Antimòni

L’antimòni es l'element quimic de numerò atomic 51 e de simbòl Sb. De la familha dei pnictogèns, se situa dins lo grop 16 de la taula periodica dels elements. Es un semimetau de color grisa qu'a de proprietats similaras a aquelei de l'arsenic. Dins la natura, es rar a l'estat natiu, mai forma aisament de mineraus amb d'autreis elements. Lo pus frequent es l'estibina qu'es la matèria premiera de l'industria miniera productritz d'antimòni.

L'antimòni intra dins la fabricacion d'aliatges (sovent amb lo plomb e l'estanh), de semiconductors (amb l'indi), d'oxids destinats a la fabricacion de veires, de ceramicas, d'esmauts, de retardators de flama e d'agents de preparacion dei textils e d'alogenurs principalament utilizats coma catalisaires de reaccions organicas. Es considerat coma un element critic per mai d'un país car sei resèrvas identificadas son relativament feblas. L'antimòni metallic e sei derivats son de substàncias toxicas, cancerigènas e polluentas.

 Istòria 

L'utilizacion de compausats antimonics es atestada dempuei l'Antiquitat. D'efiech, l'estibina, un sulfur d'antimòni, es un minerau aisat de trobar dins certanei regions. En 3100 avC, èra ansin utilizat coma cosmetic en Egipte(en) A. J. Shortland, « Application of Lead Isotope Analysis to a Wide Range of Late Bronze Age Egyptian Materials », Archaeometry, 2006, vol. 48, n° 4, p. 657.. Durant lo millenari III avC, d'objèctes fachs d'aliatges integrant d'antimòni foguèron fabricats en Mesopotamia, en Siria e en Egipte(en) P. R. S. Moorey, Ancient Mesopotamian Materials and Industries: the Archaeological Evidence, Nòva York, Clarendon Press, 1994, p. 241.. Aquò entraïnèt benlèu l'aparicion d'una metallurgia de l'antimòni. Aquela ipotèsi es sostenguda per leis escrichs de Plini lo Vièlh (23-79 apC) qu'indican l'existéncia de doas formas d'antimòni : una « forma mascla » qu'èra probablament l'estibina e una forma « femèu » qu'èra benlèu lo metau purPlini lo Vièlh, Istòria Naturala, XXIII, 23.. En mai d'aquò, lei tèxtes de Plini depintan clarament de preparacions medicalas a basa d'estibina(en) Joseph William Mellor, « Antimony », A comprehensive treatise on inorganic and theoretical chemistry, 1964, vol. 9, p. 339.. Vèrs lo meteis periòde, lo Grèc Dioscorides (v. 40-90 apC) parla de la possibilitat de grilhar l'estibina. Òr, aquò es la premiera etapa dei procès actuaus d'extraccion de l'antimòni metallic.

L'antimòni aparéis frequentament dins lei tractats redigits per leis alquimistas medievaus. La forma latina antimonium es atestada vèrs 1050. Son etimologia es pas clara. Segon una premiera legenda populara, vendriá d'una tiera de decès de monges après de recèrcas sus aqueu metau ò en causa d'una intoxicacion entraïnada per Basili Valentin, un discípol de Paracelse qu'auriá gitat de residüs d'experiéncias ai pòrcs destinats a l'alimentacion dau monastèri(en) Diana Fernando, Alchemy : an illustrated A to Z, 1998.. Un autre racònte popular associa lei tèrmes anti (« a l'opausat de ») e monos (« solet ») car l'antimòni se presenta rarament a l'estat pur dins la natura(fr) Paul Depovere, La classification périodique des éléments. La merveille fondamentale de l'Univers, De Boeck Supérieur, 2002, p. 98.(de) Edmund von Lippmann, Entstehung und Ausbreitung der Alchemie, volum 1, Berlin, Julius Springer, 1919, pp. 643-645.. Enfin, existís una teoria pus scientifica que supausa qu'es una deformacion de l'arabi al-ʾiṯmid que seriá eu meteis un emprunt a l'egipcian stim ò smdt(de) Edmund von Lippmann, Entstehung und Ausbreitung der Alchemie, volum 1, Berlin, Julius Springer, 1919, pp. 642..

La premiera descripcion complèta d'un metòde permetent d'obtenir d'antimòni pur es l'òbra dau metallurgia italian Vannoccio Biringuccio (1480-1539)(it) Vannoccio Biringuccio, De la Pirotechnia, Venècia, Curtio Navo e fratelli, 1540, libre II, capítol 3, pp. 27-28.. A aquela epòca, l'antimòni èra conegut per sa capacitat a formar de sulfurs, d'oxids e d'aliatges. Per explicar aquelei proprietats, la teoria dau flogistic reconoguèt l'antimòni coma una substància elementària. Aquò foguèt pas contestat per lei premiers quimistas e Lavoisier citèt l'antimòni coma un element dins la sieuna classificacion. En 1783, d'antimòni a l'estat natiu foguèt descubèrt dins la natura dins la mina de Sala(en) M. Klaproth, « XL. Extracts from the third volume of the analyses », Philosophical Magazine. Series 1, 1803, vol. 17, n° 67, p. 230.. En parallèl, lo desvolopament de l'estampariá modèrna aumentèt la demanda d'antimòni que foguèt tanben utilizat coma medicament durant lo sègle XIX(fr) G. Mascherpa, « La querelle de l’antimoine et la victoire de la chimie. Parties I et II », L’Act. Chim., abriu-mai de 1982, p. 45..

 Proprietats fisicoquimicas 

 Proprietats atomicas 

L'atòm d'antimòni a 51 electrons e son estat fondamentau es [Kr] 4d10 5s2 5p3. A donc 15 electrons de valéncia e de proprietats similaras a l'atòm d'arsenic. D'efiech, son rai atomic e son energia d'ionizacion son relativament pròches d'aquel atòm. Quand intra dins la composicion d'una molecula, a tendéncia a adoptar la configuracion electronica dau xenon. Pasmens, coma fa partida dau cinquen periòde de la classificacion, es pas estrictament somés a la règla de l'octet. Ansin, pòu prendre de nombres d'oxidacion anant de -III a +V.

 Caracteristicas generalas de l'antimòni elementari 

Dins lei condicions normalas de temperatura e de pression, l'antimòni es un semimetau de color grisa ò argentada. A una densitat de 6,68 e ternís pas a l'aire(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009.. Es un conductor electric e termic mediòcre que sa conductivitat electrica representa solament 4 % d'aquela dau coire metallic. Es tanben rompedís. Sa temperatura de fusion es de 630,63 °C e sa temperatura de vaporizacion de  °C. L'antimòni gris es soluble dins leis acids sulfuric, nitric e fosforic concentrats e cauds. Reagís violentament amb lo diclòr.

En mai de la forma grisa establa, doas formas metastablas son conegudas. La premiera es una forma negra que pòu formar de jaç de quauquei nanomètres. Es obtenguda en refrejant rapidament d'antimòni gasós. Lei mòstras de talha pus importanta son metastablas e evolucionan d'un biais espontanèu vèrs l'antimòni gris quand son caufadas en delà de 100 °C(en) Xueyang Shen, Yuxing Zhou, Hanyi Zhang, Volker L. Derlinger, Riccardo Mazzarello e Wei Zhang, « Surface effects on the crystallization kinetics of amorphous antimony », Nanoscale, 2023, vol. 15, n° 37, pp. 15259-15267.. La segonda forma d'antimòni pur observabla es dicha « antimòni explosiu ». Fòrça rara, s'obtèn durant l'electrolisi d'un veire amòrf. Coma son nom l'indica, es explosiva. Pasmens, es pereu metastabla e se transforma pauc a cha pauc en antimòni gris(en) C. C. Coffin e C. E. Hubley, « Studies on Explosive Antimony: IV. The Heat of Explosion at 40 °C », Revue canadienne de recherche, vol. 28b, n° 10,‎ 1950, pp. 644-647..

Dins la literatura scientifica anciana, se parla egalament d'una forma jauna non metallica d'antimòni tetraedrica. Es desenant considerada coma una forma impura constituïda d'idrogèn e d'antimòni(de) H. Krebs, F. Schultze-Gebhardt e R. Thees, « Über die Struktur und die Eigenschaften der Halbmetalle. IX: Die Allotropie des Antimons », Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 1955, vol. 282, n° 1-6, pp. 177-195.. Es metastabla e evoluís pauc a cha pauc vèrs la forma negra(en) Nicholas C. Norman, Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth, 1998, Springer, pp. 50-51..

 Ocurréncia e isotòpia 


L'antimòni es lo 65 element de la crosta terrèstra amb una concentracion d'aperaquí 0,2 ppm(fr) INRS, Direction de l'environnement et de l'intervention - Service d'étude du comportement des radionucléides dans les écosystèmes,  Fiche radionucléide. Antimoine-125 et environnement, 2004.(en) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the Elements, Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, p. 548.. Pasmens, en despiech de sa raretat, l'antimòni pòu intrar dins la composicion d'un centenau de mineraus. Lo principau es l'estibina. L'antimòni existís tanben a l'estat natiu, mai aquela forma es fòrça rara.

En 2023, 37 isotòps e 29 isomèrs nuclears èran estats identificats per l'antimòni. Dos isotòps son estables : l'antimòni-121 que constituís 57 % deis atòms presents dins la natura e l'antimòni-123 que compausa lo rèsta(en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot e O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nucl. Phys. A, 2003, vol. 729,‎ pp. 3–128.. Per aquela rason, la massa atomica estandarda de l'antimòni es de 121,760 u. Regardant leis autreis isotòps, lei mens instables son l'antimòni-125, l'antimòni-124 e l'antimòni-126 que tènon de periòdes radioactius respectius de 2,76 ans, de 60,2 jorns e de 12,35 jorns. Lo premier es de còps utilizat coma indicator radioactiu per estudiar certanei pollucions. Lo segond es utilizat coma fònt de rais gamma e pòu servir dins de reactors nuclears, en associacion amb lo berilli, per permetre lor divergéncia.

 Quimia e proprietats dei compausats antimonics 

 Leis aliatges 


L'antimòni forma aisament d'aliatges amb lei metaus usuaus. I a sovent de proprietats durcissentas. A temps passat, un exemple d'aqueu tipe d'aplicacion èra lo plomb tipografic, un aliatge de plomb, d'estanh e d'antimòni que permetiá de crear de caractèrs metallics d'estampariá resistents ai pressions aplicadas dins lei pressas(en) Holmyard, E. J. (2008). Inorganic Chemistry – A Textbook for Colleges and Schools. Read Books. pp. 399–400.. Uei, d'aliatges plomb-antimòni ò antimòni-estanh son encara fòrça utilizats dins lei batariás de plomb per melhorar lei caracteristicas de carga(en) Heinz Albert Kiehne, « Types of Alloys », Battery Technology Handbook, CRC Press, 2003, pp. 60-61., dins la fabricacion de municions per durcir lei balas e lei plombs, dins d'aliatges antifriccion (reguls(en) Robert S. Willians, Principles of Metallography, Read books, 2007, pp. 46-47.) e dins certaneis aliatges destinats a la soudadura(en) H. Ipser, H. Flandorfer, C. Luef, C. Schmetterer e U. Saeed, « Thermodynamics and phase diagrams of lead-free solder materials », Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2007, vol. 18, n° 1-3, pp. 3-17..

 Leis oxids e idroxids 


L'antimòni pòu formar d'oxids e d'idroxids a partir de reaccions de combustion ò de corrosion amb d'acids. Lo pus utilizat dins l'industria es lo trioxid d'antimòni Sb2O3 qu'es lo resultat de la combustion de l'antimòni metallic ò de l'estibina(en) Daniel L. Reger, Scott R. Goode e David W. Ball, Chemistry: Principles and Practice, Cengage Learning, 2009, p. 883.. Cancerigèn, es utilizat per fabricar de materiaus ignifugats, per opacificar lo veire, lei ceramicas e leis esmauts, per fabricar de pigments e catalizar lei reaccions de vulcanizacion e de fabricacion de PET. Un autre oxid important es lo pentoxid d'antimòni Sb2O5 qu'es format per reaccion amb d'acid nitric concentrat(en) James E. House, Inorganic chemistry, Academic Press, 2008, p. 502.. Egalament cancerigèn, es utilizat per produrre de retardadors de flama dins lei plastics ò de floculants per la fabricacion de dioxid de titani.

Leis idroxids de l'antimòni son pauc coneguts car an pauc d'aplicacions. De mai, leis acids de l'antimòni son fòrça febles e lor existéncia es sovent un intermediari teoric utilizat per explicar la preséncia de sei basas conjugadas en certanei compausats ionics. Per exemple, l'existéncia de l'acid antimonic es probabla car de saus contenent l'anion Sb(OH)6– son estadas identificadas.

 Leis alids 

L'antimòni forma dos ensembles de compausats amb leis alogèns : lei trialogenurs d'antimòni SbX3 e lei pentalogenurs d'antimòni SbX5. Lei trifluorur d'antimòni SbF3 e pentafluorur d'antimòni SbF5 son preparats per accion de l'acid fluoridric sus d'antimòni metallic. Lo premier es utilizat coma pigment e dins la fabricacion de veires e de ceramicas. Lo segond es una substància fòrça reactiva qu'es un catalisaire emplegat dins mai d'una reaccion de quimia organica (reaccion de Friedel-Crafts, isomerizacions, etc.). Lei triclorur d'antimòni SbCl3 e pentaclorur d'antimòni SbCl5 son preparats per una reaccion entre lo diclòr gasós e l'antimòni metallic. Son principalament utilizats coma catalisaires de reaccions de cloracion. Toteis aquelei substàncias son fòrça corrosivas e toxicas.

 Leis autrei compausats antimonics 

L'antimòni forma d'autrei compausats quimics importants dins lei tecnologias actualas. L'antimoniur d'indi InSb es un semiconductor utilizat per fabricar de detectors infraroges(en) M. G. Beckett, High Resolution Infrared Imaging, tèsi de doctorat, Cambridge University, 1995.. De compausats organometallics a basa d'antimòni existisson tanben coma la trifenilestibina. Permèton de realizar certanei reaccions sus de moleculas ciclicas.

 Produccion e procès d'extraccion 

 Produccion e resèrvas mondialas 

En 2022, la produccion mondiala d'antimòni èra estimada a  tonas(en) U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, « Antimony », genier de 2023, consultat lo 26 de febrier de 2024, .. Èra concentrada dins cinc país que representavan mai de 95 % de la quantitat de metau extrach. Aqueleis estats productors èran China (60 kt), Russia (20 kt), Tatgiquistan (17 kt), Birmania (4 kt) e Austràlia (4 kt). Lei resèrvas identificadas representavan una massa d'au mens 1,8 milion de tonas. Èran concentradas en Russia (350 kt), en China (350 kt), Bolívia (310 kt), Quirguizstan (260 kt), Birmania (140 kt) e Austràlia (120 t). Lo rapòrt entre lei resèrvas conegudas e la quantitat producha èra donc relativament feble (mens de 20 ans de produccion). L'antimòni es donc considerat coma una matèria estrategica critica car, a aqueu ritme de produccion, una penuria es possibla tre leis ans 2040.

 Extraccion e purificacion 

L'estibina es lo minerau principau per l'extraccion de l'antimòni. Es un sulfur de formula generala Sb2S3 que se forma dins de venas idrotermalas de bassa temperatura(fr) Nicola Cipriani (trad. Marie-Hélène Alfonsi e Catherine Sobecki), Minéraux et Roches, París, Gründ, 1996, p. 95.. Lo minerau es trissat, concentrat per flotacion e fondut a una temperatura situada entre 500 e 600 °C. Aquò permet d'obtenir una massa liquida grisa de trisulfur d'antimòni qu'es liberada de sa ganga minerala. Se refreja rapidament per formar d'agulhas de trisulfur d'antimòni pur.

Plusors procès existisson per n'extraire l'antimòni pur. Lo pus frequent es constituït de doas etapas. Dins un premier temps, lo minerau es grilhat dins un forn virant. Aquò permet de transformar lei cristaus de trisulfur d'antimòni en pouvera de trioxid d'antimòni :
 2 Sb2S3 + 9 O 2 → 2 Sb2O3 + 6 SO2
Puei, lo trioxid es reduch en preséncia de carbon(en) Nicholas C. Norman, Chemistry of arsenic, antimony, and bismuth, Springer, 1998, p. 45. :
 Sb2O3 + 3 C → 4 Sb + 3 CO 2
Una autra possibilitat es de mesclar lo trisulfur d'antimòni amb lo trioxid d'antimòni :
 2 Sb2O3 + 2 Sb2S3 → 6 Sb + 3 SO2
Per purificar mai l'antimòni recuperat a la sortida dau forn, s'utilizan de procès de sublimacion ò de fusion de zòna.

En causa de son interès economic, l'antimòni extrach durant lei procès d'extraccion e de purificacion d'autrei metaus (coire, plomb, argent, etc.) es comercializat. En certanei país, lo reciclatge es egalament una fònt importanta.

 Toxicologia e pollucion 

L'antimòni elementari es una substància toxica qu'a d'efiechs aguts similars a aquelei de l'arsenic. Pasmens, sa dòsi letala es ben superiora e l'intoxicacion dirècta es relativament rara. En revènge, l'antimòni es una substància cancerigèna que podriá tanben aver d'efiechs reprotoxics(en) B. M. Elliott, J. M. Mackay, P. Clay e J. Ashby, « An assessment of the genetic toxicology of antimony trioxide », Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 1998, vol. 415, n° 1, pp. 109-117.(en) J. E. Jelnes, « Semen quality in workers producing reinforced plastic », Reproductive Toxicology, 1988, vol. 2, n° 3-4, pp. 209-212. e genotoxics(en) N. Gurnani, A. Sharma e G. Talukder, « Comparison of the clastogenic effects of antimony trioxide on micein vivo following acute and chronic exposure », Biometals, 1992, vol. 5, n° 1, pp. 47-50.(en) N. Gurnani, A. Sharma e G. Talukder, « Comparison of clastogenic effects of antimony and bismuth as trioxides on mice in vivo », Biological trace element research, 1993, vol. 37, n° 2-3, pp. 281-292.. Certanei compausats antimonics an una toxicitat encara pus importanta, especialament lo trioxid d'antimòni e lo triidrur d'antimòni(fr) INRS, « Trioxyde de diantimoine. Fiche toxicologique n°198 », 2017.(fr) INRS, « Trihydrure d'antimoine. Fiche toxicologique n°202 », 2014.. L'antimòni es donc l'objècte d'una reglementacion especifica dins mai d'un país per limitar l'exposicion dei trabalhaires e contrarotlar leis emissions dins l'atmosfèra.

Fins au començament dau sègle XXI, lei pollucions liadas a l'antimòni e a sei compausats èran pas ò pauc estudiadas. La produccion limitada explica aquela manca d'interès car leis emissions èran marginalas a respècte d'autrei familhas de compausats. De mai, dins lei mitans professionaus utilizant de quantitats non negligiblas d'antimòni, lo plomb èra considerat coma una menaça pus importanta. Aquò cambièt a partir deis ans 2010 après la descubèrta d'una aumentacion dei quantitats d'antimòni dins l'aire e dins l'aiga(en) Sophie Ayrault, Abderrahmane Senhou, Mélanie Moskura e André Gaudry, « Atmospheric trace element concentrations in total suspended particles near Paris, France », Atmospheric Environment, 2010, vol. 44, n° 30, pp. 3700–3707.(en) L. Tessier e P. Bonté, « Suspended sediment transfer in Seine river watershed, France: a strategy using fingerprinting from trace elements », 2002, Science for Water Policy, pp. 79-99.. De mai, l'antimòni es bioacumulat per plusors cerealas e leguminosas(en) Natasha Shahid e Muhammad Shahid, « Biogeochemistry of antimony in soil-plant system: Ecotoxicology and human health », Applied Geochemistry, 2019, pp. 45–59.. De recèrcas son donc en cors per assaiar de trobar de procès eficaç de depollucion.

 Annèxas 

 Liames intèrnes 
 Aliatge.
 Estibina.
 Trioxid d'antimòni.

 Bibliografia 

Donadas de produccion :
 (en) U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, « Antimony », genier de 2023, consultat lo 26 de febrier de 2024, .

Donadas toxicologicas :
 (fr) INRS, « Trioxyde de diantimoine. Fiche toxicologique n°198 », 2017.
 (fr) INRS, « Trihydrure d'antimoine. Fiche toxicologique n°202 », 2014.

 Nòtas e referéncias 

Categoria:Element quimic