Antimônio: história, estrutura, propriedades, usos e riscos - Ciência - 2023

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o antimônio é um metalóide prateado brilhante com uma certa tonalidade azulada. Seu sólido também é caracterizado por ser muito quebradiço e de textura escamosa. Pertence ao grupo 15 da tabela periódica, liderado pelo nitrogênio. Depois do bismuto (e do moscópio), é o elemento mais pesado do grupo.

É representado pelo símbolo químico Sb. Na natureza, é encontrado principalmente nos minérios de estibita e ullmanita, cujas fórmulas químicas são Sb₂S₃ e NiSbS, respectivamente. Sua alta tendência para formar sulfetos em vez de óxidos se deve ao fato de ser quimicamente macio.

Por outro lado, o antimônio também é fisicamente macio, apresentando uma dureza 3 na escala de Mohs. É estável à temperatura ambiente e não reage com o oxigênio do ar. Mas, quando aquecido na presença de oxigênio, forma trióxido de antimônio, Sb₂OU₃.

Da mesma forma, é resistente à ação de ácidos fracos; mas quando quente é atacado pelos ácidos nítrico e clorídrico.

O antimônio tem inúmeras aplicações, inclusive é usado 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 de volume ao se solidificar, permitindo que suas ligas ocupem totalmente o espaço que é 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 outro artefato que, presumivelmente, data entre 3.000 e 2.200 aC, no qual o antimônio foi utilizado em sua fabricação.

Introdução do termo

O erudito romano Plínio, o Velho (23-79 DC) descreveu o uso do antimônio, que chamou de stibius, na elaboração de sete medicamentos em seu Tratado de História Natural. O alquimista Abu Mussa Jahir Ibn Hayyan (721-815) é o responsável por introduzir o termo antimônio para nomear o elemento.

Ele usou a seguinte etimologia: 'anti' como sinônimo de negação e 'mono' apenas para. Em seguida, ele queria enfatizar que o antimônio não era encontrado apenas na natureza. Já se sabe que faz parte dos minerais sulfetados, assim como muitos outros elementos.

Obtendo

Acredita-se que o naturista grego Pedanius Diascorides tenha obtido antimônio puro, aquecendo sulfeto de antimônio em uma corrente de ar. O metalúrgico italiano Vannocio Biringucio, no livro De la Pirotecnia (1540), faz a descrição de um método de isolamento do 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 o antimônio foi feito em 1707 pelo químico francês Nicolas Lemery (1645-1715), em seu livro Tratado sobre o Antimônio.

Estrutura do antimônio

A imagem superior mostra a estrutura em camadas enrugada adotada pelos átomos de arsênio. Porém, o antimônio acinzentado, mais conhecido como antimônio metálico, também adota essa estrutura. Diz-se que está "enrugado" porque há átomos de Sb movendo-se para cima e para baixo no plano composto da casca.

Essas camadas, embora sejam responsáveis pelos fótons que com elas interagem brilham com um brilho prateado, fazendo o antimônio passar por um metal, a verdade é que as forças que as 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 para criar uma banda que permite a condução elétrica.

Olhando individualmente para uma esfera acinzentada, pode-se ver que ela possui três ligações Sb-Sb. De um plano superior, Sb podia ser visto no centro de um triângulo, com três Sb localizados em seus vértices. No entanto, o triângulo não é plano e tem dois níveis ou pisos.

A reprodução lateral de tais triângulos e suas ligações estabelece camadas enrugadas, que se alinham para formar cristais romboédricos.

Alotropia

A estrutura que acabamos de descrever corresponde ao antimônio acinzentado, o mais estável de seus quatro alótropos. Os outros três alótropos (preto, amarelo e explosivo) são metaestáveis; ou seja, eles podem existir em condições muito adversas.

Não há muitas informações sobre suas estruturas. Sabe-se, porém, que o antimônio preto é amorfo, por isso sua estrutura é confusa e complicada.

O antimônio amarelo é estável abaixo de -90ºC, se comporta como um elemento não metálico e pode ser conjeturado como consistindo de pequenos aglomerados do tipo Sb₄(semelhantes aos do fósforo); quando aquecido, ele se transforma no alótropo preto.

E com relação ao antimônio explosivo, ele consiste em um depósito gelatinoso formado no cátodo durante a eletrólise de uma solução aquosa de um haleto de antimônio.

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

Propriedades

Peso atômico

121,76 g / mol.

Número atômico

51.

Configuração eletronica

[Kr] 4d¹⁰5s²5 p³.

Estados de oxidação

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

Descrição física

Sólido prateado lustroso, quebradiço, com superfície escamosa e matiz azulado. Também pode aparecer como uma pólvora negra.

Ponto de fusão

630,63 ° C

Ponto de ebulição

1.635 ° C

Densidade

-6,697 g / cm³ à temperatura ambiente.

-6,53 g / cm³ no estado líquido, temperatura igual ou superior ao ponto de fusão.

Calor de fusão

19,79 kJ / mol.

Calor da vaporização

193,43 kJ / mol.

Capacidade calórica molar

25,23 J / mol.K

Eletro-negatividade

2,05 (escala de Pauling).

Rádio atômico

140 pm.

Dureza

É um elemento macio, com dureza 3 na escala de Mohs e pode ser riscado pelo vidro.

Estabilidade

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

Isótopos

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

Condutividade elétrica e térmica

O antimônio é um mau condutor de calor e eletricidade.

Reatividade química

Ele 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 óxido no ar úmido.

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

Formulários

Ligas

O antimônio é usado em uma liga com chumbo para fazer placas para baterias de automóveis, melhorando a resistência das placas, bem como as características das cargas.

A liga com chumbo e estanho tem sido utilizada para melhorar as características das soldas, bem como das balas traçadoras e dos detonadores de cartucho. Também é usado em ligas para revestimento de cabos elétricos.

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

Tem a característica, compartilhada com a água, de aumentar de volume à medida que se condensa; portanto, o antimônio presente nas ligas com chumbo e estanho, preenche todos os espaços dos moldes, melhorando a definição das estruturas confeccionadas com as referidas ligas.

Retardante de fogo

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

Os retardantes de fogo podem reagir com átomos de oxigênio e radicais OH, inibindo o fogo. Esses retardadores de chama são usados em roupas infantis, brinquedos, aviões e assentos de automóveis.

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

Os compostos de antimônio usados como retardadores de fogo incluem: oxicloreto de antimônio, SbOCl; pentóxido de antimônio, SbO₅; tricloreto de antimônio, SbCl₃; e trióxido de antimônio, SbO₃.

Campo eletrônico

É usado na fabricação de semicondutores, diodos, detectores de infravermelho médio e na fabricação de transitores. O antimônio de alta pureza, usado na tecnologia de semicondutores, é obtido pela redução de compostos de antimônio com hidrogênio.

Medicina e veterinária

Os compostos de antimônio têm sido usados na medicina desde os tempos antigos como eméticos e antiprotozoários. O tartarato de potássio e potássio (emético do tártaro) foi usado como anti-esquistossomo por muito tempo; sendo utilizado, além disso, como expectorante, diaforético e emético.

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

O antimoniato de meglumina é um medicamento utilizado no tratamento da leishmaniose em focos externos de animais domésticos. Porém, os benefícios terapêuticos foram limitados.

Pigmentos e tintas

Compostos de antimônio são usados na fabricação de tintas e opacificantes em esmaltes. Também são usados nos pigmentos vermelhão, amarelo e laranja, que são produtos da lenta oxidação dos sulfetos de antimônio.

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

O sulfeto de antimônio era usado no antigo Egito como cosmético para escurecer os olhos.

Outros usos

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

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

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

Riscos

Por ser um elemento frágil, durante seu manuseio pode ser produzida poeira poluente do meio ambiente. Dermatite, renite, inflamação do trato respiratório superior e conjuntivite foram observados em trabalhadores expostos ao pó de antimônio.

Pneumoconiose, às vezes combinada com alterações pulmonares obstrutivas, foi descrita após exposições prolongadas.

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

Em pessoas expostas a este elemento, foi observada a presença de infecções cutâneas pustulares transitórias.

A ingestão contínua de baixas doses desse metal pode causar diarréia, vômito e úlceras estomacais. Além disso, a concentração máxima tolerável no ar é de 0,5 mg / m³.

Referências

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