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Antimon

Chemie und Physik des chemischen Elements Antimon.



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

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f
Sb51[Kr] 4d10 5s2 5p3 2262610261023

 

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 eV2. IE: 16,63 eV3. IE: 25,3 eV4. IE: 44,2 eV5. IE: 56 eV6. 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.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
30491469843804132

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
946812,7766,4537,5528,2

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
153,295,695,633,332,1

 

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:ωK: 0,868; ωL1: 0,039; ωL2: 0,069; ωL3: 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:

Antimon-Spektrallinien

 

 

Chemie des Antimons

Als Hauptgruppen-Element in Gruppe 5 (bzw. 15) besitzt Antimon 5 Valenzelektronen; tatsächlich ist der Oxidationszustand +5 auch der stabilste, gefolgt von Sb(III). Darüber hinaus sind Antimon-Verbindungen mit den Oxidationszahlen -3 (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 Pearson
Elektronaffinität:1,047 401(19) eV bzw. 101,059(2) kJ mol-1Oxidationsstufen:+5, +3 (-3, -2, -1, +1, +2, +4)

 

Standardpotentiale

E0 (V)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
0,2+ IIIAntimonyl-KationSbO+ + 2 H++ 3 e-Sb (s) + H2OAntimon0

 

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:1587 °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 Dichte:6,697 g cm-3 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

 

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

Die nachfolgende Liste enthält einige Berichte sowie interessante Informationsangebote zum Antimon und zu den Antimonverbindungen anderer Anbieter, für dessen Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind.



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
Eine 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

Aktualisiert am 30.01.2019.



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