アンチモン：記号、定義、元素の性質と用途

「孤独な元素」としても知られるアンチモンは、古代からその多様な用途で知られる独特の金属元素です。アンチモンは、単独では決して見つからず、常に他の元素と結合しているため、孤独な金属元素と見なされています。アンチモン元素に関するすべてをご紹介します。

アンチモンとは？

アンチモンは、金属と非金属の中間的な性質を持つ元素（半金属）のグループに属する、独特の光沢のある銀色の金属元素です。薄片状の質感で、脆く硬い天然元素であり、地球の深部地殻中または銅の製錬や精製の副産物として見つけることができます。酸化アンチモン、硫化アンチモン、輝安鉱など、様々な形態で存在します。

アンチモンの元素記号と周期表における位置

アンチモンは、自然界では銀白色で柔らかく展延性のある独特の化学元素であり、硫化物Sb2S3として純粋な形で発見されます。この化学元素は、周期表ではSbという記号で表され、原子番号は51です。

アンチモンの元素記号Sbは、「スティビウム」に由来し、これはギリシャ語の「スティビ」に由来し、「印をつける」という意味です。これは主に、この元素が黒いアイメイクを作るためにどのように使用されたかを意味しています。Sb2S3（純粋な形態）として存在する他に、輝安鉱などのいくつかの鉱物にも見られます。

アンチモン 周期表では、テルルの左、スズの右に位置しています。同様に、ヒ素の下、ビスマスの上に位置し、これらの元素と同様の性質を持っています。その主な電子配置は[Kr]4d'です。 ¹⁰5s²5p³.

アンチモンは、窒素族元素（プニクチゲン）に分類され、周期表の窒素族に属します。この分類に含まれる元素には、リン、窒素、ビスマス、ウンウンペンチウム、ヒ素などがあります。理想的には、この分類グループは、これらの元素が強い三重結合と二重結合を形成して安定した化合物を生成するため、独特です。

アンチモンは通常、周期表のほとんどすべての金属と反応して、窒化物を生成します。さらに、すべての窒素族元素は5つの価電子を含んでおり、そのうち2つは対になっており、s副殻に存在します。一方、残りの3つの電子はp殻に存在し、特に不対電子として存在します。

理想的には、この元素が3つのp電子を失うと、明確な3+の電荷が生じ、5つの電子を失うと、明確な5+の電荷が生じます。アンチモンは重い窒素族元素にも含まれますが、電気伝導性が悪く、非常に脆いです。

アンチモン元素の歴史

アンチモン元素の最初の発見は、現在も謎のままです。しかし、フランスの化学者ニコラ・ルメリが初めてこの元素を研究し、1707年に「 アンチモンに関する論文 」というタイトルで発表しました。数年後、この元素はアブ・ムサ・ジャービル・イブン・ハイヤンによって「アンチモン」と改名されました。この名前は一般的に「決して単独では存在しない」という意味です。この名前は、この元素が自然界では決して単独では見つからず、常に他の元素に結合していることを説明しようとしています。

アンチモンの発見は依然として謎に包まれていますが、その関連化合物は古くから知られており、その発見と使用の歴史は紀元前3000年にまで遡ります。通常、Sb ₂ S _3（ 三硫化アンチモン）の粉末は、中東で黒いアイメイクによく使用されており、紀元前3000年にまで遡る痕跡があります。

アンチモン元素の同素体

アンチモンには4つの独特の同素体があります。非金属状態（準安定）のものが3つ、金属状態のものが1つです。金属同素体は安定しており、3つの非金属形態は不安定です。非金属形態は主に黒色、爆発性、黄色の固体です。

金属形態

この金属同素体のアンチモン形態は、同素体の中で最も安定した成分です。この金属形態の同素体の最も顕著な特徴は、凍結時に膨張する独特の能力です。驚くべきことに、ビスマスなど、この能力を持つ元素はわずか4つしかありません。この金属アンチモン同素体は、アンチモンの通常の状態と定義できます。

準安定形態（非金属）

黒アンチモン

黒アンチモンは、アンチモンガスを急速に冷却することによって生成される同素体です。この同素体は非晶質であるため、明確な形状がありません。アンチモンの金属同素体と比較して、このアンチモンは化学的により活性です。それにもかかわらず、空気中にさらされると容易に酸化し、不安定になりやすく、自然発火を引き起こす可能性があります。さらに、約100℃（212℉）の黒アンチモンは、高温で安定した金属状態に変換されます。

爆発性同素体

爆発性アンチモン同素体は、固溶体中の三塩化アンチモンです。この同素体は非常に敏感で、小さな傷でも破壊的な爆発を引き起こす可能性があります。爆発性アンチモンを最初に製造したのは、1858年の電気化学者ジョージ・ゴアです。

このプロセスは非常に詳細であり、濃縮された三塩化アンチモン溶液を塩酸溶液中で電気分解することから始まります。電気分解手順では、カソードとアノードが存在する必要があります。

理想的には、アンチモンは通常アノードであり、銅または白金がカソードです。その後、アンチモン元素をカソードに堆積させると、爆発が発生する可能性があります。アンチモンが銅/白金の表面を傷つけると、アンチモンはその後、蒸発によってより安定した同素体に変換されます。

三塩化アンチモンは蒸発時に頭を放出し、白い雲状の爆発が続きます。このプロセスは通常非常に危険です。なぜなら、三塩化アンチモンの煙は通常有毒であり、これらの煙を吸入すると、鼻、口、肺、喉の炎症を引き起こす可能性があるからです。

さらに、これらの煙は腹痛や頭痛を引き起こし、心臓、生殖器系、肝臓など、いくつかの体の器官の全体的な健康に深刻な影響を与える可能性があります。

黄アンチモン

この同素体は「ナポリイエロー」と呼ばれ、塗料に使用される無機顔料です。この顔料は、明るい淡黄色から濃い赤みがかった黄色まで、さまざまな色の選択肢を生み出します。ナポリイエローは数十年にわたって使用されており、最も古い認識可能な顔料の1つであり、17 ^世紀 にまで遡ります。

これは非金属アンチモン同素体であり、最も不安定な元素です。黄アンチモンは、約-90℃（-130℉）の比較的低い温度でスチビン（SbH ₃ ）を酸化することによって形成されます。温度設定がこれ以上上昇すると、黄アンチモンは黒アンチモンに変わります。

アンチモン（天然元素の性質）の注目すべき性質とは？

• 平均融点： 630.628℃ (1167.13℉)
• アンチモンの密度 6.68 g/cm3
• 沸点 1587℃ (2889℉)
• 分類 半金属
• アンチモンの同位体  121Sb
• 原子量  121.760
• アンチモンの原子番号  51
• 電気陰性度  2.05
• 電子配置 [Kr] 4d10 5s2 5p3
• 天然での存在形態 輝安鉱

アンチモンの用途

アンチモンは、様々な用途で用いられる貴重な元素です。錬金術師は、この元素を融解剤や硬化剤として一般的に使用していました。しかし、特に現代においてアンチモンの主な用途は、多くの他の化学物質の前駆体である硫酸生産の触媒です。この他にも、その独特の密度、優れた電気伝導性、延性と展性という特性から、様々な用途のための貴重な合金が作られています。それらには以下のようなものがあります：

耐腐食性合金の製造

これはアンチモンの最も一般的な用途です popular use of antimony 一般的に、アンチモンは電子機器などのいくつかの産業で使用されています。錫青銅などの他の合金との組み合わせにより、最終製品の耐食性を向上させることができます。さらに、独特の高い密度を特徴としており、他の元素合金を強化する優れた合金剤となります。

アンチモンは通常、不可欠な鉛合金を形成し、その機械的強度と硬度を高めます。ほとんどの鉛関連の用途では、様々な量のアンチモンが金属の合金化に使用されます。アンチモンの鉛合金は自動車用バッテリーによく使用されますが、これらの合金は、弾丸の鋳造、ケーブルシース、印刷時の活字の作成にも一般的に使用されています。

半導体の開発

前述のように、アンチモンは鉛、錫、その他の金属と合金化され、それらの強度を高め、赤外線検出器などの特定の半導体やダイオードを製造します。さらに、この元素は様々な半導体デバイスの製造にも役立ちます。

アンチモンは、厚さがわずか数原子層しかないため、適切な元素です。研究者たちは現在、小型コンピューターチップの製造において、アンチモンがシリコンに取って代わる可能性があるかどうかを調べています。なぜなら、シリコンは優れた半導体ですが、十分なトランジスタを搭載できないからです。一方、シリコンとほぼ同じサイズであるにもかかわらず、アンチモンはより高速な充電柔軟性を誇ります。

難燃性製品の製造

アンチモン元素は、主に三酸化物として、独自の難燃性元素として使用され、ハロゲンを含むポリマーを除いて、常にハロゲン化難燃剤と組み合わされています。

三酸化アンチモンに共通する独自の難燃性は、水素原子（そしておそらくOHラジカルと酸素原子）と反応するハロゲン化アンチモン元素の形成に起因し、その結果、火災を抑制します。

アンチモン難燃性製品には、おもちゃ、子供服、自動車のシートカバー、航空機など、多様な市場があります。さらに、アンチモン難燃性化合物は、航空機エンジンカバーなどの製品に使用される標準的な繊維強化プラスチックのポリエステル樹脂にも組み込まれています。

基本的に、樹脂は外部から発生した炎がある場所で燃焼しますが、この外部の炎を取り除くと最終的には消火します。

ガラスの色調変更

アンチモン元素は、ガラスに添加するとガラスの色調を変化させるという独自の能力があるため、ガラス製造業界でも一般的に使用されています。理想的には、ガラスに添加する量が多いほど、ガラスの色は濃くなります。

パイプはんだの製造

周期表には多くの金属がありますが、アンチモンは、溶融鉛に溶解し、鉛と反応しない数少ない元素の1つであるため、独特です。特に、この独自の特性により、ローマ帝国時代のように、配管のパイプのはんだ付けに適した元素となっています。

アンチモンは様々な医療用途で役立つ

アンチモンは、心臓弁や歯科用充填材など、様々な医療用途にも役立ちます。なぜなら、アンチモンは通常、これらの機器の表面の真菌やバクテリアの増殖を抑制し、体腔や血流に入ると感染症を引き起こす可能性があるからです。

その他の用途

最後に、世界的なアンチモン供給量の大きな部分を消費する他のいくつかの用途があります。最初の用途は、ポリエチレンテレフタレートを生成するための触媒と安定剤としてのアンチモンの使用です。さらに、アンチモンは、テレビ画面/ガラスに見られる微視的な気泡の除去に役立つ精錬剤としても機能します。

理想的には、アンチモン元素イオンは酸素と反応し、気泡の形成傾向を抑制します。アンチモンは、顔料や合金、宝飾品の製造など、他の用途にも使用されています。

アンチモンに関する興味深い事実

1. この元素は、古代エジプトの「ホルスの目」のシンボルで表されており、健康、王室、力、保護を意味しています。さらに、このシンボルは、アイメイクに硫化アンチモンが使用されていたことを強調しています。
2. アンチモンは水と空気の両方で安定しており、水には不溶性で、空気によってわずかに酸化されます。
3. アンチモン元素は、真の金属のように、純粋な状態では展性も延性もありません。
4. アンチモンは聖書、特に旧約聖書で言及されています。イゼベル女王の物語で言及されており、彼女が化粧に使用していたことを示しています。

アンチモンの長所と短所

長所

1. 合金化による多様な用途 アンチモン元素は、鉛、錫、その他の金属の合金化に多用され、それらの耐久性と強度を高めています。アンチモンは脆くて軟らかい金属合金を硬くすることができ、様々な用途に使用することができます。
2. 比較的高い電気伝導性 アンチモンのもう一つの注目すべき特性は、特徴的に良好な電気伝導性です。アンチモンの電気伝導特性は、主に著しく高い変形温度によって定義されており、かなりの量の電流を伝導することができます。
3. アンチモンは水と空気の両方で安定しており、水には不溶性で、空気によってわずかに酸化されます。
4. 展性があり、軟らかい

短所

1. 毒性 アンチモンの煙は、通常、摂取または吸入すると有毒です。理想的には、アンチモンは危険であり、吸入または摂取しないように措置を講じる必要があります。それにもかかわらず、この毒性は、特に下剤の製造を通じて医療業界における幅広い用途を妨げるものではありません。しかし、吸入または摂取すると、体組織に様々な有害な影響を与えます。

概要

アンチモン元素は、その発見以来、その用途の柔軟性から、世界中の様々な分野で重要な変化をもたらしてきました。理想的には、アンチモン元素は古くから人気が高まっており、現代の用途やプロセスにおいて重要な構成要素へと著しく変化してきました。

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