Antimon

Antimon ist ein chemisches Element mit dem Symbol Sb, welches von der ursprünglichen lateinischen Bezeichnung Stibium abgeleitet wurde. Dem Grundstoff ist die Ordnungszahl 51 zugeordnet; es steht im Periodensystem in der 5. Hauptgruppe (Stickstoff-Gruppe) und stellt in reiner Form ein glänzendes, grauers Halbmetall dar, das vermutlich schon seit der Antike, spätestetens aber seit dem frühen Mittelalter als Antimonium bzw. Stibium (lateinisch) bekannt ist.

Zur Namensherkunft gibt es vielerlei Geschichten; letztlich bleibt sie im Dunkeln. Einige Etymologen glauben, der Begriff stammt vom griechischen Anti-Monachos bzw. dem französischen Antimoine ab; dann hieße Antimon so viel wie Mönchskiller und soll darauf hindeuten, dass frühe Alchemisten Mönche mit Antimon vergiftet haben. Das internationale chemische Zeichen - Sb - wird dem schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius zugeschrieben, der die Abkürzung von Stibium abgeleitet hat, der lateinischen Bezeichnung für Antimon.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Antimon

Bezeichnung:Antimon Symbol:Sb Ordnungszahl:51 Atommasse:121,760(1) u Periodensystem-Stellung:5. Periode, 15. Gruppe, p-Block Gruppen-Zugehörigkeit:5. Hauptgruppe, Stickstoffgruppe, Pnictogene Entdeckung:frühes Mittelalter, vielleicht Antike. Bedeutung des Namens: Historische Bezeichnungen:Stibium; Antimonium Englischer Name:Antimony CAS-Nummer:7440-36-0 InChI-Key:WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N

Das Antimon-Atom

Das Sb-Atom - und damit das chemische Element Antimon - ist eindeutig durch die 51 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Antimon-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Antimon-Isotope bzw. Sb-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Antimon-Vorkommen bestehen aus einem Isotopengemisch; die relative Atommasse wird daher mit 121,760(1) u angegeben.

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform
Sb	51	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³

Langform:

1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f
2	2	6	2	6	10	2	6	10		2	3

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Ionisierungsenergien, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Antimon-Atom zu trennen.

1. IE:

8,60839 eV

2. IE:

16,63 eV

3. IE:

25,3 eV

4. IE:

44,2 eV

5. IE:

56 eV

6. IE:

108 eV

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Antimon-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
30491	4698	4380	4132

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
946	812,7	766,4	537,5	528,2

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
153,2	95,6	95,6	33,3	32,1

Weitere Daten

Atomradius:133 pm (berechnet)
145 pm (empirisch, nach Slater) Kovalente Radien:139(5) pm (nach Cordero et al.)
140 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
133 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
127 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:18,19 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,868; ω_L1: 0,039; ω_L2: 0,069; ω_L3: 0,069 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,17; F₁₃: 0,25; F₂₃: 0,151

Spektrallinien des Antimons

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Antimons mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Chemie des Antimons

Als Hauptgruppen-Element in Gruppe 5 (bzw. 15) besitzt Antimon 5 Valenzelektronen; tatsächlich ist aber der Oxidationszustand +III der stabilste, gefolgt von Sb(V). Darüber hinaus sind Antimon-Verbindungen mit den Oxidationszahlen -3 (Antimonide wie beispielsweise das Kaliumantimonid, K₃Sb), -2, -1, +1, +2 und +4 bekannt.

Chemische Daten

Elektronegativität:2,05 nach Pauling
1,82 nach Allred-Rochow
1,984 nach Allen
2,0 nach Mulliken
2,19 nach Sanderson
5,0203 eV nach Gosh-Gupta
4,85 eV nach PearsonElektronaffinität:1,047 401(19) eV bzw. 101,059(2) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+5, +3 (-3, -2, -1, +1, +2, +4)

Standardpotentiale

Normalpotential des Antimons:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
0,2	+ III	Antimonyl-Kation	SbO⁺ + 2 H⁺	+ 3 e^-	⇔	Sb (s) + H₂O	Antimon	0

Material- und physikalische Eigenschaften des Antimons

Die nachfolgende Übersicht führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen Antimons auf.

Schmelzpunkt:630,63 °C Schmelzenthalpie (molar):19,79 kJ mol^-1 Schmelzenthalpie (spezifisch):163 kJ kg^-1 Siedepunkt:1635 °C Verdampfungsenthalpie:67,91 kJ mol^-1 Wärmekapazität:25,23 J mol^-1 K^-1 (molar)
0,207 J g^-1 K^-1 (spezifisch) Debye-Temperatur:220 K Thermische Leitfähigkeit:24,4 W m^-1 K^-1 Wärmeausdehnung:11 μm m^-1 K^-1 Elektrische Leitfähigkeit:2,5 × 10⁶ A V^-1 m^-1 Elektrischer Widerstand:417 nΩ m bei 20 °C Dichte:6,697 g cm^-3
6,53 g cm^-3 (flüssig, am Schmelzpunkt) Elastizitätsmodul:54,7 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):38,3 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,0261 GPa^-1 300 K Kristallstruktur:trigonal rhombohedral Gitterkonstanten:a = 431 pm; c = 1127 pm; Z = 6 Raumgruppe:R3m - Nr. 166 Härte:nach Mohs: 3,0
nach Brinell: 0,294 GPa Magnetismus:diamagnetisch Magnetische Suszeptibilität:-6,8 × 10^-5 cm³ mol^-1 Schallgeschwindigkeit:3420 m s^-1 bei 20 °C Standard-Bildungsenthalpie:0 (Ref.) kJ mol^-1 (Feststoff, Kristall)
262,3 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:222,1 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:45,7 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
180,3 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Elementares Antimon ist ein sprödes, silberweiß glänzendes Halbmetall. Beim langsamen Abkühlen kristallisiert geschmolzenes Antimon in einer trigonalen Zelle, isomorph mit dem grauen Allotrop von Arsen. Eine seltene explosive Form von Antimon kann durch Elektrolyse von Antimontrichlorid hergestellt werden. Wenn es mit einem scharfen Werkzeug zerkratzt wird, tritt eine exotherme Reaktion ein und es entstehen weiße Dämpfe als metallische Antimon-Form. Wenn dieses in einem Mörser gerieben wird, kommt es zu einer starken Detonation. Bei schneller Abkühlung des Antimondampfes bildet sich die schwarze Modifikation; Es hat die gleiche Kristallstruktur wie roter Phosphor und schwarzes Arsen, oxidiert an der Luft und kann sich spontan entzünden. Bei 100 °C wandelt es sich allmählich wieder in die stabile Form um. Das gelbe Allotrop von Antimon ist die instabilste Form; sie konnte bisher nur durch Oxidation von Stiban (SbH₃) bei - 90 °C erzeugt werden. Oberhalb dieser Temperatur und im Umgebungslicht wandelt sich dieses metastabile Allotrop in die stabilere schwarze Form um.

Literatur und Quellen

[1] - M. L. Dufrenoy, J. Dufrenoy:
The significance of antimony in the history of chemistry.
In: Journal of Chemical Education, 1950, DOI 10.1021/ed027p595.

Externe Informationsangebote

Praktikumsskripten, praktische Anleitungen

Potentiometrische Säure/Base-Titrationen: Antimonsalze
Theorie, Versuchsbeschreibung. Universität Bielefeld

Gruppenelemente - Informationen

Elemente der V. Hauptgruppe (Pnicogene, Pentele)
Vorlesungsskript: Anorganische Strukturchemie. Universität Freiburg

Pentele: Gruppe 15
Vorlesungsunterlagen: Chemie der Elemente. Universität Marburg - Format: PDF

Stickstoffgruppe
Vorlesungsskript zur Chemie der Sauerstoff- und der Stickstoffgruppe. FH Münster - Format: PDF

Einzelne Verbindungen

Antimon und Antimonverbindungen
Chemikalien-Datenbank: Physikalische und chemische Eigenschaften, Sicherheitsdatenblätter, kommerziell verfügbaren Stoffen und Verbindungen; verschiedene Suchkriterien einschließlich Struktursuche

Synthese, Herstellung, Produktion

Rohstoffwirtschaftlicher Steckbrief für Antimon
Übersichten mit Grafiken und Statistiken. BGR

Analyse und Bestimmung

H₂S-Gruppe
Der virtuelle Trennungsgang: Schwefelwasserstoffgruppe. Universität Freiburg

Simultane Bestimmung von Arsen-, Selen-, Antimon- und Tellur-Spezies
... mit einer neu entwickelten HPLC/ICP-MS-Kopplung sowie vergleichende Untersuchungen mittels CE/ICP-MS. Dissertation, 2000. Universität Hamburg

Mineralogie

Antimonhaltige Minerale
Informationen zum Antimon und Antimonmineralien. Mineralienatlas

Umweltchemie

Antimon - Ein globaler Schadstoff
Globale Verschmutzung der Erdatmosphäre mit Antimon steigt. Artikel, 2005

Antimon- und Bleibelastung bei Schiessanlagen
Fallbeispiel Eschenbach. ETH Zürich

Toxikologie, Medizin, Physiologie

Toxikologie des Antimons
Gifte.de

Umweltgift Antimon
Eine Zusammenstellung - Format: PDF

Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 26.08.2021.

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