Antimon

Antimon je hemijski element sa simbolom Sb (od , vjerovatno iz arapskog  – ismid) i atomskim brojem 51. To je sjajni, sivi metaloid, koji se u prirodi većinom nalazi kao sulfidni mineral stibnit . Spojevi antimona bili su poznati još u antička vremena i bili su korišteni za kozmetiku. I metalni antimon bio je poznat, ali je sve do konačnog otkrića zabunom bio identificiran kao olovo. U elementarnom stanju prvi ga je izolirao i opisao Vannoccio Biringuccio 1540.

Jedno vrijeme Kina je bila najveći svjetski proizvođač antimona i njegovih spojeva, a većina se dobijala iz rudnika Xikuangshan u Hunanu. Industrijske metode proizvodnje ovog elementa jesu žarenje te zatim karbotermalna redukcija ili direktna redukcija stibnita sa željezom.

Najvažnije primjene metalnog antimona jesu za legiranje olovnih i kalajnih materijala te za olovno-antimonske ploče u olovnim akumulatorima. Legiranje olova i kalaja antimonom poboljšava osobine tih legura, a one se koriste za izradu kliznih ležaja, metaka i lemova. Spojevi antimona važni su aditivi za sredstva protiv požara koji u sastavu imaju hlor i brom. Jedna od brzorastućih primjena antimona je i mikroelektronika.

 Historija 
Antimon(III)-sulfid  se u predinastičkom Egiptu koristio kao kozmetičko sredstvo za oči (surma) još od 3100. p. n. e. kada je i izmišljena drevna kozmetička paleta. Artefakt, za koji se misli da je dio vaze, načinjen od antimona oko 3000. p. n. e. nađen je u Tellohu, u drevnoj Haldeji (danas dio Iraka), a predmet od bakra obložen antimonom datiran je između 2500. p. n. e. i 2000. p. n. e. nađen je u Egiptu. Austen je o radovima Herberta Gladstonea iz 1892. komentirao da "danas poznajemo antimon kao veoma krhki i kristalni metal koji bi se vrlo teško mogao koristiti za izradu vaza, pa ovo važno 'otkriće' (artefakt) mora predstavljati izgubljenu vještinu oblikovanja i kovanja antimona".

Međutim, Moorey nije bio uvjeren da je artefakt zapravo vaza, koju je spominjao Selimhanov. Nakon analize predmeta iz Telloha (objavljene 1975), napisao je: "Pokušano je povezivanje ovog metala s transkavkaskim prirodnim antimonom (tj. samorodnim metalom)" i da su "predmeti od antimona porijeklom iz Transkavkazije svi mali lični ukrasi". Ovaj nalaz oslabio je navodne dokaze o izgubljenim vještinama obrade i kovanja antimona.

Rimski naučnik i pisac Plinije Stariji opisao je nekoliko načina na koje se može dobiti antimon-sulfid za medicinske svrhe u svom djelu Naturalis Historia. On je također načinio distinkciju između "muških" i "ženskih" oblika antimona. Prema njegovom mišljenju, "muški" oblik je vjerovatno bio sulfid, dok je kod "ženskog", koji je bio bolji, teži i manje lomljiv, vjerovatno riječ o prirodnom samorodnom metalnom antimonu. Rimski prirodoslovac Dioskorid naveo je da se antimon-sulfid mogao žariti zagrijavanjem upuhivanjem zraka pomoću kovačkog mijeha. Smatra se da se ovim postupkom dobijao metalni antimon.

Prvi opis procedure za izoliranje elementarnog antimona naveden je u knjizi De la pirotechnia iz 1540. koju je napisao Vannoccio Biringuccio. Ona je bila prethodnica još čuvenijoj knjizi Georgea Agricole iz 1556. De re metallica. U tom kontekstu Agricola je često netačno smatran pronalazačem metalnog antimona. Knjiga Currus Triumphalis Antimonii (Trijumfalna kola antimona) opisuje preradu metalnog antimona a objavljena je 1604. u Njemačkoj. Navodno je tu knjigu napisao benediktanski fratar koji se potpisivao kao Basilius Valentius u 15. stoljeću. Da je ova knjiga autentična, a nije, ona bi bila prethodnica Biringucciovog otkrića.

Prvi koji je opisao čisti antimon iz Zemljine kore 1783. bio je švedski naučnik i inženjer u lokalnom rudniku Anton von Swab, na osnovu tipskog uzorka iz rudnika srebra Sala u rudničkom distriktu Bergslagen u općini Sala u Västmanlandu.

 Osobine 
lijevo|thumb|Prirodni antimon s oksidacijskim proizvodima
Antimon je u grupi dušika (15. grupa) i ima elektronegativnost 2,05. Više je elektronegativan od kalaja ili bizmuta, ali manje od telura ili arsena. Stabilan je na zraku pri sobnoj temperaturi, ali, ako se zagrije, reagira s kisikom dajući antimon-trioksid ().

Antimon je srebrenasti, sjajno-sivi metal, koji po Mohsovoj skali ima tvrdoću 3. Stoga je čisti antimon isuviše mehak za proizvodnju čvrstih objekata, kao što su kovanice od antimona koje su kovane u kineskoj pokrajini Guizhou 1931. godine, a zbog vrlo brzog propadanja i trošenja njihovo je kovanje obustavljeno. Antimon je otporan na mnoge kiseline.

Poznate su četiri alotropske modifikacije antimona: stabilna metalna forma i tri metastabilne forme (eksplozivna, siva amorfna i žuta). Metalni antimon je krhak, srebreno-bijeli sjajni metal. Kada se sporo hladi, istopljeni antimon se kristalizira u trigonalne ćelije, izomorfne sa sivim alotropom arsena. Rijetka eksplozivna modifikacija antimona se može formirati putem elektrolize antimon-trihlorida. Kada se ta modifikacija zagrebe s nekim oštrim predmetom, dešava se egzotermička reakcija te javlja bijeli plamen a formira se metalni antimon. Kada se ova modifikacija gniječi u tarioniku, može se desiti detonacija. Neki autori smatraju da su samo metalni i sivi antimon pravi alotropi, dok su eksplozivni i žuti zapravo "zagađeni" halogenim "nečistoćama" ili, u slučaju žutog, stibinom .

Crni (sivi) antimon se formira brzim hlađenjem para metalnog antimona. On ima istu kristalnu strukturu kao i crveni fosfor i crni arsen. Izložen zraku oksidira a može se i spontano zapaliti. Pri temperaturi od 100 °C postepeno prelazi u stabilnu formu. Žuti alotrop antimona je najnestabilniji. On se može dobiti samo oksidacijom stibina () pri temperaturi od −90 °C. Iznad ove temperature i izložen svjetlosti, ova metastabilna alotropska modifikacija prelazi u stabilniji sivi alotrop.

Metalni antimon usvaja slojevitu strukturu (prostorna grupa R3m br. 166) u kojoj se slojevi sastoje iz spojenih, zamršenih šestočlanih prstenova. Najbliži i drugi najbliži susjedi sačinjavaju nepravilni oktaedarski kompleksa, gdje su tri atoma u istom dvostrukom sloju neznatno bliže od tri atoma u sljedećem. Ovo relativno gusto pakovanje je uzrok velike gustoće od 6,697 g/cm3, ali slaba veza između slojeva dovodi do niske tvrdoće i krhkoće antimona.

 Izotopi 
Antimon ima dva stabilna izotopa: 121Sb koji u prirodnom antimonu ima udio od 57,36% i 123Sb s udjelom od 42,64%. Također postoji i 35 radioaktivnih izotopa, od kojih je najduže "živući" izotop 125Sb sa vremenom poluraspada od 2,75 godina. Osim njih, poznato je i 29 metastabilnih stanja. Među nuklearnim izomerima najstabilniji je 120m1Sb sa vremenom poluraspada od 5,76 dana. Izotopi lakši od 123Sb raspadaju se β+ raspadomom (β+), dok oni teži se uglavnom raspadaju β− raspadom, uz neke izuzetke.

 Rasprostranjenost 
Antimon je vrlo rijedak i slabo rasprostranjen element, a u prirodi se može naći i u samorodnom (tj. u elementarnom) obliku. Stoga ga Međunarodna mineraloška organizacija (IMA) priznaje kao mineral pod sistemskim brojem 1.CA.05.

Do 2011. samorodni antimon je pronađen samo na oko 300 nalazišta u svijetu. Između ostalih pronađen je u mnogim područjima Australije, u bolivijskim departmanima La Paz i Potosí, brazilskoj saveznoj državi Minas Gerais, na Schwarzwaldu, Odenwaldu i Harzu u Njemačkoj, Seinäjoki u Finskoj, mnogim područjima Francuske, u Lombardiji, Piemontu, Sardiniji u Italiji, nekim dijelovima Kanade i Austrije, zapadnom i istočnom Sibiru i Uralu u Rusiji, osim švedskog Västmanlanda još i u Dalarna, Gästrikland, Närke, Södermanland, Värmland i Västerbotten, u nekim regijama Slovačke i Češke kao i širom SAD. Među svjetski najznačajnijim nalazištima samorodnog antimona i njegovih ruda je takozvani Murchison pojas zelenog kamena u južnoafričkom gorju Murchison.

Do 2010. bilo je poznato 264 minerala koji sadrže antimon. Industrijski iskoristiv je uglavnom sulfidni mineral stibnit  koji sadrži najviše 71,7 % antimona. Međutim mineral sa najvišim sadržajem Sb je jedan hemijski spoj koji je zapravo prirodna legura antimona i arsena, paradokrazit gdje Sb ima 92% udjela, ali je izuzetno rijedak. Ovaj mineral je pronađen na samo tri nalazišta, za razliku od stibnita koji je pronađen na oko 2.500 nalazišta. Drugi izvori antimona su minerali valentinit , breithauptit NiSb (antimon-nikl, niklantimonid), kermesit  i  (zlatni sumpor).

 Dobijanje 
Britanski geološki zavod (BGZ) objavio je 2005. da je Kina bila najveći proizvođač antimona te godine sa približim udjelom od 84% svjetskog tržišta. Nakon nje slijede Južnoafrička Republika, Bolivija i Tadžikistan. Rudnik Xikuangshan u provinciji Hunan ima najveće nalazište u Kini gdje je procijenjeni depozit od 2,1 milion tona. Prema Američkom geološkom zavodu u 2010. Kina je imala 88,9% od ukupne svjetske proizvodnje antimona u svijetu, a slijede je Južnoafrička Republika, Bolivija i Rusija.

Međutim, procjene Roskill Consultinga pokazuju da je Kina u 2010. imala udio u svjetskoj proizvodnji od 76,75% sa 120.462 tone (90.000 tona objavljene i 30.464 neobjavljene proizvodnje), dok slijede Rusija (4,14% udjela u tržištu, 6.500 tona proizvodnje), Mjanmar (3,76% udjela, 5.897 tona), Kanada (3,61% udjela, 5.660 tona), Tadžikistan (3,42% udjela, 5.370 tona) i Bolivija (3,17% udjela, 4.980 tona). Roskill također procjenjuje da je svjetska sekundarna proizvodnja u 2010. iznosila 39.540 tona.

 Proizvodni proces 
Izdvajanje antimona iz ruda zavisi od kvalitete rude i njenog sastava. Najveći dio antimona se iskopa kao sulfid, nakon čega se rude slabije kvalitete koncentriraju flotacijom, dok se visokokvalitetne rude zagrijavaju na 500–600 °C, što je temperatura na kojoj se stibnit topi i odvaja od manje vrijednih minerala. Antimon se može izdvojiti iz sirovog antimon-suflida redukcijom s otpadnim željezom:

 + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

Sulfid se prevodi u oksid čime se iskorištava prednost isparljivosti antimon(III)-oksida, koji se izdvaja žarenjem. Ovaj materijal se često direktno koristi u osnovnim aplikacijama, a nečistoće u njemu su arsen i sulfidi. Izoliranje antimona iz njegovog oksida postiže se karbotermalnom redukcijom:

2  + 3 C → 4 Sb + 3 

Rude niske kvalitete se reduciraju u visokim pećima dok se visokokvalitetne rude reduciraju u plamenim pećima.

 Upotreba 
Približno 60% antimona potroši se u proizvodnji sredstava za gašenje požara, a 20% za legure koje se koriste u baterijama, ležajevima i lemovima.

Protivpožarna sredstva
Antimon se uglavnom koristi kao antimon-trioksid za proizvodnju spojeva otpornih na požar. Gotovo se uvijek koristi u kombinaciji sa halogeniranim sredstvima otpornim na požar, a jedini izuzetk su polimeri koji sadrže halogene. Formiranje halogeniranih spojeva antimona uzrok je efekta gašenja vatre antimon-trioksidom, zbog reakcije ovih spojeva s atomima vodika, a moguće i s atomima kisika i OH radikalima, te se tako sprečava izbijanje vatre. Tržište ovih protivpožarnih aplikacija uključuje odjeću za djecu, igračke, presvlake za avionska i automobilska sjedišta. Također se koristi u industriji fiberglas kompozitnih materijala kao aditiv u poliesterskim smolama za proizvodnju nekih komponenti kao što su poklopci motora lahkih aviona. Smola može sagorijevati, ali se plamen zadržava na njoj te se gasi čim se ukloni plamen.

Legure
Antimon gradi veoma korisne legure s olovom, povećajući njegovu tvrdoću i mehaničku izdržljivost. Za većinu načina primjene u kojima se koristi olovo upotrebljavaju se različite količine antimona kao legirnog metala. U olovno-kiselinskim baterijama ovim dodavanjem poboljšavaju se osobine punjenja tih baterija i smanjuje nastanak neželjenog vodika tokom punjenja. Antimon se koristi i u legurama za protiv trenja (poput Babbittovog metala), u mecima i olovnoj sačmi, oblogama kablova, štamparskih metala (naprimjer, za linotipske štampače mašine), metale za lemljenje (neki tzv. bezolovni lemovi sadrže 5% Sb), u sastavu tzv. tvrde bronze, i kao sastojak tvrdih legura s niskim udjelom kalaja za izradu metalnih dijelova orgulja.

Ostalo
Tri druge primjene sačinjavaju gotovo svu ostalu potrošnju antimona. Jedan od tih načina njegove upotrebe je u vidu katalizatora i stabilizatora u proizvodnji polietilen-tereftalata. Druga primjena se ogleda u tome što služi kao sredstvo za uklanjanje mikroskopskih balončića iz stakla, pretežno onog za TV ekrane. To se postiže interakcijom iona antimona s kisikom, čime se onemogućava da kisik stvara balončiće. Treća najvažnija aplikacija antimona je proizvodnja pigmenata.

Antimon se sve više koristi u industriji poluprovodnika kao dopant za jako dopirane silicijske vafere n-tipa u proizvodnji dioda, infracrvenih detektora i uređaja na bazi Hallovog efekta. Tokom 1950-ih sićušne kuglice legure olova i antimona korištene su za dopiranje emitera i kolektora NPN tranzistora s legirnim spojevima s antimonom. Indij-antimonid koristi se kao materijal za infracrvene detektore u srednjem dijelu spektra.

Postoji i mali broj bioloških ili medicinskih aplikacija za antimon. Tretmani i lijekovi koji u principu sadrže antimon su poznati kao antimonici, a koriste se za izazivanje povraćanja. Spojevi antimona se koriste i kao antiprotozoici. Kalij-antimonil-tartarat, odnosno tartarski emetik se ranije koristio kao lijek protiv shistosomijaze počevši od 1919. Kasnije je taj lijek zamijenjen prazikvantelom. Antimon i njegovi spojevi korišteni su u nekim veterinarskim pripravcima poput antiomalina ili litij-antimon tiomalata, koji su korišteni kao sredstva za tretman kože kod preživara. Antimon ima hranjivi i estetski efekt na keratinizirana tkiva, barem kod životinja.

Lijekovi na bazi antimona, poput meglumin-antimoniata, također se smatraju lijekovima izbora za liječenje lišmanijaza kod domaćih životinja. Međutim, ovi lijekovi, pored toga što imaju nizak terapeutski indeks, također vrlo slabo prolaze kroz koštanu srž, gdje su neke amastigote parazita Leishmania, tako da je liječenje bolesti, naročito u visceralnom obliku, vrlo teško. Elementarni antimon u vidu antimonskih pilula se ranije koristio kao lijek. Mogao se čak i ponovo koristiti nakon gutanja i eliminacije.

Antimon(III)-sulfid koristi se u glavicama nekih šibica. Izotop antimona-124 se zajedno s berilijem koristi u izvorima neutrona. Gama zraci koje emitira antimon-124 iniciraju fotoraspadanje (fotodezintegraciju) berilija. Emitirani neutroni imaju prosječnu energiju od 24 keV. Antimon-sulfidi pokazuju osobine kojima mogu stabilizirati koeficijent trenja u materijalima od kojih se izrađuju automobilske kočione pločice (pakne).

Antimon se također koristi za pravljenje metaka i signalno-svjetlećih metaka. Koristi se i u sastavu boja i stakla te kao sredstvo za smanjenje prozirnosti zubne cakline.

 Spojevi 

 Otrovnost 

 Reference 

 Vanjski linkovi 



Kategorija:Hemijski elementi
Kategorija:Metaloidi
Kategorija:Minerali samorodnih elemenata
Kategorija:Nuklearni materijali
Kategorija:Pniktogeni