![]() |
Αντιμόνιο (Sb)
|
Γενικά για το Sb
• 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 στην Αίγυπτο και αλλού για καλλωπιστικούς σκοπούς (βαφή ματιών). Πιθανολογείται ότι πέραν του καλλωπισμού, προστάτευε τα μάτια των από οφθαλμικές μολυσματικές νόσους, όπως το τράχωμα (αιγυπτιακή οφθαλμία). Ως στοιχείο, το αντιμόνιο είχε απομονωθεί 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.
• 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]. Το 2021 εξορύχθηκε παγκοσμίως ποσότητα μεταλλεύματος η οποία αντιστοιχεί σε 110 χιλ. τόνους αντιμονίου. 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.
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. Τα άλατα του Sb(III) εχουν έντονο ομοιοπολικό χαρακτήρα, ενώ ενώσεις του Sb(V) όπως το SbCl5 (υγρό) ουσιαστικώς είναι ομοιοπολικές ενώσεις.• 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).
Διαλυτοποίηση του στοιχείου • Το Sb διαλύεται εύκολα σε πυκνό-θερμό υδροχλωρικό οξύ σχηματίζοντας ανιοντικό σύμπλοκο [SbCl4]− και αέριο υδρογόνο:
2Sb
+ 6H+
+ 8Cl−
Video 0 1: Διαλυτοποίηση Sb σε πυκνό-θερμό HCl
• 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+
Σε πυκνό ΗΝΟ3: 2Sb + 10 NO3−
+ 10 H+
• Τα οξείδια διαλύονται σε οξέα εφόσον όμως σχηματίζουν με τα ανιόντα τους σύμπλοκα (π.χ. σε HCl, τρυγικό οξύ).
Sb2O3
+ 6H+
+ 8Cl−
Sb2O5 + 10
H+
+ 12Cl−
• Αντίθετα, ως όξινα οξείδια διαλύονται εύκολα σε βάσεις. Το Sb2O3 παρέχει αντιμονιώδη ιόντα:
Sb2O3
+ 3 OH−
και το Sb2O5 παρέχει αντιμονικά ιόντα:
Sb2O5 + 2 OH− + 5H2O
• Το αντιμόνιο διαλύεται εύκολα σε βασιλικό ύδωρ (3 όγκοι π.ΗCl + 1 όγκος π.ΗΝΟ3) παρέχοντας SbCl3 και με περαιτέρω οξείδωση το σύμπλοκο [SbCl6]−:
Sb +
NO3−
+ 3Cl− + 4H+
Sb + 5NO3−
+ 6Cl− + 10H+
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]− + H2O
SbCl3
+ H2O
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−
Sb2S5
+ S2−
• Με οξίνιση των διαλυμάτων των θειοσυμπλόκων αυτά διασπώνται παρέχοντας πάλι τις αρχικές θειούχες ενώσεις.
2[SbS2]−
+ 2Η+
2[SbS3]−
+ 2Η+
• 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).
τρυγικό καλιαντιμονύλιο
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+
Τυπικές αντιδράσεις Sb(III) 1. Ύδωρ
SbCl3 + H2O
Video 02: Αντίδραση υδρόλυσης SbCl3
2. Iόντα S2-
2Sb3+ + 3S2−
2[SbCl4]− + 3H2S
Video 03: Αντίδραση Sb(III) με S2-
2[SbCl6]− + 5H2S
Sb2S5
Sb2S3 + S2−
3. Ιόντα OH−
SbCl3 + 3 OH−
H3SbO3 + 3 OH−
[SbCl6]− + 5OH− + Η2Ο
4. Αναγωγή με Zn
[SbCl4]−
+ 3Zn + 3H+
6Ag+ + SbH3 + 3H2O
Video 04: Δοκιμασία Gutzeit (σχηματισμός και ανίχνευση SbH3)
|