الأنتيمون: التاريخ والبنية والخصائص والاستخدامات والمخاطر

الأنتيمون هو ميتالويد فضي لامع ، وله تدرجات زرقاء معينة. كما تتميز صلتها بكونها هشة للغاية وذات نسيج متقشر. انه ينتمي الى المجموعة 15 من الجدول الدوري ، برئاسة النيتروجين. بعد البزموت (و moscovium) ، هو أثقل عنصر في المجموعة.

ويمثلها الرمز الكيميائي Sb ، ويوجد في الطبيعة بشكل أساسي في خامات خام stibite و ullmannite ، التي صيغتها الكيميائية هي Sb 2 S 3 و NiSbS ، على التوالي. ميله العالي لتشكيل الكبريتيدات بدلاً من الأكاسيد هو أنها لينة كيميائيًا.

من ناحية أخرى ، فإن الأنتيمون ناعم أيضًا جسديًا ، حيث يمثل صلابة 3 على مقياس موس. إنه مستقر في درجة حرارة الغرفة ولا يتفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء. ولكن عندما يتم تسخينه في وجود الأكسجين ، فإنه يشكل ثالث أكسيد الأنتيمون ، Sb 2 O 3 .

وبالمثل ، إنه مقاوم لعمل الأحماض الضعيفة ؛ ولكن في حار يهاجمها الأحماض النيتريك والهيدروكلوريك.

يحتوي Antimony على العديد من التطبيقات ، من بينها يتم استخدامه في السبائك التي تحتوي على الرصاص والقصدير ، في تصنيع البطاريات للسيارات ، ومواد الاحتكاك المنخفض ، إلخ.

هذا المعدن له خاصية نادرة لزيادة الحجم عندما يصلب ، مما يسمح لسبائكها باحتلال المساحة المستخدمة لتصنيع الأداة بالكامل.

تاريخ اكتشافه

قبل المسيح

هناك أدلة على أنه منذ عام 3100 قبل الميلاد ، كان كبريتيد الأنتيمون يستخدم كمستحضرات تجميل في مصر. في بلاد ما بين النهرين ، العراق الحالي ، تم العثور على بقايا مزهرية وغيرها من القطع الأثرية ، من المفترض أن تاريخ ما بين 3000 و 2200 قبل الميلاد ، حيث تم استخدام الأنتيمون في وضعه.

مقدمة المصطلح

وصف الطبيب الحجري الروماني بليني الأكبر (23-79 م) استخدام الأنتيمون ، الذي أطلق عليه اسم estibio ، في صياغة سبعة أدوية في معاهدة التاريخ الطبيعي. يرجع الفضل إلى الخيميائي أبو موسى جاهر بن حيان (721-815) في تقديم مصطلح الأنتيمون لتسمية العنصر.

لقد استخدم مصطلحات اللغة التالية: "مضاد" كمرادف للنفي ، و "أحادي" فقط. ثم أراد التأكيد على أن الأنتيمون لم يكن في الطبيعة فقط. ومن المعروف بالفعل أنه جزء من معادن الكبريتيد ، والتي تحتوي على العديد من العناصر الأخرى.

الحصول على

يعتقد أن الطبيب الطبيعي اليوناني Pedanius Diascorides قد حصل على الأنتيمون النقي عن طريق تسخين كبريتيد الأنتيمون في تيار من الهواء. يصف عالم المعادن الإيطالي Vannocio Biringucio ، في كتاب De la Pirotecnia (1540) ، طريقة لعزل الأنتيمون.

حقق الكيميائي الألماني أندرياس ليبافيوس (1615) ، من خلال استخدام مزيج منصهر من الحديد وكبريتيد الأنتيمون والملح وطرطرات البوتاسيوم ، إنتاج الأنتيمون البلوري.

صدر أول تقرير مفصل عن الأنتيمون في عام 1707 من قبل الكيميائي الفرنسي نيكولاس ليميري (1645-1715) ، في كتابه "أطروحة عن الأنتيمون".

هيكل الأنتيمون

في الصورة العلوية يظهر هيكل الطبقات المجعدة التي تبنتها ذرات الزرنيخ. ومع ذلك ، فإن الأنتيمون الرمادي ، المعروف باسم الأنتيمون المعدني ، يعتمد أيضًا هذا الهيكل. يقال أن "التجاعيد" لأن هناك ذرات Sb التي ترتفع وتنخفض من الطائرة المكونة من الطبقة.

هذه الطبقات ، على الرغم من أنها مسؤولة عن الفوتونات التي تتفاعل معها تتألق بالفضة ، مما يجعل الأنتيمون معدنًا ، إلا أن الحقيقة هي أن القوى التي توحدهم ضعيفة ؛ وبالتالي ، يمكن بسهولة شظايا المعادن واضح من Sb تكون هشة أو متقشرة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن ذرات Sb في الطبقات التجاعيد ليست قريبة بما يكفي لتجميع المدارات الذرية الخاصة بهم ، وبالتالي إنشاء شريط يسمح بالتوصيل الكهربائي.

عرض كرة رمادية بشكل فردي ، يمكنك أن ترى أن لديها ثلاثة روابط Sb-Sb. من مستوى أعلى ، يمكنك رؤية Sb في وسط مثلث ، مع وجود ثلاثة Sb في قمته. ومع ذلك ، فإن المثلث ليست مسطحة ولها مستويين أو أرضيات.

التكاثر الجانبي لهذه المثلثات وروابطها يؤسس طبقات متجانسة ، محاذاة لتشكيل بلورات بطانية الشكل.

التآصل

يتوافق الهيكل الموصوف للتو مع الأنتيمون الرمادي ، الأكثر ثباتًا في متآثراته الأربعة. الثلاثة الأخرى allotropes (الأسود والأصفر ، والمتفجرة) هي النقيلي. وهذا هو ، يمكن أن توجد في ظل ظروف صارمة للغاية.

لا يوجد الكثير من المعلومات المتعلقة بهياكلها. ومع ذلك ، فمن المعروف أن الأنتيمون الأسود غير متبلور ، بحيث يكون هيكله مختلًا ومعقدًا.

الأنتيمون الأصفر مستقر إلى ما دون -90 درجة مئوية ، يتصرف كعنصر غير معدني ، ويمكن تخمين أنه يتكون من تكتلات صغيرة من النوع Sb 4 (مماثلة لتلك الموجودة في الفسفور) ؛ عندما يسخن ، يصبح التباين الأسود.

وفيما يتعلق بالأنتيمون المتفجر ، يتكون من رواسب هلامية مكونة على الكاثود خلال التحليل الكهربائي لمحلول مائي لهاليد الأنتيمون.

عند أدنى احتكاك أو تأثير ، تطلق المادة الصلبة اللينة الكثير من الحرارة بحيث تنفجر وتستقر عند إعادة تجميع ذراتها في الهيكل البلوري المعين للأضداد الرمادية.

خصائص

الوزن الذري

121.76 جم / مول.

الرقم الذري

51.

التكوين الإلكتروني

[Kr] 4d105s25p3.

حالات الأكسدة

-3 ، -2 ، -1 ، +1 ، +2 ، +3 ، +4 ، +5.

الوصف المادي

فضي لامع صلب ، هش ، سطح متقشر ، لهجة زرقاء. يمكن أن تقدم نفسها أيضا على شكل مسحوق أسود.

نقطة انصهار

630.63 درجة مئوية

نقطة الغليان

1.635 درجة مئوية

كثافة

-6.697 جم / سم 3 في درجة حرارة الغرفة.

-6.53 جم / سم 3 في حالة سائلة ، درجة حرارة تساوي أو تزيد عن نقطة الانصهار.

حرارة الانصهار

19.79 كيلو جول / مول.

حرارة التبخير

193.43 كيلو جول / مول.

قدرة السعرات الحرارية المولية

25.23 J / mol.K

الكهربية

2.05 (مقياس بولينج).

الراديو الذري

140 م.

صلابة

إنه عنصر ناعم ، بصلابة 3 على مقياس موس ويمكن خدشه بواسطة الزجاج.

استقرار

أنها مستقرة في درجة حرارة الغرفة ، لا تعاني من الأكسدة. كما أنه مقاوم لهجوم الأحماض.

نظائر

لديها نظيران مستقران: 121Sb و 123Sb. بالإضافة إلى ذلك ، هناك 35 نظائر مشعة. يتمتع النظير المشع 125Sb بأطول عمر افتراضي: 2.75 سنة. بشكل عام ، تنبعث النظائر المشعة من الإشعاع β + و β.

الموصلية الكهربائية والحرارية

الأنتيمون هو موصل سيء للحرارة والكهرباء.

التفاعل الكيميائي

لا يمكن أن تحل محل الهيدروجين من الأحماض المخففة. تشكل مجمعات الأيونية مع الأحماض العضوية وغير العضوية. لا يتفاعل الأنتيمون المعدني مع الهواء ، لكنه يتحول بسرعة إلى صدأ في الهواء الرطب.

تعمل الهالوجين والكبريتيدات على أكسدة الأنتيمون بسهولة ، إذا حدثت العملية في درجات حرارة مرتفعة.

تطبيقات

سبائك

يستخدم الأنتيمون في السبائك مع الرصاص لوضع لوحات لبطاريات السيارات ، وتحسين مقاومة اللوحات ، مثل خصائص الأحمال.

تم استخدام السبائك التي تحتوي على الرصاص والقصدير لتحسين خصائص اللحامات ، بالإضافة إلى خصائص رصاص التتبع وأجهزة تفجير الخراطيش. كما أنها تستخدم في السبائك لطلاء الكابلات الكهربائية.

يستخدم الأنتيمون في السبائك المانعة للاحتكاك ، في إعداد سبائك البيوتر والتصلب ذات المحتوى المنخفض من القصدير في صناعة الأعضاء وغيرها من الآلات الموسيقية.

يقدم السمة ، المشتركة مع الماء ، لزيادة الحجم عند تكثيفه ؛ بحيث يملأ الأنتيمون الموجود في السبائك بالرصاص والقصدير جميع مسافات القوالب ، مما يؤدي إلى تحسين تعريف الهياكل المصنوعة من هذه السبائك.

مثبط النار

يستخدم ثالث أكسيد الأنتيمون في إنتاج مركبات مثبطة للهب ، دائمًا مع مثبطات الحريق المهلجنة ، والبروميد والكلوريد.

يمكن أن تتفاعل مثبطات الحريق مع ذرات الأكسجين وجذور OH ، والتي تمنع نشوب الحريق. تستخدم مثبطات اللهب هذه في ملابس الأطفال ولعب الأطفال والطائرات ومقاعد السيارات.

يتم إضافتها أيضًا في راتنجات البوليستر ، والمواد المركبة من الألياف الزجاجية للعناصر المستخدمة كغطاء لمحركات الطائرات الخفيفة.

تشتمل مركبات الأنتيمون المستخدمة كمثبطات للحريق على: أوكسي كلوريد الأنتيمون ، SbOCl ؛ خامس أكسيد الأنتيمون ، SbO 5 ؛ تراي كلوريد الأنتيمون ، SbCl 3 ؛ وثلاثي أكسيد الأنتيمون ، SbO 3 .

مجال الالكترونيات

يتم استخدامه في صناعة أشباه الموصلات ، والثنائيات ، وكاشفات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، وفي صناعة العابرين. يتم الحصول على الأنتيمون عالي النقاء ، المستخدم في تقنية أشباه الموصلات ، عن طريق تقليل مركبات الأنتيمون بالهيدروجين.

الطب البيطري

تُستخدم مركبات الأنتيمون في الطب منذ العصور القديمة باعتبارها مقيِّدة ومضادة للانزلاق. طرطرات البوتاسيوم تم استخدام البوتاسيوم (الجير المقيئ) كمضاد للروماتيزم لفترة طويلة ؛ كما تستخدم للبلغم ، diaphoretic والمقيء.

كما استخدمت أملاح الأنتيمون في تكييف جلد الحيوانات المجترة ؛ مثل aniomalin ، والثيوم والليثيوم الأنتيمون.

أنتيمونات الميغلومين هي دواء يستخدم لعلاج داء الليشمانيات في تفشي الحيوانات الأليفة. على الرغم من أن الفوائد العلاجية كانت نادرة.

أصباغ والدهانات

تستخدم مركبات الأنتيمون في تحضير الدهانات والمعتمة في المينا. كما أنها تستخدم في أصباغ القرمزي والأصفر والبرتقالي ، والتي هي نتاج الأكسدة البطيئة لكبريتيد الأنتيمون.

تستخدم بعض أملاحها العضوية (طرطرات) في صناعة النسيج للمساعدة في ربط بعض الأصباغ.

تم استخدام كبريتيد الأنتيمون في مصر القديمة كمستحضرات تجميل في سواد العينين.

استخدامات أخرى

تستخدم بعض أملاح الأنتيمون كعوامل طلاء للقضاء على الفقاعات المجهرية التي تتشكل على شاشات التلفزيون. تتفاعل أيونات الأنتيمون مع الأكسجين ، مما يلغي ميلها إلى تكوين فقاعات.

يستخدم كبريتيد الأنتيمون (III) في رؤوس بعض المباريات الأمنية. يستخدم كبريتيد الأنتيمون أيضًا في تثبيت معامل احتكاك المواد المستخدمة في وسادات فرامل السيارات.

يستخدم النظير 124Sb ، مع البريليوم ، كمصدر للنيوترونات ، بمتوسط ​​طاقة 24 كيلو فولت. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الأنتيمون كعامل مساعد في إنتاج البلاستيك.

المخاطر

إنه عنصر هش ، بحيث يمكن إنتاج غبار ملوث أثناء معالجته. في العمال المعرضين لمسحوق الأنتيمون ، لوحظت التهاب الجلد والتهاب الكلية والتهابات الجهاز التنفسي العلوي والتهاب الملتحمة.

تم وصف مرض الالتهاب الرئوي ، مقترنًا أحيانًا بتغيرات انسداد رئوي ، بعد التعرض الطويل.

يمكن أن يسبب ثالث أكسيد الأنتيمون أضرارًا بوظيفة القلب يمكن أن تكون قاتلة.

في الأشخاص المعرضين لهذا العنصر ، لوحظ وجود التهابات الجلد البثرية ذات الطابع الانتقالي.

تناول جرعات منخفضة من هذا المعدن المستمر يمكن أن يسبب الإسهال والقيء وقرحة المعدة. أيضا ، الحد الأقصى للتركيز المسموح به في الهواء هو 0.5 ملغ / م 3.