protonové číslo 51
relativní atomová hmotnost 121.75
elektronegativita 1.8
elektronová konfigurace [Kr]4d105s25p3
hustota (g·cm-3) 6.70
teplota tání (°C) 630.70
teplota varu (°C) 1587.0

Antimon (51Sb)

historie

  • sloučeniny známy již ve starověku
  • antimonit užívaly ženy v dávných biblických dobách jako kosmetický prostředek pro zvýrazňování a zkrášlování obočí
  • vzácné chaldejské vázy z litého antimonu vznikly přibližně 4000 let před Kr.
  • Plinius (50 let po Kr.) dal prvku název stibium,
    v rukopisech přisuzovaných Jabirovi (800 let po Kr.) je použito pojmenování antimonium
  • historie antimonu je značně zatemněna, je možné, že jej připravil v roce 1492 benediktinský mnich Basilius Valentinus
  • roku 1707 publikoval Pojednání o antimonu N. Lémery

výskyt

  • není příliš zastoupen v zemské kůře (v pořadí výskytu v zemské kůře na 62. místě)
  • je chalkofilní, tzn. že se v přírodě vyskytuje spíše ve sloučeninách s chalkogeny S, Se a Te než jako oxid nebo křemičitan
  • Sb2S3 - antimonit
  • NiSbS – ullmanit
  • HgSb4S8 - livingstonit
  • Cu2SbS3 - tetraedrit
  • CuSbS2 - chalkostibit
  • Sb2O3 - valentinit (antimonový květ)
  • Sb2O4 - cervantit
  • Sb2O4·H2O - stibikonit
  • v nepatrných množstvích se vyskytuje ryzí

průmyslová výroba

  • využívají se rudy , které obsahují 5 – 60 % antimonu
    • obsah 5 - 25 % Sb - sulfid se převede na oxid, který se redukuje na kov dřevěným uhlím za přítomnosti uhličitanů nebo síranů alkalických kovů jako tavidel:
      2Sb2S3 + 9O2 → 2Sb2O3 + 6SO2
      Sb2O3 + 3C → 3Sb + 3CO
    • obsah 40 – 60 % - za teploty 550 – 600°C se vycezováním získá z rudy snadno tavitelný sulfid antimonitý, ze kterého se antimon uvolní železným šrotem:
      Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS
    • některé sulfidické rudy se louží a výluhy se zpracovávají elektrolyticky

fyzikální vlastnosti

  • tvoří několik alotropických modifikací
  • kovový
    • modravěbílé, lesklé krystaly
    • izomorfní se šedým arsenem
    • vede nepatrně elektrický proud
    • vysoký měrný odpor
  • žlutý
    • nestálý nad t = -90 °C
  • černý
    • vzniká ochlazením plynného Sb
  • explozivní
    • připravuje se elektrolyticky
  • další dvě modifikace vznikají za vysokých tlaků (5.103 MPa)
    • modifikace I – jednoduchá kubická mřížka
    • modifikace II – nejtěsnější hexagonální uspořádání atomů Sb

chemické vlastnosti

  • méně reaktivní než arsen
  • při teplotě kolem 20 °C je na vzduchu stálý i za přítomnosti vlhkosti
  • zahříváním na vyšší teplotu se oxiduje podle podmínek na Sb2O3, Sb2O4 nebo Sb2O5
  • prudce reaguje s chlorem - vzniká chlorid antimonitý (SbCl3)
  • s bromem i jodem reaguje stejným způsobem, ale pomaleji
  • při zahřívání reaguje se sírou, fosforem, a některými kovy
  • s H2 přímo nereaguje
  • nereaguje se zředěnými kyselinami
  • s koncentrovanými oxidujícími kyselinami reaguje snadno
  • s HNO3 – vzniká hydratovaný oxid antimoničný (Sb2O5 · nH2O)
  • s lučavkou královskou (3 HCl : 1 HNO3) vzniká roztok chloridu antimoničného (SbCl5)
  • s horkou koncentrovanou H2SO4 vzniká - síran antimonitý (Sb2(SO4)3 )

užití

  • akumulátory (Pb/Sb)
  • slitiny – pájka, liteřina, broky
  • výroba polovodičů
  • AlSb, GaSb, InSb
    při výrobě zařízení pro infračervenou oblast světla
    výroba diod
    zařízení pro sledování Hallova jevu
  • ZnSb - dobré termoelektrické vlatnosti

sloučeniny

  • stiban, stibin (SbH3)
    • jedovatý, bezbarvý plyn
    • tepelně nestálý
    • nevytváří ionty (SbH4)+
    • zapálen hoří zeleným plamenem
    • tepelným rozkladem vzniká antimonové zrcátko - na rozdíl od zrcátka arsenového zahřáním netěká, rozpustné v alkalických chlornanech
    • vzniká redukcí sloučenin antimonu nascentním vodíkem:
      hydrolýzou arzenidů elektropozitivních prvků s ředěnými kyselinami
      SbO33- + 3Zn + 9H3O+ → SbH3 + 3Zn2+ + 12H2O
      • Zn3Sb3 + 6H3O+ → 2SbH3 + 3Zn2+ + 6H2O (HCl zředěná)
    • snadno se oxiduje:
      2SbH3 + 3O2 → Sb2O3 + 3H2O
    • zahříváním s kovy vytváří antimonidy, této reakce se využívá při výrobě polovodičů
  • halogenidy
    • antimonité (SbX3)
      • fluorid antimonitý (SbF3)
        • příprava - působením vodného roztoku fluorovodíku na oxid antimonitý:
          6HF + Sb2O3 → 2SbF3 + 3H2O
        • bezbarvá krystalická látka
        • užití
          • příprava organofluorových sloučenin
      • chlorid antimonitý (SbCl3)
        • příprava - přímou syntézou halového prvku s antimonem nebo halogenvodíkové kyseliny s oxidem antimonitým
        • bílé rozplývavé krystaly
        • v nadbytku H2O hydrolyzuje na chlorid – oxid antimonitý:
          SbCl3 + H2O → SbCl(O) + 2HCl
        • užití
          • nevodné rozpouštědlo – má nízkou viskozitu
      • bromid antimonitý (SbBr3)
        • bílé rozplývavé krystaly
      • jodid antimonitý (SbI3)
        • červené krystaly
      • příprava stejná jako u chloridu antimonitého
      • antimonité halogenidy vytvářejí komplexy s donory elektronového páru [SbX4]-, [SbX5]2-, [SbX6]3-
    • antimoničné (SbX5)
      • fluorid antimoničný (SbF5)
        • mimořádně viskózní kapalina
        • silné fluorační a oxidační činidlo
        • snadno vytváří komplexy s donory elektronového páru
        • polymeruje
      • chlorid antimoničný (SbCl5)
        • vzniká reakcí chloru a chloridu antimonitého:
          Cl2 + SbCl3 → SbCl5
        • nadbytkem vody hydrolyzuje, vzniká trichlorid-oxid antimoničný:
          SbCl5 + H2O → SbCl3(O) + 2HCl
  • oxidy
    • oxid antimonitý (Sb2O3 (Sb4O6))
      • vzniká spalováním antimonu na vzduchu
      • nepatrně rozpustný ve vodě
      • reaguje se zředěnou kyselinou chlorovodíkovou (ne dusičnou a sírovou)
      • reaguje s koncentrovanou kys. dusičnou i sírovou, vzniká dusičnan antimonitý a síran antimonitý:
        6HNO3 + Sb2O3 → 2Sb(NO3)3 + 3H2O
        3H2SO4 + Sb2O3 → Sb2(SO4)3 + 3H2O
      • reakcí s alkalickými hydroxidy vznikají antimonitany
      • jsou známé metaantimontany a polyantimonitany [SbO2]-, [Sb3O5]-, [Sb2O7]2-
      • užití
        • zhášecí prostředek ve tkaninách, papíru, nátěrových hmotách, plastech, epoxidických pryskyřicích, lepidlech, pryžích
    • oxid antimonito-antimoničný (Sb2O4 (SbIIISbVO4))
      • příprava - zahřáním oxidu anrimonitého v suchém vzduchu (450 - 550 °C)
    • oxid antimoničný (Sb2O5)
      • vzniká hydrolýzou chloridu antimoničného vodným roztokem amoniaku a následnou dehydratací vzniklé sraženiny při 275 °C
      • žlutá látka
      • antimoničnany mají různé složení (odvozeny od různých hydrátů oxidu antimoničného) [Sb(OH)6]-, [SbO3]-, [SbO4]3-, [Sb2O6]2-,[Sb2O12]14-
  • sulfidy
    • sulfid antimonitý (Sb2S3)
      • v přírodě jako minerál antimonit
      • výroba - přímou syntézou prvků t = 500 - 900 °)
      • reaguje s roztoky alkalických sulfidů – vznikají thioantimonitany, které se okyselením opět rozkládají:
        Sb2S3 + 3Na2S → 2Na3SbS3
      • užití
        • výroba zápalek
        • výroba výbušnin
        • výroba rubínově zbarveného skla
        • pigment se zhášecími účinky v plastech (polyetylen, polyvinylchlorid)
      • sulfid antimoničný (Sb2S5)
        • příprava - zaváděním sirovodíku do roztoku antimoničné soli:
          2SbCl5 + 5H2S → Sb2S5 + 10HCl
        • červená pevná látka
        • užití
          • v ohňostrojích, jako pigment
          • vulkanizace červené gumy
    • Sb2Te3, Sb2Se3 - tellurid a selenid antimonitý
      • užití
        • chladničky s médiem v pevné fázi (velký termoelektrický efekt)