Pentru ce se folosește antimoniul? Antimoniul este o substanță extrem de importantă pentru industrie

Antimoniu (lat. Stibium ), Sb , element chimic V grupuri ale sistemului periodic al lui Mendeleev; numărul atomic 51, masa atomică 121,75; metal de culoare alb-argintiu cu o nuanță albăstruie sunt cunoscuți în natură doi izotopi stabili 121 Sb (57,25%) și 123 Sb (42,75%).

Antimoniul este cunoscut din cele mai vechi timpuri. În țările din Orient a fost folosit aproximativ 3000 î.Hr. pentru confecţionarea vaselor. ÎN Egiptul antic deja în secolul al XIX-lea î.Hr. pudră cu sclipici de antimoniu ( Sb 2 S 3 ) îndreptățit mesten sau tulpina folosit pentru înnegrirea sprâncenelor. ÎN Grecia antică el era cunoscut ca stimi Și stibi , de aici latină stibium .aproximativ secolele 12-14. ANUNȚ a apărut numele antimoniu . În 1789 A. Louvasier a inclus antimoniul în listă elemente chimice intitulat antimoine (engleză modernă antimoniu , spaniolă și italiană antimoniu , Limba germana antimon ). „antimoniul” rusesc vine din turcă surme ; desemna pudră de sclipici de plumb PbS , folosit și pentru înnegrirea sprâncenelor (după alte surse, „antimoniu” - din persanul surme - metal).

Prima carte cunoscută nouă, care descrie în detaliu proprietățile antimoniului și ale compușilor săi, este „Carul triumfal al antimoniului”, publicată în 1604. autorul ei a intrat în istoria chimiei sub numele de călugărul benedictin german Vasily Valentin. Nu s-a putut stabili cine se ascunde sub acest pseudonim, dar nici în secolul trecut s-a dovedit că fratele Vasily Valentin nu a fost niciodată trecut în listele călugărilor din Ordinul Benedictin. Există, totuși, informații despre care se presupune că XV secolului, în mănăstirea Erfurt locuia un călugăr pe nume Vasile, foarte cunoscător în alchimie; unele manuscrise aparținând lui au fost găsite după moartea sa într-o cutie împreună cu pulbere de aur. Dar se pare că este imposibil să-l identifici cu autorul „Carul triumfal al antimoniului”. Cel mai probabil, după cum a arătat o analiză critică a unui număr de cărți de Vasily Valentin, acestea au fost scrise de persoane diferite, și nu mai devreme de a doua jumătate XVI secol.

Chiar și metalurgiștii și chimiștii medievali au observat că antimoniul a fost forjat mai rău decât metalele „clasice” și, prin urmare, împreună cu zinc, bismut și arsen, a fost plasat într-un grup special - „semi-metale”. Au existat și alte motive „convingătoare” pentru aceasta: conform conceptelor alchimice, fiecare metal a fost asociat cu unul sau altul corp ceresc „Șapte metale au fost create de lumină în funcție de numărul de șapte planete”, spunea unul dintre cele mai importante postulate ale. alchimie. La un moment dat, oamenii cunoșteau de fapt șapte metale și același număr de corpuri cerești (Soarele, Luna și cinci planete, fără a număra Pământul). Numai laicii completi și ignoranții ar putea să nu vadă cel mai profund tipar filosofic în asta. O teorie alchimică armonioasă afirma că aurul reprezenta Soarele în ceruri, argintul era Luna tipică, cuprul era fără îndoială înrudit cu Venus, fierul gravita clar spre Marte, mercurul corespunzând lui Mercur, staniul personificat Jupiter și plumbul Saturn. Pentru alte elemente, în seria metalelor nu a mai rămas nici un loc liber.

Dacă pentru zinc și bismut o astfel de discriminare cauzată de lipsa corpurilor cerești a fost în mod clar nedreaptă, atunci antimoniul cu proprietățile sale fizice și chimice unice nu avea într-adevăr dreptul să se plângă că a ajuns în categoria „semi-metale”.

Judecă singur. De aspect Antimoniul cristalin sau gri (aceasta este principala lui modificare) este un metal tipic de culoare cenușiu-alb, cu o ușoară nuanță albăstruie, care este mai puternică, cu cât există mai multe impurități (se cunosc și trei modificări amorfe: galben, negru și așa-numitul exploziv). Dar aparențele, după cum știm, pot fi înșelătoare, iar antimoniul confirmă acest lucru. Spre deosebire de majoritatea metalelor, este, în primul rând, foarte fragil și ușor măcinat în pulbere, iar în al doilea rând, conduce electricitatea și căldura mult mai rău. Da si in reacții chimice antimoniul prezintă o asemenea dualitate

ity, care nu ne permite să răspundem fără ambiguitate la întrebarea: este metal sau nu metal.

Ca și cum ar fi să riposteze împotriva metalelor pentru că sunt reticente în a le accepta în rândurile lor, antimoniul topit dizolvă aproape toate metalele. Acest lucru era cunoscut pe vremuri și nu este o coincidență că în multe cărți alchimice care au ajuns până la noi, antimoniul și compușii săi erau înfățișați sub forma unui lup cu gura deschisă. În tratatul alchimistului german Michael Meyer „Running Atlanta”, publicat în 1618, era, de exemplu, următorul desen: în prim plan un lup devorează un rege întins pe pământ, iar pe fundal acel rege, în siguranță și sunet, se apropie de malul lacului, unde este o barcă care ar trebui să-l ducă la palatul de pe malul opus. În mod simbolic, acest desen înfățișa o metodă de purificare a aurului (țarul) din impuritățile de argint și cupru cu ajutorul stibnitei (lupul) - o sulfură naturală de antimoniu, iar aurul a format un compus cu antimoniu, care apoi, cu un curent de aer - antimoniul s-a evaporat sub forma a trei oxizi, si s-a obtinut aur pur. Această metodă a existat înainte XVIII secol.

Conținut de antimoniu în Scoarta terestra 4*10 -5% în greutate Rezervele mondiale de antimoniu, estimate la 6 milioane de tone, sunt concentrate în principal în China (52% din rezervele mondiale). Cel mai comun mineral este luciul de antimoniu sau stibina (stibina) Sb 2 S 3 , culoare gri-plumb cu luciu metalic, care cristalizează în sistemul rombic cu o densitate de 4,52-4,62 g / cm 3 și duritatea 2. În masa principală, luciul de antimoniu se formează în depozitele hidrotermale, unde acumulările sale creează depozite de minereu de antimoniu sub formă de filoane și corpuri în formă de foițe. În părțile superioare ale corpurilor de minereu, în apropierea suprafeței pământului, luciul de antimoniu suferă oxidare, formând o serie de minerale și anume: senarmontit și valentite Sb2O3 ; bufet Sb2O4 ; stibiocanit Sb2O4H2O ; kermisite 3Sb 2 S 3 Sb 2 O . Pe lângă propriile minereuri de antimoniu, există și minereuri în care antimoniul se găsește sub formă de compuși complecși cu cupru și plumb.

mercur și zinc (minereuri Fahl).

Zăcăminte semnificative de minerale de antimoniu sunt situate în China, Republica Cehă, Slovacia, Bolivia, Mexic, Japonia, SUA și într-un număr de țările africane. În Rusia pre-revoluționară, antimoniul nu a fost extras deloc, iar zăcămintele sale nu erau cunoscute (la început XX secolul, Rusia a importat anual aproape o mie de tone de antimoniu din străinătate). Adevărat, în 1914, așa cum a scris proeminentul geolog sovietic academician D.I Shcherbakov în memoriile sale, el a descoperit semne de minereuri de antimoniu în creasta Kadamdzhai (Kârgâzstan). Dar atunci nu era timp pentru antimoniu. Căutările geologice, continuate de om de știință aproape două decenii mai târziu, au fost încununate de succes și deja în 1934 a început să se obțină trisulfură de antimoniu din minereurile Kadamdzhay, iar un an mai târziu, primul antimoniu metalic intern a fost topit la o fabrică pilot. Până în 1936, nu mai era nevoie să-l cumpere din străinătate.

FIZIC ȘI CHIMIC

PROPRIETĂȚI.

Antimoniul are o formă cristalină și mai multe forme amorfe (așa-numitul antimoniu galben, negru și exploziv). În condiții obișnuite, doar antimoniul cristalin este stabil; este de culoare alb-argintiu cu o nuanță albăstruie. Metalul pur, atunci când este răcit lent sub un strat de zgură, formează la suprafață cristale în formă de ac, care amintesc de forma stelelor. Structura cristalelor este romboedrică, a = 4,5064 A, a = 57,1 0.

Densitatea antimoniului cristalin 6,69, lichid 6,55 g / cm 3. Punct de topire 630,5 0 C, punct de fierbere 1635-1645 0 C, căldură de fuziune 9,5 kcal / g-atom, căldură de vaporizare 49,6 kcal / g-atom. Capacitate termică specifică (cal / g°): 0,04987(200); 0,0537(3500); 0,0656 (650-950 0). Conductivitate termică (cal / em.sec.deg):

0,045,(00); 0,038(2000); 0,043(4000); 0,062 (650 0). Antimoniul este fragil și ușor de abrazat în pulbere; vâscozitate (poise); 0,015(630,50); 0,082(1100 0). Duritate Brinell pentru antimoniu turnat 32,5-34 kg / mm 2, pentru antimoniu de înaltă puritate (după topirea zonei) 26 kg / mm 2. Modul de elasticitate 7600kg / mm 2, rezistență la tracțiune 8,6 kg / mm 2, compresibilitate 2,43 10 -6 cm 2 / kg.

Antimoniul galben se obţine prin trecerea oxigenului sau aerului în hidrogen antimon lichefiat la -90 0; deja la –50 0 se transformă în antimoniu obișnuit (cristalin).

Antimoniul negru se formează prin răcirea rapidă a vaporilor de antimoniu, iar la aproximativ 400 0 se transformă în antimoniu obișnuit. Densitatea antimoniului negru este de 5,3. Antimoniul exploziv este un metal argintiu lucios cu o densitate de 5,64-5,97, format în timpul producerii electrice a antimoniului dintr-o soluție de acid clorhidric de clorură de antimoniu (17-53% SbCl2 V acid clorhidric d 1,12), cu o densitate de curent cuprinsă între 0,043 și 0,2 A / dm 2. Antimoniul rezultat se transformă în antimoniu obișnuit cu o explozie cauzată de frecare, zgâriere sau atingere a metalului încălzit; explozia este cauzată de procesul exotermic de trecere de la o formă la alta.

În aer în condiții normale, antimoniul ( Sb ) nu se modifică, este insolubilă fie în apă, fie în solvenți organici, dar formează ușor aliaje cu multe metale. În seria de tensiune, antimoniul este situat între hidrogen și cupru. Antimoniul nu înlocuiește hidrogenul din acizi nici măcar în diluare acid clorhidric Și H2SO4 nu se dizolvă. Cu toate acestea, acidul sulfuric puternic, atunci când este încălzit, transformă antimoniul în sulfați de E2 (SO 4) 3 . Acidul azotic puternic oxidează antimoniul la acizi H 3 EO 4. Soluțiile alcaline în sine nu afectează antimoniul, dar în prezența oxigenului îl distrug încet.

Când este încălzit în aer, antimoniul arde pentru a forma oxizi, de asemenea, se combină ușor cu gazul

Lustrul de antimoniu era cunoscut în vremuri străvechi; era folosit pentru a vopsi sprancenele si genele in negru. Romanii o numeau stibium. Ulterior, i s-a dat numele (probabil împrumutat din arabă) antimoniu, care mai târziu a început să fie aplicat metalului însuși, obținut din minereu.
Călugărul benedictin Vasile Valentin, care a trăit în secolul al XV-lea, a descris în detaliu pregătirea antimoniu metalic, precum și aliajele sale care erau deja în uz la acea vreme, de exemplu, un aliaj cu plumb pentru turnarea fonturilor tipografice și un număr semnificativ de preparate de antimoniu.
În perioada atrochimică a dezvoltării chimiei, preparatele cu antimoniu au fost printre cele mai comune mijloace de tratament, printre care pastilele „eterne” din antimoniu metalic. Vinul, învechit de ceva timp în boluri de antimoniu, era folosit ca emetic. În prezent, medicina utilizează medicamente cu antimoniu doar în cantități limitate.
Cu toate acestea, recent sintetizat compusi organici, care contin antimoniu, au capatat o mare importanta ca remedii specifice pentru anumite boli tropicale.

Chitanță:

Cel mai important mineral natural este stibnitul, Sb 2 S 3. Antimoniul se obține fie prin topirea sulfurei cu fierul (metoda deplasării) Sb 2 S 3 + 3Fe = 2Sb + 3FeS,
sau prin prăjirea sulfurei și reducerea tetroxidului de antimoniu rezultat cu cărbune (metoda ardere - reducere) Sb 2 S 3 + 5O 2 = Sb 2 O 4 + 3SO 2
Sb2O4 + 4C = 2Sb + 4CO.

Proprietăți fizice:

În stare liberă, antimoniul formează cristale alb-argintii cu un luciu metalic și o densitate de 6,68 g/cm 3 . Semănând cu metalul în aparență, antimoniul cristalin este fragil și conduce căldura și conduce căldura mult mai rău. electricitate decât metalele obișnuite. Pe lângă antimoniul cristalin, sunt cunoscute celelalte modificări alotrope ale acestuia.

Proprietăți chimice:

În aer la temperatura camerei, antimoniul metalic este stabil, peste punctul de topire se aprinde. Cu clorul, antimoniul sub formă de pulbere reacționează cu fulger. Antimoniul se combină cu sulful, fosforul, arsenul și multe metale în timpul fuziunii.
Antimoniul nu se dizolvă în acid clorhidric și acid sulfuric diluat în acid sulfuric concentrat la cald formează sulfat de antimoniu. În acidul azotic, în funcție de concentrația sa, antimoniul se dizolvă pentru a forma oxid de antimoniu (III) sau (V).
Atunci când este încălzit cu nitrați sau clorați de metale alcaline, pulbere de antimoniu fulgerează pentru a forma săruri ale acidului de antimoniu.
În compuși prezintă stări de oxidare de -3, +3 și +5.

Cele mai importante conexiuni:

Oxid de antimoniu (III). sau anhidrida de antimoniu, Sb 2 O 3 este un oxid amfoter tipic cu o oarecare predominanță a proprietăților de bază. Insolubil, formează minerale. În acizii puternici, cum ar fi sulfuric și clorhidric, oxidul de antimoniu (III) se dizolvă pentru a forma săruri de antimoniu (III), în alcalii pentru a forma săruri ale acidului de antimoniu H3SbO3 sau metaantimoniu HSbO2. De exemplu:
Sb2O3 + 2NaOH = 2NaSbO2 + H2O
Oxid de antimoniu (V). sau anhidridă de antimoniu, Sb2O5 are în principal proprietăți acide; cristale galbene, se dizolvă în apă pentru a forma acid de antimoniu, un pigment pentru ceramică.
Oxid de antimoniu (IV). Sb2O4 se formează când oxidul de antimoniu(III) sau (V) este încălzit în aer la 800-900°. O pulbere albă, abia solubilă în apă, care, atunci când este încălzită foarte puternic, desparte oxigenul pentru a forma oxid de antimoniu (III). Conform studiilor de difracție cu raze X, acesta corespunde oxidului dublu de antimoniu (III) și (V) sau ortoantmonatului de antimoniu trivalent Sb III Sb VO 4. Se reduce ușor de cărbune la metal.
Hidroxid de antimoniu (III)., acid antimonos, se obține sub formă de precipitat alb prin acțiunea alcalinelor asupra sărurilor de antimoniu(III):
SbCI3 + 3NaOH = Sb (OH)3 + 3NaCl
Precipitatul se dizolvă cu ușurință atât în ​​alcalii în exces, cât și în acizi. Când sta în picioare, chiar și în apă, se transformă ușor în Sb 2 O 3 cristalin.
Acid de antimoniu, există în soluţie sub mai multe forme, de exemplu hexahidroxoantimoniu: H. La precipitare se obţine un gel cu un conţinut variabil de apă la uscare prelungită, se obţine acid metaantimoniu insolubil HSb03; Sărurile acidului de antimoniu sunt numite antimonați.
Stibin, sau hidrură de antimoniu, SbH 3 este un gaz otrăvitor format în aceleași condiții ca și arsina. Când este încălzit, se descompune chiar mai ușor decât arsina în antimoniu și hidrogen. Antimoniul formează compuși cu metale - antimonide, care pot fi considerate ca produse ale înlocuirii hidrogenului în stibină cu atomi de metal. În acești compuși, antimoniul, ca și în SbH 3, are o stare de oxidare de -3. Unele dintre antimonide, în special AlSb, GaSb și InSb, au proprietăți semiconductoare și sunt utilizate în industria electronică.
Săruri de antimoniu (III)., într-o soluție apoasă suferă hidroliză cu formarea de săruri bazice:
SbCI3 + 2H20 = Sb(OH)2CI
Sarea bazică rezultată este instabilă și se descompune odată cu eliminarea unei molecule de apă:
Sb(OH)2CI = SbOCl + H2O
În sarea SbOCl, gruparea SbO joacă rolul unui metal monovalent; această grupă se numește antimonil. Sarea rezultată se numește fie clorură de antimoniu, fie oxoclorura de antimoniu.
pentaclorură de antimoniu SbCl 5 este un lichid care emană fum în aer, solubil în apă cu hidroliză. Aplicare: agent de clorurare, catalizator de polimerizare.
sulfuri de antimoniu Sb 2 S 3 şi Sb 2 S 5 au proprietăţi similare cu sulfurile de arsen. Sunt substanțe culoare portocalie-rosu, dizolvându-se în sulfuri de metale alcaline și de amoniu pentru a forma tiosăruri. Sulfurile de antimoniu sunt folosite la producerea chibriturilor și în industria cauciucului, componente ale compozițiilor pirotehnice.

Aplicație:

La unele aliaje se adaugă antimoniu pentru a le conferi duritate. Un aliaj format din antimoniu, plumb și o cantitate mică de cositor se numește metal de imprimare sau garth și este folosit pentru a face tipărire. Un aliaj de antimoniu cu plumb (de la 5 la 15% Sb) este folosit la realizarea plăcilor pentru bateriile cu plumb, table și țevi pentru industria chimică și lagăre alți. În plus, antimoniul este folosit ca aditiv la germaniu pentru a-i conferi anumite proprietăți semiconductoare.
Producția mondială (fără URSS) este de aproximativ 70 mii tone/an (1977).
Antimoniul și derivații săi sunt toxici. MPC 0,1-0,5 mg/m3.

Vezi si:
SI. Venetsky Despre rare și împrăștiate. Povești despre metale.

DEFINIȚIE

Antimoniu situat în a cincea perioadă a grupei V a subgrupului principal (A) al Tabelului periodic.

Se referă la elemente p-familii. Semi-metal. Denumirea - Sb. Număr de serie - 51. Masa atomică relativă - 121,75 amu.

Structura electronică a atomului de antimoniu

Un atom de antimoniu este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv (+51), în interiorul căruia se află 51 de protoni și 71 de neutroni, iar 51 de electroni se mișcă pe cinci orbite.

Fig.1. Structura schematică a atomului de antimoniu.

Distribuția electronilor între orbiti este următoarea:

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 .

Nivelul de energie exterior al atomului de antimoniu conține 5 electroni, care sunt electroni de valență. Diagrama energetică a stării fundamentale ia următoarea formă:

Prezența a trei electroni nepereche indică faptul că antimoniul are o stare de oxidare de +3. Datorită prezenței orbitalilor liberi 5 d-subnivel pentru atomul de antimoniu este posibilă o stare excitată (starea de oxidare +5):

Electronii de valență ai unui atom de antimoniu pot fi caracterizați printr-un set de patru numere cuantice: n(cuantumul principal), l(orbital), m l(magnetic) și s(a învârti):

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Antimoniu(lat. stibium), sb, element chimic din grupa V a sistemului periodic al lui Mendeleev; numărul atomic 51, masa atomică 121,75; Metalul este alb-argintiu cu o nuanță albăstruie. În natură sunt cunoscuți doi izotopi stabili: 121 sb (57,25%) și 123 sb (42,75%). Dintre izotopii radioactivi obținuți artificial, cei mai importanți sunt 122 sb ( T 1/2 = 2,8 cym) , 124 sb ( t 1/2 = 60,2 cym) și 125 sb ( t 1/2 = 2 ani).

Referință istorică. S. este cunoscută din cele mai vechi timpuri. În țările din Orient a fost folosit aproximativ 3000 î.Hr. e. pentru confecţionarea vaselor. În Egiptul Antic deja în secolul al XIX-lea. î.Hr e. La înnegrirea sprâncenelor se folosea pudra de sclipici de antimoniu (sb 2 s 3 natural) numită mesten sau stem. În Grecia antică era cunoscut sub numele de st i mi și st i bi, de unde latinescul stibium. Pe la secolele 12-14. n. e. a apărut denumirea de antimoniu. În 1789 A. Lavoisier a inclus S. în lista elementelor chimice numite antimoine (antimoniu în engleză modernă, antimonio spaniolă și italiană, antimon german). „antimoniul” rusesc provine din limba turcă; denota pulberea de sclipici de plumb pbs, care era folosită și pentru înnegrirea sprâncenelor (după alte surse, „antimoniu” - din surma persană - metal). Descriere detaliata Proprietățile și metodele de obținere a S. și a compușilor săi au fost date pentru prima dată de alchimistul Vasily Valentin (Germania) în 1604.

Distribuție în natură. Conținutul mediu de S din scoarța terestră (clarke) este de 5? 10-5% din greutate. S. este împrăștiată în magmă și biosferă. Din cele mai tari panza freatica este concentrat în depozite hidrotermale. Sunt cunoscute zăcămintele de antimoniu în sine, precum și zăcămintele de antimoniu-mercur, antimoniu-plumb, aur-antimoniu și antimoniu-tungsten. Din cele 27 de minerale ale S., principala valoare industrială este stibnit(sb 2 s 3) . Datorită afinității sale pentru sulf, sulful este adesea găsit ca impuritate în sulfurile de arsen, bismut, nichel, plumb, mercur, argint și alte elemente.

Proprietati fizice si chimice. S. este cunoscut sub formă cristalină și trei forme amorfe (exploziv, negru și galben). S. exploziv (densitate 5,64-5,97 g/cm 3) explodează la orice contact: format în timpul electrolizei unei soluții de sbcl 3; negru (densitate 5,3 g/cm 3) - cu răcire rapidă a vaporilor de S.; galben - când oxigenul este trecut în sbh lichefiat 3. Sulful galben și negru sunt instabili la temperaturi scăzute, se transformă în sulful obișnuit. , se cristalizează în sistemul trigonal, a = 4,5064 å; densitate 6,61-6,73 g/cm 3 (lichid - 6,55 g/cm 3) ; t pl 630,5 °C; t balot 1635-1645 °C; capacitate termică specifică la 20-100 °C 0,210 kJ/(kg? LA ) ; conductivitate termică la 20 °C 17,6 W/M? LA . Coeficientul de temperatură de dilatare liniară pentru C policristalin. 11,5? 10 –6 la 0-100 °C; pentru un singur cristal a 1 = 8.1? 10 –6 la 2 = 19,5? 10 –6 la 0-400 °C, rezistivitate electrică (20 °C) (43,045 ? 10 –6 ohm? cm) . S. diamagnetic, susceptibilitate magnetică specifică -0,66? 10 –6. Spre deosebire de majoritatea metalelor, sulful este fragil, se desparte ușor de-a lungul planurilor de clivaj, se macină în pulbere și nu poate fi forjat (uneori este clasificat ca semimetale) . Proprietățile mecanice depind de puritatea metalului. Duritate Brinell pentru metal turnat 325-340 Mn/m 2 (32,5-34,0 kgf/mm 2) ; modul elastic 285-300; rezistență la tracțiune 86,0 Mn/m 2 (8,6 kgf/mm 2) . Configurația electronilor exteriori ai atomului este sb5s 2 5 r 3. În compuși, prezintă stări de oxidare în principal +5, +3 și –3.

Din punct de vedere chimic, S. este inactiv. În aer nu se oxidează până la punctul de topire. Nu reacționează cu azotul și hidrogenul. Carbonul se dizolvă ușor în carbonul topit. Metalul interacționează activ cu clorul și alți halogeni, formând halogenuri de antimoniu. Reacționează cu oxigenul la temperaturi peste 630 °C pentru a forma sb 2 sau 3 . Când este fuzionat cu sulf, se obține sulfuri de antimoniu, interacționează și cu fosforul și arsenul. S. este rezistent la apa si la acizi diluati. Acizii clorhidric și sulfuric concentrați dizolvă lent S. pentru a forma clorură sbcl 3 și sulfat sb 2 (so 4) 3; acidul azotic concentrat oxidează dioxidul de carbon la un oxid superior, care se formează sub formă de compus hidratat xsb 2 o 5? uH 2 O. De interes practic sunt sărurile puțin solubile ale acidului de antimoniu - antimoniți (Mesbo 3 ? 3h 2 o, unde me - na, K) și sărurile de acid metaantimonic neizolat - metaantimoniți (mesbo 2 ? 3H 2 O), care au proprietăți reducătoare. S. se combină cu metalele, formând antimonide.

chitanta. S. se obţine prin prelucrarea pirometalurgică şi hidrometalurgică a concentratelor sau minereului care conţine 20-60% sb. Metodele pirometalurgice includ precipitarea și topirea prin reducere. Materiile prime pentru topirea prin precipitare sunt concentratele sulfurate; procesul se bazează pe deplasarea fierului din sulfura lui de către fier: sb 2 s 3 + 3fe u 2sb + 3fes. Fierul este introdus în încărcătură sub formă de resturi. Topirea se realizează în cuptoare reverberative sau cu tambur scurt rotativ la 1300-1400 °C. Extracția lui S. în metal brut este mai mare de 90%. Topirea reductivă a oțelului se bazează pe reducerea oxizilor săi la metal cu cărbune sau praf de cărbune și pe zgură roci sterile. Topirea prin reducere este precedată de prăjirea oxidativă la 550 °C cu exces de aer. Cenușa conține tetroxid C nevolatil. Cuptoarele electrice pot fi utilizate atât pentru precipitare, cât și pentru topirea prin reducere. Metoda hidrometalurgică de producere a sulfului constă în două etape: prelucrarea materiei prime cu o soluție de sulfură alcalină, transferul sulfului în soluție sub formă de săruri de acizi de antimoniu și sulfosăruri și separarea sulfurei prin electroliză. În funcție de compoziția materiilor prime și de metoda de preparare a acestuia, oțelul brut conține de la 1,5 până la 15% impurități: fe, as, s etc. Pentru obținerea oțelului pur se folosește rafinarea pirometalurgică sau electrolitică. În timpul rafinării pirometalurgice, impuritățile de fier și de cupru sunt îndepărtate sub formă de compuși ai sulfului prin introducerea în topitură de S. stibnite (crudum) - sb 2 s 3, după care arsenicul (sub formă de arsenat de sodiu) și sulful sunt îndepărtate prin suflare. aer sub zgura de sifon. În timpul rafinării electrolitice cu un anod solubil, oțelul brut este purificat din fier, cupru și alte metale rămase în electrolit (Cu, ag și Au rămân în nămol). Electrolitul este o soluție formată din sbf 3, h 2 so 4 și hf. Conținutul de impurități în S. rafinat nu depășește 0,5-0,8%. Pentru a obține dioxid de carbon de înaltă puritate, topirea zonelor este utilizată într-o atmosferă de gaz inert, sau dioxidul de carbon este obținut din compuși pre-purificați - trioxid sau triclorura.

Aplicație. S. este utilizat în principal sub formă de aliaje pe bază de plumb și staniu pentru plăci de baterie, mantale de cablu și rulmenți ( babbitt) , aliaje utilizate în imprimare ( garth) , etc. Astfel de aliaje au duritate crescută, rezistență la uzură și rezistență la coroziune. În lămpile fluorescente, sb este activat cu halofosfat de calciu. S. face parte din materiale semiconductoare ca dopant pentru germaniu și siliciu, precum și în compoziția antimonidelor (de exemplu, insb). Izotopul radioactiv 12 sb este utilizat în sursele de radiații g și neutroni.

O. E. Macara.

Antimoniu în organism. Conținutul paginilor (la 100 G substanță uscată) este de 0,006 la plante mg, la animalele marine 0,02 mg, la animalele terestre 0,0006 mg. S. pătrunde în corpul animalelor și al omului prin organele respiratorii sau tractul gastro-intestinal. Se excretă în principal în fecale și în cantități mici în urină. Rolul biologic al S. este necunoscut. Este concentrat selectiv în glanda tiroidă, ficat și splină. În eritrocite, C se acumulează predominant în starea de oxidare + 3, în plasma sanguină - în starea de oxidare + 5. Concentrația maximă admisă de C este 10 –5 - 10 –7 G cu 100 G cârpă uscată. La o concentrație mai mare, acest element inactivează o serie de enzime ale metabolismului lipidic, carbohidraților și proteinelor (posibil ca urmare a blocării grupări sulfhidril) .

În practica medicală, preparatele cu S. (solyusurmin etc.) sunt utilizate în principal pentru tratarea leishmaniozelor și a unor helmintiază (de exemplu, schistosomiaza).

S. iar compușii săi sunt otrăvitori. Otrăvirea este posibilă în timpul topirii concentratului de minereu de antimoniu și în producerea aliajelor de S în otrăvirea acută, iritația mucoaselor tractului respirator superior, a ochilor și a pielii. Se pot dezvolta dermatite, conjunctivite etc. Tratament: antidoturi (unitiol), diuretice si diaforetice, etc. Preventie: mecanizarea productiei. procese, ventilație eficientă etc.

Lit.: Shiyanov A.G., Producția de antimoniu, M., 1961; Fundamentele metalurgiei, vol. 5, M., 1968; Cercetare de creație tehnologie nouă producția de antimoniu și compușii săi, în colecția: Chimia și tehnologia antimoniului, Franța, 1965.

Antimoniul este un metal otrăvitor (semi-metal),
folosit în metalurgie, medicină și tehnologie
Pietre și minerale toxice și otrăvitoare

Antimoniul (latină Stibium, simbolizat Sb) este un element cu număr atomic 51 și greutate atomică 121,75. Este un element al subgrupului principal al grupei a cincea, perioada a cincea a tabelului periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev. Antimoniul este un metal (semi-metal) de culoare alb-argintiu cu o nuanță albăstruie, structură cu granulație grosieră. ÎN în forma obișnuită formează cristale cu un luciu metalic și o densitate de 6,68 g/cm3.

Semănând cu un metal în aparență, antimoniul cristalin este fragil și conduce căldura și electricitatea mai puțin bine decât metalele obișnuite. În natură sunt cunoscuți doi izotopi stabili: 121Sb (abundența izotopică 57,25%) și 123Sb (42,75%). În fotografie - Antimoniu. județul Tulare California. STATELE UNITE ALE AMERICII. Foto: A.A. Evseev.

Omenirea este familiarizată cu antimoniul încă din cele mai vechi timpuri: în țările estice a fost folosit aproximativ în 3000 î.Hr. e. pentru confecţionarea vaselor. Compus de antimoniu - strălucire de antimoniu (Sb2S3 natural) a fost folosit pentru a vopsi sprâncenele și genele în negru. În Egiptul Antic, pulberea din acest mineral era numită mesten sau tulpina, pentru grecii antici antimoniul era cunoscut sub denumirile stími și stíbi, de unde latinescul stibium.

Antimoniul metalic este rar folosit din cauza fragilității sale, însă, datorită faptului că crește duritatea altor metale (staniu, plumb) și nu se oxidează în condiții normale, metalurgiștii îl introduc adesea ca element de aliere în compoziția diferitelor metale. aliaje. Aliajele care utilizează elementul cincizeci și unu sunt utilizate pe scară largă într-o mare varietate de domenii: pentru plăci de baterii, fonturi de imprimare, rulmenți (babbitts), ecrane pentru lucrul cu surse de radiații ionizante, vase, turnări artistice etc.

Antimoniul metalic pur este utilizat în principal în industria semiconductoarelor pentru a obține antimonide (săruri de antimoniu) cu proprietăți semiconductoare. Antimoniul este inclus în medicamente droguri sintetice. Compușii de antimoniu sunt, de asemenea, folosiți pe scară largă: sulfurile de antimoniu sunt utilizate în producția de chibrituri și în industria cauciucului. Oxizii de antimoniu sunt utilizați în producția de compuși refractari, emailuri ceramice, sticlă, vopsele și produse ceramice.

Antimoniul este un microelement (conținutul în corpul uman este de 10-6% în greutate). Se știe că antimoniul formează legături cu atomii de sulf, ceea ce determină toxicitatea sa ridicată. Antimoniul prezintă un efect iritant și cumulativ, se acumulează în glanda tiroidă, inhibă funcția sa și provoacă gușă endemică. Praful și vaporii provoacă sângerări nazale, „febra turnătoriei” de antimoniu, pneumoscleroză, afectează pielea și perturbă funcțiile sexuale. Cu toate acestea, din cele mai vechi timpuri, compușii de antimoniu au fost folosiți în medicină ca medicamente valoroase.

Proprietăți biologice

Antimoniul este un oligoelement și se găsește în multe organisme vii. S-a stabilit că conținutul elementului cincizeci și unu (la suta de grame de substanță uscată) este de 0,006 mg la plante, 0,02 mg la animalele marine și 0,0006 mg la animalele terestre. În corpul uman, conținutul de antimoniu este de numai 10-6% în greutate. Cel de-al cincizeci și unu-lea element pătrunde în corpul animalelor și al oamenilor prin organele respiratorii (cu aer inhalat) sau tractul gastrointestinal (cu alimente, apă, medicamente), aportul mediu zilnic este de aproximativ 50 mcg. Principalele depozite pentru acumularea de antimoniu sunt glanda tiroida, ficat, splină, rinichi, țesut osos, acumularea are loc și în sânge (predominant antimoniul se acumulează în stare de oxidare +3 în eritrocite, în plasma sanguină - în stare de oxidare +5).

Metalul este eliberat din organism destul de lent, în principal prin urină (80%) și în cantități mici prin fecale. Cu toate acestea, rolul fiziologic și biochimic al antimoniului este încă necunoscut și slab studiat, așa că nu există date privind manifestările clinice ale deficienței de antimoniu.

Cu toate acestea, datele privind concentrațiile maxime admise ale elementului pt corpul uman: 10-5-10-7 grame la 100 grame de țesut uscat. La concentrații mai mari, antimoniul inactivează (previne funcționarea) unui număr de enzime ale metabolismului lipidic, glucidic și proteic (posibil ca urmare a blocării grupărilor sulfhidril).

Faptul este că antimoniul și derivații săi sunt toxici - Sb formează legături cu sulful (de exemplu, reacționează cu grupele SH de enzime), ceea ce provoacă toxicitatea sa ridicată. Acumulându-se în exces în glanda tiroidă, antimoniul îi inhibă funcția și provoacă gușă endemică. La intrarea în tractul digestiv, antimoniul și compușii săi nu provoacă otrăvire, deoarece sărurile Sb (III) sunt hidrolizate pentru a forma produse slab solubile care sunt excretate din organism: se observă iritația mucoasei gastrice, apar vărsături reflexe și aproape întreaga cantitate de antimoniu luată este aruncată împreună cu vărsăturile de către mase.

Cu toate acestea, după administrarea unor cantități semnificative de antimoniu sau cu utilizarea prelungită, pot apărea leziuni. tract gastrointestinal: ulcere, hiperemie, umflarea mucoasei. Compușii de antimoniu (III) sunt mai toxici decât compușii de antimoniu (V) - sunt biodisponibili. Pragul de percepție a gustului în apă este de 0,5 mg/l. Doza letală pentru un adult este de 100 mg, pentru copii - 49 mg. MPC de Sb în sol este de 4,5 mg/kg.

În apă, antimoniul aparține clasei a doua de pericol, are o concentrație maximă admisă de 0,005 mg/l, stabilită conform LPV sanitar-toxicologic. În apele naturale standardul este de 0,05 mg/l. În apele uzate industriale evacuate în stațiile de epurare cu biofiltre, conținutul de antimoniu nu trebuie să depășească 0,2 mg/l.

Praful și vaporii provoacă sângerări nazale, „febră de turnătorie” de antimoniu, pneumoscleroză, afectează pielea și perturbă funcțiile sexuale. Pentru aerosolii de antimoniu, concentrația maximă admisă în aerul zonei de lucru este de 0,5 mg/m3, în aerul atmosferic 0,01 mg/m3. Când este frecat în piele, antimoniul provoacă iritații, eritem și pustule similare cu variola.

Acest tip de daune pot fi observate în profesiile care se ocupă de antimoniu: emailatori (utilizarea oxidului de antimoniu), imprimante (lucru cu aliaje de imprimare, metal britanic). În caz de intoxicație cronică a organismului cu antimoniu, este necesar să se ia măsuri preventive, limitați aportul acestuia, efectuați un tratament simptomatic și, eventual, utilizați agenți de complexare.

Cu toate acestea, în ciuda factorilor negativi asociați cu toxicitatea antimoniului, acesta, ca și compușii săi, este utilizat în medicină. În secolele XV-XVI. Preparatele de antimoniu erau folosite ca medicamente, în principal ca expectorante și emetice. Pentru a induce vărsăturile, pacientului i s-a dat vin păstrat într-un vas cu antimoniu. Unul dintre compușii de antimoniu, KC4H4O6(SbO) * H2O, se numește tartru emetic. Mecanismul de acțiune al unui astfel de medicament este descris mai sus.

Antimoniu. Monarh r-k (Sb), Gravelotte, Limpopo prov. Africa de Sud. Foto: A.A. Evseev.

Fapte interesante

Unul dintre metode de ultimă generație„folosirea” antimoniului a intrat în arsenalul criminologilor. Faptul este că un glonț de armă rănită lasă în urmă un flux de vortex (trasor) - o „urmă”, în care există părți ale unui număr de elemente - plumb, antimoniu, bariu, cupru. Pe măsură ce se instalează, lasă o „amprentă” invizibilă pe suprafață.

Cu toate acestea, aceste particule au fost invizibile doar până de curând, evoluții moderne vă permit să determinați prezența particulelor și direcția de zbor a glonțului. Acest lucru se întâmplă astfel: benzi de hârtie de filtru umedă sunt așezate pe suprafață, apoi sunt plasate într-un accelerator particule elementare(sincrofasatron) și bombardat cu neutroni. Ca urmare a „decojirii”, unii dintre atomii transferați pe hârtie (inclusiv atomii de antimoniu) se transformă în izotopi radioactivi instabili, iar gradul de activitate a acestora face posibilă aprecierea conținutului acestor elemente din probe și determinarea astfel traiectoria și lungimea zborului glonțului, caracteristicile glonțului, armele și muniția.

Multe materiale semiconductoare care conțin antimoniu au fost obținute în condiții de gravitate zero la bordul stației științifice orbitale spațiale din apropierea Pământului Salyut-6 și Skylab.

Autorul cărții „Aventurile bunului soldat Schweik” din povestea „Piatra vieții” expune una dintre versiunile originii numelui „antimoniu”. În 1460, starețul mănăstirii Stahlhausen din Bavaria, părintele unei mănăstiri, căuta o piatră filosofală (un amalgam de aur și ruthie - „aur alb”, evaporat în aur). În acele vremuri îndepărtate, cu greu ar fi fost posibil să se găsească măcar o mănăstire în ale cărei chilii și subsoluri nu s-ar fi desfășurat lucrări alchimice (Spania, Almaden, cel mai mare zăcământ din lume de cinabru roșu industrial - sulfură de mercur, un satelit de depozite de antimoniu, sublimare vulcanică uscată pe batoliți fierbinți). Fotografia de mai jos prezintă depozite de tip „cinabru” și cinabru, un însoțitor de antimoniu în depozite.

Stibnită neagră - sulfură de antimoniu, cu sateliți - calcedonie gri
și cinabru roșu în Druz, Nikitovka, regiunea Donețk, sud-estul Ucrainei

Într-unul dintre experimente, starețul a amestecat cenușa Ioanei d’Arc („Fecioara din Orleans” - mândria Franței) într-un creuzet cu cenușă și dublul cantității de pământ luate din locul arderii (cinabru). a început să încălzească acest „amestec infernal“. După evaporarea cu cărbune, rezultatul a fost o substanță întunecată grea, cu un luciu metalic (mercur). erori de traducere – scumpe și strălucitoare la culoare).

Deziluzionat de „știința eretică”, Leonardus a aruncat substanța rezultată în curtea mănăstirii (cu cenușă - stibnit). El a observat curând că porcii au lins de bunăvoie „piatra” (cenușa) pe care a aruncat-o și s-au îngrășat repede. Hotărând că le este deschis nutrient, care poate fi folosit pentru a hrăni pe cei flămânzi, călugărul a pregătit o nouă porție din „piatra vieții”, a zdrobit-o și a adăugat această pulbere în terciul pe care îl mâncau frații săi slabi în Hristos. A doua zi, patruzeci de călugări ai mănăstirii au murit într-o agonie cumplită. Căindu-se de ceea ce făcuse, starețul a blestemat experimentele și a redenumit „piatra vieții” în antimoniu, adică un remediu „împotriva călugărilor”. Nu poți garanta autenticitatea poveștii, la fel ca și autorul acestei versiuni.

Chimiștii din Evul Mediu Europa de Vest(Spania) a descoperit că aproape toate metalele se dizolvă adesea în antimoniu topit (elementul „pietrei filozofale-II” - după mercur și amalgamurile sale). Antimoniul este un metal care devorează alte metale - un „prădător chimic”. Poate că un raționament similar a condus la imaginea simbolică a antimoniului sub forma unei figuri de lup cu gura deschisă (căscată) (arsuri din producția chimică a antimoniului - „Iad sau Gurile Diavolului”, Almaden, Spania, Biserica Catolica Majestatea Sa Regele Spaniei).

În literatura arabă, luciul de plumb și antimoniu era numit al-qakhal (machiaj), alko(g)ol, alcoolol. Se credea că cosmetică și medicamentelor pentru ochi conțin un spirit misterios (genie), de aceea, probabil, lichidele volatile au ajuns să fie numite alcool.

Toată lumea este familiarizată cu expresia „antimonierea sprâncenelor” (aplicarea machiajului pe față), care anterior însemna o operație cosmetică folosind pudra de sulfură de antimoniu Sb2S3. Cert este că compușii de antimoniu au culori diferite: unii sunt negri, alții sunt portocalii-roșii. Din timpuri imemoriale, arabii au făcut comerț cu vopsea pentru sprâncene în țările din Est, care conținea antimoniu. Autorul romanului „Samvel” descrie în detaliu tehnica acestei operații cosmetice: „Tânărul a scos din sân o geantă de piele, a luat un băț subțire de aur, ascuțit, l-a adus la buze, a respirat pe el, astfel încât s-a udat și l-a înmuiat în pulbere. Bățul a fost acoperit cu un strat subțire de praf negru. A început să-și aplice antimoniu. În timpul săpăturilor arheologice ale înmormântărilor antice de pe teritoriul Armeniei, au fost descoperite toate accesoriile cosmetice descrise mai sus: un băț subțire de aur și o cutie minusculă din marmură lustruită (furt la Vake în Spania, Evul Mediu, Europa de Vest).

Poveste

Numele descoperitorului antimoniului este necunoscut, deoarece acest metal este cunoscut omului încă din timpuri preistorice. Produsele realizate din antimoniu și aliajele sale (în special, antimoniul cu cupru) au fost folosite de oameni de multe milenii. Descoperiri arheologice a confirmat presupunerea că în Babilon încă din 3 mii de ani î.Hr. (împreună cu însoțitorul său geologic - cinabru roșu) s-au făcut vase din antimoniu, de exemplu, descrierea fragmentelor dintr-o vază din antimoniu metalic găsite în Tello (sudul Babiloniei) este binecunoscută. Au fost descoperite și alte obiecte din antimoniu, în special în Georgia, datând din mileniul I î.Hr. e. Aliajele de antimoniu și plumb au fost, de asemenea, folosite pentru a face produse și trebuie remarcat faptul că în antimoniul metalic nu era considerat un metal independent și a fost confundat cu plumb (un simulator al formei industriale chimice de tranziție a mercurului - un afrodisiac pentru femei).

În ceea ce privește compușii de antimoniu, cel mai faimos este „lustrul de antimoniu” - sulfura de antimoniu Sb2S3, care era cunoscută în multe țări. În India, Mesopotamia, Egipt, Asia Centrală și alte țări asiatice, din acest mineral s-a făcut o pulbere neagră și strălucitoare, folosită în scopuri cosmetice, în special pentru machiajul ochilor, „unguent pentru ochi”. Pliniu cel Bătrân numește antimoniul stimmi și stibi - produse cosmetice și farmaceutice pentru machiaj și tratamentul ochilor. În literatura greacă a perioadei alexandrine, aceste cuvinte înseamnă un cosmetic negru (pulbere neagră).

În ceea ce privește cuvântul rus „antimoniu”, atunci cel mai probabil are o origine turcească - surme. Sensul inițial al acestui termen a fost unguent, machiaj, frecare. Acest lucru este confirmat de păstrarea acestui cuvânt până astăzi în multe limbi orientale: turcă, persană, uzbecă, azeră și altele. Potrivit altor surse, „antimoniul” provine din persanul „surme” - metal. În literatura rusă de la începutul secolului al XIX-lea, sunt folosite cuvintele surmyak (Zakharov, 1810), surma, surma, surma kinglet și antimoniu.

Fiind în natură

În ciuda faptului că conținutul de antimoniu din scoarța terestră este relativ scăzut - conținutul mediu (clarke) este de 5∙10-5% (500 mg/t) - era cunoscut în antichitate. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece antimoniul face parte din aproximativ o sută de minerale, dintre care cel mai comun este luciul de antimoniu Sb2S3 - un mineral gri-plumb cu un luciu metalic (cunoscut și sub numele de stibnit, cunoscut și sub numele de stibnit), care conține mai mult de 70 de minerale. % antimoniu și servind drept principală materie primă industrială pentru primirea acestuia. Cea mai mare parte a luciului de antimoniu se formează în depozitele hidrotermale, unde acumulările sale creează depozite de minereu de antimoniu sub formă de vene și corpuri asemănătoare foilor. În părțile superioare ale minereurilor, în apropierea suprafeței pământului, luciul de antimoniu suferă oxidare, formând o serie de minerale și anume: senarmontitul și valentita Sb2O3 (ambele minerale ale aceluiași compoziție chimică, conțin 83,32% antimoniu și 16,68% oxigen); bufet (ocru antimoniu) Sb2O4; stibiocanit Sb2O4∙nH2O; cermesit Sb2S2O. În cazuri rare, minereurile de antimoniu (datorită afinității lor cu sulful) sunt reprezentate de sulfuri complexe de antimoniu, cupru, mercur, plumb, fier (berthierit FeSbS4, jamesonit Pb4FeSb6S14, tetraedrit Cu12Sb4S13, livingstonit HgSb4S8 și alții), precum și alții. oxicloruri (senarmonit, nadorit PbCl SbO2) antimoniu

Conținutul de antimoniu în rocile magmatice efuzive este mai mic decât în ​​rocile sedimentare (sublimare vulcanică de-a lungul fisurilor din magma fierbinte pe un catalizator din calderă - apă). În cele mai sedimentare concentratii mari antimoniul se observă în șisturi (1,2 g/t), bauxită și fosforit (2 g/t) iar cel mai scăzut în calcare și gresii (0,3 g/t). Cantități crescute de antimoniu se găsesc în cenușa de cărbune (intră în conflict cu apa și cinabru - cinabru se formează pe arsen).

În compușii naturali, antimoniul, pe de o parte, prezintă proprietățile unui metal și este un element calcofil tipic, formând stibnită. În același timp, antimoniul are proprietățile unui metaloid, manifestate în formarea diferitelor sulfosaruri - boulangerit, tetraedrit, bournonit, pirargirit și altele. Cu un număr de metale (paladiu, arsenic), antimoniul este capabil să creeze compuși intermetalici. În plus, în natură, înlocuirea izomorfă a antimoniului și arsenului se observă în fahlores și geocronit Pb5(Sb, As)2S8 și antimoniu și bismut în cobellit Pb6FeBi4Sb2S16 etc.

Este de remarcat faptul că antimoniul se găsește și în starea sa nativă. Antimoniul nativ este un mineral de compoziție Sb, uneori cu un ușor amestec de argint, arsenic, bismut (până la 5%). Apare sub formă de mase granulare (cristalizand în sistemul trigonal), formațiuni sinterizate și cristale lamelare romboedrice.

Antimoniul nativ are un luciu metalic, culoare alb-staniu cu o pată galbenă. Formată în timpul deficienței de sulf în depozitele de antimoniu la temperatură joasă, antimoniu-aur-argint și cupru-plumb-zinc-antimoniu-argint-arsen, precum și depozitele de pneumatolit-hidrotermal antimoniu-argint-tungsten la temperatură înaltă (în ultimul conținut antimoniul poate atinge valori cristaline - Seinäjoki în Finlanda - scut cristalin de antimoniu).

Conținutul de antimoniu în corpurile de minereu din tablă este de la 1 la 10%, în vene - de la 3 la 50%, conținutul mediu este de la 5 la 20%, uneori mai mult. Corpurile de minereu stratificate sunt formate prin soluții hidrotermale la temperatură joasă prin umplerea fisurilor stânci, precum și datorită înlocuirii acestora din urmă cu minerale de antimoniu. Două tipuri de zăcăminte sunt de importanță industrială principală: corpurile straturilor, lentilele, cuiburile și depozitele în zăcăminte mature în formă de manta, formate ca urmare a înlocuirii metasomatice a calcarelor sub un ecran de șist cu compuși de silice și antimoniu (în China - Xikuanshan, în CSI - Kadamdzhai, Tereksai, Dzhizhikrut în Asia Mijlociu). Al doilea tip de zăcăminte este un sistem de filoane de cuarț-antimonit cu scufundare abruptă în șisturi (în CSI - Turgai, Razdolninskoe, Sarylakh etc.; în Africa de Sud - Gravelot etc.). Al treilea – fisuri verticale (regiunea Donețk, sud-estul Ucrainei, Nikitovka). Depozite bogate de minerale de antimoniu au fost descoperite în China, Bolivia, Japonia, SUA, Mexic și o serie de țări africane.

Aplicație

Datorită fragilității sale, antimoniul metalic este rar folosit, dar deoarece crește duritatea altor metale (de exemplu, staniu și plumb) și nu se oxidează în condiții normale, metalurgiștii îl introduc în diferite aliaje. Numărul total aliajele care conțin elementul cincizeci și unu sunt aproape de două sute. Alierea unui număr de aliaje cu antimoniu era cunoscută încă din Evul Mediu: „Dacă o anumită porțiune de antimoniu este adăugată la staniu prin aliere, se obține un aliaj de imprimare ( garth), din care se face tipul folosit de cei care primesc cărțile."

Incredibil, un astfel de aliaj - garth(din ucraineană - " întărire", - antimoniu, staniu și plumb), care conține de la 5 la 30% Sb - un atribut indispensabil al tipografiei! Ce este unic la aliajul care a trecut de-a lungul secolelor? Antimoniul topit, spre deosebire de alte metale (cu excepția bismutului și galiului). ), se dilată la solidificare, își mărește volumul Astfel, la turnarea unui font, aliajul tipografic care conține antimoniu, solidificându-se în matricea de turnare, se dilată, datorită căruia îl umple dens și reproduce o imagine în oglindă, care este transferată pe hârtie. În plus, antimoniul conferă aliajului tipografic duritate și rezistență la uzură, ceea ce este important la reutilizarea unui șablon (matrice, formă tipografică).

Aliajele de plumb și antimoniu utilizate în inginerie chimică (pentru căptușeala căzilor de baie și alte echipamente rezistente la acizi) au duritate ridicată și rezistență la coroziune. Cel mai cunoscut aliaj hartble (conținut de Sb de la 5 la 15%) este utilizat pentru fabricarea țevilor prin care sunt transportate lichide agresive. Același aliaj este folosit pentru a face carcase de telegraf, cabluri telefonice și electrice, electrozi, plăci de baterii, miezuri de gloanțe, împușcături și schije. Aliajele de rulmenți (babbitts) care conțin staniu, cupru, plumb și antimoniu (Sb de la 4 la 15%) sunt utilizate pe scară largă (construcții de mașini-unelte, transport feroviar și rutier), au duritate suficientă, rezistență ridicată la abraziune și rezistență ridicată la coroziune. Antimoniul este adăugat și la metalele destinate turnării subțiri și fragile.

Antimoniul pur este folosit pentru a obține antimonide (AlSb, CaSb, InSb), precum și ca aditiv în producerea de compuși semiconductori. Cel mai important metal semiconductor, germaniul, este dopat cu astfel de antimoniu (doar 0,000001%) pentru a-i îmbunătăți calitățile. O serie de compuși ai săi (în special, cu galiu și indiu) sunt semiconductori. Antimoniul este folosit în industria semiconductoarelor nu doar ca o legendă. Antimoniul este, de asemenea, utilizat în producția de diode (AlSb și CaSb), detectoare cu infraroșu și dispozitive cu efect Hall. Antimonidul de indiu este folosit pentru a construi senzori Hall, pentru a converti cantități neelectrice în cele electrice, în computere, ca filtru și înregistrator de radiații infraroșii. Datorită bandgap-ului mare, AlSb este folosit pentru a construi celule solare.

„Activitățile” compușilor de antimoniu sunt, de asemenea, variate. De exemplu, trioxidul de antimoniu (Sb2O3) este utilizat în principal ca pigment pentru vopsele, opacizant pentru email, mordant în industria textilă, în producția de compuși și vopsele rezistente la foc este, de asemenea, utilizat pentru fabricarea de optice (; acoperite) emailuri din sticla si ceramica.

Pentoxidul de antimoniu (Sb2O5) este utilizat pe scară largă în fabricarea produselor farmaceutice, în producția de sticlă, ceramică, vopsele, în industria textilă și a cauciucului, ca componentă a lămpilor fluorescente fluorescente (în lămpile fluorescente, Sb este activat cu halofosfat de calciu) . Trisulfura de antimoniu este utilizată în producerea chibriturilor și în pirotehnică. Pentasulful de antimoniu este utilizat pentru vulcanizarea cauciucului (cauciucul medical, care conține Sb2S5, are o culoare roșie caracteristică și o elasticitate ridicată). Triclorura de antimoniu (SbCl3) este utilizată pentru albăstrirea oțelului, înnegrirea zincului, în medicină, ca mordant în producția de textile și ca reactiv în chimia analitică.

Stibina otrăvitoare sau hidrogenul antimon SbH3 - este folosit ca fumigant pentru combaterea insectelor dăunătoare din plantele agricole. Mulți compuși de antimoniu pot servi ca pigmenți în vopsele, de exemplu, antimoniul de potasiu (K2O * 2Sb2O5) este utilizat pe scară largă în producția de ceramică, vopsea cu antimoniu, care se bazează pe trioxid de antimoniu, este folosită pentru vopsirea părții subacvatice și deasupra punții. structurile navelor. Metaantimoniul de sodiu (NaSbO3) numit leuconină este folosit pentru a acoperi ustensilele de bucătărie și în producerea smalțului și a sticlei de lapte alb.

Productie

Antimoniul este un element destul de rar; în scoarța terestră nu există mai mult de 5∙10-5% din el, cu toate acestea, sunt cunoscute peste o sută de minerale care conțin acest element. Un mineral de antimoniu comun și semi-industrial (nu sulfură) este luciul de antimoniu, sau stibnitul, Sb2S3, care conține peste 70% antimoniu. Minereurile de antimoniu rămase diferă brusc unele de altele în conținutul lor de metal - de la 1 la 60%. Este imposibil să se obțină antimoniu metalic din minereuri care conțin mai puțin de 10% Sb. Din acest motiv, minereurile de calitate scăzută sunt îmbogățite.

Minereurile sulfurate (cele mai bogate), precum și minereurile complexe sunt îmbogățite prin flotație, iar minereurile oxidate cu sulfuri sunt îmbogățite prin metode combinate. După îmbogățire, concentratul de minereu conține de la 30 la 60% Sb, astfel de materii prime sunt potrivite pentru prelucrarea în antimoniu, care este produs prin metode pirometalurgice sau hidrometalurgice. În prima versiune, transformările au loc în topirea sub influență temperatura ridicata, în al doilea - în soluții apoase de compuși de antimoniu și alte elemente. Metodele pirometalurgice de producere a antimoniului includ: precipitarea, reducerea și topirea directă în cuptoare cu arbore. Topirea prin precipitații, materie primă pentru care este concentratul de sulfuri, se bazează pe deplasarea antimoniului din sulfura sa cu fier:

Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS

Procesul se desfășoară în cuptoare reverberative sau cu tambur rotativ astfel: fierul sub formă de așchii de fontă sau de oțel este introdus direct în cuptor, apoi pentru a forma o atmosferă reducătoare, care previne pierderile cu eliberarea de oxid volatil de antimoniu (III) , cărbune (cărbune fin sau cocs). Pentru a scoate zgură steril, în încărcătură se introduc fluxuri - sulfat de sodiu sau sifon. Topirea încărcăturii are loc la o temperatură constantă de 1.300-1.400 o C. În urma topirii prin precipitare se formează antimoniu grosier care conține de la 95 la 97% Sb (în funcție de conținutul inițial din concentrat) și de la 3 la 5% de impurități - fier, aur, plumb, cupru, arsen și alte metale conținute în materie primă. Recuperarea antimoniului din concentratul inițial variază de la 77 la 92%.

Topirea prin reducere se bazează pe reducerea oxizilor de antimoniu la metal cu carbon solid:

Sb2O4 + 4C → 2Sb + 4CO

Se produce în cuptoare reverberatorii sau cu tambur scurt, la o temperatură de 800-1.000 o C. Încărcătura constă din minereu oxidat, cărbune (praf de cărbune este posibil) și flux (sodă, potasiu). Rezultatul este un antimoniu gros care este mai pur decât la topirea prin precipitare (mai mult de 99% Sb), extracția metalului din concentrat este de 80-90%.

Topirea directă în cuptoarele cu ax este utilizată pentru topirea metalului din materii prime oxidate sau sulfurate. Temperatura maximă de 1.300-1.500 o C este atinsă prin arderea cocsului - o parte integrantă a încărcăturii, calcarul, cenușa de pirit sau minereul de fier acționează ca flux. Metalul se obține atât prin reducerea Sb2O3 cu cocs de carbon (cărbune), cât și ca urmare a interacțiunii stibnitei neoxidate cu Sb2O3 cu îndepărtarea constantă a SO2 din topitură de către gazele cuptorului. Produsele de topire (metal brut și zgură) curg în partea inferioară a cuptorului și sunt evacuate din acesta în rezervorul de decantare.

O altă metodă de obținere a antimoniului – hidrometalurgică – este tot mai folosită în ultima vreme. Se compune din două etape: prelucrarea materiilor prime cu transferul compușilor de antimoniu în soluție și izolarea antimoniului din aceste soluții. Complexitatea metodei constă în faptul că este problematic transferul antimoniului în soluție: majoritatea compușilor naturali de antimoniu nu se dizolvă în apă. Cu toate acestea, a fost găsit solventul necesar - soluție de apă sulfură de sodiu (120 g/l) și hidroxid de sodiu (30 g/l). Sulfura și oxidul de antimoniu intră în soluție sub formă de sulfasalți și săruri ale acizilor de antimoniu. Antimoniul este izolat din soluția rezultată prin electroliză. Antimoniul brut obținut prin metoda hidrometalurgică nu este foarte pur și conține de la 1,5 până la 15% impurități.

Pentru a obține antimoniu cu mai puține impurități, se folosește rafinarea pirometalurgică (la foc) sau electrolitică. Cea mai comună rafinare la foc în industrie se realizează în cuptoare cu reverberație. Când stibnitul este adăugat la antimoniul brut topit, impuritățile de fier și de cupru formează compuși de sulf și se transformă în mată. Arsenicul este îndepărtat sub formă de arseniat de sodiu prin topirea în atmosferă oxidantă (suflare de aer) cu sifon sau potasiu, care elimină și sulful.

Dacă sunt prezente metale nobile, rafinarea electrolitică anodică este utilizată pentru a concentra metalele nobile în nămol. Antimoniul rafinat nu mai conține mai mult de 0,5-0,8% impurități străine. Cu toate acestea, un astfel de metal nu satisface toți consumatorii - pentru industria semiconductorilor, de exemplu, este necesar un antimoniu cu o puritate de 99,999%. În acest caz, se utilizează o metodă de curățare cristalo-fizică - topirea zonei într-o atmosferă de argon în cazuri deosebit de critice, topirea zonei se repetă de mai multe ori.

Proprietăți fizice

Antimoniul este cunoscut sub formă cristalină și trei modificări amorfe (exploziv, negru și galben). În aparență, antimoniul cristalin sau gri (modificarea sa principală) este un metal alb-argintiu lucios, cu o tentă albăstruie, care este mai subțire, cu cât există mai multe impurități ( element purîn stare liberă formează cristale în formă de ac care seamănă cu forma stelelor).

Multe proprietăți mecanice depind de puritatea metalului. Antimoniul gri cristalizează într-un sistem trigonal (romboedric) (a = 0,45064 nm, z = 2, grup spațial R3m), densitatea sa este de 6,61-6,73 g/cm3 (în stare lichidă - 6,55 g/cm3) . La o presiune de ~5,5 GPa, rețeaua romboedrică de antimoniu gri se transformă în modificarea SbII cubică. La o presiune de 8,5 GPa - în SbIII hexagonal. Peste 28 GPa, se formează SbIV. Antimoniul cristalin se topește la o temperatură scăzută - 630,5 o C, antimoniul topit începe să fiarbă la 1.634 o C.

Căldura specifică a antimoniului la temperaturi de 20-100 o C este de 0,210 kJ/(kg * K) sau 0,0498 cal/(g * o C), conductivitatea termică la 20 o C este de 17,6 W/(m * K) sau 0,042 cal/(cm * sec * o C). Coeficientul de temperatură de dilatare liniară pentru antimoniul policristalin este de 11,5 * 10-6 la temperaturi de la 0 la 100 o C; pentru un singur cristal a1 = 8,1 * 10-6, a2 = 19,5 * 10-6 la 0-400 o C, rezistivitatea electrică la 20 o C este de 43,045 * 10-6 cm * cm.

Antimoniul este diamagnetic, susceptibilitatea sa magnetică specifică este -0,66 * 10-6. Duritatea Brinell pentru metalul turnat este de 325-340 Mn/m2 (32,5-34,0 kgf/mm2); modul elastic 285-300; rezistență la rupere 86,0 Mn/m2 (8,6 kgf/mm2). Temperatura de tranziție a antimoniului la starea supraconductoare este de 2,7 K. Antimoniul gri are o structură stratificată, în care fiecare atom de Sb este legat piramidal de trei vecini din strat (distanța interatomică 0,288 nm) și are trei vecini cei mai apropiați într-un alt strat (distanța interatomică). 0,338 nm). În condiții normale, această formă de antimoniu este stabilă.

Când vaporii de antimoniu gri sunt puternic răciți, se formează antimoniu negru (densitate 5,3 g/cm3), care, încălzit la 400 o C fără acces la aer, se transformă în antimoniu gri. Antimoniul negru are proprietăți semiconductoare. Antimoniul galben se formează prin acțiunea oxigenului asupra stibinei lichide SbH3 și conține cantități mici hidrogen legat chimic. Când este încălzit, precum și când este iluminat cu lumină vizibilă, antimoniul galben se transformă în antimoniu negru.

Antimoniul exploziv este similar ca aspect cu grafitul (densitate 5,64-5,97 g/cm3) și explodează la impact și frecare. Această modificare se formează în timpul electrolizei unei soluții de SbCl3 în acid clorhidric la densitate scăzută de curent și conține clor legat. Antimoniul exploziv, atunci când este frecat sau lovit cu o explozie, se transformă în antimoniu metalic.

Este imposibil să spunem fără echivoc că antimoniul este un metal. Chiar și alchimiștii medievali l-au clasificat (precum și unele metale adevărate: zinc și bismut, de exemplu) în grupul de „semi-metale”, deoarece erau mai puțin forjate, iar maleabilitatea era considerată principala caracteristică a unui metal; conform ideilor alchimice, fiecare metal era asociat cu orice corp ceresc. Până în acel moment, toate corpurile cerești cunoscute fuseseră deja distribuite (Soarele era asociat cu aurul, Luna personificată argintul, Mercur - mercur, Venus - cupru, Marte - fier, Jupiter - staniu și Saturn - plumb), prin urmare, metale independente. , potrivit alchimiştilor, nu mai exista.

Spre deosebire de majoritatea metalelor, antimoniul, în primul rând, este fragil și se macină în pulbere (acest lucru se poate face într-un mortar de porțelan cu un pistil de porțelan), iar în al doilea rând, conduce electricitatea și căldura mai puțin bine (la 0 o C conductivitatea sa electrică este de doar 3,76). % conductivitatea electrică a argintului). În același timp, antimoniul cristalin are un luciu metalic caracteristic peste 310 o C devine plastic în plus, cristalele simple de înaltă puritate; Cu acidul sulfuric, antimoniul formează sulfat Sb2(SO4)3 și se afirmă în calitate metalică, iar acidul azotic oxidează antimoniul la un oxid superior, format sub formă de compus hidratat xSb2O5 * yH2O, dovedind caracterul său nemetalic. Se pare că proprietățile metalice ale antimoniului sunt destul de slab exprimate, cu toate acestea, proprietățile unui nemetalic sunt departe de a fi pe deplin inerente acestuia.

Proprietăți chimice

Configurația electronilor exteriori ai atomului de antimoniu este 5s25p3. În compuși, antimoniul este similar cu arsenul, dar diferă de acesta prin proprietățile sale metalice pronunțate, prezentând stări de oxidare de +5, +3 și -3. Din punct de vedere chimic, elementul cincizeci și unu este inactiv - în aer la temperatura camerei, antimoniul metalic este stabil, începe să se oxideze la temperaturi apropiate de punctul de topire (~ 600 o C) cu formarea de oxid de antimoniu (III), sau antimon anhidridă - Sb2O3:

4Sb + 3O2 → 2Sb2O3

Peste punctul de topire, antimoniul se aprinde. Oxidul de antimoniu (III) este un oxid amfoter cu o predominanță de proprietăți de bază, insolubil, și formează minerale. Reacționează cu alcalii și acizii, iar în acizii puternici, cum ar fi sulfuric și clorhidric, oxidul de antimoniu (III) se dizolvă pentru a forma săruri de antimoniu (III), în alcalii pentru a forma săruri de antimoniu H3SbO3 sau acid metaantimoniu HSbO2:

Sb2O3 + 2NaOH → 2NaSbO2 + H2O

Sb2O3 + 6HCl → 2SbCl3 + 3H2O

Când Sb2O3 este încălzit peste 700 o C în oxigen, se formează un oxid din compoziția Sb2O4:

2Sb2O3 + O2 → 2Sb2O4

Sb2O4 conține simultan antimoniu tri- și pentavalent. În structura sa, grupurile octaedrice și sunt conectate între ele. Acest oxid de antimoniu este cel mai stabil.

Antimoniul în pulbere zdrobită arde într-o atmosferă de clor, elementul cincizeci și unu reacționează activ cu alți halogeni, formând halogenuri de antimoniu. Antimoniul metalic nu reacționează cu azotul și hidrogenul, precum și cu siliciul și borul, se dizolvă ușor în antimoniul topit. Antimoniul se combină cu sulful, fosforul, arsenul și multe metale în timpul fuziunii. Când se combină cu metale, antimoniul formează antimonide, de exemplu, antimonidul de staniu SnSb, antimonidul de nichel Ni2Sb3, NiSb, Ni5Sb2 și Ni4Sb. Antimonidele pot fi considerate ca produse ale înlocuirii hidrogenului din stibină (SbH3) cu atomi de metal. Unele antimonide, în special AlSb, GaSb, InSb, au proprietăți semiconductoare.

Antimoniul este rezistent la apă și acizi diluați. De exemplu, antimoniul nu se dizolvă în acid clorhidric și acid sulfuric diluat. Nu reacționează cu acizii fluorhidric și fluorhidric. Cu toate acestea, acizii clorhidric și sulfuric concentrați dizolvă lent antimoniul pentru a forma clorură de SbCl3 și sulfat de Sb2(SO4)3. Cu acid azotic concentrat, se formează acid β-antimonic HSbO3 slab solubil:

3Sb + 5HNO3 → 3HSbO3 + 5NO + H2O

Antimoniul se dizolvă în acva regia - un amestec de acizi nitric și tartric. Soluțiile de alcalii și NH3 nu au niciun efect asupra antimoniului;

Atunci când este încălzit cu nitrați sau clorați de metale alcaline, pulbere de antimoniu fulgerează pentru a forma săruri ale acidului de antimoniu. De interes practic sunt sărurile puțin solubile ale acidului de antimoniu - antimonați (MeSbO3 * 3H2O, unde Me - Na, K) și sărurile de acid metaantimonic neizolat - metaantimoniți (MeSbO2 * 3H2O), care au proprietăți reducătoare. Antimonații (III) ai metalelor alcaline, în special potasiul, sunt solubili în apă, spre deosebire de alți antimonați.

Când sunt încălzite în aer, se oxidează la antimonați (V). Sunt cunoscuţi metaantimonaţii (III), de exemplu KSbO2, ortoantimonaţii (III), cum ar fi Na3Sb03, şi poliantimonaţii, de exemplu NaSb5O8, Na2Sb4O7. Elementele pământurilor rare se caracterizează prin formarea de ortoantimonați LnSbO3, precum și Ln3Sb5O12. Antimonații de nichel și mangan sunt catalizatori în sinteza organică (reacții de oxidare și policondensare), antimonații de pământuri rare sunt fosfori.

Dintre compușii importanți ai antimoniului, pe lângă oxidul (III), se mai disting: hidrură (stibină) SbH3 - un gaz otrăvitor incolor format prin acțiunea HCl asupra antimonidelor de magneziu sau zinc sau soluție de acid clorhidric de SbCl3 asupra NaBH4 . Stibina se descompune încet la temperatura camerei în antimoniu și hidrogen, procesul se accelerează semnificativ când este încălzită la 150 o C; se oxidează și arde în aer; ușor solubil în apă; folosit pentru a obține antimoniu de înaltă puritate. Un alt compus important al elementului cincizeci și unu este oxidul de antimoniu (V) sau anhidrida de antimoniu, Sb2O5 (cristale galbene, se dizolvă în apă pentru a forma acid de antimoniu) are proprietăți în principal acide.

Interesant este că oxidul inferior de antimoniu (Sb2O3) se numește anhidridă de antimoniu, deși această afirmație este incorectă, deoarece anhidrida este un oxid care formează acid, iar în Sb(OH)3, hidratul Sb2O3, proprietățile de bază prevalează în mod clar asupra cele acide. Astfel, proprietățile oxidului inferior de antimoniu indică faptul că antimoniul este un metal. Cu toate acestea, cel mai mare oxid de antimoniu Sb2O5 este într-adevăr o anhidridă cu proprietăți acide clar definite, ceea ce sugerează că antimoniul este încă un nemetal. Se dovedește că dualismul observat în caracteristicile fizice ale antimoniului poate fi urmărit și în proprietăți chimice antimoniu

Antimonitul. Județul Minei White Caps Nevada, SUA. Foto: A.A. Evseev.

Utilizarea materialelor de pe site-ul web http://i-Think.ru/

ADR 6.1
Substante toxice(eu)
Risc de otrăvire prin inhalare, contact cu pielea sau ingerare. Periculoase pentru mediul acvatic sau pentru sistemul de canalizare
Folosiți o mască de urgență vehicul
Diamant alb, număr ADR, craniu negru și oase încrucișate

ADR 8
Substanțe corozive (caustice).
Risc de arsuri din cauza coroziunii pielii. Pot reacționa violent între ele (componente), cu apa și alte substanțe. Materialul vărsat/împrăștiat poate elibera vapori corozivi.
Periculoase pentru mediul acvatic sau pentru sistemul de canalizare
Jumătatea superioară albă a rombului, negru - inferioară, de dimensiuni egale, număr ADR, eprubete, mâini