Antimônio

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Antimônio,  51 Sb
Antimony-4.jpg
Antimônio
Pronúncia
Aparênciacinza brilhante prateado
Peso atômico padrão A r, std (Sb) 121,760 (1) [1]
Antimônio na tabela periódica
Hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro Argônio
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio Cromo Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo Krypton
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio Tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Índio Lata Antimônio Telúrio Iodo Xenon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio Neodímio Promécio Samário Europium Gadolínio Térbio Disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio Lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio Rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Liderar Bismuto Polônio Astatine Radon
Francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio Americium Curium Berquélio Californium Einsteinium Fermium Mendelévio Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seabórgio Bohrium Hassium Meitnerium Darmstádio Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
As

Sb

Bi
estanhoantimôniotelúrio
Número atômico ( Z )51
Grupogrupo 15 (pnictogênios)
Períodoperíodo 5
Bloquear  bloco p
Configuração de elétron[ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 3
Elétrons por camada2, 8, 18, 18, 5
Propriedades físicas
Fase em  STPsólido
Ponto de fusão903,78  K (630,63 ° C, 1167,13 ° F)
Ponto de ebulição1908 K (1635 ° C, 2975 ° F)
Densidade (próximo à  rt )6,697 g / cm 3
quando líquido (em  mp )6,53 g / cm 3
Calor de fusão19,79  kJ / mol
Calor da vaporização193,43 kJ / mol
Capacidade de calor molar25,23 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 mil 10 k 100 k
em  T  (K) 807 876 1011 1219 1491 1858
Propriedades atômicas
Estados de oxidação−3 , −2, −1, 0, [2] +1, +2, +3 , +4, +5 (um óxido anfotérico )
Eletro-negatividadeEscala de Pauling: 2,05
Energias de ionização
  • 1o: 834 kJ / mol
  • 2º: 1594,9 kJ / mol
  • 3o: 2.440 kJ / mol
  • ( mais )
Raio atômicoempírico: 140  pm
Raio covalente139 ± 17h
Raio de Van der Waals206 pm
Color lines in a spectral range
Linhas espectrais de antimônio
Outras propriedades
Ocorrência naturalprimordial
Estrutura de cristalrhombohedral
Rhombohedral crystal structure for antimony
Velocidade do som haste fina3420 m / s (a 20 ° C)
Expansão térmica11 µm / (m⋅K) (a 25 ° C)
Condutividade térmica24,4 W / (m⋅K)
Resistividade elétrica417 nΩ⋅m (a 20 ° C)
Ordenação magnéticadiamagnético [3]
Suscetibilidade magnética molar−99,0 × 10 −6  cm 3 / mol [4]
Módulo de Young55 GPa
Módulo de cisalhamento20 GPa
Módulo de massa42 GPa
Dureza de Mohs3,0
Dureza Brinell294-384 MPa
Número CAS7440-36-0
História
DescobertaAlquimistas árabes (antes de 815 DC)
Símbolo"Sb": do latim stibium ' stibnite '
Principais isótopos de antimônio
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) Modo de decaimento produtos
121 Sb 57,21% estábulo
123 Sb 42,79% estábulo
125 Sb syn 2.7582 a β - 125 Te
Category Categoria: Antimônio
| referências

O antimônio é um elemento químico com o símbolo  Sb (do latim : stibium ) e número atômico  51. Um metalóide cinza brilhante , é encontrado na natureza principalmente como o mineral sulfeto estibnita (Sb 2 S 3 ). Os compostos de antimônio são conhecidos desde os tempos antigos e eram pulverizados para uso como remédios e cosméticos, geralmente conhecidos pelo nome árabe kohl . [5] O antimônio metálico também era conhecido, mas foi erroneamente identificado como chumboapós a sua descoberta. A descrição mais antiga conhecida do metal no Ocidente foi escrita em 1540 por Vannoccio Biringuccio .

A China é o maior produtor de antimônio e seus compostos, com a maior parte da produção vindo da Mina Xikuangshan em Hunan . Os métodos industriais de refino do antimônio são torrefação e redução com carbono ou redução direta da estibnita com ferro.

As maiores aplicações do antimônio metálico são uma liga com chumbo e estanho e as placas de chumbo com antimônio em baterias de chumbo-ácido . As ligas de chumbo e estanho com antimônio têm propriedades aprimoradas para soldas , balas e mancais de deslizamento . Os compostos de antimônio são aditivos proeminentes para retardantes de fogo contendo cloro e bromo encontrados em muitos produtos comerciais e domésticos. Uma aplicação emergente é o uso de antimônio em microeletrônica .

Características

Propriedades

A clear vial containing small chunks of a slightly lustrous black solid, labeled "Sb".
Um frasco contendo o alótropo preto de antimônio
An irregular piece of silvery stone with spots of variation in luster and shade.
Antimônio nativo com produtos de oxidação
Estrutura cristalina comum a Sb, AsSb e cinza As

O antimônio faz parte do grupo 15 da tabela periódica, um dos elementos chamados pnictogênios , e tem eletronegatividade de 2,05. De acordo com as tendências periódicas, é mais eletronegativo do que o estanho ou bismuto e menos eletronegativo do que o telúrio ou arsênico . O antimônio é estável no ar em temperatura ambiente, mas reage com o oxigênio se aquecido para produzir trióxido de antimônio , Sb 2 O 3 . [6] : 758 

O antimônio é um metalóide cinza prateado e brilhante com uma dureza na escala de Mohs de 3, que é muito mole para fazer objetos rígidos. Moedas de antimônio foram emitidas na província chinesa de Guizhou em 1931; a durabilidade era pobre e a cunhagem logo foi descontinuada. [7] O antimônio é resistente ao ataque de ácidos.

Quatro alótropos de antimônio são conhecidos: uma forma metálica estável e três formas metaestáveis ​​(explosiva, preta e amarela). O antimônio elementar é um metalóide frágil , branco-prateado e brilhante. Quando resfriado lentamente, o antimônio fundido cristaliza em uma célula trigonal , isomórfica com o alótropo cinza do arsênico . Uma rara forma explosiva de antimônio pode ser formada a partir da eletrólise do tricloreto de antimônio . Quando arranhado com um instrumento afiado, um exotérmicoa reação ocorre e os vapores brancos são liberados como formas de antimônio metálico; quando esfregado com um pilão em um almofariz, ocorre uma forte detonação. O antimônio preto é formado após o resfriamento rápido do vapor de antimônio. Possui a mesma estrutura cristalina do fósforo vermelho e do arsênico preto; oxida no ar e pode inflamar-se espontaneamente. A 100 ° C, ele gradualmente se transforma na forma estável. O alótropo amarelo do antimônio é o mais instável; foi gerado apenas pela oxidação de estibina (SbH 3 ) a -90 ° C. Acima dessa temperatura e na luz ambiente, este alótropo metaestável se transforma no alótropo preto mais estável. [8] [9] [10]

O antimônio elementar adota uma estrutura em camadas ( grupo espacial R 3 m No. 166) cujas camadas consistem em anéis fundidos, franzidos e de seis membros. Os vizinhos mais próximos e mais próximos formam um complexo octaédrico irregular, com os três átomos em cada camada dupla ligeiramente mais próximos do que os três átomos na próxima. Este empacotamento relativamente próximo leva a uma alta densidade de 6,697 g / cm 3 , mas a ligação fraca entre as camadas leva à baixa dureza e fragilidade do antimônio. [6] : 758 

Isótopos

O antimônio tem dois isótopos estáveis : 121 Sb com abundância natural de 57,36% e 123 Sb com abundância natural de 42,64%. Também possui 35 radioisótopos, dos quais o mais longevo é 125 Sb com meia-vida de 2,75 anos. Além disso, 29 estados metaestáveis foram caracterizados. O mais estável deles é 120m1 Sb com meia-vida de 5,76 dias. Isótopos que são mais leves do que o estável 123 Sb tendem a decair por β + decaimento , e aqueles que são mais pesadas tendem a decair por β - decaimento , com algumas excepções.[11]

Ocorrência

Stibnite , China CM29287 Espécime do Museu Carnegie de História Natural em exibição no Hillman Hall of Minerals and Gems

A abundância de antimónio na Terra crosta é estimada como sendo de 0,2 a 0,5 partes por milhão , comparáveis a tálio em 0,5 partes por milhão e prata em 0,07 ppm. [12] Embora este elemento não seja abundante, ele é encontrado em mais de 100 espécies de minerais . Antimônio às vezes é encontrado nativamente (por exemplo, no Pico do Antimônio ), mas mais freqüentemente é encontrado na estibnita de sulfeto (Sb 2 S 3 ), que é o mineral predominante . [12]

Os compostos

Os compostos de antimônio são frequentemente classificados de acordo com seu estado de oxidação: Sb (III) e Sb (V). [13] O estado de oxidação +5 é mais estável.

Óxidos e hidróxidos

O trióxido de antimônio é formado quando o antimônio é queimado no ar. [14] Na fase gasosa, a molécula do composto é Sb
4
O
6
, mas se polimeriza com a condensação. [6] Pentóxido de antimônio ( Sb
4
O
10
) pode ser formado apenas por oxidação com ácido nítrico concentrado . [15] O antimônio também forma um óxido de valência mista, tetróxido de antimônio ( Sb
2
O
4
), que apresenta Sb (III) e Sb (V). [15] Ao contrário dos óxidos de fósforo e arsênio , esses óxidos são anfotéricos , não formam oxoácidos bem definidos e reagem com ácidos para formar sais de antimônio.

Ácido antimonous Sb (OH)
3
é desconhecido, mas o antimonito de sódio de base conjugado ( [Na
3
SbO
3
]
4
) se forma após a fusão de óxido de sódio e Sb
4
O
6
. [6] : 763  Antimonitos de metais de transição também são conhecidos. [16] : 122 O  ácido antimônico existe apenas como o hidrato HSb (OH)
6
, formando sais como o ânion antimonato Sb (OH)-
6
. Quando uma solução contendo este ânion é desidratada, o precipitado contém óxidos mistos. [16] : 143 

Muitos minérios de antimônio são sulfetos, incluindo estibnita ( Sb
2
S
3
), pirargirita ( Ag
3
SbS
3
), zinkenita , jamesonita e boulangerita . [6] : 757  O pentassulfeto de antimônio não é estequiométrico e apresenta antimônio no estado de oxidação +3 e ligações S – S. [17] Vários tioantimonídeos são conhecidos, como [Sb
6
S
10
]2−
e [Sb
8
S
13
]2−
. [18]

Halides

O antimônio forma duas séries de haletos : SbX
3
e SbX
5
. Os trihalides SbF
3
, SbCl
3
, SbBr
3
, e SbI
3
são todos compostos moleculares com geometria molecular piramidal trigonal .

O trifluoreto SbF
3
é preparado pela reação de Sb
2
O
3
com HF : [6] : 761-762 

Sb
2
O
3
+ 6 HF → 2 SbF
3
+ 3 H
2
O

É Lewis ácido e prontamente aceita íons de flúor para formar os ânions complexos SbF-
4
e SbF2−
5
. SbF fundido
3
é um condutor elétrico fraco . O tricloreto SbCl
3
é preparado dissolvendo Sb
2
S
3
em ácido clorídrico :

Sb
2
S
3
+ 6 HCl → 2 SbCl
3
+ 3 H
2
S
Estrutura do SbF 5 gasoso

Os pentahalides SbF
5
e SbCl
5
têm geometria molecular trigonal bipiramidal na fase gasosa, mas na fase líquida, SbF
5
é polimérico , enquanto SbCl
5
é monomérico. [6] : 761  SbF
5
é um poderoso ácido de Lewis usado para fazer o superácido ácido fluoroantimônico ("H 2 SbF 7 ").

Oxyhalides são mais comuns para antimônio do que para arsênico e fósforo. O trióxido de antimônio se dissolve em ácido concentrado para formar compostos oxoantimonil, como SbOCl e (SbO)
2
TÃO
4
. [6] : 764 

Antimonides, hidretos, e compostos organoantimony

Os compostos nesta classe geralmente são descritos como derivados de Sb 3− . O antimônio forma antimonídeos com metais, como antimonídeo de índio (InSb) e antimonídeo de prata ( Ag
3
Sb
). [6] : 760  Os antimonídeos de metal alcalino e zinco, como Na 3 Sb e Zn 3 Sb 2 , são mais reativos. O tratamento desses antimonídeos com ácido produz o gás altamente instável estibina , SbH
3
: [19]

Sb3−
+ 3 H+
SbH
3

A estibina também pode ser produzida pelo tratamento de Sb3+
sais com reagentes de hidreto, tais como boro-hidreto de sódio . [ carece de fontes? ] Stibine se decompõe espontaneamente em temperatura ambiente. Como a estibina tem um calor de formação positivo , ela é termodinamicamente instável e, portanto, o antimônio não reage diretamente com o hidrogênio . [13]

Os compostos de organoantimônio são tipicamente preparados por alquilação de haletos de antimônio com reagentes de Grignard . [20] Uma grande variedade de compostos são conhecidos com os centros Sb (III) e Sb (V), incluindo derivados cloro-orgânicos mistos, ânions e cátions. Exemplos incluem Sb (C 6 H 5 ) 3 ( triphenylstibine ), Sb 2 (C 6 H 5 ) 4 (com uma ligação Sb-Sb), e cíclico [Sb (C 6 H 5 )] n . Compostos organoantimônicos pentacoordenados são comuns, sendo exemplos Sb (C 6 H 5 )5 e vários haletos relacionados.

História

An unshaded circle surmounted by a cross.
Um dos símbolos alquímicos do antimônio

O sulfeto de antimônio (III) , Sb 2 S 3 , foi reconhecido no Egito pré-dinástico como um cosmético para os olhos ( kohl ) por volta de 3100 aC , quando a paleta cosmética foi inventada. [21]

Um artefato, supostamente parte de um vaso, feito de antimônio datado de cerca de 3.000 aC foi encontrado em Telloh , na Caldéia (parte do atual Iraque ), e um objeto de cobre revestido com antimônio datado de 2.500 aC e 2.200 aC foi encontrado no Egito . [8] Austen, em uma palestra de Herbert Gladstone em 1892, comentou que "só conhecemos o antimônio atualmente como um metal altamente frágil e cristalino, que dificilmente poderia ser transformado em um vaso útil e, portanto, este notável achado '(artefato mencionado acima) deve representar a arte perdida de tornar o antimônio maleável. " [22]

O arqueólogo britânico Roger Moorey não estava convencido de que o artefato fosse de fato um vaso, mencionando que Selimkhanov, após sua análise do objeto Tello (publicado em 1975), "tentou relacionar o metal ao antimônio natural da Transcaucásia" (isto é, metal nativo) e que " os objetos de antimônio da Transcaucásia são todos pequenos adornos pessoais. " [22] Isso enfraquece a evidência de uma arte perdida "de tornar o antimônio maleável". [22]

O estudioso romano Plínio, o Velho, descreveu várias maneiras de preparar sulfeto de antimônio para fins médicos em seu tratado de História Natural . [23] Plínio, o Velho, também fez uma distinção entre as formas "masculina" e "feminina" de antimônio; a forma masculina é provavelmente o sulfeto, enquanto a forma feminina, que é superior, mais pesada e menos friável, suspeita-se que seja o antimônio metálico nativo. [24]

O naturalista grego Pedanius Dioscorides mencionou que o sulfeto de antimônio pode ser torrado por aquecimento por uma corrente de ar. Pensa-se que isso produziu antimônio metálico. [23]

O metalúrgico italiano Vannoccio Biringuccio descreveu um procedimento para isolar o antimônio.

O isolamento intencional de antimônio é descrito por Jabir ibn Hayyan antes de 815 DC. [25] Uma descrição de um procedimento para isolar o antimônio é dada posteriormente no livro De la pirotechnia, de 1540 , de Vannoccio Biringuccio , [26] anterior ao livro mais famoso de 1556 de Agricola , De re metallica . Neste contexto, Agrícola tem sido frequentemente incorretamente creditado com a descoberta do antimônio metálico. O livro Currus Triumphalis Antimonii (A Carruagem Triunfal do Antimônio), descrevendo a preparação do antimônio metálico, foi publicado na Alemanha em 1604. Foi supostamente escrito por um beneditinomonge, escrevendo sob o nome de Basilius Valentinus no século 15; se fosse autêntico, o que não é, seria anterior a Biringuccio. [nota 1] [9] [28] [29]

O antimônio metálico era conhecido pelo químico alemão Andreas Libavius em 1615, que o obteve adicionando ferro a uma mistura fundida de sulfeto de antimônio, sal e tartarato de potássio . Este procedimento produziu antimônio com superfície cristalina ou estrelada. [23]

Com o advento de desafios à teoria do flogisto , foi reconhecido que o antimônio é um elemento formador de sulfetos, óxidos e outros compostos, assim como outros metais. [23]

A primeira descoberta de antimônio puro de ocorrência natural na crosta terrestre foi descrita pelo cientista sueco e engenheiro local da mina Anton von Swab em 1783; a amostra-tipo foi coletada na Mina de Prata de Sala, no distrito de mineração de Bergslagen, Sala , Västmanland , Suécia . [30] [31]

Etimologia

A forma latina medieval, da qual as línguas modernas e o grego bizantino tardio receberam seus nomes para o antimônio, é antimônio . A origem disso é incerta; todas as sugestões têm alguma dificuldade de forma ou interpretação. A etimologia popular , de ἀντίμοναχός anti-monachos ou Francês antimoine , ainda tem adeptos; isso significaria "matador de monge", e é explicado por muitos dos primeiros alquimistas serem monges e o antimônio ser venenoso. [32] [ melhor fonte necessária ] No entanto, a baixa toxicidade do antimônio (veja abaixo) torna isso improvável.

Outra etimologia popular é a palavra grega hipotética ἀντίμόνος antimonos , "contra a solitude", explicada como "não encontrado como metal" ou "não encontrado sem liga". [8] [33] Lippmann conjeturou uma palavra grega hipotética ανθήμόνιον anthemonion , que significaria "florzinha", e cita vários exemplos de palavras gregas relacionadas (mas não aquele) que descrevem eflorescências químicas ou biológicas . [34]

Os primeiros usos do antimônio incluem as traduções, em 1050-1100, de Constantino, o africano, de tratados médicos árabes. [35] Várias autoridades acreditam que o antimônio é uma corrupção de escriba de alguma forma árabe; Meyerhof deriva de ithmid ; [36] outras possibilidades incluem athimar , o nome árabe do metalóide, e um hipotético as-stimmi , derivado ou paralelo ao grego. [37] [38]

O símbolo químico padrão para antimônio (Sb) é creditado a Jöns Jakob Berzelius , que derivou a abreviatura de stibium . [39]

As palavras antigas para antimônio têm, em sua maioria, como significado principal, kohl , o sulfeto de antimônio.

Os egípcios chamavam antimônio mśdmt ; [40] [41] em hieróglifos , as vogais são incertas, mas a forma copta da palavra é ⲥⲧⲏⲙ (stēm). A palavra grega, στίμμι stimmi , é provavelmente uma palavra emprestada do árabe ou do egípcio stm [32] [ fonte melhor necessária ]

O34
D46
G17F21
D4

e é usado por poetas trágicos áticos do século 5 aC. Os gregos posteriores também usaram στἰβι stibi , assim como Celsus e Plínio , escrevendo em latim, no primeiro século DC. Plínio também dá os nomes de stimi , larbaris , alabastro e o platioftalmo "muito comum" , "olho largo" (devido ao efeito do cosmético). Autores latinos posteriores adaptaram a palavra ao latim como stibium . A palavra árabe para a substância, em oposição ao cosmético, pode aparecer como إثمد ithmid, athmoud, othmod ou uthmod . Littré sugere que a primeira forma, que é a mais antiga, deriva de stimmida , um acusativo de stimmi . [42]

Produção

Produção mundial de antimônio em 2010 [12]
Tendência de produção mundial de antimônio

Principais produtores e volumes de produção

O British Geological Survey (BGS) informou que em 2005 a China era o maior produtor de antimônio com aproximadamente 84% da participação mundial, seguida à distância pela África do Sul, Bolívia e Tajiquistão. A mina Xikuangshan na província de Hunan tem os maiores depósitos da China, com um depósito estimado de 2,1 milhões de toneladas métricas. [43]

Em 2016, de acordo com o US Geological Survey , a China foi responsável por 76,9% da produção total de antimônio, seguida em segundo lugar pela Rússia com 6,9% e pelo Tajiquistão com 6,2%. [44]

Produção de antimônio em 2016 [12]
País Toneladas % Do total
 China 100.000 76,9
 Rússia 9.000 6,9
 Tajiquistão 8.000 6,2
 Bolívia 4.000 3,1
 Austrália 3.500 2,7
Top 5 124.500 95,8
Mundo total 130.000 100,0

A produção chinesa de antimônio deve diminuir no futuro, à medida que minas e fundições forem fechadas pelo governo como parte do controle da poluição. Especialmente devido à entrada em vigor de uma lei de proteção ambiental em janeiro de 2015 [45] e à entrada em vigor dos "Padrões de Emissão de Poluentes para Estanum, Antimônio e Mercúrio", os obstáculos para a produção econômica são maiores. De acordo com o Escritório Nacional de Estatísticas da China, até setembro de 2015, 50% da capacidade de produção de antimônio da província de Hunan (a província com as maiores reservas de antimônio na China) não havia sido utilizada. [46]

A produção relatada de antimônio na China caiu e é improvável que aumente nos próximos anos, de acordo com o relatório Roskill. Nenhum depósito significativo de antimônio na China foi desenvolvido por cerca de dez anos, e as reservas econômicas restantes estão se esgotando rapidamente. [47]

Os maiores produtores mundiais de antimônio, de acordo com Roskill, estão listados abaixo:

Maiores produtores de antimônio em 2010. [48]
País Empresa Capacidade
(toneladas por ano)
 China Hsikwangshan Twinkling Star 55.000
 China China Tin Group 20.000
 China Hunan Chenzhou Mining 20.000
 China Antimônio Shenyang Huachang 15.000
 Rússia GeoProMining 6.500
 Canadá Beaver Brook 6.000
 África do Sul Murchison consolidado 6.000
 Myanmar vários 6.000
 Tajiquistão Descompactar 5.500
 Bolívia vários 5.460
 Austrália Recursos Mandalay 2.750
 Turquia Cengiz e Özdemir Antimuan Madenleri 2.400
 Cazaquistão Kazzinc 1.000
 Tailândia desconhecido 600
 Quirguistão Kadamdzhai 500
 Laos SRS 500
 México Antimônio dos EUA 70

Reservas

Reservas mundiais de antimônio em 2015 [48]
País Reservas
(toneladas de conteúdo de antimônio)
% Do total
 República Popular da China 950.000 47,81
 Rússia 350.000 17,61
 Bolívia 310.000 15,60
 Austrália 140.000 7,05
 Estados Unidos 60.000 3,02
 Tajiquistão 50.000 2,52
 África do Sul 27.000 1,36
Outros países 100.000 5,03
Mundo total 1.987.000 100,0

Processo de produção

A extração de antimônio de minérios depende da qualidade e composição do minério. A maior parte do antimônio é extraída como sulfeto; minérios de baixo teor são concentrados por flotação de espuma , enquanto minérios de alto teor são aquecidos a 500–600 ° C, a temperatura na qual a estibnita se funde e se separa dos minerais de ganga . O antimônio pode ser isolado do sulfeto de antimônio bruto por redução com sucata de ferro: [49]

Sb
2
S
3
+ 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

O sulfeto é convertido em um óxido; o produto é então torrado, às vezes com o objetivo de vaporizar o óxido de antimônio (III) volátil, que é recuperado. [50] Este material é freqüentemente usado diretamente para as aplicações principais, sendo as impurezas o arsênio e o sulfeto. [51] [52] O antimônio é isolado do óxido por uma redução carbotérmica: [49] [51]

2 Sb
2
O
3
+ 3 C → 4 Sb + 3 CO
2

Os minérios de baixo teor são reduzidos nos altos-fornos, enquanto os minérios de alto teor são reduzidos nos fornos reverberatórios . [49]

Risco de fornecimento e rankings minerais críticas

O antimônio tem sido consistentemente classificado em alta nas listas de risco da Europa e dos Estados Unidos no que diz respeito à criticidade do elemento que indica o risco relativo ao fornecimento de elementos químicos ou grupos de elementos necessários para manter a economia e o estilo de vida atuais.

Com a maior parte do antimônio importado para a Europa e os EUA vindo da China, a produção chinesa é crítica para o abastecimento. À medida que a China está revisando e aumentando os padrões de controle ambiental, a produção de antimônio está se tornando cada vez mais restrita. [ carece de fontes? ] Além disso, as cotas de exportação chinesas de antimônio têm diminuído nos últimos anos. Esses dois fatores aumentam o risco de fornecimento tanto para a Europa quanto para os EUA.

Europa

De acordo com a Lista de Risco BGS de 2015, o antimônio está classificado em segundo lugar (depois dos elementos de terras raras) no índice de risco de fornecimento relativo. [53] Isso indica que ele tem atualmente o segundo maior risco de fornecimento de elementos químicos ou grupos de elementos que são de valor econômico para a economia e estilo de vida britânicos. Além disso, o antimônio foi identificado como uma das 20 matérias-primas essenciais para a UE em um relatório publicado em 2014 (que revisou o relatório inicial publicado em 2011). Conforme visto na Figura xxx, o antimônio mantém um alto risco de suprimento em relação à sua importância econômica. 92% do antimônio é importado da China, o que representa uma concentração de produção significativamente alta. [54]

EUA

Muitas análises foram conduzidas nos Estados Unidos para definir quais metais deveriam ser considerados estratégicos ou críticos para a segurança do país. Não existem definições exatas e divergem as visões sobre o que constitui um mineral estratégico ou crítico para a segurança dos Estados Unidos. [55]

Em 2015, nenhum antimônio foi extraído nos EUA, o metal é importado. No período de 2011-2014, 68% do antimônio da América veio da China, 14% da Índia, 4% do México e 14% de outras fontes. Não há estoques governamentais publicamente conhecidos no local atualmente. [ citação necessária ]

O "Subcomitê de Cadeias de Fornecimento de Minerais Críticos e Estratégicos" dos EUA examinou 78 recursos minerais de 1996 a 2008. Ele descobriu que um pequeno subconjunto de minerais, incluindo antimônio, caiu na categoria de minerais potencialmente críticos de forma consistente. No futuro, uma segunda avaliação será feita do subconjunto de minerais encontrado para identificar qual deve ser definido como de risco significativo e crítico para os interesses dos Estados Unidos. [56]

Aplicações

Cerca de 60% do antimônio é consumido em retardadores de chama e 20% é usado em ligas para baterias, mancais de deslizamento e soldas. [49]

Retardadores de chama

O antimônio é usado principalmente como trióxido para compostos à prova de chamas , sempre em combinação com retardantes de chama halogenados, exceto em polímeros contendo halogênio. O efeito retardador da chama do trióxido de antimônio é produzido pela formação de compostos de antimônio halogenados, [57] que reagem com átomos de hidrogênio, e provavelmente também com átomos de oxigênio e radicais OH, inibindo assim o fogo. [58] Os mercados para esses retardadores de chama incluem roupas infantis, brinquedos, aeronaves e capas de assentos de automóveis. Eles também são adicionados a resinas de poliéster em compósitos de fibra de vidro para itens como capas de motores de aeronaves leves. A resina queimará na presença de uma chama gerada externamente, mas se extinguirá quando a chama externa for removida. [50] [59]

Ligas

O antimônio forma uma liga altamente útil com o chumbo , aumentando sua dureza e resistência mecânica. Para a maioria das aplicações envolvendo chumbo, quantidades variáveis ​​de antimônio são usadas como liga de metal. Em baterias de chumbo-ácido , essa adição melhora a resistência da placa e as características de carga. [50] [60] Para veleiros, quilhas de chumbo são usadas para fornecer o momento certo, variando de 600 libras a mais de 200 toneladas para os maiores superiates à vela; para melhorar a dureza e a resistência à tração da quilha de chumbo, o antimônio é misturado ao chumbo entre 2% e 5% em volume. O antimônio é usado em ligas antifricção (como o metal de Babbitt ), [61] em balas e chumbo., revestimento de cabo elétrico , tipo de metal (por exemplo, para máquinas de impressão de linótipo [62] ), solda (algumas soldas " sem chumbo" contêm 5% Sb), [63] em estanho , [64] e em ligas de endurecimento com baixo teor de estanho na fabricação de tubos de órgãos .

Outras aplicações

Três outros aplicativos consomem quase todo o restante do suprimento mundial. [49] Uma aplicação é como estabilizador e catalisador para a produção de tereftalato de polietileno . [49] Outro é como um agente de afinamento para remover bolhas microscópicas em vidro , principalmente para telas de TV [65] - os íons de antimônio interagem com o oxigênio, suprimindo a tendência deste último de formar bolhas. [66] A terceira aplicação são os pigmentos. [49]

O antimônio está cada vez mais sendo usado em semicondutores como um dopante em pastilhas de silício do tipo n [67] para diodos , detectores infravermelhos e dispositivos de efeito Hall . Na década de 1950, os emissores e coletores de transistores de junção de liga npn foram dopados com minúsculos grânulos de uma liga de chumbo- antimônio. [68] O antimoneto de índio é usado como material para detectores de infravermelho médio . [69] [70] [71]

A biologia e a medicina têm poucos usos para o antimônio. Os tratamentos que contêm antimônio, conhecidos como antimoniais , são usados ​​como eméticos . [72] Compostos de antimônio são usados ​​como drogas antiprotozoárias . Antimonil tartarato de potássio , ou tártaro emético, já foi usado como droga anti- esquistossomótica a partir de 1919. Posteriormente, foi substituído por praziquantel . [73] O antimônio e seus compostos são usados ​​em várias preparações veterinárias , como a antiomalina e o tiomalato de antimônio de lítio, como um condicionador de pele em ruminantes . [74] O antimônio tem um efeito nutritivo ou condicionador sobretecidos queratinizados em animais.

Os medicamentos à base de antimônio, como o antimoniato de meglumina , também são considerados os medicamentos de escolha para o tratamento da leishmaniose em animais domésticos . Além de apresentarem baixos índices terapêuticos , os medicamentos têm penetração mínima na medula óssea , onde residem alguns dos amastigotas da Leishmania , e a cura da doença - principalmente da forma visceral - é muito difícil. [75] Antimônio elementar como uma pílula de antimônio já foi usado como medicamento. Pode ser reutilizado por outras pessoas após ingestão e eliminação. [76]

O sulfeto de antimônio (III) é usado nas cabeças de alguns fósforos de segurança . [77] [78] Os sulfetos de antimônio ajudam a estabilizar o coeficiente de atrito em materiais de pastilhas de freio automotivo. [79] O antimônio é usado em balas, marcadores de bala, [80] tintas, arte em vidro e como opacificante em esmalte . Antimônio-124 é usado junto com berílio em fontes de nêutrons ; os raios gama emitidos pelo antimônio-124 iniciam a fotodesintegração do berílio. [81] [82] Os nêutrons emitidos têm uma energia média de 24 keV.[83] Antimônio natural é usado em fontes de nêutrons de inicialização .

Historicamente, o pó derivado do antimônio triturado ( kohl ) era aplicado nos olhos com uma haste de metal e com a saliva, considerado pelos antigos como um auxiliar na cura de infecções oculares. [84] A prática ainda é vista no Iêmen e em outros países muçulmanos. [85]

Precauções

Os efeitos do antimônio e seus compostos na saúde humana e ambiental variam amplamente. O metal antimônio elementar não afeta a saúde humana e ambiental. A inalação de trióxido de antimônio (e partículas semelhantes de poeira Sb (III) pouco solúvel, como poeira de antimônio) é considerada prejudicial e suspeita de causar câncer. No entanto, esses efeitos são observados apenas com ratas e após exposição de longo prazo a altas concentrações de poeira. A hipótese dos efeitos é atribuída à inalação de partículas de Sb fracamente solúveis, levando a uma depuração pulmonar prejudicada, sobrecarga pulmonar, inflamação e, em última instância, à formação de tumor, e não à exposição a íons de antimônio (OECD, 2008). Os cloretos de antimônio são corrosivos para a pele. Os efeitos do antimônio não são comparáveis ​​aos do arsênico; isso pode ser causado pelas diferenças significativas de absorção, metabolismo,e excreção entre arsênio e antimônio.

Para absorção oral, ICRP (1994) recomendou valores de 10% para o tártaro emético e 1% para todos os outros compostos de antimônio. A absorção dérmica de metais é estimada em no máximo 1% (HERAG, 2007). A absorção por inalação de trióxido de antimônio e outras substâncias Sb (III) pouco solúveis (como pó de antimônio) é estimada em 6,8% (OECD, 2008), enquanto um valor <1% é derivado para substâncias Sb (V). O antimônio (V) não é quantitativamente reduzido a antimônio (III) na célula, e ambas as espécies existem simultaneamente.

O antimônio é excretado principalmente do corpo humano pela urina. O antimônio e seus compostos não causam efeitos agudos à saúde humana, com exceção do tartarato de antimônio e potássio ("tártaro emético"), um pró - fármaco usado intencionalmente para tratar pacientes com leishmaniose .

O contato prolongado da pele com o pó de antimônio pode causar dermatite. No entanto, foi acordado a nível da União Europeia que as erupções cutâneas observadas não são específicas da substância, mas muito provavelmente devido a um bloqueio físico dos dutos de suor (ECHA / PR / 09/09, Helsínquia, 6 de julho de 2009). O pó de antimônio também pode ser explosivo quando disperso no ar; quando em um sólido a granel, não é combustível. [86]

O antimônio é incompatível com ácidos fortes, ácidos halogenados e oxidantes; quando exposto ao hidrogênio recém-formado, pode formar estibina (SbH 3 ). [86]

A média ponderada de 8 horas (TWA) é definida em 0,5 mg / m 3 pela Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais e pela Administração de Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA) como um limite de exposição legal permissível (PEL) no local de trabalho . O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) definiu um limite de exposição recomendado (REL) de 0,5 mg / m 3 como um TWA de 8 horas. [86]

Os compostos de antimônio são usados ​​como catalisadores para a produção de tereftalato de polietileno (PET). Alguns estudos relatam uma pequena lixiviação de antimônio das garrafas PET para os líquidos, mas os níveis estão abaixo das diretrizes para água potável. As concentrações de antimônio nos concentrados de suco de frutas foram um pouco maiores (até 44,7 µg / L de antimônio), mas os sucos não se enquadram nas regulamentações de água potável. As diretrizes de água potável são:

A ingestão diária tolerável (TDI) proposta pela OMS é de 6 µg de antimônio por quilograma de peso corporal. [89] O valor do antimônio imediatamente perigoso para a vida ou saúde (IDLH) é 50 mg / m 3 . [86]

Toxicidade

Certos compostos de antimônio parecem ser tóxicos, particularmente o trióxido de antimônio e o tartarato de antimônio e potássio. [90] Os efeitos podem ser semelhantes ao envenenamento por arsênio. [91] A exposição ocupacional pode causar irritação respiratória, pneumoconiose , manchas de antimônio na pele, sintomas gastrointestinais e arritmias cardíacas. Além disso, o trióxido de antimônio é potencialmente cancerígeno para humanos. [92]

Efeitos adversos à saúde foram observados em humanos e animais após exposição por inalação, oral ou cutânea a antimônio e compostos de antimônio. [90] A toxicidade do antimônio geralmente ocorre devido à exposição ocupacional, durante a terapia ou por ingestão acidental. Não está claro se o antimônio pode entrar no corpo através da pele. [90] A presença de baixos níveis de antimônio na saliva também pode estar associada à cárie dentária . [93]

Veja também

Notas

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Bibliografia

Ligações externas