»   »  Antimon

Antimon

český názevAntimon
latinský názevStibium
anglický názevAntimony
chemická značkaSb
protonové číslo51
relativní atomová hmotnost121,75
perioda5
skupinaV.A
zařazenípolokovy
rok objevu -
teplota tání [°C]630,74
teplota varu [°C]1587
hustota [g cm-3]6,684
hustota při teplotě tání [g cm-3]6,53
elektronegativita2,05
oxidační stavy-III, III, IV, V
elektronová konfigurace[Kr]4d10 5s2 5p3
atomový poloměr [pm]133
kovalentní poloměr [pm]138
specifické teplo [J g-1K-1]0,21
slučovací teplo [kJ mol-1]19,87
tepelná vodivost [W m-1 K-1]24
elektrická vodivost [S m-1]2,5.106
1. ionizační potenciál [eV]8,64
2. ionizační potenciál [eV]16,53
3. ionizační potenciál [eV]25,3
tvrdost podle Mohse3
tvrdost podle Vickerse [MPa]-
tvrdost podle Brinella [MPa]294
modul pružnosti ve smyku [GPa]20
modul pružnosti v tahu [GPa]55
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce antimonu

Chemický prvek antimon je stříbřitě bílý, lesklý, velmi křehký kov s charakteristickým, hrubě krystalickým lomem. Jako jeden z mála prvků krystaluje v trigonální krystalografické soustavě.

V tuhém stavu je antimon znám v několika modifikacích. Šedý (kovový) antimon, polymerní žlutý, černý a amorfní explozivní antimon.

V plynném stavu se antimon vyskytuje v čtyřatomových molekulách Sb4. Kyselina hexafluoroantimoničná HSbF6 je nejsilnější známá kyselina (pKA=-25, viz. tabulka síly kyselin).

Antimon prudce reaguje s halogeny, sírou, fosforem, arsenem i některými kovy. S chlorečnany a dusičnany alkalických kovů se slučuje prudce explozivně za vzniku alkalických solí kyseliny antimoničné.

Dobře se rozpouští ve zředěné i koncentrované kyselině dusičné, v horké koncentrované kyselině sírové a lučavce královské:

2Sb + 2HNO3 → Sb2O3 + 2NO + H2O
2Sb + 6H2SO4 → Sb2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
3Sb + 15HCl + 5HNO3 → 3SbCl5 + 5NO + 10H2O

S kyselinou chlorovodíkovou a zředěnou kyselinou sírovou antimon nereaguje. Při teplotě 600°C reaguje s vodní párou za vzniku oxidu antimonitého a vývoje vodíku:

2Sb + 3H2O → Sb2O3 + 3H2

Při teplotách 400-500°C reaguje s alkalickými oxidujícími taveninami za vzniku alkalických antimoničnanů:

6Sb + 6KOH + 5KClO3 → 6KSbO3 + 5KCl + 3H2O
2Sb + Na2CO3 + 5NaNO3 → 2NaSbO3 + 5NaNO2 + CO2

Naprostá většina sloučenin antimonu je bezbarvá, mezi výjimky patří oranžový sulfid antimonitý Sb2S3. Vznik oranžové sraženiny sulfidu antimonitého slouží jako důkaz přítomnosti antimonitých iontů v roztoku, viz. tabulka barevných reakcí kationtů.

Výskyt antimonu v přírodě

Antimon se většinou vyskytuje jako doprovodný kov v rudách olova, mědistříbra. Občas se nalézá také antimon ryzí ve formě zrnitých nebo celistvých agregátů hydrotermálního původu. Krystalický ryzí antimon se vyskytuje v přírodě vzácně.

Přírodní antimon je směsí dvou stabilních izotopů, 57,3 % 121Sb a 42,7 % izotopu 123Sb. Uměle bylo připraveno dalších 60 nestabilních izotopů antimonu. Obsah antimonu v zemské kůře je pouhých 0,2 ppm.

Nejdůležitější užitkové minerály antimonu jsou antimonit (stibnit)Sb2S3, tetraedrit Cu3(SbS3)2, jamesonit Pb2Sb2S5, stibikonit H2Sb2O5, kermesit Sb2S2O a bindheimit Pb2Sb2O7·nH2O.

Nejvyšší obsah antimonu ze všech nerostů (91,92 % Sb) má paradokrasit Sb2(Sb,As)2, senarmontil Sb2O3 obsahuje 88,4% antimonu a kieftit CoSb3 obsahuje 86,1% antimonu. Celkem bylo popsáno více než 260 nerostů s obsahem antimonu.

Těžba a zásoby

V roce 2012 dosáhla těžba nerostů antimonu hodnoty 180 kt. Největším producentem, s roční těžbou 150 kt je Čína. Největší těžitelné zásoby antimonových rud má Čína (950 kt), Rusko (350 kt), Bolívie (310 kt), Tádžikistán (50 kt) a JAR (27 kt). Velké, doposud neověřené naleziště rud antimonu je v Laosu. Celosvětové těžitelné zásoby antimonu jsou 1,8 Mt čistého kovu.

Ložiska antimonu v ČR nejsou v současnosti evidována, veškerá tuzemská spotřeba je saturována importem (v roce 2010 bylo dovezeno 53 t antimonových rud a jejich koncentrátů). V období mezi světovými válkami se rudy antimonu těžily na Sedlčansku, Příbramsku a v okolí Mariánských Lázní. Například antimonit těžený v třicátých letech v dolech Bohutín I a II poblíž Příbrami vykazoval kovnatost až 60%. Antimonit z dolu Jindřich v Boněnově u Mariánských Lázní vykazoval kovnatost přes 50%.

Výroba antimonu

Průmyslová výroba antimonu ze sulfidických rud se provádí oxidačním pražením sulfidů s následnou redukcí vzniklých oxidů antimonu antracitem nebo dřevěným uhlím. Pokud se pražení antimonových rud provádí při teplotách do 350°C je produktem netěkavý oxid antimoničitý Sb2O4:

Sb2S3 + 5O2 → Sb2O4 + 3SO2

Při oxidačním pražení sulfidů za vyšších teplot vznikají těkavý oxid antimonitý a netěkavý oxid antimoničný:

2Sb2S3 + 9O2 → 2Sb2O3 + 6SO2
2Sb2S3 + 11O2 → 2Sb2O5 + 6SO2

Následuje redukce oxidů uhlíkem v bubnové nebo nístějové peci při teplotě 900°C:

2Sb2O3 + 6C → 4Sb + 6CO
Sb2O4 + 4C → 2Sb + 4CO
Sb2O5 + 5C → 2Sb + 5CO

Velmi čisté rudy s obsahem sulfidu antimonitého se mohou redukovat na antimon přímo působením železa:

Sb2S3 + 3Fe → 2Sb + 3FeS

Mokrý způsob výroby antimonu používaný v USA spočívá v tavení koncentrátů komplexních rud se síranem sodným a uhlím. Po vychladnutí se tavenina louhuje vodou, antimon přechází do roztoku jako siroantimonitan sodný, který se zaváděním oxidu uhličitého převede na sirník antimonitý. Mokrý způsob používaný v Rusku je založen na vyluhování kyslíkatých antimonových rud roztokem sirníku sodného za přítomnosti přebytku hydroxidu sodného. Z roztoku se antimon vysráží hliníkem nebo slitinou 33 % Al + 41 % Si + 26 % Fe. Dalším možným způsobem výroby kovového antimonu je elektrolýza taveniny fluoridu antimonitého.

Surový antimon se nejčastěji rafinuje elektrolyticky. V minulosti se rafinace surového antimonu prováděla také přetavováním se sodou a potaší v plamenné peci. Zvláštností plamenné pece pro rafinaci antimonu je nístěj, o rozměrech 200 × 150 × 50 cm, vytesaná z jednoho, homogenního kusu kvalitní žuly. Roztavený antimon totiž obvyklými vyzdívkami hutnických pecí prosakuje.

Významná množství antimonu se získávají z odpadních produktů po rafinaci surového olova Harrisovou metodou. V produktech po harisování olova se antimon vyskytuje ve formě antimoničnanu sodného Na3SbO4, který se na kovový antimon redukuje uhelným prachem v plamenné nebo rotační peci:

4Na3SbO4 + 5C → 4Sb + 6Na2O + 5CO2

Praktické využití

Největší množství, okolo 60 % produkce primárního antimonu, se spotřebovává ve formě oxidu antimonitého Sb2O3 a antimoničnanu sodného Na3SbO4 pro výrobu zpomalovačů hoření některých druhů plastů (akrylonitrilbutadienstyren - ABS, polyethylentereftalát - PET, polyvinylchlorid - PVC). Významné množství antimonu se spotřebovává k legování olova pro výrobu akumulátorů, ochranných krytů kabelů a munice. Menší využití nachází antimon jako součást slitin (tiskařský kov, ložiskové kompozice, pájky). Antimon ve formě svých různých izotopů je údajně složkou tajemné červené rtuti.

Sloučeniny antimonu nalézají uplatnění např. jako pigmenty a ve farmacii. Fluorid antimonitý SbF3 je základní surovinou pro výrobu freonů z tetrachlormethanu, chlorid antimoničný SbCl5 slouží při této výrobě jako katalyzátor, fluorid antimoničný SbF5 se používá jako fluorační činidlo v organické chemii, chlorid antimonitý SbCl3 se používá jako mořidlo k povrchové úpravě kovů, sulfid antimonitý Sb2S3 se používá jako mazivo spojkových obložení v automobilech a jako pigment antimonová čerň, sulfid antimoničný Sb2S5 je využíván jako katalyzátor vulkanizace červené gumy. Stiban SbH3 slouží při výrobě polovodičů jako prekurzor depozice atomů antimonu. Antimoničnan olovnatý Pb[Sb(OH)6]2 se používá jako pigment neapolská žluť pro barvení keramiky. Další antimonové pigmenty jsou antimonová rumělka Sb2O3·Sb2S3 a antimonová žluť chroman antimonitý Sb2(CrO4)3. Vinan antimonitodraselný K[C4H2O6Sb(OH)2]·1/2H2O (dávivý kámen) se již dlouhou dobu používá v medicíně. Triacetát antimonu (CH3COO)3Sb se používá jako katalyzátor polymerace polyethylenu.

V období národního obrození byl pro antimon navrhován název strabík a byl zařazen do čeledě prvků otrušivých. Další zastaralé názvy chemických prvků.

Zdroje

TOPlist