Antimon

Antimon
[Kr] 4d10 5s2 5p3   Sb 51
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Antimon, Sb, 51
Cizojazyčné názvy	lat. stibium
Skupina, perioda, blok	15. skupina, 5. perioda, blok p
Chemická skupina	Polokovy
Vzhled	stříbřitě lesklá šedá
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-36-0
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	121,760
Atomový poloměr	140 pm
Kovalentní poloměr	139±4 pm
Van der Waalsův poloměr	206 pm
Iontový poloměr	76 pm
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d10 5s2 5p3
Oxidační čísla	−III, III, V
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	2,05
Ionizační energie
První	834 kJ·mol−1
Druhá	1594,9 kJ·mol−1
Třetí	2440 kJ·mol−1
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	trigonální (bílá)
Mechanické vlastnosti
Hustota	(při p.t.) 6.697
Skupenství	pevné
Tvrdost	3,0
Rychlost zvuku	(při 20 °C) 3420 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	24,4 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	630,63 °C (903,78 K)
Teplota varu	1587 °C (1 860,15 K)
Skupenské teplo tání	19,79 kJ·mol−1
Skupenské teplo varu	193,43 kJ·mol−1
Měrná tepelná kapacita	25,23 J·mol−1·K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Měrný elektrický odpor	417 nΩ·m (při 20 °C)
Teplotní součinitel elektrického odporu	3,6 až 5,1 K−1
Magnetické chování	diamagnetické
Bezpečnost
GHS07 GHS08 GHS09 [1] Varování[1]
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 121Sb 57,36 je stabilní s 70 neutrony 123Sb 42,64 je stabilní s 72 neutrony 125Sb syntetický 2,7582 let β− 0,767 125Te
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
As ⋏ Cín ≺ Sb ≻ Tellur ⋎ Bi

Antimon (chemická značka Sb, latinsky stibium) je polokovový prvek, lidstvu je znám již od starověku. Slouží jako součást různých slitin, používá se ve výrobě elektronických prvků, barviv a keramických materiálů.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Antimon je stříbrolesklý kovový až polokovový prvek, známý již od starověku. Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenstvích Sb³⁻, Sb³⁺, Sb⁴⁺ a Sb⁵⁺.

Antimon stojí v elektrochemické řadě napětí kovů až za vodíkem a proto se rozpouští pouze působením silných minerálních oxidačních kyselin, vůči kterým není antimon příliš odolný. Velmi rychle se také rozpouští v kyselině chlorovodíkové za přítomnosti i malého množství oxidačních činidel (např. HNO₃, H₂O₂). Ochotně reaguje s halogeny a sulfanem. Za tepla se slučuje se sírou, fosforem, arsenem a dalšími prvky. Při zahřívání s oxidačními činidly (např. dusičnany, chlorečnany) práškový antimon vybuchuje za vzniku solí kyseliny antimoničné.

Kovový antimon se vyskytuje v několika alotropních modifikacích: modrobílý kovový antimon a nestálé nekovové formy žlutého a černého antimonu.

• Kovový neboli šedý antimon je středně tvrdý a velmi křehký. Na vzduchu je za normálních teplot neomezeně stálý, za zvýšené teploty reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu antimonitého Sb₂O₃.
• Žlutý antimon lze získat zaváděním kyslíku do kapalného antimonovodíku při −90 °C a odpovídá modifikacím žlutého arsenu a bílého fosforu . Nad −80 °C černá a přechází na modifikaci černého antimonu.
• Černý antimon vzniká buď ze žlutého nebo působením vzduchu na kapalný antimonovodík při teplotách vyšších než −80 °C. Černý antimon je reaktivnější než kovový. Za obyčejné teploty se vzduchem oxiduje a může se dokonce vznítit.^[zdroj?] Pokud je zahřátý za nepřístupu vzduchu, přechází na kovovou modifikaci.

Výskyt

Antimon je v zemské kůře poměrně vzácným prvkem. Průměrný obsah činí pouze 0,2–1 ppm (mg/kg). V mořské vodě činí jeho koncentrace pouze 0,3 μg/l. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom antimonu přibližně 300 miliard atomů vodíku.

Hlavní rudou antimonu je antimonit, chemicky sulfid antimonitý Sb₂S₃. Dalšími minerály antimonu jsou ullmannit o složení NiSbS, breithauptit NiSb, dyskrazit Ag₃Sb, pyrargyrit Ag₃SbS₃, boulangerit 5PbS·2Sb₂S₃, jamesonit 2PbS·Sb₂S₃ a například stefanit 5Ag₂S·Sb₂S₃. Vzácně se v přírodě lze setkat i s elementárním, kovovým antimonem. Obvykle je také přítomen jako příměs v rudách stříbra, mědi a olova.

Největší známé zásoby antimonu na světě jsou v současnosti v Tádžikistánu.

Výroba

• Průmyslově se antimon vyrábí pražně-redukčním pochodem svých sulfidických rud za přístupu vzduchu za vzniku oxidů, které se dále redukují žárově uhlím (koksem).

${\displaystyle {\mathsf {Sb_{2}S_{3}+5\,O_{2}\ \to \ Sb_{2}O_{4}+3\,SO_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {Sb_{2}O_{4}+4\,C\ \to \ 2\,Sb+4\,CO}}}$

• Další možný způsob výroby antimonu je srážecí pochod, kdy spolu reaguje antimonit a železo. Tento způsob lze použít pouze v případě, že antimonit neobsahuje velké množství hlušiny.

${\displaystyle {\mathsf {Sb_{2}S_{3}+3\,Fe\ \to \ 2\,Sb+3\,FeS}}}$

• Velmi čistý antimon lze získat z roztoků nebo tavenin elektrolyticky.

Využití

Významné uplatnění nalézá antimon jako složka různých slitin. Obvykle v nich však tvoří pouze malou část, která pouze zlepšuje vlastnosti základní slitiny – např. zvýšení mechanické pevnosti a odolnosti proti chemickým vlivům. Další významné použití je využití sulfidu antimoničného při výrobě kaučuku.

Slitiny antimonu

Nové typy olověných akumulátorů jsou často vyráběny ze slitin olova s jinými kovy. Například výroba kladných desek ze slitiny olova, antimonu a selenu značně prodlužuje životnost akumulátoru v důsledku vyšší mechanické pevnosti této slitiny.

Významný je podíl antimonu při výrobě pájek na bázi olova a cínu. Přídavky antimonu, kadmia a stříbra získávají tyto pájky lepší vodivost, zvyšuje se pevnost sváru, i když za cenu zvýšení bodu tání slitiny.

Slitina o přibližném složení 75 % olova, 15 % cínu a 10 % antimonu – liteřina byla po dlouhá léta základním materiálem pro výrobu tiskařských liter – forem sazby tisku. Tuto slitinu vytvořil v 15. století proslulý zlatník Johannes Gutenberg, vynálezce knihtisku a výrobce světoznámé Gutenbergovy bible.

Ložiskový kov obsahuje cín, olovo, měď a antimon. Rozlišují se dva typy ložiskových kovů – bílé a červené. Bílé obsahují 80–90 % cínu, 7–20 % antimonu a několik procent mědi. Červené obsahují 75–90 % mědi, 10 % cínu a menší množství zinku, olova a antimonu. Vyznačují se především vysokou odolností proti otěru, i když jsou poměrně měkké – slouží pro výrobu kluzných ložisek pro automobilový průmysl a další aplikace.

Známá soška filmového Oscara je od roku 1930 vyráběna ze slitiny cínu, mědi a antimonu, pokrytá vrstvou niklu, stříbra a konečně čistého 24karátového zlata.

Vzácně je antimon legován do dentálních slitin používaných v zubním lékařství. Hlavními kovy dentálních slitin s obsahem antimonu jsou palladium a stříbro.

Elektronika

Přídavkem určitého množství atomů antimonu do krystalu superčistého křemíku vznikne polovodič typu N, jedna z komponent pro výrobu základních součástí současné elektroniky – diod a tranzistorů.

Optické disky (CD, DVD, Blu-ray) s možností vícenásobného zápisu používají pro záznam dat vrstvy nejčastěji na bázi slitin germanium-antimon-tellur nebo stříbro-indium-antimon-tellur. Záznam spočívá ve změně struktury materiálu z krystalické do amorfní formy, přičemž obě formy mají významně odlišné optické vlastnosti. Zahřeje-li se hmota laserem nad určitou teplotu (teplota krystalizace) a poté ochladí, získává krystalickou strukturu. Je-li však zahřáta nad teplotu tání a poté prudce ochlazena, přechází do amorfního (tedy neuspořádaného) stavu.

Sloučeniny

Antimonovodík

S vodíkem vytváří antimon plynný antimonovodík neboli stiban SbH₃. Je to zapáchající, bezbarvý a snadno zápalný plyn. Vzniká působením vodíku ve stavu zrodu na rozpustné sloučeniny antimonu. Hořením stibanu vzniká oxid antimonitý Sb₂O₃.

Sulfidy

Sulfidy antimonu jsou ve vodě nerozpustné sloučeniny.

• Sulfid antimonitý Sb₂S₃ je po vysrážení ze studeného roztoku oranžovočervený, po vysrážení z teplejších roztoků nebo při zahřívání oranžovočerveného sulfidu, přechází na šedočernou modifikaci. Sulfid antimonitý je jednou ze sloučenin používaných při výrobě zápalek a je základní rudou používanou k výrobě antimonu.
• Sulfid antimoničný Sb₂S₅ je oranžový prášek, který se používá k vulkanizaci kaučuku.

Halogenidy

Všechny halogenidy lze (až na chlorid antimoničitý SbCl₄) připravit přímým sloučením prvků. Halogenidy antimonu snadno hydrolyzují i vzdušnou vlhkostí, nejstálejší z nich jsou fluoridy.

• Fluorid antimonitý SbF₃ je bezbarvá krystalická látka, snadno se rozplývající na vzduchu. Tvoří podvojné soli s chloridy a sírany alkalických kovů.
• Fluorid antimoničný SbF₅ je bezbarvá olejovitá kapalina. Snadno tvoří podvojné soli a adiční sloučeniny.
• Chlorid antimonitý SbCl₃ je měkká, bezbarvá, na vzduchu dýmající látka. Používá se k moření kovů a v medicíně pro leptání. Snadno tvoří adiční sloučeniny a některé podvojné soli.
• Chlorid antimoničitý SbCl₄ je tmavohnědá kapalina, kterou nelze připravit v čistém stavu, ale pouze v rovnováze s chloridem antimonitým a antimoničným. Chlorid antimoničitý tvoří komplexní soli.
• Chlorid antimoničný SbCl₅ je nažloutlá olejovitá kapalina. Nalézá uplatnění především v organické syntéze, kde se používá jako chlorační činidlo.
• Bromid antimonitý SbBr₃ je bezbarvá krystalická látka. Snadno tvoří podvojné sloučeniny.
• Bromid antimoničný SbBr₅ neexistuje volný a je znám pouze v podobě svých podvojných sloučenin.
• Jodid antimonitý SbI₃ je rubínově červená krystalická látka, snadno tvořící adiční sloučeniny s jodem.
• Jodid antimoničný SbI₅ je temně hnědá látka.

Oxidy

Oxidy antimonu slouží při přípravě různých barevných pigmentů a barvení keramiky.

• Oxid antimonitý Sb₂O₃ popř. Sb₄O₆ je bílá práškovitá látka, která při větším zahřívání přechází v žlutou modifikaci a při ochlazení zpět v bílou modifikaci. Oxid antimonitý je amfoterní.
• Oxid antimoničitý Sb₂O₄ lépe oxid antimonito-antimoničný je bílý prášek. Vzniká při zahřívání oxidu antimonitého nebo antimoničitého na vzduchu při teplotě 800–900 °C.
• Oxid antimoničný Sb₂O₅ je nažloutlý prášek. Získává se oxidací oxidu antimoničitého.

Antimonité soli

• Vinan antimonylo-draselný byl znám již ve středověku K₂[Sb₂(C₄H₂O₆)₂]·3H₂O (dříve domnívané struktury: K[C₄H₂O₆Sb(OH₂)].½H₂O nebo K[C₄H₄O₆(SbO)].½H₂O) jako dávivý kámen neboli tartarus emeticus. Tato sloučenina je dobře rozpustná ve vodě a po požití vyvolává zvracení. Je stejně jako všechny rozpustné soli antimonu jedovatý.
• Síran antimonitý Sb₂(SO₄)₃ je bezbarvá krystalická látka. Získává se rozpouštěním antimonu, oxidu antimonitého nebo sulfidu antimonitého v horké koncentrované kyselině sírové.
• Dusičnan antimonitý Sb(NO₃)₃ je bílá krystalická látka. Vzniká reakcí oxidu antimonitého s dýmavou kyselinou dusičnou.

Odkazy

Reference

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961

Externí odkazy

• Galerie antimon na Wikimedia Commons
• Obrázky, zvuky či videa k tématu antimon na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo antimon ve Wikislovníku

Zdroj