Antimônio: história, estrutura, propriedades, usos e riscos

O antimônio é um metalóide brilhante, prata, e com alguma tonalidade azulada. Seu sólido também é caracterizado por ser uma textura muito quebradiça e escamosa. Pertence ao grupo 15 da tabela periódica, liderado por nitrogênio. Após o bismuto (e moscovium), é o elemento mais pesado do grupo.

É representado pelo símbolo químico Sb. Na natureza, é encontrado principalmente em minérios de minerais de estibita e ullmannita, cujas fórmulas químicas são Sb 2 S 3 e NiSbS, respectivamente. Sua alta tendência para formar sulfetos em vez de óxidos é porque é quimicamente macio.

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Antimônio Cristalino Fonte: Melhores Sci-Fatcs [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Por outro lado, o antimônio também é fisicamente macio, apresentando uma dureza de 3 na escala de Mohs. É estável à temperatura ambiente e não reage com o oxigênio no ar. Mas quando aquecido na presença de oxigênio, forma o trióxido de antimônio, Sb 2 O 3 .

Também é resistente à ação de ácidos fracos; mas quente é atacado por ácidos nítrico e clorídrico.

O antimônio possui inúmeras aplicações, entre elas é utilizado em ligas com chumbo e estanho, na fabricação de baterias de veículos, materiais de baixo atrito, etc.

Esse metalóide tem a rara propriedade de aumentar o volume quando solidifica, permitindo que suas ligas ocupem completamente o espaço usado para moldar o instrumento a ser fabricado.

História de sua descoberta

Antes de Cristo

Há evidências de que, desde 3100 aC, o sulfeto de antimônio era usado como cosmético no Egito. Na Mesopotâmia, atual Iraque, foram encontrados restos de um vaso e outros artefatos que supostamente datam entre 3000 e 2200 aC, nos quais o antimônio foi usado em sua elaboração.

Introdução do termo

O estudioso romano Plínio, o Velho (23-79 dC) descreveu o uso de antimônio, que ele chamou de estibio, na elaboração de sete medicamentos em seu Tratado de História Natural. O alquimista Abu Mussa Jahir Ibn Hayyan (721-815) é creditado com a introdução do termo antimônio para nomear o elemento.

Ele usou a seguinte etimologia: ‘anti’ como sinônimo de negação e ‘mono’ apenas para. Então ele queria enfatizar que o antimônio não era apenas da natureza. Já se sabe que faz parte de minerais sulfetados, que gostam de muitos outros elementos.

Obtenção

Acredita-se que o naturista grego Pedanius Diascorides tenha obtido antimônio puro, aquecendo o sulfeto de antimônio em uma corrente de ar. O metalurgista italiano Vannocio Biringucio, no livro De la Pirotecnia (1540), descreve um método para isolar o antimônio.

O químico alemão Andreas Libavius ​​(1615), usando uma mistura fundida de ferro, sulfeto de antimônio, sal e tartarato de potássio, conseguiu a produção de um antimônio cristalino.

O primeiro relatório detalhado sobre antimônio foi feito em 1707 pelo químico francês Nicolas Lemery (1645-1715), em seu livro Tratado sobre antimônio.

Estrutura do antimônio

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Camadas enrugadas que compõem a estrutura cristalina do antimônio metálico ou prateado. Fonte: Sciencecientist [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

A imagem superior mostra a estrutura das camadas enrugadas adotadas pelos átomos de arsênico. No entanto, o antimônio acinzentado, mais conhecido como antimônio metálico, também adota essa estrutura. Diz-se que está “enrugado” porque existem átomos de Sb que sobem e descem do plano composto pela camada.

Essas camadas, embora sejam responsáveis ​​pelos fótons que interagem com ele, brilham com brilho prateado, passando antimônio como um metal, a verdade é que as forças que os unem são fracas; portanto, os aparentes fragmentos metálicos de Sb podem ser facilmente triturados e quebradiços ou escamosos.

Além disso, os átomos de Sb nas camadas enrugadas não estão próximos o suficiente para agrupar seus orbitais atômicos e, assim, criar uma banda que permite a condução elétrica.

Vendo uma esfera cinza individualmente, é possível ver que ela possui três links Sb-Sb. De um plano mais alto, o Sb podia ser visto no centro de um triângulo, com três Sb localizados em seus vértices. No entanto, o triângulo não é plano e possui dois níveis ou pisos.

A reprodução lateral desses triângulos e suas ligações estabelece camadas enrugadas, alinhadas para formar cristais romboédricos.

Alotropia

A estrutura descrita acima corresponde ao antimônio acinzentado, o mais estável de seus quatro alótropos. Os outros três alótropos (preto, amarelo e explosivo) são metaestáveis; isto é, eles podem existir sob condições muito rigorosas.

Não há muita informação sobre suas estruturas. Sabe-se, no entanto, que o antimônio preto é amorfo, de modo que sua estrutura é confusa e intrincada.

O antimônio amarelo é estável abaixo de -90 ° C, comporta-se como um elemento não metálico e pode ser conjecturado para consistir em pequenos aglomerados do tipo Sb 4 (semelhantes aos do fósforo); quando aquecido, ele se transforma no alótropo preto.

E no que diz respeito ao antimônio explosivo, ele consiste em um depósito gelatinoso formado no cátodo durante a eletrólise de uma solução aquosa de um halogeneto de antimônio.

Com o menor atrito ou forte impacto, o sólido macio libera tanto calor que explode e estabiliza quando seus átomos se reagrupam na estrutura cristalina romboédrica do antimônio acinzentado.

Propriedades

Peso atômico

121,76 g / mol.

Número atômico

51

Configuração eletrônica

[Kr] 4d 10 5s 2 5p 3 .

Estados de oxidação

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

Descrição física

Superfície sólida prateada brilhante, quebradiça e escamosa, com um tom azulado. Também pode ser apresentado como um pó preto.

Ponto de fusão

630,63 ° C.

Ponto de ebulição

1.635 ° C.

Densidade

-6,697 g / cm 3 temperatura ambiente.

-6,53 g / cm 3 no estado líquido, temperatura igual ou superior ao ponto de fusão.

Calor de fusão

19,79 kJ / mol.

Calor de vaporização

193,43 kJ / mol.

Capacidade de calorias molares

25,23 J / mol.K

Eletronegatividade

2,05 (escala de Pauling).

Raio atômico

140 pm

Dureza

É um elemento macio, com uma dureza de 3 na escala de Mohs e pode ser arranhado por vidro.

Estabilidade

É estável à temperatura ambiente, sem sofrer oxidação. Também é resistente ao ataque ácido.

Isótopos

Possui dois isótopos estáveis: 121 Sb e 123 Sb. Além disso, existem 35 isótopos radioativos. O isótopo radioativo 125 Sb é o que tem a meia-vida mais longa: 2,75 anos. Em geral, isótopos radioativos emitem radiação β + e β .

Condutividade elétrica e térmica

O antimônio é um mau condutor de calor e eletricidade.

Reatividade química

Não pode deslocar o hidrogênio dos ácidos diluídos. Forma complexos iônicos com ácidos orgânicos e inorgânicos. O antimônio metálico não reage com o ar, mas é rapidamente convertido em ferrugem no ar úmido.

Halogênios e sulfetos oxidam facilmente o antimônio, se o processo ocorrer em temperaturas elevadas.

Usos

Ligas

O antimônio é usado em ligas com chumbo para fabricar placas para baterias de carros, melhorando a resistência das placas, bem como as características das cargas.

Liga de chumbo e estanho tem sido usada para melhorar as características de soldagem, bem como balas de identificação e detonadores de cartuchos. Também é usado em ligas para revestimento de cabos elétricos.

O antimônio é usado em ligas antifricção, na preparação de ligas de estanho e endurecedor com baixo teor de estanho na fabricação de órgãos e outros instrumentos musicais.

Tem a característica, compartilhada com a água, de aumentar o volume quando condensa; para que o antimônio presente nas ligas com chumbo e estanho preencha todos os espaços dos moldes, melhorando a definição das estruturas feitas com essas ligas.

Retardante de fogo

O trióxido de antimônio é usado para a produção de compostos retardadores de chama, sempre em combinação com retardadores de fogo halogenados, brometos e cloretos.

Os retardadores de fogo podem reagir com átomos de oxigênio e radicais OH, que inibem o fogo. Esses retardadores de chama são usados ​​em roupas infantis, brinquedos, aeronaves e em assentos de carro.

Eles também são adicionados em resinas de poliéster e em materiais compósitos de fibra de vidro para itens usados ​​como cobertura para motores de aeronaves leves.

Os compostos de antimônio que são usados ​​como retardadores de fogo incluem: oxicloreto de antimônio, SbOCl; pentóxido de antimônio, SbO 5 ; tricloreto de antimónio, SbCl 3 ; e trióxido de antimônio, SbO 3 .

Campo Eletrônico

É usado na fabricação de semicondutores, diodos, detectores de infravermelho médio e na fabricação de transistores. O antimônio de alta pureza, usado na tecnologia de semicondutores, é obtido reduzindo os compostos de antimônio com hidrogênio.

Medicina e veterinária

Os compostos de antimônio têm sido utilizados na medicina desde os tempos antigos como eméticos e antiprotozoários. O tartarato de potássio e potássio (emético tártaro) foi utilizado como anti-esquistossomático por um longo tempo; também sendo usado como expectorante, diaforético e emético.

Os sais de antimônio também têm sido utilizados no condicionamento da pele de animais ruminantes; tais como aniomalina e tiomalato de lítio e antimônio.

Meglumine antimoniato é um medicamento usado no tratamento da leishmaniose em focos externos de animais domésticos. Embora os benefícios terapêuticos sejam escassos.

Pigmentos e tintas

Os compostos de antimônio são utilizados na preparação de tintas e opacificantes em esmaltes. Eles também são usados ​​em pigmentos de vermelhão, amarelo e laranja, que são produtos da lenta oxidação de sulfetos de antimônio.

Alguns de seus sais orgânicos (tartaratos) são usados ​​na indústria têxtil para ajudar a unir certos corantes.

O sulfeto de antimônio era usado no Egito antigo como cosmético no escurecimento dos olhos.

Outros usos

Alguns sais de antimônio são usados ​​como agentes de revestimento para remover bolhas microscópicas que se formam nas telas da televisão. Os íons antimônio interagem com o oxigênio, eliminando sua tendência a formar bolhas.

O sulfeto de antimônio (III) é usado nas cabeças de alguns jogos de segurança. O sulfeto de antimônio também é usado para estabilizar o coeficiente de atrito dos materiais usados ​​nas pastilhas de freio do carro.

O isótopo de 124 Sb, juntamente com o berílio, é usado como fonte de nêutrons, com uma média de energia de 24 keV. Além disso, o antimônio é usado como catalisador na produção de plásticos.

Riscos

Como é um elemento quebradiço, pode ocorrer uma poeira poluente do ambiente durante o manuseio. Em trabalhadores expostos ao pó de antimônio, foram observadas dermatite, renite, inflamação do trato respiratório superior e conjuntivite.

A pneumoconiose foi descrita, algumas vezes combinada com alterações pulmonares obstrutivas, após exposição prolongada.

O trióxido de antimônio pode causar danos na função cardíaca que podem ser fatais.

Em pessoas expostas a esse elemento, foi observada a presença de infecções transitórias da pele, de natureza transitória.

A ingestão contínua de doses baixas desse metal pode causar vômitos por diarréia e úlceras estomacais. Além disso, a concentração máxima tolerável no ar é de 0,5 mg / m 3 .

Referências

  1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica (Quarta edição). Mc Graw Hill
  2. Manny (11 de março de 2009). Antimônio amarelo e antimônio explosivo. Recuperado de: antimonyproperties.blogspot.com
  3. Ernst Cohen e JC Van Den Bosch. (1914). A alotropia do antimônio. Anais Royal Acad. Amsterdam Vol. XVII.
  4. Wikipedia (2019). Antimônio Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. Advameg, Inc. (2019). Antimônio Recuperado de: chemistryexplained.com
  6. Saber Mc’Oneal. (15 de setembro de 2018). Química: propriedades e aplicação de Sb-Antimony. Recuperado de: medium.com

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