Antimon - Antimony

Antimon,  51 Sb
Antimon-4.jpg
Antimon
Aussprache
Aussehen silbrig glänzendes Grau
Standardatomgewicht A r, std (Sb) 121.760(1)
Antimon im Periodensystem
Wasserstoff Helium
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor Argon
Kalium Kalzium Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Zink Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybdän Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silber Cadmium Indium Zinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cäsium Barium Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Europa Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platin Gold Quecksilber (Element) Thallium Das Blei Wismut Polonium Astatin Radon
Francium Radium Aktinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Amerika Kurium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Röntgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moskau Lebermorium Tennessine Oganesson
As

Sb

Bi
ZinnAntimonTellur
Ordnungszahl ( Z ) 51
Gruppe Gruppe 15 (Pniktogene)
Zeitraum Periode 5
Block   p-Block
Elektronenkonfiguration [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 3
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 18, 5
Physikalische Eigenschaften
Phase bei  STP fest
Schmelzpunkt 903,78  K ​(630,63 °C, ​1167,13 °F)
Siedepunkt 1908 K ​(1635 °C, ​2975 °F)
Dichte (nahe  rt ) 6,697 g / cm 3
wenn flüssig (bei  mp ) 6,53 g / cm 3
Schmelzwärme 19,79  kJ/mol
Verdampfungswärme 193,43 kJ/mol
Molare Wärmekapazität 25,23 J/(mol·K)
Dampfdruck
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
bei  T  (K) 807 876 1011 1219 1491 1858
Atomare Eigenschaften
Oxidationsstufen -3 , -2, -1, 0, +1, +2, +3 , +4, +5 (ein  amphoteres Oxid)
Elektronegativität Pauling-Skala: 2,05
Ionisierungsenergien
Atomradius empirisch: 140  pm
Kovalenter Radius 139 ± 17 Uhr
Van-der-Waals-Radius 206 Uhr
Farblinien in einem Spektralbereich
Spektrallinien von Antimon
Andere Eigenschaften
Natürliches Vorkommen urtümlich
Kristallstruktur rhomboedrischen
Rhomboedrische Kristallstruktur für Antimon
Schallgeschwindigkeit dünner Stab 3420 m/s (bei 20 °C)
Wärmeausdehnung 11 µm/(m⋅K) (bei 25 °C)
Wärmeleitfähigkeit 24,4 W/(m⋅K)
Elektrischer widerstand 417 nm (bei 20 °C)
Magnetische Bestellung diamagnetisch
Molare magnetische Suszeptibilität −99,0 × 10 −6  cm 3 /mol
Elastizitätsmodul 55 GPa
Schubmodul 20 GPa
Schüttmodul 42 GPa
Mohs-Härte 3.0
Brinellhärte 294–384 MPa
CAS-Nummer 7440-36-0
Geschichte
Entdeckung Arabische Alchemisten (vor 815)
Symbol "Sb": von lateinisch stibium ' stibnit '
Haupt Isotope von Antimon
Isotop Fülle Halbwertszeit ( t 1/2 ) Decay-Modus Produkt
121 Sb 57,21 % stabil
123 Sb 42,79 % stabil
125 Pfund syn 2.7582 Jahre β 125 Te
Kategorie Kategorie: Antimon
| Verweise

Antimon ist ein chemisches Element mit dem Symbol  Sb (aus dem Lateinischen : Stibium ) und der Ordnungszahl  51. Als grau glänzendes Halbmetall kommt es in der Natur hauptsächlich als Sulfidmineral Stibnit (Sb 2 S 3 ) vor. Antimonverbindungen sind seit der Antike bekannt und wurden zur Verwendung als Medizin und Kosmetik pulverisiert, oft unter dem arabischen Namen Kohl bekannt . Auch metallisches Antimon war bekannt, wurde aber bei seiner Entdeckung fälschlicherweise als Blei identifiziert . Die früheste bekannte Beschreibung des Metalls im Westen wurde 1540 von Vannoccio Biringuccio verfasst .

China ist der größte Produzent von Antimon und seinen Verbindungen, wobei der größte Teil der Produktion aus der Xikuangshan-Mine in Hunan stammt . Die industriellen Verfahren zur Raffination von Antimon sind Rösten und Reduktion mit Kohlenstoff oder die direkte Reduktion von Stibnit mit Eisen.

Die größten Anwendungen für metallisches Antimon sind eine Legierung mit Blei und Zinn und die Blei-Antimon-Platten in Blei-Säure-Batterien . Legierungen aus Blei und Zinn mit Antimon haben verbesserte Eigenschaften für Lote , Geschosse und Gleitlager . Antimonverbindungen sind prominente Additive für chlor- und bromhaltige Flammschutzmittel, die in vielen kommerziellen und Haushaltsprodukten zu finden sind. Eine neue Anwendung ist die Verwendung von Antimon in der Mikroelektronik .

Eigenschaften

Eigenschaften

Eine durchsichtige Durchstechflasche mit kleinen Stücken eines leicht glänzenden schwarzen Feststoffs mit der Aufschrift "Sb".
Ein Fläschchen mit dem schwarzen Allotrop von Antimon
Ein unregelmäßiges Stück silbriger Stein mit unterschiedlichen Glanz- und Schattenflecken.
Einheimische Antimon mit Oxidationsprodukte
Gemeinsame Kristallstruktur von Sb, AsSb und grauem As

Antimon ist ein Mitglied der Gruppe 15 des Periodensystems, eines der Elemente, die als Pniktogene bezeichnet werden , und hat eine Elektronegativität von 2,05. In Übereinstimmung mit periodischen Trends ist es elektronegativer als Zinn oder Wismut und weniger elektronegativ als Tellur oder Arsen . Antimon ist bei Raumtemperatur an der Luft stabil, reagiert jedoch mit Sauerstoff, wenn es erhitzt wird, um Antimontrioxid , Sb 2 O 3 , zu erzeugen .

Antimon ist ein silbrig glänzendes graues Halbmetall mit einer Mohsschen Härte von 3, das zu weich ist, um harte Gegenstände herzustellen. Antimonmünzen wurden 1931 in der chinesischen Provinz Guizhou ausgegeben ; die Haltbarkeit war schlecht und das Prägen wurde bald eingestellt. Antimon ist resistent gegen den Angriff von Säuren.

Vier Allotrope von Antimon sind bekannt: eine stabile metallische Form und drei metastabile Formen (explosiv, schwarz und gelb). Elementares Antimon ist ein sprödes , silberweißes, glänzendes Halbmetall. Beim langsamen Abkühlen kristallisiert geschmolzenes Antimon zu einer trigonalen Zelle, die mit dem grauen Allotrop von Arsen isomorph ist . Eine seltene explosive Form von Antimon kann durch Elektrolyse von Antimontrichlorid gebildet werden . Beim Kratzen mit einem scharfen Gegenstand tritt eine exotherme Reaktion auf und weiße Dämpfe werden als metallisches Antimon freigesetzt; beim Reiben mit einem Stößel im Mörser kommt es zu einer starken Detonation. Beim schnellen Abkühlen von Antimondampf wird schwarzes Antimon gebildet. Es hat die gleiche Kristallstruktur wie roter Phosphor und schwarzes Arsen; es oxidiert an der Luft und kann sich spontan entzünden. Bei 100 °C geht es allmählich in die stabile Form über. Das gelbe Allotrop von Antimon ist das instabilste; es wurde nur durch Oxidation von Stibin (SbH 3 ) bei −90 °C erzeugt. Oberhalb dieser Temperatur und bei Umgebungslicht wandelt sich dieses metastabile Allotrop in das stabilere schwarze Allotrop um.

Elementares Antimon nimmt eine Schichtstruktur an ( Raumgruppe R 3 m Nr. 166), deren Schichten aus verschmolzenen, gekräuselten Sechsringen bestehen. Die nächsten und nächstnächsten Nachbarn bilden einen unregelmäßigen oktaedrischen Komplex, wobei die drei Atome in jeder Doppelschicht etwas näher beieinander liegen als die drei Atome in der nächsten. Diese relativ dichte Packung führt zu einer hohen Dichte von 6,697 g/cm 3 , jedoch führt die schwache Bindung zwischen den Schichten zu der geringen Härte und Sprödigkeit von Antimon.

Isotope

Antimon hat zwei stabile Isotope : 121 Sb mit einer natürlichen Häufigkeit von 57,36% und 123 Sb mit einer natürlichen Häufigkeit von 42,64%. Es hat auch 35 Radioisotope, von denen das langlebigste 125 Sb mit einer Halbwertszeit von 2,75 Jahren ist. Darüber hinaus wurden 29 metastabile Zustände charakterisiert. Das stabilste davon ist 120 m1 Sb mit einer Halbwertszeit von 5,76 Tagen. Isotopen, die leichter als die stabil sind 123 Sb neigen dazu , durch zerfallen β + Zerfall , und diejenigen , die schwerer sind , neigen dazu durch zerfallen β - Zerfall , mit einigen Ausnahmen.

Auftreten

Stibnite , China CM29287 Carnegie Museum of Natural History Exemplar in der Hillman Hall of Minerals and Gems

Die Fülle von Antimon in der Erde ‚s Kruste schätzungsweise 0,2 bis 0,5 zu Teile pro Million , vergleichbar mit Thallium bei 0,5 Teilen pro Million und Silber bei 0,07 ppm. Obwohl dieses Element nicht reichlich vorhanden ist, kommt es in mehr als 100 Mineralarten vor. Antimonoxid wird manchmal nativ (zB gefunden Antimon- Spitze ), aber häufiger wird gefunden , in dem Sulfid Antimonit (Sb 2 S 3 ) , das das vorherrschende Erz ist Mineral .

Verbindungen

Antimonverbindungen werden oft nach ihrer Oxidationsstufe klassifiziert: Sb(III) und Sb(V). Die Oxidationsstufe +5 ist stabiler.

Oxide und Hydroxide

Antimontrioxid entsteht, wenn Antimon an der Luft verbrannt wird. In der Gasphase ist das Molekül der Verbindung Sb
4
Ö
6
, aber es polymerisiert beim Kondensieren. Antimonpentoxid ( Sb
4
Ö
10
) kann nur durch Oxidation mit konzentrierter Salpetersäure gebildet werden . Antimon bildet auch ein gemischtvalentes Oxid, Antimontetroxid ( Sb
2
Ö
4
), die sowohl Sb(III) als auch Sb(V) enthält. Im Gegensatz zu Phosphor- und Arsenoxiden sind diese Oxide amphoter , bilden keine genau definierten Oxosäuren und reagieren mit Säuren, um Antimonsalze zu bilden.

Antimonsäure Sb(OH)
3
ist unbekannt, aber die konjugierte Base Natriumantimonit ( [Na
3
SbO
3
]
4
) bildet sich beim Verschmelzen von Natriumoxid und Sb
4
Ö
6
. Übergangsmetallantimonite sind ebenfalls bekannt. Antimonsäure existiert nur als Hydrat HSb(OH)
6
, das als Antimonat-Anion Sb(OH) Salze bildet
6
. Wenn eine dieses Anion enthaltende Lösung dehydratisiert wird, enthält der Niederschlag Mischoxide.

Viele Antimonerze sind Sulfide, einschließlich Stibnit ( Sb
2
S
3
), Pyrargyrit ( Ag
3
SbS
3
), Zinkenit , Jamesonit und Boulangerit . Antimonpentasulfid ist nicht stöchiometrisch und weist Antimon in der Oxidationsstufe +3 und S-S-Bindungen auf. Mehrere Thioantimonide sind bekannt, wie [Sb
6
S
10
]2−
und [Sb
8
S
13
]2−
.

Halogenide

Antimon bildet zwei Reihen von Halogeniden : SbX
3
und SbX
5
. Die Trihalogenide SbF
3
, SbCl
3
, SbBr
3
, und SbI
3
sind alle molekularen Verbindungen mit trigonal-pyramidaler Molekülgeometrie .

Das Trifluorid SbF
3
wird durch die Reaktion von Sb . hergestellt
2
Ö
3
mit HF :

Sb
2
Ö
3
+ 6 HF → 2 SbF
3
+ 3 H
2
Ö

Es ist Lewis-sauer und nimmt leicht Fluoridionen auf, um die komplexen Anionen SbF . zu bilden
4
und SbF2−
5
. Geschmolzenes SbF
3
ist ein schwacher elektrischer Leiter . Das Trichlorid SbCl
3
wird durch Auflösen von Sb . hergestellt
2
S
3
in Salzsäure :

Sb
2
S
3
+ 6 HCl → 2 SbCl
3
+ 3 H
2
S
Struktur von gasförmigem SbF 5

Die Pentahalogenide SbF
5
und SbCl
5
haben trigonal bipyramidale Molekülgeometrie in der Gasphase, aber in der flüssigen Phase, SbF
5
ist polymeren , während SbCl
5
ist monomer. SbF
5
ist eine starke Lewis-Säure, die verwendet wird, um die supersaure Fluorantimonsäure ("H 2 SbF 7 ") herzustellen .

Oxyhalogenide kommen bei Antimon häufiger vor als bei Arsen und Phosphor. Antimontrioxid löst sich in konzentrierter Säure unter Bildung von Oxoantimonylverbindungen wie SbOCl und (SbO)
2
SO
4
.

Antimonide, Hydride und Organoantimonverbindungen

Verbindungen dieser Klasse werden im Allgemeinen als Derivate von Sb 3– beschrieben . Antimon bildet mit Metallen Antimonide wie Indiumantimonid (InSb) und Silberantimonid ( Ag .).
3
Sb
). Die Alkalimetall- und Zinkantimonide wie Na 3 Sb und Zn 3 Sb 2 sind reaktiver. Die Behandlung dieser Antimonide mit Säure erzeugt das sehr instabile Gas Stibin , SbH
3
:

Sb3−
+ 3 H+
SbH
3

Stibin kann auch durch die Behandlung von Sb . hergestellt werden3+
Salze mit Hydridreagenzien wie Natriumborhydrid . Stibin zersetzt sich spontan bei Raumtemperatur. Da Stibin eine positive Bildungswärme besitzt , ist es thermodynamisch instabil und somit reagiert Antimon nicht direkt mit Wasserstoff .

Organoantimonverbindungen werden typischerweise durch Alkylierung von Antimonhalogeniden mit Grignard-Reagenzien hergestellt . Es ist eine Vielzahl von Verbindungen mit sowohl Sb(III)- als auch Sb(V)-Zentren bekannt, einschließlich gemischter chlororganischer Derivate, Anionen und Kationen. Beispiele umfassen Sb(C 6 H 5 ) 3 ( Triphenylstibin ), Sb 2 (C 6 H 5 ) 4 (mit einer Sb-Sb-Bindung) und zyklisches [Sb(C 6 H 5 )] n . Fünffach koordinierte Organoantimonverbindungen sind üblich, Beispiele sind Sb(C 6 H 5 ) 5 und mehrere verwandte Halogenide.

Geschichte

Ein nicht schattierter Kreis, der von einem Kreuz überragt wird.
Eines der alchemistischen Symbole für Antimon

Antimon(III)-sulfid , Sb 2 S 3 , wurde im vordynastischen Ägypten bereits um 3100 v. Chr . als Augenkosmetik ( kohl ) erkannt , als die Kosmetikpalette erfunden wurde.

In Telloh , Chaldäa (Teil des heutigen Irak ), wurde ein Artefakt gefunden, das angeblich Teil einer Vase aus Antimon aus der Zeit um 3000 v. Chr. ist , und ein mit Antimon beschichtetes Kupferobjekt aus der Zeit zwischen 2500 v in Ägypten gefunden . Austen kommentierte 1892 in einem Vortrag von Herbert Gladstone , dass "wir heute nur von Antimon als einem sehr spröden und kristallinen Metall wissen, das kaum zu einer nützlichen Vase verarbeitet werden konnte, und daher dieser bemerkenswerte 'Fund' (Artefakt oben erwähnt) muss die verlorene Kunst darstellen, Antimon formbar zu machen."

Der britische Archäologe Roger Moorey war nicht überzeugt, dass das Artefakt tatsächlich eine Vase war, und erwähnte, dass Selimkhanov nach seiner Analyse des Tello-Objekts (veröffentlicht 1975) "versuchte, das Metall mit transkaukasischem natürlichem Antimon (dh einheimischem Metall) in Verbindung zu bringen" und dass " die Antimon-Objekte aus Transkaukasien sind allesamt kleine persönliche Schmuckstücke." Dies schwächt den Beweis für eine verlorene Kunst, "Antimon formbar zu machen".

Der römische Gelehrte Plinius der Ältere beschrieb in seiner Abhandlung Naturgeschichte mehrere Möglichkeiten zur Herstellung von Antimonsulfid für medizinische Zwecke . Plinius der Ältere unterschied auch zwischen „männlichen“ und „weiblichen“ Formen von Antimon; die männliche Form ist wahrscheinlich das Sulfid, während die weibliche Form, die überlegen, schwerer und weniger brüchig ist, als natives metallisches Antimon vermutet wurde.

Der griechische Naturforscher Pedanius Dioscorides erwähnte, dass Antimonsulfid durch Erhitzen durch einen Luftstrom geröstet werden könnte. Es wird vermutet, dass dabei metallisches Antimon entstand.

Der italienische Metallurg Vannoccio Biringuccio beschrieb ein Verfahren zur Isolierung von Antimon.

Die absichtliche Isolierung von Antimon wird von Jabir ibn Hayyan vor 815 n. Chr. beschrieben . Eine Beschreibung eines Verfahrens zur Isolierung von Antimon wird später in dem 1540 erschienenen Buch De la pirotechnia von Vannoccio Biringuccio gegeben , das vor dem berühmteren Buch von Agricola , 1556 , De re metallica, zurückgeht . In diesem Zusammenhang wurde Agricola oft fälschlicherweise die Entdeckung des metallischen Antimons zugeschrieben. Das Buch Currus Triumphalis Antimonii (Der Triumphwagen des Antimons), das die Herstellung von metallischem Antimon beschreibt, wurde 1604 in Deutschland veröffentlicht. Es wurde angeblich von einem Benediktinermönch geschrieben , der im 15. Jahrhundert unter dem Namen Basilius Valentinus schrieb ; wenn es authentisch wäre, was es nicht ist, wäre es älter als Biringuccio.

Das Metall Antimon war 1615 dem deutschen Chemiker Andreas Libavius bekannt, der es durch Zugabe von Eisen zu einer geschmolzenen Mischung aus Antimonsulfid, Salz und Kaliumtartrat erhielt . Dieses Verfahren erzeugte Antimon mit kristalliner oder sternförmiger Oberfläche.

Mit dem Aufkommen von Herausforderungen an die Phlogistontheorie wurde erkannt, dass Antimon ein Element ist, das wie andere Metalle Sulfide, Oxide und andere Verbindungen bildet.

Die erste Entdeckung von natürlich vorkommendem reinem Antimon in der Erdkruste wurde 1783 von dem schwedischen Wissenschaftler und örtlichen Minenrevieringenieur Anton von Swab beschrieben ; die Musterprobe wurde aus der Sala Silver Mine im Bergslagen Bergbaugebiet von Sala , Västmanland , Schweden, entnommen .

Etymologie

Die mittelalterliche lateinische Form, von der die modernen Sprachen und das spätbyzantinische Griechisch ihre Namen für Antimon haben, ist antimonium . Der Ursprung davon ist ungewiss; alle Vorschläge haben einige Schwierigkeiten entweder in der Form oder in der Interpretation. Die populäre Etymologie , von ἀντίμοναχός anti-monachos oder französisch antimoine , hat immer noch Anhänger; dies würde "Mönchskiller" bedeuten und wird dadurch erklärt, dass viele frühe Alchemisten Mönche waren und Antimon giftig war. Die geringe Toxizität von Antimon (siehe unten) macht dies jedoch unwahrscheinlich.

Eine andere populäre Etymologie ist das hypothetische griechische Wort ἀντίμόνος antimonos , „gegen Alleinsein“, erklärt als „nicht als Metall gefunden“ oder „nicht unlegiert gefunden“. Lippmann gemutmaßt eine hypothetische griechischen Wort ανθήμόνιον anthemonion , was bedeuten würde , „Blümchen“, und mehrere Beispiele von verwandten griechischen Wörtern zitiert (aber nicht , dass man) , die chemische oder biologische beschreiben Ausblühungen .

Zu den frühen Verwendungen von Antimonium gehören die Übersetzungen arabischer medizinischer Abhandlungen von Konstantin, dem Afrikaner in den Jahren 1050–1100 . Mehrere Behörden glauben, dass Antimonium eine arabische Schreiberkorruption ist; Meyerhof leitet es von ithmid ab ; andere Möglichkeiten umfassen athimar , der arabische Name des Metalloids, und ein hypothetisches as-stimmi , abgeleitet vom Griechischen oder parallel dazu.

Das chemische Standardsymbol für Antimon (Sb) wird Jöns Jakob Berzelius zugeschrieben , der die Abkürzung von stibium ableitete .

Die alten Wörter für Antimon haben meist als Hauptbedeutung kohl , das Sulfid des Antimons.

Die Ägypter nannten Antimon mśdmt ; in Hieroglyphen sind die Vokale unsicher, aber die koptische Form des Wortes ist ⲥⲧⲏⲙ (stēm). Das griechische Wort στίμμι stimmi ist wahrscheinlich ein Lehnwort aus dem Arabischen oder aus dem Ägyptischen stm

O34
D46
G17 F21
D4

und wird durch verwendet Attic tragische Dichter des 5. Jahrhunderts vor Christus. Spätere Griechen verwendeten auch στἰβι stibi , ebenso wie Celsus und Plinius , die im ersten Jahrhundert n. Chr. auf Latein schrieben. Plinius gibt auch die Namen Stimi , Larbaris , Alabaster und den „sehr häufigen“ Platyophthalmus , „weite Augen“ (von der Wirkung des Kosmetikums). Spätere lateinische Autoren passten das Wort als stibium dem Lateinischen an . Das arabische Wort für die Substanz kann im Gegensatz zum Kosmetikum als إثمد ithmid, athmoud, othmod oder uthmod erscheinen . Littré schlägt vor, dass die erste Form, die die früheste ist, von stimmida , einem Akkusativ für stimmi, abgeleitet ist .

Produktion

Weltantimonproduktion im Jahr 2010
Weltweiter Produktionstrend von Antimon

Top-Produzenten und Produktionsmengen

Der British Geological Survey (BGS) berichtete, dass China 2005 mit rund 84 % des Weltanteils der größte Antimonproduzent war, mit Abstand gefolgt von Südafrika, Bolivien und Tadschikistan. Die Mine Xikuangshan in der Provinz Hunan verfügt mit einer geschätzten Lagerstätte von 2,1 Millionen Tonnen über die größten Vorkommen in China.

Im Jahr 2016 entfielen laut US Geological Survey 76,9 % der gesamten Antimonproduktion auf China, gefolgt von Russland mit 6,9 % und Tadschikistan mit 6,2 %.

Antimonproduktion im Jahr 2016
Land Tonnen % der Gesamtmenge
 China 100.000 76,9
 Russland 9.000 6.9
 Tadschikistan 8.000 6.2
 Bolivien 4.000 3.1
 Australien 3.500 2.7
Top 5 124.500 95,8
Gesamte Welt 130.000 100,0

Es wird erwartet, dass die chinesische Antimonproduktion in Zukunft zurückgehen wird, da Minen und Hütten im Rahmen der Umweltverschmutzungskontrolle von der Regierung geschlossen werden. Insbesondere durch das im Januar 2015 in Kraft getretene Umweltschutzgesetz und das Inkrafttreten der überarbeiteten „Emissionsnormen für Schadstoffe für Stanum, Antimon und Quecksilber“ sind die Hürden für eine wirtschaftliche Produktion höher. Laut dem National Bureau of Statistics in China waren bis September 2015 50 % der Antimon-Produktionskapazitäten in der Provinz Hunan (der Provinz mit den größten Antimonreserven in China) nicht genutzt.

Die gemeldete Produktion von Antimon in China ist zurückgegangen und wird laut Roskill-Bericht in den kommenden Jahren wahrscheinlich nicht zunehmen. In China wurden seit etwa zehn Jahren keine nennenswerten Antimonvorkommen erschlossen, und die verbleibenden wirtschaftlichen Reserven werden rasch aufgebraucht.

Die laut Roskill weltweit größten Antimonproduzenten sind im Folgenden aufgeführt:

Größte Antimonproduzenten im Jahr 2010.
Land Gesellschaft Kapazität
(Tonnen pro Jahr)
 China Hsikwangshan Funkelnder Stern 55.000
 China China Zinn Gruppe 20.000
 China Bergbau in Hunan Chenzhou 20.000
 China Shenyang Huachang Antimon 15.000
 Russland GeoProMining 6.500
 Kanada Biberbach 6.000
 Südafrika Konsolidiertes Murchison 6.000
 Myanmar verschieden 6.000
 Tadschikistan Unzob 5.500
 Bolivien verschieden 5.460
 Australien Mandalay-Ressourcen 2.750
 Truthahn Cengiz & Özdemir Antimuan Madenleri 2.400
 Kasachstan Kazzinc 1.000
 Thailand Unbekannt 600
 Kirgisistan Kadamdzhai 500
 Laos SRS 500
 Mexiko US-Antimon 70

Reserven

Weltantimonreserven im Jahr 2015
Land Reserven
(Tonnen Antimongehalt)
% der Gesamtmenge
 Volksrepublik China 950.000 47,81
 Russland 350.000 17.61
 Bolivien 310.000 15.60
 Australien 140.000 7.05
 Vereinigte Staaten 60.000 3.02
 Tadschikistan 50.000 2,52
 Südafrika 27.000 1.36
Andere Länder 100.000 5.03
Gesamte Welt 1.987.000 100,0

Herstellungsprozess

Die Gewinnung von Antimon aus Erzen hängt von der Qualität und Zusammensetzung des Erzes ab. Das meiste Antimon wird als Sulfid abgebaut; minderwertige Erze werden durch konzentrierte Schaumflotation , während höhergradigen Erzen erhitzt werden auf 500-600 ° C, die Temperatur , bei der stibnite schmilzt und löst sich von den gangue Mineralien. Antimon kann aus dem rohen Antimonsulfid durch Reduktion mit Eisenschrott isoliert werden:

Sb
2
S
3
+ 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

Das Sulfid wird in ein Oxid umgewandelt; das Produkt wird dann geröstet, manchmal um das flüchtige Antimon(III)-oxid zu verdampfen, das gewonnen wird. Dieses Material wird oft direkt für die Hauptanwendungen verwendet, wobei Verunreinigungen Arsen und Sulfide sind. Antimon wird durch eine carbothermische Reduktion aus dem Oxid isoliert:

2 Sb
2
Ö
3
+ 3 C → 4 Sb + 3 CO
2

Die minderwertigen Erze werden in Hochöfen reduziert, die höherwertigen in den Hallöfen .

Versorgungsrisiko und kritische Mineralrankings

Antimon wurde in europäischen und US-amerikanischen Risikolisten hinsichtlich der Kritikalität des Elements durchweg hoch eingestuft, was das relative Risiko für die Versorgung mit chemischen Elementen oder Elementgruppen anzeigt, die zur Aufrechterhaltung der aktuellen Wirtschaft und Lebensweise erforderlich sind.

Da der größte Teil des nach Europa und in die USA importierten Antimons aus China stammt, ist die chinesische Produktion von entscheidender Bedeutung für die Versorgung. Da China die Umweltkontrollstandards überarbeitet und erhöht, wird die Antimonproduktion zunehmend eingeschränkt. Zudem sind die chinesischen Exportquoten für Antimon in den letzten Jahren zurückgegangen. Diese beiden Faktoren erhöhen das Versorgungsrisiko sowohl für Europa als auch für die USA.

Europa

Gemäß der BGS-Risikoliste 2015 steht Antimon (nach Seltenerdelementen) auf dem relativen Angebotsrisikoindex an zweiter Stelle. Dies deutet darauf hin, dass es derzeit das zweithöchste Versorgungsrisiko für chemische Elemente oder Elementgruppen hat, die für die britische Wirtschaft und Lebensweise von wirtschaftlichem Wert sind. Darüber hinaus wurde Antimon in einem 2014 veröffentlichten Bericht (der den 2011 veröffentlichten ersten Bericht überarbeitete) als einer von 20 kritischen Rohstoffen für die EU identifiziert. Wie in Abbildung xxx zu sehen ist, weist Antimon im Verhältnis zu seiner wirtschaftlichen Bedeutung ein hohes Angebotsrisiko auf. 92% des Antimons werden aus China importiert, was eine deutlich hohe Produktionskonzentration darstellt.

uns

In den USA wurden viele Analysen durchgeführt, um zu definieren, welche Metalle als strategisch oder kritisch für die Sicherheit des Landes bezeichnet werden sollten. Genaue Definitionen existieren nicht, und die Ansichten darüber, was ein strategisches oder kritisches Mineral für die US-Sicherheit darstellt, gehen auseinander.

2015 wurde in den USA kein Antimon abgebaut, das Metall wird importiert. Im Zeitraum 2011–2014 stammten 68 % des amerikanischen Antimons aus China, 14 % aus Indien, 4 % aus Mexiko und 14 % aus anderen Quellen. Derzeit sind keine öffentlich bekannten staatlichen Lagerbestände vorhanden.

Das US-amerikanische „Subcommittee on Critical and Strategic Mineral Supply Chains“ hat von 1996 bis 2008 78 Mineralressourcen überprüft. Dabei wurde festgestellt, dass eine kleine Untergruppe von Mineralstoffen, einschließlich Antimon, durchweg in die Kategorie der potenziell kritischen Mineralstoffe fällt. Zukünftig wird eine zweite Bewertung der gefundenen Untergruppe von Mineralien vorgenommen, um zu identifizieren, welche als signifikant risikobehaftet und kritisch für die US-Interessen eingestuft werden sollten.

Anwendungen

Ungefähr 60 % des Antimons werden in Flammschutzmitteln verbraucht , und 20 % werden in Legierungen für Batterien, Gleitlager und Lote verwendet.

Flammschutzmittel

Antimon wird hauptsächlich als Trioxid für Flammschutzmittel verwendet , immer in Kombination mit halogenierten Flammschutzmitteln außer bei halogenhaltigen Polymeren. Die flammhemmende Wirkung von Antimontrioxid entsteht durch die Bildung von halogenierten Antimonverbindungen, die mit Wasserstoffatomen, wahrscheinlich auch mit Sauerstoffatomen und OH-Radikalen reagieren und so das Feuer hemmen. Zu den Märkten für diese Flammschutzmittel gehören Kinderbekleidung, Spielzeug, Flugzeuge und Autositzbezüge. Sie werden auch Polyesterharzen in Glasfaser- Verbundstoffen zugesetzt, beispielsweise für Triebwerksabdeckungen von leichten Flugzeugen. Das Harz brennt in Gegenwart einer extern erzeugten Flamme, erlischt jedoch, wenn die externe Flamme entfernt wird.

Legierungen

Antimon bildet mit Blei eine sehr nützliche Legierung , die seine Härte und mechanische Festigkeit erhöht. Für die meisten Anwendungen mit Blei werden unterschiedliche Mengen Antimon als Legierungsmetall verwendet. Bei Blei-Säure-Batterien verbessert dieser Zusatz die Plattenfestigkeit und die Ladeeigenschaften. Bei Segelbooten werden Bleikiele verwendet, um ein Aufrichtmoment zu bieten, das von 600 lbs bis über 200 Tonnen für die größten Segel-Superyachten reicht; Um die Härte und Zugfestigkeit des Bleikiels zu verbessern, wird dem Blei Antimon zwischen 2 und 5 Vol.-% beigemischt. Antimon wird in Gleitlagerlegierungen (wie verwendet Babbitt Metall ), in Kugeln und Bleischrot , elektrische Kabelummantelungen, Typ Metall (beispielsweise für linotype Druckmaschinen), Lötzinn (einige „ bleifreien “ Lote enthalten 5% Sb), in Zinn und in zinnarmen Hartmetalllegierungen bei der Herstellung von Orgelpfeifen .

Andere Anwendungen

Drei weitere Anwendungen verbrauchen fast den gesamten Rest der Welt. Eine Anwendung ist als Stabilisator und Katalysator für die Herstellung von Polyethylenterephthalat . Ein anderer ist als Schönungsmittel, um mikroskopisch kleine Blasen in Glas zu entfernen , hauptsächlich für Fernsehbildschirme - Antimon-Ionen interagieren mit Sauerstoff und unterdrücken dessen Neigung zur Blasenbildung. Die dritte Anwendung sind Pigmente.

Antimon wird zunehmend in verwendeten Halbleiter als Dotierstoff in n-Typ - Silizium - Wafern für die Dioden , Infrarot - Detektoren und Hall-Effekt - Geräte. In den 1950er Jahren wurden die Emitter und Kollektoren von Sperrschichttransistoren aus npn- Legierung mit winzigen Kügelchen einer Blei- Antimon-Legierung dotiert. Indiumantimonid wird als Material für Detektoren im mittleren Infrarot verwendet .

Biologie und Medizin haben nur wenige Verwendungen für Antimon. Als Brechmittel werden antimonhaltige Behandlungen, sogenannte Antimonika , eingesetzt . Antimonverbindungen werden als Antiprotozoen- Arzneimittel verwendet. Kaliumantimonyltartrat oder Weinsteinbrechmittel wurde ab 1919 einst als antischistosomales Medikament verwendet. Später wurde es durch Praziquantel ersetzt . Antimon und seine Verbindungen werden in mehreren veterinärmedizinischen Präparaten wie Anthiomalin und Lithiumantimonthiomalat als Hautpflegemittel bei Wiederkäuern verwendet . Antimon hat eine nährende oder konditionierende Wirkung auf keratinisiertes Gewebe bei Tieren.

Antimonbasierte Medikamente wie Megluminantimoniat gelten auch als Medikamente der Wahl zur Behandlung von Leishmaniose bei Haustieren . Abgesehen von niedrigen therapeutischen Indizes haben die Medikamente eine minimale Penetration in das Knochenmark , wo sich einige der Leishmania- Amastigoten befinden, und die Heilung der Krankheit – insbesondere der viszeralen Form – ist sehr schwierig. Elementares Antimon als Antimonpille wurde einst als Medizin verwendet. Es könnte von anderen nach Einnahme und Elimination wiederverwendet werden.

Antimon(III)-sulfid wird in den Köpfen einiger Sicherheitsstreichhölzer verwendet . Antimonsulfide helfen, den Reibungskoeffizienten in Bremsbelagmaterialien für Kraftfahrzeuge zu stabilisieren. Antimon wird in Kugeln, Kugelschreibern, Farben, Glaskunst und als Trübungsmittel in Email verwendet . Antimon-124 wird zusammen mit Beryllium in Neutronenquellen verwendet ; die von Antimon-124 emittierten Gammastrahlen initiieren den Photozerfall von Beryllium. Die emittierten Neutronen haben eine durchschnittliche Energie von 24 keV. Natürliches Antimon wird in Start-Neutronenquellen verwendet .

In der Vergangenheit wurde das aus zerstoßenem Antimon ( kohl ) gewonnene Pulver mit einem Metallstab und mit Speichel auf die Augen aufgetragen, was von den Alten angenommen wurde, um bei der Heilung von Augeninfektionen zu helfen. Die Praxis wird immer noch im Jemen und in anderen muslimischen Ländern gesehen.

Vorsichtsmaßnahmen

Die Auswirkungen von Antimon und seinen Verbindungen auf die Gesundheit von Mensch und Umwelt sind sehr unterschiedlich. Elementares Antimonmetall hat keinen Einfluss auf die Gesundheit von Mensch und Umwelt. Das Einatmen von Antimontrioxid (und ähnlichen schwerlöslichen Sb(III)-Staubpartikeln wie Antimonstaub) gilt als gesundheitsschädlich und steht im Verdacht, Krebs zu verursachen. Diese Effekte werden jedoch nur bei weiblichen Ratten und nach längerer Exposition gegenüber hohen Staubkonzentrationen beobachtet. Es wird angenommen, dass die Effekte auf die Inhalation schwerlöslicher Sb-Partikel, die zu einer beeinträchtigten Lungenclearance, Lungenüberladung, Entzündung und letztendlich Tumorbildung führen, und nicht auf die Exposition gegenüber Antimonionen zurückgeführt werden (OECD, 2008). Antimonchloride sind hautätzend. Die Wirkung von Antimon ist nicht mit der von Arsen vergleichbar; dies könnte durch die signifikanten Unterschiede der Aufnahme, des Metabolismus und der Ausscheidung von Arsen und Antimon verursacht werden.

Für die orale Resorption hat ICRP (1994) empfohlene Werte von 10 % für Brechstein und 1 % für alle anderen Antimonverbindungen. Die dermale Aufnahme von Metallen wird auf höchstens 1 % geschätzt (HERAG, 2007). Die inhalative Aufnahme von Antimontrioxid und anderen schwerlöslichen Sb(III)-Stoffen (zB Antimonstaub) wird auf 6,8 % geschätzt (OECD, 2008), während für Sb(V)-Stoffe ein Wert < 1 % abgeleitet wird. Antimon(V) wird in der Zelle nicht quantitativ zu Antimon(III) reduziert, und beide Spezies existieren gleichzeitig.

Antimon wird hauptsächlich über den Urin vom menschlichen Körper ausgeschieden. Antimon und seine Verbindungen verursachen keine akuten Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, mit Ausnahme von Antimonkaliumtartrat ("Weinsteinbrechmittel"), einem Prodrug , das absichtlich zur Behandlung von Leishmaniose- Patienten eingesetzt wird.

Längerer Hautkontakt mit Antimonstaub kann Dermatitis verursachen. Auf EU-Ebene wurde jedoch vereinbart, dass die beobachteten Hautausschläge nicht stoffspezifisch sind, sondern höchstwahrscheinlich auf eine physikalische Blockade der Schweißkanäle zurückzuführen sind (ECHA/PR/09/09, Helsinki, 6. Juli 2009). Antimonstaub kann auch explosiv sein, wenn er in der Luft verteilt wird; in einem Schüttgut ist es nicht brennbar.

Antimon ist unverträglich mit starken Säuren, halogenierten Säuren und Oxidationsmitteln; wenn es neu gebildetem Wasserstoff ausgesetzt wird, kann es Stibin (SbH 3 ) bilden.

Der zeitgewichtete 8-Stunden-Durchschnitt (TWA) wird von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists und der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) als gesetzlich zulässiger Expositionsgrenzwert (PEL) am Arbeitsplatz auf 0,5 mg/m 3 festgelegt . Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) hat einen empfohlenen Expositionsgrenzwert (REL) von 0,5 mg/m 3 als 8-Stunden-TWA festgelegt.

Antimonverbindungen werden als Katalysatoren für die Herstellung von Polyethylenterephthalat (PET) verwendet. Einige Studien berichten von geringfügigen Auswaschungen von Antimon aus PET-Flaschen in Flüssigkeiten, aber die Werte liegen unter den Trinkwasserrichtlinien. Die Antimonkonzentrationen in Fruchtsaftkonzentraten waren etwas höher (bis 44,7 µg/L Antimon), Säfte fallen jedoch nicht unter die Trinkwasserverordnung. Die Trinkwasserrichtlinien sind:

Die von der WHO vorgeschlagene tolerierbare tägliche Aufnahmemenge (TDI) beträgt 6 µg Antimon pro Kilogramm Körpergewicht. Der unmittelbar gefährliche Wert für Leben oder Gesundheit (IDLH) für Antimon beträgt 50 mg/m 3 .

Toxizität

Bestimmte Antimonverbindungen scheinen toxisch zu sein, insbesondere Antimontrioxid und Antimonkaliumtartrat. Die Auswirkungen können einer Arsenvergiftung ähneln. Berufliche Exposition kann zu Reizungen der Atemwege, Pneumokoniose , Antimonflecken auf der Haut, Magen-Darm-Beschwerden und Herzrhythmusstörungen führen. Darüber hinaus ist Antimontrioxid potenziell krebserregend für den Menschen.

Bei Menschen und Tieren wurden nach Inhalation, oraler oder dermaler Exposition gegenüber Antimon und Antimonverbindungen gesundheitsschädliche Wirkungen beobachtet. Antimontoxizität tritt typischerweise entweder aufgrund einer beruflichen Exposition, während der Therapie oder durch versehentliche Einnahme auf. Es ist unklar, ob Antimon über die Haut in den Körper gelangen kann. Das Vorhandensein von niedrigen Antimonspiegeln im Speichel kann auch mit Karies in Verbindung gebracht werden .

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links