies (PDF). London, UK: Charles Geiffin and Co. Ltd. стр. 6—33. 
  13. ^ „Native antimony”. Mindat.org. 
  14. ^ Klaproth M. (1803). „XL. Extracts from the third volume of the analyses”. Philosophical Magazine 1. 17 (67): 230. doi:10.1080/14786440308676406. 
  15. ^ а б Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. ISBN 0-12-352651-5. 
  16. ^ Tony Clayton. „Metals Used in Coins and Medals”. ukcoinpics.co.uk. Архивирано из оригинала на датум 26. 12. 2010. Приступљено 24. 11. 2015. 
  17. ^ David R. Lide (izd.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. izd. (internet verzija: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, poglavlje Properties of the Elements and Inorganic Compounds, str. 4-142 – 4-147
  18. ^ Chemical Fact Sheet Архивирано 2016-03-03 на сајту Wayback Machine, pristupljeno 25. novembra 2015.
  19. ^ Norman, Nicholas C (1998). Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth. стр. 50—51. ISBN 978-0-7514-0389-3. 
  20. ^ Audi Georges; Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A.H. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]