アンチモン
アンチモン(安質母、Antimon antiˈmoːn、antimony ˈæntɨmɵni、stibium)は原子番号51の元素。元素記号は Sb。常温、常圧で安定なのは灰色アンチモンで、銀白色の金属光沢のある硬くて脆い半金属の固体。炎色反応は淡青色(淡紫色)である。レアメタルの一種。
なお、日本語でアンチモニーと呼ばれる場合、この元素(英語名)を指す場合とこの元素を含む合金の一種(後述)を指す場合がある。
「ある修道会で豚にアンチモンを与えたら(駆虫薬として働き)豚は丸々と太った。そこで栄養失調の修道士に与えたところ、太るどころではなく死んでしまった。それゆえアンチ・モンク(修道士に抗する)という名が与えられた」という逸話がある。ウァレンティウスがアンチモンの語をはじめて著したが、この修道士がウァレンティウスとするならばドイツ語ではなくフランス語の「モンク」を用いて命名するのは不自然である。
実際には11世紀頃にアラビアより錬金術が伝わった際にすでにアンチモンにアラビア語の名が与えられていたので、「アンチモン」という語の語源はアラビア語に由来すると考えられている。
ギリシャ語で「孤独嫌い」を意味する anti-monos が由来とする説もある(単体で見つからないからという)。
日本では、英語の読み方を採用してアンチモニー(安質母尼)と表記されている事もある(合金としてのアンチモニーについては後述)。
元素記号の Sb は輝安鉱(三硫化二アンチモン、Sb2S3)を意味するラテン語 Stibium から取られている。
アンチモン化合物は古代より顔料(化粧品)として利用され、最古のものでは有史前のアフリカで利用されていた痕跡が残っている。
西洋史においてはドイツ・エルフルトのベネディクト会修道院長、医師、錬金術師であるバシリウス・ウァレンティウスが著したとされる『太古の偉大なる石』『自然・超自然の存在』『オカルト哲学』『アンチモン凱旋車』など「ヴァレンティヌス文書」にアンチモンの記述が見出される。しかし、ベネディクト会の記録にはバシリウス・ウァレンティウスが存在したという記録はない。また、16世紀にテューリンゲンの参事官かつ製塩業者であるヨハン・テルデが編纂出版しているが、実際にはウァレンティウスは存在せず彼の著作であるという説がある。
『アンチモンの凱旋車』でワインより生じる「星状レグレス」と呼ばれる結晶が記述されているが、これは酒石酸アンチモンの結晶であると推定される。またアンチモンの毒性について「ヴァレンティヌス文書」で述べられている。
日本最古の銅銭である富本銭(683年頃)に、アンチモンが銅の融解温度を下げ鋳造を易しくするとともに、完成品の強度を上げるために添加されている。
中国の湖南省が世界の主産地で、他に広東省、貴州省などにも輝安鉱の鉱山がある。最大の鉱山は湖南省の錫鉱山であるが、その名が示す通り、昔はスズと混同されていた。なお、中国語の方言では、アルミニウムをアンチモンやスズと混同して呼ぶ例も見られる。
日本において本格的に採掘が開始されたのは明治時代以降である。愛媛県・市ノ川鉱山、兵庫県・中瀬鉱山(金山として開発され、第二次世界大戦後にアンチモンが主力となった)、山口県・鹿野鉱山等が開発された。とくに市ノ川鉱山は美晶の輝安鉱が産出されることが海外にも知られ、製錬所も建設された。しかし、資源枯渇や生産コストの問題から現在は全て輸入となっている。また、鉱石による輸入は1990年代に終了し、全量が地金及び地金屑、あるいは三酸化アンチモン等化合物による輸入である。
2011年5月、鹿児島湾の海底で総量約90万トンと推定されるアンチモンの鉱床が、岡山大学や東京大学、九州大学らの研究グループにより発見されたと報道された。2010年の日本国内販売量約5千トンから計算すると、約180年分がまかなえる量。
鉱石からのアンチモンの抽出は、鉱石の品質と組成に依存する。ほとんどのアンチモンは硫化物として産出する。低品位の鉱石はフロス浮選によって選鉱され、選鉱された鉱石は輝安鉱が溶けて脈石鉱物から分離する温度である500〜600度に加熱して製錬される。アンチモンは鉄くずで還元することにより粗硫化アンチモンから分離できる。
Sb + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS
硫化物を酸化物に変換する。次に揮発性の酸化アンチモン(III)を焙煎して気化させて回収する。この材料は主な用途に直接使用されることが多く、不純物はヒ素と硫化物である。 アンチモンは炭素熱還元によって酸化物から分離される。
2 Sb + 3 C → 4 Sb + 3 CO
低品位の鉱石は高炉で還元され、高品位の鉱石は反射炉で還元される。
アンチモンの生産量の約60%は難燃剤に使用され、20%が鉛電池、残りがすべり軸受、はんだの合金などで使用される。工業材料として多岐にわたる用途に用いられているが、人体に対して毒性の疑いがある(化合物の多くが刺激性のある劇物)ことから、代替素材の開発が進み、徐々に使用が控えられる傾向にある。アンチモン地金は正方形に作られることが多く、上方に輝安鉱のようなシダ状の凸凹模様ができる。これは「スターマーク」と言い、純度の高い物ほど、この模様がはっきりと現れる。もろい金属のため合金として用いられ、16世紀には鏡や活字(活字合金)に用いられていた。#アンチモニー
主に防炎コンパウンドの三酸化物として使用され、ハロゲン含有ポリマーを除いて常にハロゲン化難燃剤と組み合わせて使用される。三酸化アンチモンの難燃効果は水素原子と反応して酸素原子とOHラジカルとも反応して火災を抑制するハロゲン化アンチモン化合物の形成によって生み出される。
これらの難燃剤の市場には、子供服、おもちゃ、航空機、自動車のシートカバーなどがある。
鉛蓄電池の電極への添加は強度及び帯電特性を向上させ電池の性能を向上させる。
アンチモンは鉛と非常に有用な合金を形成して硬度と機械的強度を高める。鉛を含むほとんどの用途はさまざまな量のアンチモンが合金金属として使用される。また、一般的な熱膨張特性に反して溶融状態から冷え固まる際に膨張する特性を利用し活字合金などヒケ(収縮による凹みや歪み)を防止する高精度鋳物を作れる。大型の帆走スーパーヨットの場合は船底のバラストとして鉛キールが使用される。鉛キールの硬度と引張強度を向上させるために2〜5体積%のアンチモンが鉛に混合される。銃弾の弾頭の鉛への添加(硬鉛)、電気ケーブル、鉛ハンダ、オルガンパイプなどがある。
周期律表でヒ素の下に位置し、化学的性質に類似性がある。「ヴァレンティヌス文書」などを始め古典的著作には毒性が認められてきた元素である。広く使われてきた結果、。
急性アンチモン中毒の症状は、著しい体重の減少、脱毛、皮膚の乾燥、鱗片状の皮膚である。また、血液学的所見では好酸球の増加が、病理的所見では心臓、肝臓、腎臓に急性の鬱血が認められる。このほか、アンチモン化合物は、皮膚や粘膜への刺激性を有するものが多く、日本では毒物及び劇物取締法及び毒物及び劇物指定令によりアンチモン化合物及びこれを含有する製剤は硫化アンチモンなど一部の例外4-アセトキシフエニルジメチルスルホニウム=ヘキサフルオロアンチモネート及びこれを含有する製剤、アンチモン酸ナトリウム及びこれを含有する製剤、酸化アンチモン(III)を含有する製剤、酸化アンチモン(V)及びこれを含有する製剤、硫化アンチモン及びこれを含有する製剤を除く。を除いて劇物に指定されている。
硫化アンチモン (Sb2S3)
三酸化アンチモン(アンチモン白)(Sb2O3)
五酸化アンチモン (Sb2O5)
三塩化アンチモン(アンチモンバター)(SbCl3)
アンチモン酸鉛(アンチモンイエロー)(Pb3(SbO4)2)
スチビン (SbH3)
五フッ化アンチモン (SbF5) - 強力なルイス酸。フルオロスルホン酸との混合物であるマジック酸は最強の超酸として知られる。
酒石酸アンチモニルカリウム(吐酒石)(KSb(C4H2O6)•1.5H2O)
日本語でアンチモニーと呼ばれる場合、この元素(英語名)ではなくこの元素を含む合金の一種を指す場合がある。
合金としてのアンチモニーは、鉛80%〜90%、アンチモン10%〜20%、このほか用途により錫(スズ)を少々混ぜた合金のことをいう。合金としてのアンチモニーの地金を鋳造加工した製品をアンチモニー製品、その産業をアンチモニー産業という。
合金としてのアンチモニーは鋳物表面(鋳肌)が平滑で、冷却後の収縮が少なく、メッキの乗りも良いといった特性がある。小皿、優勝カップ、トロフィー、メダルなどに利用される。