Antimoine - Antimony

Antimoine,  51 Sb
Antimoine-4.jpg
Antimoine
Prononciation
Apparence gris argenté brillant
Poids atomique standard A r, std (Sb) 121.760(1)
Antimoine dans le tableau périodique
Hydrogène Hélium
Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon
Sodium Magnésium Aluminium Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon
Potassium Calcium Scandium Titane Vanadium Chrome Manganèse Le fer Cobalt Nickel Le cuivre Zinc Gallium Germanium Arsenic Sélénium Brome Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodié Palladium Argent Cadmium Indium Étain Antimoine Tellure Iode Xénon
Césium Baryum Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutécium Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine Or Mercure (élément) Thallium Mener Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californie Einsteinium Fermium Mendélévie nobélium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flérovium Moscou Livermorium Tennessine Oganesson
Comme

Sb

Bi
étainantimoinetellure
Numéro atomique ( Z ) 51
Grouper groupe 15 (pnictogènes)
Période période 5
Bloquer   p-bloc
Configuration électronique [ Kr ] 4d 10 5s 2 5p 3
Électrons par coquille 2, 8, 18, 18, 5
Propriétés physiques
Phase à  STP solide
Point de fusion 903,78  K ​(630,63 °C, ​1167,13 °F)
Point d'ébullition 1908 K ​(1635 °C, ​2975 °F)
Densité (près de  rt ) 6,697 g / cm 3
quand liquide (au  mp ) 6,53 g / cm 3
Température de fusion 19,79  kJ/mol
Chaleur de vaporisation 193,43 kJ/mol
Capacité calorifique molaire 25,23 J/(mol·K)
La pression de vapeur
P  (Pa) 1 dix 100 1 kilo 10 kilos 100 000
à  T  (K) 807 876 1011 1219 1491 1858
Propriétés atomiques
États d'oxydation -3 , -2, -1, 0, +1, +2, +3 , +4, +5 (un oxyde amphotère )
Électronégativité Échelle de Pauling : 2,05
Énergies d'ionisation
Rayon atomique empirique : 140  h
Rayon covalent 139±17h
Rayon de Van der Waals 206 h
Lignes de couleur dans une gamme spectrale
Lignes spectrales d'antimoine
Autres propriétés
Occurrence naturelle primordial
Structure en cristal rhomboédrique
Structure cristalline rhomboédrique pour l'antimoine
Vitesse du son tige mince 3420 m/s (à 20 °C)
Dilatation thermique 11 µm/(m⋅K) (à 25 °C)
Conductivité thermique 24,4 W/(m⋅K)
Résistivité électrique 417 nΩ⋅m (à 20 °C)
Commande magnétique diamagnétique
Susceptibilité magnétique molaire −99,0 × 10 −6  cm 3 /mol
Module d'Young 55 GPa
Module de cisaillement 20 GPa
Module de vrac 42 GPa
Dureté de Mohs 3.0
dureté Brinell 294-384 MPa
Numero CAS 7440-36-0
Histoire
Découverte alchimistes arabes (avant AD 815)
symbole "Sb": du latin stibium ' stibnite '
Principaux isotopes de l'antimoine
Isotope Abondance Demi-vie ( t 1/2 ) Mode de décomposition Produit
121 Sb 57,21% stable
123 Sb 42,79 % stable
125 Sb syn 2.7582 ans β - 125 Te
Catégorie Catégorie : Antimoine
| les références

L' antimoine est un élément chimique avec le symbole  Sb (du latin : stibium ) et de numéro atomique  51. Un brillant gris métalloïde , on trouve dans la nature principalement sous forme de minerai de sulfure de stibine (Sb 2 S 3 ). Les composés d'antimoine sont connus depuis l'Antiquité et ont été réduits en poudre pour être utilisés comme médicaments et cosmétiques, souvent connus sous le nom arabe de khôl . L'antimoine métallique était également connu, mais il a été identifié à tort comme du plomb lors de sa découverte. La première description connue du métal en Occident a été écrite en 1540 par Vannoccio Biringuccio .

La Chine est le plus grand producteur d'antimoine et de ses composés, la majeure partie de la production provenant de la mine Xikuangshan dans le Hunan . Les méthodes industrielles d'affinage de l'antimoine sont le grillage et la réduction au charbon ou la réduction directe de la stibine au fer.

Les plus grandes applications de l'antimoine métallique sont un alliage avec du plomb et de l' étain et les plaques de plomb- antimoine dans les batteries plomb-acide . Les alliages de plomb et d'étain avec de l'antimoine ont des propriétés améliorées pour les soudures , les balles et les paliers lisses . Les composés d'antimoine sont des additifs importants pour les produits ignifuges contenant du chlore et du brome que l'on trouve dans de nombreux produits commerciaux et domestiques. Une application émergente est l'utilisation de l'antimoine en microélectronique .

Caractéristiques

Propriétés

Un flacon transparent contenant de petits morceaux d'un solide noir légèrement brillant, étiqueté "Sb".
Une fiole contenant l' allotrope noir d'antimoine
Un morceau irrégulier de pierre argentée avec des taches de variation de lustre et d'ombre.
Antimoine natif avec produits d' oxydation
Structure cristalline commune à Sb, AsSb et As gris

L'antimoine fait partie du groupe 15 du tableau périodique, l'un des éléments appelés pnictogènes , et a une électronégativité de 2,05. Conformément aux tendances périodiques, il est plus électronégatif que l' étain ou le bismuth , et moins électronégatif que le tellure ou l' arsenic . L'antimoine est stable dans l'air à température ambiante, mais réagit avec l' oxygène s'il est chauffé pour produire du trioxyde d'antimoine , Sb 2 O 3 .

L'antimoine est un métalloïde gris argenté et brillant avec une dureté à l'échelle de Mohs de 3, ce qui est trop mou pour faire des objets durs. Des pièces d'antimoine ont été émises dans la province chinoise du Guizhou en 1931; la durabilité était médiocre et la frappe a été bientôt interrompue. L'antimoine résiste aux attaques des acides.

Quatre allotropes d'antimoine sont connus : une forme métallique stable et trois formes métastables (explosive, noire et jaune). L'antimoine élémentaire est un métalloïde cassant , blanc argenté et brillant. Lorsqu'il est lentement refroidi, l'antimoine fondu cristallise en une cellule trigonale , isomorphe avec l'allotrope gris de l' arsenic . Une forme explosive rare d'antimoine peut être formée à partir de l'électrolyse du trichlorure d'antimoine . Lorsqu'il est gratté avec un outil tranchant, une réaction exothermique se produit et des fumées blanches se dégagent sous forme d'antimoine métallique; lorsqu'il est frotté avec un pilon dans un mortier, une forte détonation se produit. L'antimoine noir se forme lors du refroidissement rapide de la vapeur d'antimoine. Il a la même structure cristalline que le phosphore rouge et l'arsenic noir ; il s'oxyde à l'air et peut s'enflammer spontanément. A 100 °C, il se transforme progressivement en une forme stable. L'allotrope jaune de l'antimoine est le plus instable ; il n'a été généré que par oxydation de la stibine (SbH 3 ) à -90 °C. Au-dessus de cette température et à la lumière ambiante, cet allotrope métastable se transforme en allotrope noir plus stable.

L'antimoine élémentaire adopte une structure en couches ( groupe d'espace R 3 m n ° 166) dont les couches sont constituées d'anneaux fusionnés, froissés et à six chaînons. Les voisins les plus proches et les plus proches forment un complexe octaédrique irrégulier, les trois atomes de chaque double couche étant légèrement plus proches que les trois atomes de la suivante. Ce tassement relativement serré conduit à une densité élevée de 6,697 g/cm 3 , mais la faible liaison entre les couches conduit à la faible dureté et fragilité de l'antimoine.

Isotopes

L'antimoine possède deux isotopes stables : 121 Sb avec une abondance naturelle de 57,36% et 123 Sb avec une abondance naturelle de 42,64 %. Il contient également 35 radio-isotopes, dont le plus ancien est 125 Sb avec une demi-vie de 2,75 ans. De plus, 29 états métastables ont été caractérisés. Le plus stable d'entre eux est 120m1 Sb avec une demi-vie de 5,76 jours. Isotopes qui sont plus légers que l'écurie 123 Sb ont tendance à se désintégrer par β + désintégration , et ceux qui sont plus lourds ont tendance à se désintégrer par β - décomposition , à quelques exceptions près.

Occurrence

Stibnite , Chine CM29287 Carnegie Museum of Natural History spécimen exposé dans Hillman Hall of Minerals and Gems

L'abondance de l' antimoine dans la Terre croûte est estimée à 0,2 à 0,5 parties par million , comparables à thallium à 0,5 partie par million et de l' argent à 0,07 ppm. Même si cet élément n'est pas abondant, on le trouve dans plus de 100 espèces minérales . L' antimoine se trouve parfois en mode natif (par exemple , l' antimoine haute ), mais plus fréquemment il se trouve dans le sulfure de stibine (Sb 2 S 3 ) qui est le minerai prédominant minéral .

Composés

Les composés de l'antimoine sont souvent classés selon leur état d'oxydation : Sb(III) et Sb(V). L' état d'oxydation +5 est plus stable.

Oxydes et hydroxydes

Le trioxyde d'antimoine se forme lorsque l'antimoine est brûlé dans l'air. En phase gazeuse, la molécule du composé est Sb
4
O
6
, mais il polymérise en se condensant. Pentoxyde d'antimoine ( Sb
4
O
dix
) ne peut se former que par oxydation avec de l' acide nitrique concentré . L'antimoine forme également un oxyde de valence mixte, le tétroxyde d'antimoine ( Sb
2
O
4
), qui comprend à la fois Sb(III) et Sb(V). Contrairement aux oxydes de phosphore et d' arsenic , ces oxydes sont amphotères , ne forment pas d' oxoacides bien définis et réagissent avec les acides pour former des sels d'antimoine.

Acide antimoine Sb(OH)
3
est inconnue, mais l'antimonite de sodium à base conjuguée ( [Na
3
SbO
3
]
4
) se forme lors de la fusion d'oxyde de sodium et de Sb
4
O
6
. Des antimonites de métaux de transition sont également connus. L'acide antimonique n'existe que sous forme d'hydrate HSb(OH)
6
, formant des sels comme l'anion antimonate Sb(OH)
6
. Lorsqu'une solution contenant cet anion est déshydratée, le précipité contient des oxydes mixtes.

De nombreux minerais d'antimoine sont des sulfures, dont la stibine ( Sb
2
S
3
), pyrargyrite ( Ag
3
SbS
3
), zinkenite , jamesonite et boulangerite . Le pentasulfure d'antimoine est non stoechiométrique et contient de l'antimoine à l'état d' oxydation +3 et des liaisons S–S. Plusieurs thioantimonides sont connus, tels que [Sb
6
S
dix
]2−
et [Sb
8
S
13
]2−
.

Halogénures

L'antimoine forme deux séries d' halogénures : SbX
3
et SbX
5
. Les trihalogénures SbF
3
, SbCl
3
, SbBr
3
, et SbI
3
sont tous des composés moléculaires ayant une géométrie moléculaire pyramidale trigonale .

Le trifluorure SbF
3
est préparé par la réaction de Sb
2
O
3
avec HF :

Sb
2
O
3
+ 6 HF → 2 SbF
3
+ 3H
2
O

Il est acide de Lewis et accepte facilement les ions fluorure pour former les anions complexes SbF
4
et SbF2−
5
. SbF fondu
3
est un faible conducteur électrique . Le trichlorure SbCl
3
est préparé en dissolvant Sb
2
S
3
en acide chlorhydrique :

Sb
2
S
3
+ 6 HCl → 2 SbCl
3
+ 3H
2
S
Structure du SbF 5 gazeux

Les pentahalogénures SbF
5
et SbCl
5
ont une géométrie moléculaire bipyramidale trigonale en phase gazeuse, mais en phase liquide, SbF
5
est polymère , alors que SbCl
5
est monomère. SbF
5
est un puissant acide de Lewis utilisé pour fabriquer le superacide acide fluoroantimonique ("H 2 SbF 7 ").

Les oxyhalogénures sont plus courants pour l'antimoine que pour l'arsenic et le phosphore. Le trioxyde d'antimoine se dissout dans l'acide concentré pour former des composés d'oxoantimonyle tels que SbOCl et (SbO)
2
DONC
4
.

Antimoniures, hydrures et composés organoantimoine

Les composés de cette classe sont généralement décrits comme des dérivés de Sb 3− . L'antimoine forme des antimoniures avec les métaux, tels que l'antimoniure d'indium (InSb) et l'antimoniure d'argent ( Ag
3
Sb
). Les antimoniures de métaux alcalins et de zinc, tels que Na 3 Sb et Zn 3 Sb 2 , sont plus réactifs. Le traitement de ces antimoniures avec de l' acide produit le gaz hautement instable stibine , SbH
3
:

Sb3−
+ 3H+
SbH
3

La stibine peut également être produite en traitant le Sb3+
des sels avec des réactifs hydrures tels que le borohydrure de sodium . La stibine se décompose spontanément à température ambiante. Parce que la stibine a une chaleur de formation positive , elle est thermodynamiquement instable et donc l'antimoine ne réagit pas directement avec l' hydrogène .

Les composés organoantimoine sont typiquement préparés par alkylation d'halogénures d'antimoine avec des réactifs de Grignard . Une grande variété de composés sont connus avec des centres à la fois Sb(III) et Sb(V), y compris des dérivés chloro-organiques mixtes, des anions et des cations. Les exemples incluent Sb(C 6 H 5 ) 3 ( triphénylstibine ), Sb 2 (C 6 H 5 ) 4 (avec une liaison Sb-Sb) et [Sb(C 6 H 5 )] n cyclique . Les composés organo-antimoine pentacoordonnés sont courants, des exemples étant Sb(C 6 H 5 ) 5 et plusieurs halogénures apparentés.

Histoire

Un cercle non ombré surmonté d'une croix.
L'un des symboles alchimiques de l'antimoine

Le sulfure d'antimoine (III) , Sb 2 S 3 , a été reconnu dans l'Égypte prédynastique comme cosmétique pour les yeux ( khôl ) dès 3100 avant JC environ , lorsque la palette cosmétique a été inventée.

Un artefact, dit faire partie d'un vase, en antimoine datant à environ 3000 ans avant JC a été trouvé à Tello , Chaldée (partie de l' actuel Irak ), et un objet en cuivre plaqué avec de l' antimoine datant entre 2500 avant JC et 2200 avant JC a été trouvé en Egypte . Austen, lors d'une conférence donnée par Herbert Gladstone en 1892, a commenté que « nous ne connaissons l'antimoine à l'heure actuelle que comme un métal très cassant et cristallin, qui pourrait difficilement être façonné dans un vase utile, et donc cette remarquable « trouvaille » (artefact mentionné ci-dessus) doit représenter l'art perdu de rendre l'antimoine malléable."

L'archéologue britannique Roger Moorey n'était pas convaincu que l'artefact était bien un vase, mentionnant que Selimkhanov, après son analyse de l'objet Tello (publié en 1975), "a tenté de relier le métal à l'antimoine naturel transcaucasien" (c'est-à-dire métal natif) et que " les objets en antimoine de Transcaucasie sont tous de petits ornements personnels." Cela affaiblit les preuves d'un art perdu « de rendre l'antimoine malléable ».

Le savant romain Pline l'Ancien a décrit plusieurs façons de préparer le sulfure d'antimoine à des fins médicales dans son traité d'Histoire naturelle . Pline l'Ancien a également fait une distinction entre les formes « masculines » et « féminines » de l'antimoine ; la forme mâle est probablement le sulfure, tandis que la forme femelle, qui est supérieure, plus lourde et moins friable, a été soupçonnée d'être de l'antimoine métallique natif.

Le naturaliste grec Pedanius Dioscorides a mentionné que le sulfure d'antimoine pouvait être grillé par chauffage par un courant d'air. On pense que cela a produit de l'antimoine métallique.

Le métallurgiste italien Vannoccio Biringuccio a décrit une procédure pour isoler l'antimoine.

L'isolement intentionnel de l'antimoine est décrit par Jabir ibn Hayyan avant 815 après JC. Une description d'une procédure pour isoler l'antimoine est donnée plus tard dans le livre de 1540 De la pirotechnia de Vannoccio Biringuccio , antérieur au livre plus célèbre de 1556 d' Agricola , De re metallica . Dans ce contexte, Agricola a souvent été crédité à tort de la découverte de l'antimoine métallique. Le livre Currus Triumphalis Antimonii (Le char triomphal de l'antimoine), décrivant la préparation de l'antimoine métallique, a été publié en Allemagne en 1604. Il aurait été écrit par un moine bénédictin , écrivant sous le nom de Basilius Valentinus au 15ème siècle ; s'il était authentique, ce qui n'est pas le cas, il serait antérieur à Biringuccio.

L'antimoine métallique était connu du chimiste allemand Andreas Libavius en 1615 qui l'obtenait en ajoutant du fer à un mélange fondu de sulfure d'antimoine, de sel et de tartrate de potassium . Cette procédure a produit de l'antimoine avec une surface cristalline ou étoilée.

Avec l'avènement des défis à la théorie du phlogistique , il a été reconnu que l'antimoine est un élément formant des sulfures, des oxydes et d'autres composés, tout comme d'autres métaux.

La première découverte d'antimoine pur d'origine naturelle dans la croûte terrestre a été décrite par le scientifique suédois et ingénieur du district minier local Anton von Swab en 1783; l' échantillon type a été collecté à la mine d'argent de Sala dans le district minier de Bergslagen à Sala , dans le Västmanland , en Suède .

Étymologie

La forme latine médiévale, dont les langues modernes et le grec byzantin tardif tirent leurs noms d'antimoine, est antimoine . L'origine de ceci est incertaine; toutes les suggestions ont des difficultés de forme ou d'interprétation. L' étymologie populaire , de ἀντίμοναχός anti-monachos ou français antimoine , a encore des adeptes ; cela signifierait « tueur de moines », et s'explique par le fait que de nombreux premiers alchimistes étaient des moines et que l'antimoine était toxique. Cependant, la faible toxicité de l'antimoine (voir ci-dessous) rend cela peu probable.

Une autre étymologie populaire est le mot grec hypothétique ἀντίμόνος antimonos , « contre la solitude », expliqué comme « non trouvé comme métal », ou « non trouvé sans alliage ». Lippmann a conjecturé un mot grec hypothétique ανθήμόνιον anthemonion , qui signifierait « fleuret », et cite plusieurs exemples de mots grecs apparentés (mais pas celui-là) qui décrivent l' efflorescence chimique ou biologique .

Les premières utilisations de l' antimoine comprennent les traductions, en 1050–1100, par Constantin l'Africain de traités médicaux arabes. Plusieurs autorités pensent que l' antimoine est une corruption de scribe d'une certaine forme arabe ; Meyerhof le dérive d' ithmid ; d'autres possibilités incluent athimar , le nom arabe du métalloïde, et un hypothétique as-stimmi , dérivé du grec ou parallèle au grec.

Le symbole chimique standard de l'antimoine (Sb) est attribué à Jöns Jakob Berzelius , qui a dérivé l'abréviation de stibium .

Les anciens mots pour l'antimoine ont pour la plupart, comme sens principal, khôl , le sulfure d'antimoine.

Les Égyptiens appelaient l'antimoine mśdmt ; dans les hiéroglyphes , les voyelles sont incertaines, mais la forme copte du mot est ⲥⲧⲏⲙ (stēm). Le mot grec, στίμμι stimmi , est probablement un mot de prêt de l' arabe ou de égyptien stm

O34
D46
G17 F21
D4

et est utilisé par les poètes tragiques attiques du 5ème siècle avant JC. Les Grecs postérieurs ont également utilisé στἰβι stibi , tout comme Celse et Pline , écrivant en latin, au premier siècle de notre ère. Pline donne aussi les noms de stimi , larbaris , albâtre , et le platyophthalmos "très courant" , "grand œil" (à cause de l'effet du cosmétique). Les auteurs latins ultérieurs ont adapté le mot au latin comme stibium . Le mot arabe pour la substance, par opposition au cosmétique, peut apparaître comme إثمد ithmid, athmoud, othmod ou uthmod . Littré suggère que la première forme, qui est la plus ancienne, dérive de stimmida , un accusatif de stimmi .

Production

Production mondiale d'antimoine en 2010
Tendance de la production mondiale d'antimoine

Principaux producteurs et volumes de production

Le British Geological Survey (BGS) a indiqué qu'en 2005, la Chine était le premier producteur d'antimoine avec environ 84 % de la part mondiale, suivie à distance par l'Afrique du Sud, la Bolivie et le Tadjikistan. La mine de Xikuangshan dans la province du Hunan possède les plus grands gisements de Chine avec un gisement estimé à 2,1 millions de tonnes métriques.

En 2016, selon l' US Geological Survey , la Chine représentait 76,9% de la production totale d'antimoine, suivie en deuxième position par la Russie avec 6,9% et le Tadjikistan avec 6,2%.

Production d'antimoine en 2016
Pays Tonnes % Du total
 Chine 100 000 76,9
 Russie 9 000 6.9
 Tadjikistan 8 000 6.2
 Bolivie 4 000 3.1
 Australie 3 500 2.7
Top 5 124 500 95,8
Monde total 130 000 100,0

La production chinoise d'antimoine devrait diminuer à l'avenir, car les mines et les fonderies sont fermées par le gouvernement dans le cadre du contrôle de la pollution. Surtout en raison de l'entrée en vigueur d'une loi sur la protection de l'environnement en janvier 2015 et de l'entrée en vigueur des « normes d'émission de polluants pour le stanum, l'antimoine et le mercure », les obstacles à la production économique sont plus élevés. Selon le Bureau national des statistiques de Chine, en septembre 2015, 50 % de la capacité de production d'antimoine dans la province du Hunan (la province possédant les plus grandes réserves d'antimoine en Chine) n'avait pas été utilisée.

Selon le rapport Roskill, la production déclarée d'antimoine en Chine a diminué et n'augmentera probablement pas dans les années à venir. Aucun gisement important d'antimoine en Chine n'a été développé depuis une dizaine d'années, et les réserves économiques restantes s'épuisent rapidement.

Les plus grands producteurs d'antimoine au monde, selon Roskill, sont énumérés ci-dessous :

Les plus grands producteurs d'antimoine en 2010.
Pays Société Capacité
(tonnes par an)
 Chine Étoile scintillante Hsikwangshan 55 000
 Chine Groupe d'étain de Chine 20 000
 Chine Exploitation minière du Hunan Chenzhou 20 000
 Chine Antimoine de Shenyang Huachang 15 000
 Russie GéoProMine 6 500
 Canada Castor Brook 6 000
 Afrique du Sud Murchison consolidé 6 000
 Birmanie divers 6 000
 Tadjikistan Décompresser 5 500
 Bolivie divers 5.460
 Australie Ressources de Mandalay 2 750
 Turquie Cengiz & Özdemir Antimuan Madenleri 2 400
 Kazakhstan Kazzinc 1 000
 Thaïlande inconnu 600
 Kirghizistan Kadamdzhai 500
 Laos SRS 500
 Mexique Antimoine américain 70

Réserves

Réserves mondiales d'antimoine en 2015
Pays Réserves
(tonnes de teneur en antimoine)
% Du total
 les gens de la République de Chine 950 000 47,81
 Russie 350 000 17,61
 Bolivie 310 000 15,60
 Australie 140 000 7.05
 États Unis 60 000 3.02
 Tadjikistan 50 000 2,52
 Afrique du Sud 27 000 1,36
Autres pays 100 000 5.03
Monde total 1 987 000 100,0

Processus de production

L'extraction de l'antimoine des minerais dépend de la qualité et de la composition du minerai. La plupart de l'antimoine est extrait sous forme de sulfure; les minerais à faible teneur sont concentrés par flottation par mousse , tandis que les minerais à plus forte teneur sont chauffés à 500-600 °C, température à laquelle la stibine fond et se sépare des minéraux de la gangue . L'antimoine peut être isolé du sulfure d'antimoine brut par réduction avec de la ferraille :

Sb
2
S
3
+ 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

Le sulfure est converti en un oxyde ; le produit est ensuite grillé, parfois dans le but de vaporiser l'oxyde d'antimoine(III) volatil, qui est récupéré. Ce matériau est souvent utilisé directement pour les principales applications, les impuretés étant l'arsenic et le sulfure. L'antimoine est isolé de l'oxyde par une réduction carbothermique :

2 Sb
2
O
3
+ 3 C → 4 Sb + 3 CO
2

Les minerais à faible teneur sont réduits dans des hauts fourneaux tandis que les minerais à plus haute teneur sont réduits dans des fours à réverbère .

Risque d'approvisionnement et classement des minéraux critiques

L'antimoine a toujours été classé haut dans les listes de risques européennes et américaines concernant la criticité de l'élément, indiquant le risque relatif pour l'approvisionnement en éléments chimiques ou en groupes d'éléments requis pour maintenir l'économie et le mode de vie actuels.

La plupart de l'antimoine importé en Europe et aux États-Unis provenant de Chine, la production chinoise est essentielle à l'approvisionnement. Alors que la Chine révise et augmente les normes de contrôle de l'environnement, la production d'antimoine est de plus en plus restreinte. De plus, les quotas d'exportation chinois pour l'antimoine ont diminué ces dernières années. Ces deux facteurs augmentent le risque d'approvisionnement tant pour l'Europe que pour les États-Unis.

L'Europe 

Selon la liste des risques BGS 2015, l'antimoine est classé deuxième (après les éléments des terres rares) sur l'indice de risque d'approvisionnement relatif. Cela indique qu'il présente actuellement le deuxième risque d'approvisionnement le plus élevé pour les éléments chimiques ou les groupes d'éléments qui ont une valeur économique pour l'économie et le mode de vie britanniques. En outre, l'antimoine a été identifié comme l'une des 20 matières premières critiques pour l'UE dans un rapport publié en 2014 (qui a révisé le rapport initial publié en 2011). Comme le montre la figure xxx, l'antimoine maintient un risque d'approvisionnement élevé par rapport à son importance économique. 92% de l'antimoine est importé de Chine, ce qui représente une concentration de production significativement élevée.

nous

De nombreuses analyses ont été menées aux États-Unis pour définir quels métaux devraient être qualifiés de stratégiques ou critiques pour la sécurité de la nation. Les définitions exactes n'existent pas et les opinions sur ce qui constitue un minerai stratégique ou critique pour la sécurité des États-Unis divergent.

En 2015, aucun antimoine n'a été extrait aux États-Unis, le métal est importé. Au cours de la période 2011-2014, 68 % de l'antimoine américain provenait de Chine, 14 % d'Inde, 4 % du Mexique et 14 % d'autres sources. Il n'existe actuellement aucun stock public connu du gouvernement.

Le "Sous-comité des chaînes d'approvisionnement en minéraux critiques et stratégiques" des États-Unis a examiné 78 ressources minérales de 1996 à 2008. Il a constaté qu'un petit sous-ensemble de minéraux, dont l'antimoine, est systématiquement tombé dans la catégorie des minéraux potentiellement critiques. À l'avenir, une deuxième évaluation sera faite du sous-ensemble de minéraux trouvé pour identifier ceux qui devraient être définis comme présentant un risque important et critique pour les intérêts américains.

Applications

Environ 60% de l'antimoine est consommé dans les retardateurs de flamme et 20% est utilisé dans les alliages pour les batteries, les paliers lisses et les soudures.

Ignifuges

L'antimoine est principalement utilisé comme trioxyde pour les composés ignifuges , toujours en combinaison avec des retardateurs de flamme halogénés, sauf dans les polymères contenant des halogènes. L'effet retardateur de flamme du trioxyde d'antimoine est produit par la formation de composés d'antimoine halogénés, qui réagissent avec les atomes d'hydrogène, et probablement aussi avec les atomes d'oxygène et les radicaux OH, inhibant ainsi le feu. Les marchés de ces produits ignifuges comprennent les vêtements pour enfants, les jouets, les avions et les housses de siège d'automobile. Ils sont également ajoutés aux résines de polyester dans les composites de fibre de verre pour des articles tels que les capots de moteurs d'avions légers. La résine brûlera en présence d'une flamme générée extérieurement, mais s'éteindra lorsque la flamme extérieure sera retirée.

Alliages

L'antimoine forme un alliage très utile avec le plomb , augmentant sa dureté et sa résistance mécanique. Pour la plupart des applications impliquant du plomb, des quantités variables d'antimoine sont utilisées comme métal d'alliage. Dans les batteries plomb-acide , cet ajout améliore la résistance de la plaque et les caractéristiques de charge. Pour les voiliers, les quilles en plomb sont utilisées pour fournir un moment de redressement, allant de 600 lb à plus de 200 tonnes pour les plus grands superyachts à voile ; pour améliorer la dureté et la résistance à la traction de la quille en plomb, l'antimoine est mélangé avec du plomb entre 2% et 5% en volume. L' antimoine est utilisé dans les alliages antifriction (tels que le métal Babbitt ), en balles et la grenaille de plomb , câble électrique gaine, métal de type (par exemple, pour Linotype machines d' impression), soudure (quelques « sans plomb » brasures contiennent 5% Sb), en étain et en alliages durcisseurs à faible teneur en étain dans la fabrication de tuyaux d'orgue .

Autres applications

Trois autres applications consomment presque tout le reste de l'offre mondiale. Une application est en tant que stabilisant et catalyseur pour la production de téréphtalate de polyéthylène . Un autre est en tant qu'agent de collage pour éliminer les bulles microscopiques dans le verre , principalement pour les écrans de télévision - les ions d'antimoine interagissent avec l'oxygène, supprimant la tendance de ce dernier à former des bulles. La troisième application concerne les pigments.

L'antimoine est de plus en plus utilisé dans les semi-conducteurs comme dopant dans les plaquettes de silicium de type n pour les diodes , les détecteurs infrarouges et les dispositifs à effet Hall . Dans les années 1950, les émetteurs et les collecteurs des transistors à jonction en alliage npn étaient dopés avec de minuscules billes d'un alliage plomb- antimoine. L'antimoniure d'indium est utilisé comme matériau pour les détecteurs infrarouges moyens .

La biologie et la médecine ont peu d'utilisations pour l'antimoine. Les traitements contenant de l'antimoine, appelés antimoines , sont utilisés comme émétiques . Les composés d'antimoine sont utilisés comme médicaments antiprotozoaires . Le tartrate d'antimoine de potassium , ou tartre émétique, était autrefois utilisé comme médicament anti- schistosomique à partir de 1919. Il a ensuite été remplacé par le praziquantel . L'antimoine et ses composés sont utilisés dans plusieurs préparations vétérinaires , telles que l'antimoine et le thiomalate d'antimoine de lithium, comme revitalisant pour la peau des ruminants . L'antimoine a un effet nourrissant ou revitalisant sur les tissus kératinisés chez les animaux.

Les médicaments à base d'antimoine, tels que l' antimoniate de méglumine , sont également considérés comme les médicaments de choix pour le traitement de la leishmaniose chez les animaux domestiques . En plus d'avoir de faibles indices thérapeutiques , les médicaments ont une pénétration minimale dans la moelle osseuse , où résident certains des amastigotes de Leishmania , et guérir la maladie - en particulier la forme viscérale - est très difficile. L'antimoine élémentaire en tant que pilule d'antimoine était autrefois utilisé comme médicament. Il pourrait être réutilisé par d'autres après ingestion et élimination.

Le sulfure d'antimoine (III) est utilisé dans les têtes de certaines allumettes de sûreté . Les sulfures d'antimoine aident à stabiliser le coefficient de friction dans les matériaux des plaquettes de frein automobile. L'antimoine est utilisé dans les balles, les traceurs de balles, la peinture, l'art du verre et comme opacifiant dans l' émail . L'antimoine-124 est utilisé avec le béryllium dans les sources de neutrons ; les rayons gamma émis par l'antimoine-124 initient la photodésintégration du béryllium. Les neutrons émis ont une énergie moyenne de 24 keV. L'antimoine naturel est utilisé dans les sources de neutrons de démarrage .

Historiquement, la poudre dérivée de l'antimoine broyé ( khôl ) a été appliquée sur les yeux avec une tige de métal et avec sa salive, pensée par les anciens pour aider à guérir les infections oculaires. La pratique est toujours observée au Yémen et dans d'autres pays musulmans.

Précautions

Les effets de l'antimoine et de ses composés sur la santé humaine et environnementale diffèrent considérablement. L'antimoine élémentaire n'affecte pas la santé humaine et environnementale. L'inhalation de trioxyde d'antimoine (et de particules similaires de poussière de Sb(III) peu solubles telles que la poussière d'antimoine) est considérée comme nocive et suspectée de provoquer le cancer. Cependant, ces effets ne sont observés que chez les rats femelles et après une exposition prolongée à de fortes concentrations de poussière. Les effets sont supposés être attribués à l'inhalation de particules de Sb peu solubles entraînant une altération de la clairance pulmonaire, une surcharge pulmonaire, une inflammation et finalement la formation de tumeurs, et non à une exposition aux ions antimoine (OCDE, 2008). Les chlorures d'antimoine sont corrosifs pour la peau. Les effets de l'antimoine ne sont pas comparables à ceux de l'arsenic ; cela pourrait être causé par les différences significatives d'absorption, de métabolisme et d'excrétion entre l'arsenic et l'antimoine.

Pour l'absorption orale, la CIPR (1994) a recommandé des valeurs de 10 % pour le tartre émétique et de 1 % pour tous les autres composés d'antimoine. L'absorption cutanée des métaux est estimée à au plus 1 % (HERAG, 2007). L'absorption par inhalation du trioxyde d'antimoine et d'autres substances Sb(III) peu solubles (telles que la poussière d'antimoine) est estimée à 6,8 % (OCDE, 2008), alors qu'une valeur <1 % est dérivée pour les substances Sb(V). L'antimoine (V) n'est pas quantitativement réduit en antimoine (III) dans la cellule, et les deux espèces existent simultanément.

L'antimoine est principalement excrété du corps humain par l'urine. L'antimoine et ses composés n'ont pas d'effets aigus sur la santé humaine, à l'exception du tartrate d' antimoine et de potassium ("tartre émétique"), un promédicament qui est intentionnellement utilisé pour traiter les patients atteints de leishmaniose .

Un contact prolongé de la peau avec la poussière d'antimoine peut provoquer une dermatite. Cependant, il a été convenu au niveau de l'Union européenne que les éruptions cutanées observées ne sont pas spécifiques à la substance, mais très probablement dues à un blocage physique des canaux sudoripares (ECHA/PR/09/09, Helsinki, 6 juillet 2009). La poussière d'antimoine peut également être explosive lorsqu'elle est dispersée dans l'air; lorsqu'il est dans un solide en vrac, il n'est pas combustible.

L'antimoine est incompatible avec les acides forts, les acides halogénés et les oxydants ; lorsqu'il est exposé à de l'hydrogène nouvellement formé, il peut former de la stibine (SbH 3 ).

La moyenne pondérée dans le temps (TWA) sur 8 heures est fixée à 0,5 mg/m 3 par l' American Conference of Governmental Industrial Hygienists et par l' Occupational Safety and Health Administration (OSHA) comme limite d'exposition légale admissible (PEL) sur le lieu de travail. . L' Institut national pour la sécurité et la santé au travail (NIOSH) a fixé une limite d'exposition recommandée (REL) de 0,5 mg/m 3 en tant que TWA de 8 heures.

Les composés d'antimoine sont utilisés comme catalyseurs pour la production de polyéthylène téréphtalate (PET). Certaines études signalent une lixiviation mineure d'antimoine des bouteilles en PET dans les liquides, mais les niveaux sont inférieurs aux recommandations pour l'eau potable. Les concentrations d'antimoine dans les concentrés de jus de fruits étaient un peu plus élevées (jusqu'à 44,7 µg/L d'antimoine), mais les jus ne relèvent pas de la réglementation sur l'eau potable. Les recommandations pour l'eau potable sont les suivantes :

La dose journalière tolérable (DJA) proposée par l'OMS est de 6 µg d'antimoine par kilogramme de poids corporel. La valeur de danger immédiat pour la vie ou la santé (IDLH) de l'antimoine est de 50 mg/m 3 .

Toxicité

Certains composés de l'antimoine semblent être toxiques, en particulier le trioxyde d'antimoine et le tartrate d'antimoine et de potassium. Les effets peuvent être similaires à ceux d'un empoisonnement à l'arsenic. L'exposition professionnelle peut provoquer une irritation respiratoire, une pneumoconiose , des taches d'antimoine sur la peau, des symptômes gastro-intestinaux et des arythmies cardiaques. De plus, le trioxyde d'antimoine est potentiellement cancérigène pour l'homme.

Des effets nocifs sur la santé ont été observés chez les humains et les animaux à la suite d'une exposition par inhalation, par voie orale ou cutanée à l'antimoine et aux composés de l'antimoine. La toxicité de l'antimoine se produit généralement en raison d'une exposition professionnelle, pendant le traitement ou d'une ingestion accidentelle. On ne sait pas si l'antimoine peut pénétrer dans le corps par la peau. La présence de faibles niveaux d'antimoine dans la salive peut également être associée à la carie dentaire .

Voir également

Remarques

Les références

Bibliographie

Liens externes