Antimonio: proprietà, ottenimento, reazioni, usi

L’antimonio è un semimetallo appartenente al Gruppo 15 e al 5° Periodo ed è quindi un elemento del blocco p avente configurazione elettronica [Kr] 4d¹⁰, 5s², 5p³.

Il suo simbolo chimico, Sb, deriva dal termine latino stibium, che a sua volta fa riferimento al minerale stibnite o stibina, solfuro di antimonio (Sb₂S₃) di colore nero lucente. La stibnite era ben nota già alle civiltà antiche: gli Egizi la utilizzavano come cosmetico per tracciare il contorno degli occhi, sia per fini estetici sia per proteggere gli occhi dal riverbero del sole e dalle infezioni.

L’antimonio è noto fin dall’antichità per le sue proprietà peculiari, anche se isolato come elemento puro solo molti secoli più tardi. Fu nel XVI secolo che il maestro artigiano e metallurgo senese Vannoccio Biringuccio, pioniere dell’arte fusoria e della chimica dei metalli, riuscì a ottenere l’antimonio metallico a partire dai suoi minerali. La parola antimonio deriva probabilmente dal greco anti e monos, con il significato di “non da solo”, ad indicare il fatto che l’elemento si trova raramente allo stato nativo in natura, ma piuttosto in forma combinata con zolfo o con metalli come rame, piombo e argento..

Oltre alla sua importanza storica e simbolica, l’antimonio si distingue per il suo comportamento chimico intermedio tra quello dei metalli e dei non metalli, che lo rende particolarmente utile in leghe, semiconduttori e nella preparazione di composti come ossidi e solfuri, impiegati in diversi settori industriali e tecnologici.

Proprietà

L’antimonio è un semimetallo fragile e di aspetto bianco-argenteo, con lucentezza metallica. La sua natura intermedia tra metallo e non metallo si riflette anche nelle proprietà fisiche e chimiche: è un cattivo conduttore sia di calore sia di elettricità rispetto ai metalli veri e propri. Una proprietà insolita dell’antimonio è l’aumento di volume durante la solidificazione: quando fonde e successivamente solidifica, il suo volume cresce, un comportamento condiviso con pochissimi elementi come acqua, silicio, bismuto, gallio e germanio. Questa caratteristica lo rende prezioso in alcune leghe metalliche, perché consente di ottenere getti con dettagli più definiti durante la solidificazione.

L’antimonio cristallizza in un reticolo romboedrico e presenta una durezza moderata; la sua struttura lo rende fragile e facilmente sbriciolabile. Ha un punto di fusione relativamente basso (circa 631 °C) e un punto di ebollizione di circa 1587 °C.

Dal punto di vista chimico, l’antimonio presenta numeri di ossidazione che vanno da -3 a +5, sebbene quelli più comuni siano -3, +3 e +5. Nei suoi composti, il numero di ossidazione +3 è tipico delle specie più stabili, mentre il +5 si riscontra in alcuni ossidi e alogenuri in cui l’elemento mostra carattere più marcatamente non metallico. I composti con numero di ossidazione -3, come gli antimoniuri (Sb³⁻), evidenziano invece la sua capacità di comportarsi come un non metallo, combinandosi con metalli più elettropositivi.

Ottenimento

L’antimonio può essere isolato a partire dal solfuro per reazione con il ferro:
Sb₂S₃ + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS

o dall’ossido di antimonio (V) con cianuro di potassio:
Sb₂O₅ + KCN → 2 Sb + 5 KCNO

Reazioni dell’antimonio

Quando è riscaldato reagisce con l’ossigeno per dare l’ossido:
2 Sb_(s) + 3 O_2(g) → Sb₂O_3(s)

A caldo reagisce con l’acqua per formare ossido di antimonio (III) e idrogeno gassoso:
2 Sb_(s) + 3 H₂O_(g) → Sb₂O_3(s) + 3 H_2(g)

Reazioni con gli acidi

Reagisce con l’acido solforico per dare solfato di antimonio (III), biossido di zolfo e acqua:
2 Sb + 6 H₂SO₄ → Sb₂(SO₄)₃ + 3 SO₂ + 6 H₂O

Reagisce con l’acido nitrico concentrato per dare l’acido metaantimonico, biossido di azoto e acqua:
Sb + 5 HNO₃ → HSbO₃ + 5 NO₂ + 2 H₂O

A caldo reagisce con acido nitrico diluito per dare ossido di antimonio, monossido di azoto e acqua:
2 Sb + 2 HNO₃ → Sb₂O₃ + 2 NO + H₂O

A caldo reagisce con acido nitrico concentrato per dare ossido di antimonio (V), biossido di azoto e acqua:
2 Sb + 10 HNO₃ → Sb₂O₅ + 10 NO₂ + 5 H₂O

Ad una temperatura di 30-40°C reagisce con acido cloridrico concentrato e acido nitrico concentrato per dare esacloroantimoniato (V) di idrogeno, biossido di azoto e acqua:
3 Sb + 18 HCl + 5 HNO₃ → 3 H[SbCl₆] + 5 NO₂ + 10 H₂O

Reagisce con gli alogeni per dare i corrispondenti alogenuri di colore bianco ad eccezione dello ioduro di antimonio (III) di colore rosso secondo la reazione generale:
2 Sb + 3 X₂ → 2 SbX₃

Usi

L’antimonio è impiegato principalmente in lega con il piombo per aumentarne la durevolezza e la resistenza meccanica, in particolare nella produzione di batterie per autotrazione, dove migliora le proprietà strutturali delle piastre di piombo e ne riduce la corrosione. In lega con stagno e piombo, spesso con l’aggiunta di rame, arsenico e alluminio, è alla base dei cosiddetti “metalli antifrizione”, utilizzati per la realizzazione di cuscinetti destinati a sopportare carichi elevati e a garantire una buona resistenza all’usura in condizioni di attrito prolungato.

In lega con stagno, rame e bismuto, contribuisce alla produzione del peltro, una lega tradizionale impiegata per la creazione di oggetti artistici, decorativi e utensili di pregio grazie alla sua lucentezza e facilità di lavorazione.

Nel campo dell’elettronica,  trova un importante utilizzo come dopante del silicio per la realizzazione di semiconduttori di tipo n, conferendo al materiale le proprietà necessarie per la fabbricazione di diodi, transistor e altri dispositivi elettronici. L’antimonio è inoltre presente in leghe per tipografia (piombo-antimonio-stagno) e in alcuni tipi di vetri ottici e smalti, a cui conferisce maggiore resistenza chimica e brillantezza.

Un’applicazione di rilievo è quella come componente di ritardanti di fiamma: in combinazione con triossido di antimonio (Sb₂O₃) e composti alogenati, è utilizzato in materiali plastici, tessuti e rivestimenti per ridurre la propagazione degli incendi.

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