Αντιμόνιο (Sb)

Αγγλικά

Γαλλικά

Γερμανικά

Ιταλικά

Ισπανικά

antimony

antimoine

Antimon

antimonio

antimonio

 

Σημείο τήξης (oC)

Σημείο βρασμού (oC)

Ειδικό βάρος  (g/cm3)

Aφθονία στο φλοιό της Γης (ppm)

Αφθονία στη θάλασσα (ppm)

631

1635

6,69

0,2

0,0026

 

Γενικά για το Sb

Παραδοσιακή χρήση του αντιμονίου υπήρξε για αιώνες  η κατασκευή κράματος τυπογραφικών στοιχείων (55% Pb + 30% Sb + 15% Sn). Η χρόνια δηλητηρίαση από αντιμόνιο ήταν η επαγγελματική νόσος των τυπογράφων. Σήμερα, η τυπογραφία πραγματοποιείται αποκλειστικά με ηλεκτρονικά μέσα.

• Μεταλλοειδές με πολλές αλλοτροπικές μορφές από τις οποίες η πιο σταθερή έχει μεταλλική λάμψη, είναι σκληρή και εύθρυπτη. Είναι στοιχείο σταθερό στον αέρα και δεν προσβάλλεται από αραιά οξέα και βάσεις. Ήταν γνωστό από την αρχαιότητα. Η ένωση Sb2S3 είναι γνωστή ως "στίμμι" ή "στίβι" του Διοσκουρίδου (Ο Διοσκουρίδης, 1ος μ.Χ., υπήρξε ο διασημότερος φαρμακογνώστης-φαρμακολόγος της αρχαιότητος). Μίγμα Sb2S3 και λίπους χρησιμοποιούταν για καλλωπιστικούς σκοπούς (βαφή ματιών). Πρέπει να είχε απομονωθεί ως στοιχείο πριν από τον 17ο αιώνα.

Από την αρχαιότητα ήταν γνωστό ότι η παρουσία του αντιμονίου σε μικρή αναλογία σε διάφορα μαλακά μέταλλα (π.χ. στο μόλυβδο), αυξάνει σημαντικά τη σκληρότητά τους. Συχνά αναφέρεται ότι η ονομασία του είναι ελληνικής προέλευσης: "αντί"+ "μόνος", δηλ. "ποτέ μόνος", επειδή ποτέ δεν βρισκόταν καθαρό, αλλά μαζί με άλλα στοιχεία και κυρίως το αρσενικό. Ωστόσο, πιθανότερη εκδοχή είναι ότι προέρχεται από την εκλατινισμένη, αραβική παραφθορά, του λατινικού "stibium" της αρχαιότητας, από το οποίο προέρχεται και οσυμβολισμός του.

• Οι ενώσεις του είναι τοξικές, λιγότερο όμως από τις αντίστοιχες ενώσεις του αρσενικού. Μικρές ποσότητες ενώσεων του αντιμονίου προκαλούν εμετό, ιδιότητα γνωστή από τους αρχαίους χρόνους και το τρυγικό καλιοαντιμονύλιο (υδατοδιαλυτό σύμπλοκο τρυγικό άλας K-Sb) ονομάζεται "εμετική τρυγία". Διάσημο είναι το σφαιρίδιο αντιμονίου, που οι αρχαίοι Ρωμαίοι άφηναν σε ένα ποτήρι με κρασί για να προκύψει ένα εμετικό ποτό (σχηματιζόταν το σύμπλοκο τρυγικών-αντιμονίου), ώστε πίνοντάς το να κάνουν εμετό και να μπορέσουν να συνεχίσουν το φαγοπότι στα συμπόσια.

• Υπάρχουν πολλά αντιμονιούχα ορυκτά, από τα οποία το σπουδαιότερο είναι ο αντιμονίτης, Sb2S3 [F01]. Σχηματίζει μικτά θειούχα ορυκτά με πολλά άλλα μέταλλα, με τυπικά παραδείγματα τον τετραεδρίτη, Cu12Sb4S13 [F02], και τον βουλανζερίτη, Pb5Sb4S11 [F03]. Σπάνια βρίσκεται και σε ελεύθερη μεταλλική μορφή ("αυτοφυές" αντιμόνιο) [F04]. Παγκοσμίως παράγονται περίπου 135.000 τόννοι αντιμονίου και ενώσεών του τον χρόνο (στοιχεία 2007). Κυριότερες παραγωγοί χώρες: Κίνα, Βολιβία, Νότια Αφρική, Ρωσία.

• Εφαρμογές: κράματα (π.χ. κράμα τυπογραφικών στοιχείων: 55% Pb + 30% Sb + 15% Sn, κράμα αντιτριβής: 75% Pb + 15% Sb + 8% Sn + 2% Cu). Το britannium (βρετάννιο ή βρεταννικό μέταλλο) είναι ένα κράμα (93% Sn + 5% Sb + 2% Cu) με εξαιρετικά απαλή επιφάνεια (ελληνικά συνήθως αναφέρεται ως "αλπακάς"), επιμεταλλώνεται εύκολα και χρησιμοποιείται στην κατασκευή κομψοτεχνημάτων. Τα κινηματογραφικά βραβεία Oscar είναι επιχρυσωμένα αγαλματίδια από britannium. 'Αλλες εφαρμογές του αντιμονίου: μπαταρίες μολύβδου (περιέχουν Sb), ένσφαιροι τριβείς, βιομηχανία σπίρτων (ως Sb2S3), φαρμακευτικά προϊόντα.   

F01. Αντιμονίτης, Sb2S3

F02. Τετραεδρίτης, Cu12Sb4S13

F03. Βουλανζερίτης, Pb5Sb4S11

F04. Αντιμόνιο "αυτοφυές",  Sb + οξείδιά του

 



Γενικές χημικές ιδιότητες των ενώσεων του
Sb

 

Οξειδωτικές καταστάσεις

• To Sb στις ενώσεις του εμφανίζεται με δύο εξίσου σταθερές οξειδωτικές καταστάσεις: ως Sb(III) και ως Sb(V). Οι ενώσεις του Sb(V) είναι μετρίως ισχυρά οξειδωτικά μέσα.

• Επειδή, η καθίζηση των θειούχων αλάτων των κατιόντων της ΙΙης ομάδας πραγματοποιείται σε όξινο αναγωγικό περιβάλλον (λόγω της παρουσίας περίσσειας H2S), η πιθανότερη οξειδωτική κατάσταση υπό την οποία μπορεί να βρεθεί το Sb κατά τη συστηματική ποιοτική ανάλυση, είναι η Sb(III).

 

  V01. Διαλυτοποίηση Sb σε πυκνό-θερμό HCl

Διαλυτοποίηση του στοιχείου

• Το Sb διαλύεται εύκολα σε πυκνό-θερμό υδροχλωρικό οξύ σχηματίζοντας ανιοντικό σύμπλοκο [SbCl4]- και αέριο υδρογόνο:

2Sb + 6H+ + 8Cl-    2[SbCl4]- + 3H2 [V01]

• Το Sb προσβάλλεται από το HNO3, που ανάλογα με την πυκνότητά του και τη θερμοκρασία παρέχει Sb2O3, μίγμα Sb2O3 + Sb2O5 ή Sb2O5:

Σε αραιό ΗΝΟ3: 2Sb + 2NO3- + 2H+    Sb2O3 + 2NO + H2O

Σε πυκνό ΗΝΟ3: 2Sb + 10 NO3- + 10 H+    2Sb2O5 + 10 NO2 + 5H2O

• Τα οξείδια διαλύονται σε οξέα εφόσον όμως σχηματίζουν με τα ανιόντα τους σύμπλοκα (π.χ. σε HCl, τρυγικό οξύ).

Sb2O3 + 6H+ + 8Cl-    2[SbCl4]- + 3H2O

Sb2O5 + 10 H+ + 12Cl-    2[SbCl6]- + 5H2O

• Αντίθετα, ως όξινα οξείδια διαλύονται εύκολα σε βάσεις. Το Sb2O3 παρέχει αντιμονιώδη ιόντα:

Sb2O3 + 3 OH-    2SbO33-

και το Sb2O5 παρέχει αντιμονικά ιόντα:

Sb2O5 + 2 OH- + 5H2  2[Sb(OH)6]-

• Το αντιμόνιο διαλύεται εύκολα σε βασιλικό ύδωρ (3 όγκοι π.ΗCl + 1 όγκος π.ΗΝΟ3) παρέχοντας SbCl3 και το σύμπλοκο [SbCl6]-:

Sb + NO3- + 3Cl- + 4H+    SbCl3 + NO + 2H2O

Sb + 5NO3- + 6Cl- + 10H+    [SbCl6]- + 5NO2 + 2H2O

 

Σταθερότητα των διαλυμάτων του

• Τα διαλύματα του SbCl3 είναι σταθερά μόνο παρουσία μεγάλης περίσσειας HCl και επομένως βρίσκονται ως ουσιαστικά αδιάστατο SbCl3 ή ως ανιόν [SbCl4]-. Αραίωση των διαλυμάτων του έχει ως αποτέλεσμα την υδρόλυση του SbCl3 προς SbO+ (αντιμονύλιο) του οποίου τα άλατα είναι δυσδιάλυτα και καθιζάνουν (το λευκό πηκτό ίζημα SbOCl έχει τη χαρακτηριστική ονομασία βούτυρο αντιμονίου), π.χ.

[SbCl4]- + H2  SbOCl + 3Cl- + 2H+

SbCl3 + H2  SbOCl + 2H+ + 2Cl- [βλ. V02]

 

Σχηματισμός συμπλόκων ιόντων

• Τόσο το Sb(III), όσο και το Sb(V) σχηματίζουν σειρά σχετικώς σταθερών θειοσυμπλόκων (θειοαντιμονιώδη και θειοαντιμονικά ανιόντα, αντίστοιχα) και για τον λόγο αυτό οι δυσδιάλυτες σε οξέα θειούχες ενώσεις τους διαλύονται σε αλκαλικά διαλύματα παρουσία περίσσειας ιόντων S2- (διαφορά από το Bi2S3):

Sb2S3 + S2-    2[SbS2]- [βλ. V03]

Sb2S5 + S2-    2[SbS3]-

• Με οξίνιση των διαλυμάτων των θειοσυμπλόκων αυτά διασπώνται παρέχοντας πάλι τις αρχικές θειούχες ενώσεις.

2[SbS2]- + 2Η+    Sb2S3 + H2S

2[SbS3]- + 2Η+    Sb2S5 + H2S

• Το Sb(III), ως SbO+ (αντιμονύλιο) σχηματίζει σταθερά, ευδιάλυτα σύμπλοκα με το τρυγικό οξύ. Τυπικό υδατοδιαλυτό τρυγικό σύμπλοκο άλας του Sb(III) είναι το αναφερόμενο στα κλασικά συγγράμματα Χημείας "τρυγικό καλιαντιμονύλιο", K+[C4H4O6(SbO)]-, γνωστό και ως "εμετική τρυγία" (tartar emetic).

 

Ειδικά χαρακτηριστικά

• Χαρακτηριστική ιδιότητα του αντιμονίου, που το διακρίνει από το As, είναι ότι σχηματίζει σταθερά σύμπλοκα με τα τρυγικά ιόντα.

• 'Ολες οι ενώσεις του Sb(III) ανάγονται μόνο σε όξινο διάλυμα προς το αέριο SbH3 (αντιμονίνη) με υδρογόνο "εν τω γεννάσθαι" (όπως παραδοσιακά αναφέρεται το υδρογόνο κατά τη στιγμή που παράγεται), σε αντίθεση με τις ενώσεις του As(III) που παρέχουν ανάλογη αντίδραση και σε αλκαλικό διάλυμα:

[SbCl4]- + 3Zn + 3H+    SbH3 + 3Zn2+ + 4Cl-  [βλ. V04]


 

Τυπικές αντιδράσεις Sb(III)
 

  V02. Αντίδραση υδρόλυσης  SbCl3

1. Ύδωρ

SbCl3 + H2  SbOCl + 2H+  /  Τα άλατα του αντιμονίου είναι διαλυτά μόνο σε πυκνά διαλύματα των αντίστοιχων οξέων. Έτσι, π.χ. αραίωση διαλύματος SbCl3 σε HCl με νερό, έχει ως αποτέλεσμα την υδρόλυση του SbCl3 και σχηματισμό λευκού ιζήματος χλωριούχου αντιμονυλίου ("βούτυρο αντιμονίου"). [V02]

 

 

 

 

 

 

 

 

  V03. Αντίδραση Sb(III) με S2-

2. Iόντα S2-

2Sb3+ + 3S2-    Sb2S3

2[SbCl4]- + 3H2  Sb2S3 + 6H+ + 8Cl-  /  Με S2- οι ενώσεις του Sb(III) σχηματίζουν σε ασθενώς όξινα (με HCl) διαλύματα πορτοκαλόχρωμο ίζημα από Sb2S3, το οποίο όμως δεν καθιζάνει από αλκαλικά διαλύματα. [V03]

2[SbCl6]- + 5H2  Sb2S5 + 10H+ + 12Cl-  /  Με S2- οι ενώσεις του Sb(V) αντιδρούν ανάλογα και σχηματίζουν πορτοκαλόχρωμο ίζημα Sb2S5, ...

Sb2S5    Sb2S3 + 2S  /  ...που διασπάται μερικώς προς Sb2S3 και S.

 Sb2S3 + S2-    2[SbS2]-  /  Το Sb2S3 διαλύεται σε αλκαλικά διαλύματα παρέχοντας θειοααντιμονιώδη ιόντα. [V03]

 

3. Ιόντα OH-

SbCl3 + 3 OH-    Sb(ΟΗ)3H3SbO3) + 3Cl-  /  Με αμμωνία ή ισχυρές βάσεις οι ενώσεις του Sb(III) σχηματίζουν λευκό υδροξείδιο του αντιμονίου (ή αντιμονιώδες οξύ), αδιάλυτο στην αμμωνία, ...

H3SbO3 + 3 OH-    2[SbO3]3- + 3H2O  /  ...αλλά διαλυτό σε ισχυρές βάσεις με σχηματισμό αντιμονιωδών ιόντων.

[SbCl6]- + 5OH- + Η2Ο    Η[Sb(ΟΗ)6] + 6Cl-  /  Ανάλογα, με αμμωνία ή ισχυρές βάσεις οι ενώσεις του Sb(V) σχηματίζουν λευκό ίζημα αντιμονικού οξέος, αδιάλυτο στην αμμωνία, αλλά διαλυτό σε διάλυμα NaOH.

 

  V04. Δοκιμασία Gutzeit (σχηματισμός και ανίχνευση SbH3)

4. Αναγωγή με Zn

[SbCl4]- + 3Zn + 3H+    SbH3 + 3Zn2+ + 4Cl-  /  To Sb (ανεξάρτητα από την οξειδωτική του κατάσταση) σε όξινο περιβάλλον ανάγεται από Zn και παρέχει αντιμονίνη, SbH3 (ΠΡΟΣΟΧΗ: η αντιμονίνη είναι τοξικό αέριο).

6Ag+ + SbH3 + 3H2O    6Ag + H3SbO3 + 6H+  /  Η παραγωγή SbH3 ανιχνεύεται από την αμαύρωση την οποία προκαλεί σε διηθητικό χαρτί ποτισμένο με διάλυμα AgNO3, που οφείλεται στην αναγωγή των ιόντων Ag+. Αντίστοιχη αντίδραση παρέχουν και οι ενώσεις του αρσενικού. H δοκιμασία αυτή είναι γνωστή ως "δοκιμασία Gutzeit". [V04]

 

 

 

 

 

 


Επιστροφή στον πίνακα επιλογών