Antimoine : présentation

Elément Antimoine

Sb (Z = 51)

De l’alchimie à la chimie

 

Structure électronique, configuration de l'état fondamental

La configuration électronique de l’état fondamental est (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2(4p)6(4d)10(4f14)(5s)2(5p)3 ou [Kr](4d)10(5s)2(5p)3.

Place dans la classification périodique

L’antimoine appartient au bloc des éléments p. Il se place dans la colonne 15 (celle de l’azote) et à la 5ème période.

Abondance dans la nature

L’antimoine est le 62ème élément le plus abondant dans la répartition massique dans la croûte terrestre : 0,2-0,5 ppm.

Principaux minerais

Il existe rarement à l’état natif. Le principal minerai est la stibine Sb2S3, (Chine, Afrique du Sud, Mexique, Bolivie et Chili). Il se trouve aussi dans la stibiconite Sb(III)Sb(V)2O6(OH), l’ullmannite NiSbS. A titre de curiosité, aimable pour son nom, citons aussi la tétraédrite : Cu3SbS3 ou la cervantite Sb(III)Sb(V)O4 (de Cervantes, Galicia).

Propriétés chimiques

La structure électronique du dernier niveau d’énergie de l’atome d’antimoine comprend trois électrons célibataires sur le niveau 5p. La formation de 3 ou 5 liaisons covalentes est donc possible. Les structures sont souvent marquées par la présence de la paire libre 5s2.

Les propriétés chimiques sont très comparables à celles de l’arsenic, avec une réactivité moins grande.

L’antimoine est stable à l’air et à l’humidité à température ambiante. Il s’oxyde en chauffant et peut donner divers oxydes : Sb2O3, Sb2O4 (un atome est au degré d’oxydation +III et l’autre au degré d’oxydation +V), Sb2O5. Avec les halogènes, il donne SbX3 et SbF5. L’hydrure SbH3 n’est pas obtenu directement à partir de la réaction avec H2. Il est thermiquement instable (à l’ambiante) et toxique.

Principaux degrés d'oxydation

Les principaux degrés d’oxydation de l’antimoine sont –III (SbH3), O (Sb), III (SbX3, Sb2S3), V (SbF5, [Sb(OH)6]-, Sb2S5). Il existe aussi des composés à valence mixte comme Sb(III)Sb(V)O4,

Principaux composés

Les composés de l’antimoine sont nombreux : hydrure (SbH3), halogénures SbX3 (X= F, Cl, Br, I), SbX5 (X= F, Cl), hydroxyde ([Sb(OH)6]-), les oxydes, déjà cités, le nitrure (SbN).

Le pentafluorure d’antimoine SbF5 réagit avec l’acide fluorhydrique HF et donne ([H2F]+ [SbF6]-. C’est un « superacide » capable de protoner tous les composés organiques en donnant de carbocations (Cf. la sitographie Nobel). Avec l’acide fluorosulfurique HSO3F, on obtient même un acide encore plus fort, affublé du nom de « magique », [(HO)2SOF]+ [SO3F-SbF5]-.

Les sulfure (Sb2S3), séléniure (Sb2Se3) et tellurure (Sb2Te3) sont des semi-conducteurs à faible gap (1,7; 1,3 et 0,3 eV respectivement).

Il existe des composés organométalliques comme avec l’arsenic mais ils ont été moins étudiés : SbR3, SbPh3, halogénostibines, RSbX2 (R=alkyl, aryl), Me2SbX3 , etc.
Il existe de nombreux alliages avec le nickel, le fer, le ruthénium, l’osmium …

Principales propriétés physicochimiques

Les données sur les énergies d'ionisation, l'électronégativité, la nature des liaisons figurent dans les adresses données dans la sitographie.

L’antimoine est un métal présentant des propriétés à mi-chemin entre métaux et semi-conducteurs. En électronique, l’antimoine sert de dopant (semi-conducteur n, comme avec le phosphore également dans la colonne 15.

Propriétés atomiques et isotopes

L’antimoine existe sous deux isotopes stables  121Sb (57,3% des atomes) et 123Sb (42,7%).

Importance industrielle et économique

L’antimoine est essentiellement utilisé comme ignifugeant (moitié de l’utilisation), élément d’alliage (améliorant les propriétés mécaniques : dureté, qualités antifriction), pigment (sous forme de chlorure, d’oxydes, de sulfures, d’antimoniate de sodium).

Son utilisation comme dopant de semi-conducteur se développe.

Toxicité - importance biologique

La toxicité de l'antimoine et de ses composés est comparable à celle de l’arsenic qui le précède dans le groupe 15. Elle varie avec l'état chimique de l'élément et les quantités absorbées. L’antimoine peut pénétrer dans l’organisme par l’air respiré ou par la nourriture. Les personnes qui travaillent avec de l’antimoine sont les plus exposées. On en trouve également dans l’eau minérale contenue dans des bouteilles de poly-téréphtalate d’éthylène qui est synthétisé avec un catalyseur contenant de l’antimoine. Les troubles vont d’une irritation superficielle à des atteintes possibles des poumons, du cœur, de l’appareil digestif (voir dossiers dans la sitographie).

Il a été très utilisé en médecine par les alchimistes et il se dit que ses vertus, exercées sur les moines à l’époque où l’oratoire était proche du laboratoire, lui ont valu son nom.

Histoire, Date de la mise en évidence

Connu depuis la haute Antiquité un fragment de vase chaldéen daté de -4000 ans est en antimoine moulé, la stibine réduite en poudre servait à teinter les sourcils (-2500).

L’utilisation de l’antimoine en médecine par les alchimistes remonte à l’antiquité.

Origine du nom et du symbole 

L’origine est incertaine. Plusieurs hypothèses sont envisagées :

- du grec anti monos (qui n’est pas seul)

- du latin stibium, donné par Pline l’Ancien qui, emprunté par les Arabes, aurait évolué en ithmid puis athmond

- une légende du Moyen-âge précise que le mot « antimoine » aurait été donné à la suite de plusieurs décès de moines bénédictins qui faisaient des recherches sur cet élément…

Le symbole, Sb, vient du terme latin stibium.

L'élément en un clin d'œil

Informations essentielles sur l'élément antimoine

 

     Nom : antimoine

     Symbole : Sb

     Numéro atomique: 51

     Masse atomique : 121,757

     Etat standard : solide

     Couleur : blanc argent

     Dans la classification périodique

     Nom du groupe : groupe de l’azote

     Période : 5

     Bloc : p

     Classification: métal

Pour en savoir davantage :

- le produit du jour du 7 mai 2011 sur le site de la SCF (Société chimique de France)

 http://www.societechimiquedefrance.fr/produit-du-jour/antimoine.html

- L’antimoine et le prix Nobel :

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1994/

Le prix Nobel de Chimie 1994 a été attribué à George A. Olah "for his contribution to carbocation chemistry".

« In the early 1960s Olah and co-workers discovered that stable carbocations could be prepared through the use of a new type of extremely acid compounds - far stronger than "classical" acids like sulphuric acid, hydrochloric acid etc. These new acids - some of which were first described by the Canadian inorganic chemist, R. J. Gillespie - became generally known as "superacids". A superacid can for example be prepared from hydrogen fluoride (HF) and antimony pentafluoride (SbF5). »

- Sitographie

- Bibliographie

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