Antimon

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 5151 Protonen
51 Elektronen
5. Periode5 besetzte Elektronenschalen
V. Hauptgruppe5 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandKr 5s24d1 05p3
Elektronegativität1,9
Ionisierungsenergie in eV8,641
häufigste OxidationszahlenV; III; -III
Atommasse des Elements in u121,757
Atomradius in 10- 1 0m1,45
Ionenradius in 10- 1 0m0,89 (+3)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C6,684
Härte nach Mohs3 - 3,5
Schallgeschwindigkeit in Bild3420
Schmelztemperatur in °C631
spezifische Schmelzwärme in Bild171,65
Siedetemperatur in °C1380
spezifische Verdampfungswärme in Bild557,74
Standardentropie S0 in Bild46
Wärmeleitfähigkeit in Bild24,3
spezifische Wärmekapazität in Bild0,207
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,418
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,000 065

Bild
Antimon

Isotope des Elements

Natürliches Antiomon besteht aus einem Gemisch von zwei stabilen Isotopen. Daeben sind noch 35 weitere künstliche radioaktive Isotope bekannt.

Ordnungszahl ZMassen- zahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
51121241,056 7157,3 %
122242,059 50künstlichβ Bild: 1,42,74 h
123243,061 3742,7 %
124 künstlichβ Bild: 1,260 d
125245,066 34künstlichβ Bild: 0,32,8

Energieniveauschema

Bild

Weitere Eigenschaften

Antimon tritt in 4 bekannten Modifikationen auf:

  • Die α-Form des Antimons wird auch als metallisches oder graues Antimon bezeichnet. Es ist ein zinnweißes, hell glänzendes, sehr sprödes, leicht pulverisierbares Schwermetall. Die Leitfähigkeit von Wärme und elektrischem Strom ist bei dieser Modifikation relativ schlecht. Unterhalb -270,45 °C ist es supraleitend. Es gehört zusammen mit Bismut, Gallium, Germanium und Wasser zu den wenigen Substanzen, die sich beim Erstarren aus dem flüssigen Zustand ausdehnen.
  • Durch Abschrecken von Antimon-Dampf an kalten Flächen entsteht «schwarzes, amorphes» Antimon. Es ist eine unbeständige Modifikation. Beim Erhitzen geht diese Modifikation in die metallische über. Diese Form des Antimons ist sehr reaktionsfreudig und entspricht dem roten Phosphor und dem des schwarzen Arsens.
  • Auf dem elektrolytischen Wege gelangt man zum «glasartigen, amorphen, explosiven» Antimon. Diese Modifikation ist sehr instabil und geht schon durch bloßes Ritzen oder Erhitzen explosionsartig in die metallische Form über.
  • Ein besonders instabiles Mischpolymerisat aus Antimon und Wasserstoff nennt sich «gelbes» Antimon, dies ist keine eigene Modifikation. Antimon besitzt 5 Valenzelektronen und kann deshalb in seinen Verbindungen die Oxidationsstufen III und V ausbilden. Instabile Stufen können auch kurzfristig ausgebildet werden, diese wären die Oxidationsstufen IV und III. In alkalischer Lösung wird die Oxidationsstufe V bevorzugt, in saurer aber die Stufe III, wodurch Antimon oxidierend wirkt. Antimon ist ein schwach elektropositives Element mit metallischem Charakter.

Das graue Antimon (α-Form) ist bei Raumtemperatur an der Luft und im Wasser beständig, verbrennt jedoch beim Erhitzen über die Schmelztemperatur zu Antimon(III)-oxid. Mit den Halogenen verbindet es sich zu Antimon(V)-halogeniden. Nichtoxidierende Säuren wie Salzsäure oder verdünnte Schwefelsäure greifen Antimon nicht an, dagegen wird es in Salpetersäure (abhängig von der Konzentration) zu antimoniger Säure oder Antimonsäure oxidiert. Neben Ionenverbindungen geht Antimon zahlreiche kovalente Bindungen ein. Antimon-Verbindungen sind meist sehr giftig.

Entdeckung

Bereits im Altertum war Antimon bekannt, allerdings wurde es häufig mit Blei verwechselt. Die Alchimisten waren die Ersten, die Antimon von Blei zu unterscheiden wussten. Schon um 2500 v.Chr. wurden antimonbeschichtete Kupferartikel in Ägypten verwendet. PLINIUS gab ihm den Namen stibium und in Schriftstücken um 800 findet sich der Name antimonium. Antimon findet auch Erwähnung im Buch «Triumph Wagen des Antimony» im 17. Jh. Bereits PARACELSUS (1493 - 1541) und ANDREAS LIBAVIUS (1550 - 1616) verwendeten Antimon-Präparate für medizinische Behandlungen.
NICOLAS LÉMERY (1645 - 1715) zählte Antimon in seinem Buch «Treatise of Antimony» als Heilmittel auf. Auf Vorschlag von BERZELIUS erhielt das Element 1814 das chemische Symbol Sb.

Vorkommen/Herstellung

Antimon gehört zu den selteneren Elementen der Erde und steht an 61. Stelle der Elementhäufigkeit. In der Natur kommt es teilweise in Form grober zinnweißer Zustände sowie in isomorpher Mischung mit Arsen im Mineral Allemontit gediegen vor. Dagegen findet man Antimon in vielen Verbindungen in Mineralen und Erzen, ähnlich wie beim Arsen. Das wichtigste Antimon-Mineral ist der Grauspießglanz, ein Antimonsulfid mit ca. 72 % Antimon-Anteil. Die größten Vorkommen an Antimon-Reserven finden sich in den GUS-Staaten, Mexiko, China, der Türkei, in Österreich und in Deutschland. Antimonhaltige Erze (meist Grauspießglanz) sind in der Regel Grundlage für die technische Herstellung des Antimons. Diese Erze werden zunächst in Seigeröfen auf schräger Unterlage erhitzt, wobei das niedrig schmelzende Antimonsulfid aus den höher schmelzenden Verunreinigungen ausfließt. Die Gewinnung des Antimons aus dem Sulfid erfolgt auf pyrometallurgischem Weg. Dabei gibt es drei technische Verfahren: das Röstreduktionsverfahren, das Röstreaktionsverfahren und das Niederschlagsverfahren.

  • Röstreduktionsverfahren: Dabei wird das Sulfid in Drehöfen geröstet, wodurch es in das beständigere Antimon(III)-oxid übergeht. Dieses Oxid wird aufgefangen und anschließend in Flamm- oder Kurztrommelöfen durch Glühen mit Koks oder Holzkohle zum metallischen Antimon reduziert.
  • Röstreduktionsverfahren: Hierbei wird das Sulfid nur teilweise in Schachtöfen geröstet, und anschließend wird das gebildete Antimonoxid mit dem verbleibenden Sulfid reduziert.
  • Niederschlagsverfahren: Das Antimonsulfid wird hier zusammen mit Eisen in Tiegeln oder Flammöfen verschmolzen. Dabei verbindet sich der Schwefel mit dem Eisen und schlägt sich als Schwefeleisen nieder. Die wichtigsten Produzenten von Antimon sind China, Bolivien, Südafrika, die GUS-Staaten, Mexiko und Thailand.

Verwendung

Antimon wird aufgrund seiner ungünstigen mechanischen Eigenschaften, vor allem wegen seiner Sprödigkeit, wenig technisch genutzt. Dagegen spielt es als Legierungsbestandteil zur Erhöhung der Härte und Festigkeit weicher Metalle wie Blei, Kupfer, Zinn und Zink eine große Rolle (Verwendung z. B. in Sb/Pb-Batterien, als Lagermetalle, in Munition, Lötmetallen, Letternmetallen). In der Halbleitertechnik wird höchstreines Antimon verwendet. AlSb, GaSb und InSb werden in Infrarotgeräten sowie als Dioden verwendet. Sulfide werden für die Produktion von Sicherheitszündhölzern sowie als Farbstoffe für Gläser, Polyethylen und Polyvinylchlorid eingesetzt.

Wichtige Verbindungen

Unter den vielen anorganischen Verbindungen sind hervorhebenswert Antimon(III) und (V)-halogenide. Das gemischte Antimon(V)-chloridfluorid ist ein wichtiger technischer Fluorierungskatalysator. Die wichtigsten Oxide sind Sb2O3 und Sb2O5. Die entsprechenden Sulfide sind wegen ihrer Halbleitereigenschaften bzw. ihrer verschiedenen Farben für die Halbleiterindustrie bzw. als Pigmente von Interesse. So wird Antimonweiß für hitzebeständige Anstriche, Goldschwefel und Antimonzinnober als Rohpigment für Kautschukwaren verwendet. Das Hydrid, SbH3, ist außerordentlich giftig und nicht sehr beständig.

Bau

Graues Antimon bildet ein rhomboedrisches Metallgitter.

Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.

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