ANTIMOINE: HISTOIRE, STRUCTURE, PROPRIÉTÉS, UTILISATIONS ET RISQUES - CHIMIE - 2025

L' antimoine est un métalloïde brillant, argenté et avec une teinte bleuâtre. Son solide se caractérise également par sa texture très cassante et floconneuse. Il appartient au groupe 15 du tableau périodique, dirigé par l'azote. Après le bismuth (et le moscovium), c'est l'élément le plus lourd du groupe.

Il est représenté par le symbole chimique Sb. Dans la nature, on le trouve principalement dans les minerais de stibite et d'ulmannite, dont les formules chimiques sont respectivement Sb ₂ S ₃ et NiSbS. Sa forte tendance à former des sulfures au lieu d'oxydes est due au fait qu'il est chimiquement doux.

Antimoine cristallin. Source: Meilleurs Sci-Fatcs

D'autre part, l'antimoine est également physiquement doux, présentant une dureté de 3 sur l'échelle de Mohs. Il est stable à température ambiante et ne réagit pas avec l'oxygène de l'air. Mais lorsqu'il est chauffé en présence d'oxygène, il forme du trioxyde d'antimoine, Sb ₂ O ₃.

De même, il résiste à l'action des acides faibles; mais lorsqu'il est chaud, il est attaqué par les acides nitrique et chlorhydrique.

L'antimoine a de nombreuses applications, parmi lesquelles il est utilisé dans les alliages avec le plomb et l'étain, dans la fabrication de batteries de véhicules, de matériaux à faible coefficient de friction, etc.

Ce métalloïde a la rare propriété d'augmenter de volume lors de sa solidification, permettant à ses alliages d'occuper complètement l'espace utilisé pour mouler l'instrument à fabriquer.

Histoire de sa découverte

Avant Jésus-Christ

Il est prouvé que depuis 3100 avant JC, le sulfure d'antimoine était utilisé comme cosmétique en Egypte. En Mésopotamie, aujourd'hui en Irak, des restes d'un vase et un autre artefact ont été découverts qui, vraisemblablement, datent de 3000 à 2200 avant JC, dans lesquels l'antimoine a été utilisé dans sa fabrication.

Introduction du terme

Le savant romain Pline l'Ancien (23-79 après JC) a décrit l'utilisation de l'antimoine, qu'il a appelé stibius, dans l'élaboration de sept médicaments dans son Traité d'histoire naturelle. On attribue à l'alchimiste Abu Mussa Jahir Ibn Hayyan (721-815) l'introduction du terme antimoine pour nommer l'élément.

Il a utilisé l'étymologie suivante: «anti» comme synonyme de négation et «mono» pour seulement. Ensuite, il a voulu souligner que l'antimoine ne se trouvait pas seulement dans la nature. On sait déjà qu'il fait partie des minéraux sulfurés, ainsi que de nombreux autres éléments.

Obtention

On pense que le naturiste grec Pedanius Diascorides a obtenu de l'antimoine pur en chauffant du sulfure d'antimoine dans un courant d'air. Le métallurgiste italien Vannocio Biringucio, dans le livre De la Pirotecnia (1540), décrit une méthode pour isoler l'antimoine.

Le chimiste allemand Andreas Libavius ​​(1615), en utilisant un mélange fondu de fer, de sulfure d'antimoine, de sel et de tartrate de potassium, réussit à produire un antimoine cristallin.

Le premier rapport détaillé sur l'antimoine a été fait en 1707 par le chimiste français Nicolas Lemery (1645-1715), dans son livre Traité sur l'antimoine.

Structure de l'antimoine

Couches froissées qui composent la structure cristalline de l'antimoine métallique ou argenté. Source: scientifique des matériaux

L'image du haut montre la structure stratifiée ridée adoptée par les atomes d'arsenic. Cependant, l'antimoine grisâtre, mieux connu sous le nom d'antimoine métallique, adopte également cette structure. On dit qu'il est "froissé" parce qu'il y a des atomes de Sb qui montent et descendent le plan composé de la coquille.

Ces couches, bien qu'elles soient responsables des photons qui interagissent avec elles, brillent d'un éclat argenté, faisant passer l'antimoine comme un métal, la vérité est que les forces qui les unissent sont faibles; par conséquent, les fragments métalliques apparents de Sb peuvent être facilement broyés et cassants ou floconneux.

De plus, les atomes de Sb dans les couches froissées ne sont pas assez proches pour regrouper leurs orbitales atomiques et créer ainsi une bande qui permet la conduction électrique.

En regardant individuellement une sphère grisâtre, on peut voir qu'elle a trois liaisons Sb-Sb. D'un plan plus élevé, Sb pouvait être vu au centre d'un triangle, avec trois Sb situés à ses sommets. Cependant, le triangle n'est pas plat et comporte deux niveaux ou étages.

La reproduction latérale de ces triangles et de leurs liaisons établit des couches ridées, qui s'alignent pour former des cristaux rhomboédriques.

Allotropie

La structure qui vient d'être décrite correspond à l'antimoine grisâtre, le plus stable de ses quatre allotropes. Les trois autres allotropes (noir, jaune et explosif) sont métastables; c'est-à-dire qu'ils peuvent exister dans des conditions très dures.

Il n'y a pas beaucoup d'informations concernant leurs structures. On sait, cependant, que l'antimoine noir est amorphe, donc sa structure est désordonnée et complexe.

L'antimoine jaune est stable en dessous de -90 ° C, se comporte comme un élément non métallique, et on peut supposer qu'il se compose de petits agglomérats de type Sb ₄ (similaires à ceux du phosphore); chauffé, il se transforme en allotrope noir.

Et s'agissant de l'antimoine explosif, il consiste en un dépôt gélatineux formé sur la cathode lors de l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un halogénure d'antimoine.

Au moindre frottement ou impact fort, le solide mou dégage tellement de chaleur qu'il explose et se stabilise au fur et à mesure que ses atomes se regroupent dans la structure cristalline rhomboédrique d'antimoine grisâtre.

Propriétés

Poids atomique

121,76 g / mol.

Numéro atomique

51.

Configuration électronique

4d ¹⁰ 5s ² 5p ³.

États d'oxydation

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

Description physique

Solide argenté brillant, cassant, avec une surface squameuse, avec une teinte bleutée. Il peut également apparaître sous forme de poudre noire.

Point de fusion

630,63 ° C

Point d'ébullition

1 635 ° C

Densité

-6,697 g / cm ³ à température ambiante.

-6,53 g / cm ³ à l'état liquide, température égale ou supérieure au point de fusion.

Température de fusion

19,79 kJ / mol.

Chaleur de vaporisation

193,43 kJ / mol.

Capacité calorique molaire

25,23 J / mol.K

Electronégativité

2,05 (échelle de Pauling).

Radio atomique

140 h.

Dureté

C'est un élément mou, avec une dureté de 3 sur l'échelle de Mohs et peut être rayé par le verre.

Stabilité

Il est stable à température ambiante et ne subit pas d'oxydation. Il est également résistant aux attaques des acides.

Les isotopes

Il a deux isotopes stables: ¹²¹ Sb et ¹²³ Sb. De plus, il existe 35 isotopes radioactifs. L'isotope radioactif ¹²⁵ Sb a la demi-vie la plus longue: 2,75 ans. En général, les isotopes radioactifs émettent des rayonnements β ⁺ et β ^-.

Conductivité électrique et thermique

L'antimoine est un mauvais conducteur de chaleur et d'électricité.

Réactivité chimique

Il ne peut pas déplacer l'hydrogène des acides dilués. Forme des complexes ioniques avec les acides organiques et inorganiques. L'antimoine métallique ne réagit pas avec l'air, mais est rapidement converti en oxyde dans l'air humide.

Les halogènes et les sulfures oxydent facilement l'antimoine, si le processus se produit à des températures élevées.

Applications

Alliages

L'antimoine est utilisé en alliage avec du plomb pour fabriquer des plaques pour batteries automobiles, améliorant la résistance des plaques, ainsi que les caractéristiques des charges.

L'alliage plomb-étain a été utilisé pour améliorer les caractéristiques des soudures, ainsi que celles des balles traceurs et des détonateurs à cartouche. Il est également utilisé dans les alliages pour le revêtement des câbles électriques.

L'antimoine est utilisé dans les alliages antifriction, dans la fabrication d'étain et d'alliages durcissants à faible teneur en étain dans la fabrication d'orgues et d'autres instruments de musique.

Elle a la particularité, partagée avec l'eau, d'augmenter en volume lorsqu'elle se condense; Par conséquent, l'antimoine présent dans les alliages avec le plomb et l'étain, remplit tous les espaces des moules, améliorant la définition des structures réalisées avec lesdits alliages.

Retardateur de flamme

Le trioxyde d'antimoine est utilisé pour fabriquer des composés ignifuges, toujours en combinaison avec des ignifuges halogénés, des bromures et des chlorures.

Les ignifuges peuvent réagir avec les atomes d'oxygène et les radicaux OH, ce qui inhibe le feu. Ces retardateurs de flamme sont utilisés dans les vêtements pour enfants, les jouets, les avions et les sièges d'auto.

Ils sont également ajoutés dans les résines de polyester et dans les composites de fibre de verre pour les articles utilisés comme couvertures pour les moteurs d'avions légers.

Les composés d'antimoine qui sont utilisés comme retardateurs de feu comprennent: l'oxychlorure d'antimoine, SbOCl; le pentoxyde d'antimoine, SbO ₅; trichlorure d'antimoine, SbCl ₃; et le trioxyde d'antimoine, SbO ₃.

Domaine électronique

Il est utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs, de diodes, de détecteurs à infrarouge moyen et dans la fabrication de transiteurs. L'antimoine de haute pureté, utilisé dans la technologie des semi-conducteurs, est obtenu en réduisant les composés d'antimoine avec de l'hydrogène.

Médecine et vétérinaire

Les composés d'antimoine sont utilisés en médecine depuis l'Antiquité comme émétiques et antiprotozoaires. Le tartrate de potassium potassium (tartre émétique) a longtemps été utilisé comme antischistosome; étant utilisé, en outre, comme expectorant, diaphorétique et émétique.

Les sels d'antimoine ont également été utilisés pour le conditionnement de la peau des ruminants; comme l'aniomaline et le thiomalate d'antimoine de lithium.

L'antimoniate de méglumine est un médicament utilisé dans le traitement de la leishmaniose dans les foyers externes d'animaux domestiques. Cependant, les avantages thérapeutiques étaient limités.

Pigments et peintures

Les composés d'antimoine sont utilisés dans la fabrication de peintures et d'opacifiant dans les émaux. Ils sont également utilisés dans les pigments vermillon, jaune et orange, produits de l'oxydation lente des sulfures d'antimoine.

Certains de ses sels organiques (tartrates) sont utilisés dans l'industrie textile pour aider à lier certains colorants.

Le sulfure d'antimoine était utilisé dans l'Égypte ancienne comme cosmétique pour assombrir les yeux.

Autres utilisations

Certains sels d'antimoine sont utilisés comme agents de revêtement pour éliminer les bulles microscopiques qui se forment sur les écrans de télévision. Les ions antimoine interagissent avec l'oxygène, éliminant sa tendance à former des bulles.

Le sulfure d'antimoine (III) est utilisé dans les têtes de certaines allumettes de sécurité. Le sulfure d'antimoine est également utilisé pour stabiliser le coefficient de frottement des matériaux utilisés dans les plaquettes de frein automobiles.

L'isotope ¹²⁴ Sb, associé au béryllium, est utilisé comme source de neutrons, avec une énergie moyenne de 24 keV. De plus, l'antimoine est utilisé comme catalyseur dans la production de plastiques.

Des risques

C'est un élément cassant, de sorte qu'une poussière polluante de l'environnement peut être produite lors de sa manipulation. Chez les travailleurs exposés à la poussière d'antimoine, une dermatite, une renite, une inflammation des voies respiratoires supérieures et une conjonctivite ont été observées.

Une pneumoconiose, parfois associée à des modifications pulmonaires obstructives, a été décrite après des expositions prolongées.

Le trioxyde d'antimoine peut causer des dommages à la fonction cardiaque qui peuvent être mortels.

Chez les personnes exposées à cet élément, la présence d'infections cutanées pustuleuses transitoires a été observée.

La prise continue de faibles doses de ce métal peut provoquer des diarrhées, des vomissements et des ulcères d'estomac. De plus, la concentration maximale tolérable dans l'air est de 0,5 mg / m ³.

Références

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5. Advameg, Inc. (2019). Antimoine. Récupéré de: chemistryexplained.com
6. Sable Mc'Oneal. (15 septembre 2018). Chimie: propriétés et application du Sb-Antimoine. Récupéré de: medium.com