Els empèdocles moderns – L’element 51 (Sb) – antimoni (nilpentuni, Npu)

El mot rus Мир té bàsicament dos significats relacionats: pau i món. Aquesta dualitat de significat, moral i física, és present en altres termes. En llatí, hom fa l’oposició entre “mundus” i “immundus”, i sembla que el mot “mundus” podria procedir de l’arrel pre-indogermànica *mh₂nd- que voldria dir ornament (i que en alemany clàssic fa “mandag”, que vol dir alegre o feliç) o de l’arrel *muh₂- que vol dir “rentar, netejar”. De l’adjectiu “mundus” en el sentit de net o pur (o comestible) provindria l’ús del substantiu “mundus” en el sentit del “conjunt de totes les coses creades”, restringit més a la “Terra-planeta” o als “interessos terrenals” (allò de “el món, la carn i el dimoni” que diu l’Església catòlica). Aquesta dualitat també la veiem en el terme grec, κόσμος, que assenyala “el conjunt de les coses creades”, però ho fa en un sentit d’ordre (l’oposició caos/cosmos), d’harmonia, de bellesa. D’aquest terme deriva el verb grec κοσμέω, per indicar accions diverses d’ordenar, disposar, controlar, harmonitzar, embellir, i el mot κοσμητής , per qui fa aquestes tasques i el mot κοσμητική per a la ciència o art de realitzar-les. A la cosmètica, de vegades, li donem unes connotacions superficials, oblidant aquella identificació platònica entre ço bo, ço just i ço bell. La millor cosmètica, és clar, és aquella que passa per natural, per còsmica. O la que compleix rellevants funcions socials, de connexió amb la comunitat i amb la divinitat. Ja en l’Egipte predinàstic, les paletes cosmètiques, on es preparaven els productes de maquillatge d’ulls, de rostre, de llavis, tenen tot un significat, i acaben per adquirir elles mateixes un valor ornamental i cerimonial. Nosaltres, amb elles, arribem al nombre 51 de la nostra sèrie.

Paleta cosmètica en la qual trobem figurats quatre gossos, de la girafa, del lleó i de l’ibis. Tot i que segurament es tractava d’una paleta ornamental, disposa d’un cercle, on es feia la barreja final del “cosmètic”, com ara l’alcofoll per marcar el contorn dels ulls

La descoberta de l’antimoni

Detall d’un fresc d’una tomba egípcia de la XVIII Dinastia (s. XIV a.e.c.), amb una dona amb el contorn d’ulls marcat amb alcofoll

El mot egipci mśdmt es feia servir per al preparat per marcar el contorn d’ulls, elaborat a partir d’unes pólvores minerals, que també van rebre aquesta denominació. Aquest material i la seva preparació i aplicació eren coneguts ja en l’Egipte predinàstic (segle XXXII a.e.c.). Segurament eren el material cosmètic més habitual. La barreja es feia en una paleta, de la qual n’ha quedat testimoni en nombroses paletes cerimonials que, alhora, constitueixen probablement el material arqueològic més representatiu d’aquella època, que culmina en la unió del Baix i de l’Alt Egipte, de Ta-Mehew i Ta-Sheme’aw, de Kumat. Aviat, el coneixement d’aquest i d’altres cosmètics, difongué també als altres països del “Creixent Fèrtil”.

Però aquest material també tenia altres usos. N’és testimoni el fragment d’un vas trobat als jaciments de l’antiga ciutat de Girsu (actual Tell Telloh, Irac), datat a començament del III mil•lenni a.e.c. O d’un objecte de coure revestit d’antimoni, trobat a Egipte, i datat a mitjan del III mil•lenni a.e.c. Aquestes troballes, val a dir-ho, han estat objecte de discussió entre els arqueòlegs durant més d’un segle. Uns han pensat que representen la capacitat dels sumeris d’utilitzar antimoni, procedent de més enllà de Caucas, i de transformar-lo en un material mal•leable. D’altres, n’han disminuït la importància, bo i reconeixent l’ús de l’antimoni en l’elaboració de petits ornaments personals.

L’ús, però, més habitual del “msdmt” o “sdm” era com a cosmètic per a marcar ulls. Hom ha hipotetitzat que, més enllà de l’ús estètic, hi havia unes raons d’utilitat més profunda. Homes, dones i nens hi haurien trobat un protector d’ulls contra les afeccions per la sorra de la Terra Vermella, del Desert.

Recipient de “sorme” de la primera meitat del I mil•lenni a.e.c., procedent de l’àrea iraniana occidental

Probablement de la forma egípcia sdm deriva el mot grec στίμμι (ja present en la literatura tràgica àtica del segle IV a.e.c.) o στἰβι. Aquesta darrera forma grega és la que és adaptada al llatí, en forma de “stibi”, i que Cels (25 a.e.c-50 e.c.) fa servir a “De Medicina”. A la Història Natural, Plini (23-79 e.c.) utilitza també el mot “stibi”, amb la variant “stimi”, i esmentant una família de substàncies (larbaris, alabastre), de la qual la utilitzada amb finalitats cosmètiques rebria el nom de “platyophtalmos” (literalment, que “fa grans els ulls”). Plini distingeix entre la forma masculina i la forma femenina, citant que la segona és més densa i menys fràgil que la primera. Dioscòrides (40-90 e.c.) explica que la segona forma es pot aconseguir de la primera escalfant-la en corrent d’aire.

Una identificació nítida entre totes aquestes descripcions i els materials que coneixement en l’actualitat és encara matèria de controvèrsia. L’arrel semítica k-ḥ-l, que en hebreu fa כחל i en àrab fa كحل, pot correspondre’s a diferents substàncies, amb la finalitat comuna de maquillatge d’ulls. En persa hi ha el mot “sorme”, que és utilitzat en llengües indo-àries (surma/sirma), al costat del mot derivat de les llengües semítiques (kajal/gajal). En rus, el mot “сурьма” deriva del persa. En llengües de l’Àfrica Occidental, trobem el derivat àrab, kwalli, però també el mot tozali.

La literatura alquimista àrab féu un esforç de precisar la terminologia. És de l’àrab kohl, que hom pren en les llengües romàniques el mot “alcofoll” o “alcohol” per referir-se a la pólvora cosmètica, obtinguda de la galena o de l’estibna. Pel que fa al mot clàssic “stibi” deixa pas al mot “antimoni”, que apareix a partir del segle XI e.c. tant en la literatura grega com en la llatina. Com que el llatí “antimonium” apareix inicialment en les traduccions llatines de tractats àrabs que va fer Constantinus Africanus (final del segle XI e.c.), cal pensar que procedeix de l’adaptació d’un mot àrab (ithmid, athimar, al seu torn derivat de l’adaptació àrab del mot grec, as-stimmi). Els alquimistes grecs i llatins posteriors assumiren que “antimoni” podria significar “contrari a la soledat”, i que fos, doncs, una substància que a la natura s’havia de trobar sempre en forma de barreja. Més agosarada era la idea que fos una substància “antimonacal”, és a dir verinosa o detrimental per als monjos (s’entén, per als monjos alquimistes, i com a toxicitat crònica). Hom també ha pensat que derivés del mot grec ανθήμόνιον, en el sentit de substància floral (per l’eflorescència resultant de l’evaporació de l’aigua en la transformació de la forma hidratada a la forma anhidre).

Entre els diferents símbols alquímics de l’antimoni destaca:

que és el símbol del coure (de Venus), invertit. Aquest símbol serà reciclat després com a “globus cruciger”.

Vannoccio Biringuccio (1480-1539)

En el 1540 es publicà pòstumament, a Venècia, “De la pirotechnia”, obra de Vannoccio Biringuccio que tracta de la mineria, extracció, refinat i fossa dels metalls. S’hi descriu la metodologia per obtindre metall d’antimoni.

En “De re metallica” (1556), tractat també de publicació pòstuma, Georgius Agricola (1494-1555). S’explica l’ús de l’estibi (stibium) en tècniques de separació de l’or i de l’argent. En escalfar l’aliatge metàl•lic amb estibi, s’aconsegueix d’una banda sulfur de l’argent i de l’altra una barreja d’or i estibi.

El volum “Currus Triumphalis Antimonii”, publicat en el 1604, i atribuït a Basilius Valentinus, explica entre moltes altres qüestions de l’antimoni, la preparació del metall corresponent.

Andreas Libavius (1555-1616), en el 1615, publica un mètode d’obtenció d’antimoni metàl•lic. Consistia en fondre una barreja d’antimoni nadiu amb sal tartàrica, i afegir-hi ferro. S’aconsegui així antimoni metàl•lic amb una superfície cristal•lina d’aspecte estel•lat.

El desenvolupament de la química moderna introduí modificacions conceptuals. El mot alcohol s’havia referit originàriament a la pols fina produïda per la sublimació de l’estibi o antimoni nadiu, que era la utilitzada com a cosmètic i antisèptic. L’expressió “alcohol d’antimoni” indicava aquest procés d’extracció, de manera que “alcohol” passà a indicar qualsevol pols o fluid obtinguda per destil•lació. Així, també “l’esperit del vi” va rebre el nom d’“alcohol del vi” (Libavius, a “Alchymia”, del 1594, ja parla de “vini alcohol vel vinum alcalisatum”). En el segle XVIII, “alcohol”, en les llengües europees, ja volia dir exclusivament “l’alcohol del ví”. Aquesta transferència fou facilitada pel fet que “l’esperit del vi” és denominat الغول (al-gawl) en la literatura àrab.

Pel que fa a l’antimoni nadiu, hom reconegué que es tractava d’un sulfur de l’antimoni metàl•lic. La matèria primera de l’alcofoll era aquest sulfur d’antimoni, per bé que sovint hom també havia utilitzat sulfur de plom (galena). El sulfur d’antimoni, com a mineral, rebé el nom d’estibnita (o antimonita), mentre que el mot “antimoni” es reservà al metall, que fou reconegut com una substància simple.

Copa d’antimoni, al costat del seu contenidor. És feta d’un peltre de 89% d’estany i 7% d’antimoni. També se’n feien copes d’antimoni de vidre. Encara que les peces conegudes són totes dels segles XVII i XVIII, és possible que n’hi hagi de més antigues. Aquestes copes rebien el nom de “pocula emetica”, “calices vomitorii” o “copes emètiques”. Hom hi deixava reposar vi durant 24 hores, temps suficient per a la formació de l’anomenat tàrtar emètic o tàrtar d’antimoni, que tenia propietats vomitives i laxants.

En el 1783, Anton von Swab va reconèixer per primera vegada l’existència d’antimoni metàl•lic en estat nadiu, en un espècimen recollit a la mina d’argent de Sala (Västmanland, Suècia).

Peça d’antimoni elemental nadiu. L’oxidació superficial genera espècies químiques que generen una acolorida pàtina

En el “Traité Élémentaire de Chimie” (1789), Antoine Lavoisier (1743-1794) reconeix l’antimoni (antimoine) com una de les “substàncies simples metàl•liques oxidables i acidificables”. D’altres s’estimaran més considerar-lo com un “semimetall”.

John Dalton (1766-1844), a New System of Chemical Philosophy (1808), enumera l’antimoni com un dels “elements simples”, i el simbolitza amb les inicials “An”.

Jöns Jacob Berzelius, en el 1813, proposa un sistema de símbols químics basats en les inicials del nom llatí clàssic. Així, doncs, per a l’stibium proposa el símbol St. Ara bé, en la mateixa literatura de Berzelius trobem inconsistències, ja que el símbol St també és utilitzat per a l’estany (stannus). Per evitar confusions, es consolidarà després l’ús del símbol Sb per a l’estibi/antimoni i el símbol Sn per a l’estany. La majoria de llengües modernes tendeix a preferir la forma “antimoni” (amb les variants ortogràfiques i fonètiques que correspongui). Algunes accepten la dualitat amb “estibi” (en romanès, antimoniu/stibiu), d’altres prefereixen aquesta darrera (en lituà, stibis; en kurd, stîbyûm). En rus i en d’altres llengües eurasiàtiques s’ha servat la forma iraniana surma, mentre que en iranià hom ha preferit la forma antimoni (آنتیموان) per referir-se a l’element químic. En àrab s’utilitza انتيمون (ithmid). En xinès s’escriu 銻.

En el 1854, W. P. Blake, que treballava per la Pacific Railroad va identificar una veta metàl•lica de les San Emigdio Mountains com una veta d’antimoni elemental. Blake donà el nom d’Antimony Peak al cim més proper.

John Newlands, en el 1865, presentà una sistematització dels elements químics d’acord amb el llur pes atòmic. Els ordenà numèricament, de manera que a l’antimoni (Sb) li correspongué el nombre 41, la qual cosa el feia caure en el grup del nitrogen, com a element del sisè període (amb el fòsfor en el segon, el manganès en el tercer, l’arsènic en el quart, el didimi i el molibdè en el cinquè, el niobi en el setè i el bismut en el vuitè).

De manera paral•lela, Dmitri Mendeleev, en el 1869, fa una proposta semblant. L’antimoni (Sb = 122) és assignat al cinquè període, dins del grup del nitrogen (amb el fòsfor en el tercer període, l’arsènic en el quart i el bismut en el sisè).

En la taula del 1871, més compacta, Mendeleev manté l’antimoni en el grup del nitrogen (grup 5), però el passa al setè període, per encabir-hi el vanadi i el niobi.

Dissenys posteriors de la taula escindiran el grup V entre el grup VA (grup del vanadi) i el grup VB, el grup del nitrogen, en el qual l’antimoni quedarà establert com a l’element del període 5. Element de transició entre els “metalls” i els “no-metalls”, l’antimoni és comptat habitualment entre els primers, per bé que també se l’agrupa entre els “semimetalls” o “metal•loids”.

En el 1881, Camille Alphonse Faure (1840-1898) introduí innovacions a la bateria d’àcid-plom que havia inventat Gaston Panté (1834-1889) en el 1859. Entre les modificacions hi hagué l’addició d’antimoni a les plaques de plom per millorar-ne les característiques mecàniques.

Des de l’època dels alquimistes es coneixia el tàrtar emètic, que els química moderns havien identificat com a tartrat d’antimoni-potassi (K2Sb2(C4H2O6)2. A l’ús com a emètic, en el 1919 s’hi afegí l’ús com a antiparasitari, concretament contra l’esquistosomiasi, aplicació que retingué fins a la introducció del praziquantel (en els anys 1970).

Rarament s’ha utilitzat l’antimoni metàl•lic en encunyació de monedes, però cal esmentar les emissions que es feren a Guizhou (Xina) en el 1931.

Anvers i revers d’una moneda d’antimoni encunyada a la província de Guizhou, en el 1931. El desgast, degut al fet que es tracta d’un metall tou, desaconsellà la continuïtat de noves encunyacions

L’antimoni: isòtops i abundància

La massa atòmica estàndard de l’antimoni és de 121,760 uma. Aquest valor deriva de la mitjana ponderada dels seus dos isòtops estables, 121Sb i 123Sb. El llistat complet d’isòtops coneguts fa:
– antimoni-103 (103Sb; 102,93969 uma). Nucli format per 51 protons i 52 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,1 s. Decau a estany-103, amb emissió d’un positró.
– antimoni-104 (104Sb; 103,93647 uma). Nucli format per 51 protons i 53 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,47 s. Decau majoritàriament (86%) a estany-104, amb emissió d’un positró, o, alternativament, a estany-103 (7%; amb emissió d’un protó), indi-103 (7%; amb emissió d’un protó i d’un positró) o indi-100 (<1%; amb emissió d’un nucli d’heli-4).
– antimoni-105 (105Sb; 104,93149 uma). Nucli format per 51 protons i 54 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,12 s. Decau normalment (99%) a estany-105 (amb emissió d’un positró) o, alternativament, a estany-104 (1%; amb emissió d’un protó) o a indi-104 (<1%; amb emissió d’un protó i d’un positró).
– antimoni-106 (106Sb; 105,92879 uma). Nucli format per 51 protons i 55 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,6 s. Decau a estany-106, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (106mSb) a 1000 keV, que té una semivida de 2,2•10-7 s.
– antimoni-107 (107Sb; 106,92415 uma). Nucli format per 51 protons i 56 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 4,0 s. Decau a estany-107, amb emissió d’un positró.
– antimoni-108 (108Sb; 107,92216 uma). Nucli format per 51 protons i 57 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 7,4 s. Decau normalment a estany-108 (amb emissió d’un positró) o, alternativament, a indi-107 (amb emissió d’un protó i d’un positró).
– antimoni-109 (109Sb; 108,918132 uma). Nucli format per 51 protons i 58 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 17,3 s. Decau a estany-109, amb emissió d’un positró.
– antimoni-110 (110Sb; 109,91675 uma). Nucli format per 51 protons i 59 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 23,0 s. Decau a estany-110, amb emissió d’un positró.
– antimoni-111 (111Sb; 110,91316 uma). Nucli format per 51 protons i 60 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 75 s. Decau a estany-111, amb emissió d’un positró.
– antimoni-112 (112Sb; 111,912398 uma). Nucli format per 51 protons i 61 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 51,4 s. Decau a estany-112, amb emissió d’un positró.
– antimoni-113 (113Sb; 112,909372 uma). Nucli format per 51 protons i 62 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 400 s (7 minuts). Decau a estany-113, amb emissió d’un positró.
– antimoni-114 (114Sb; 113,90927 uma). Nucli format per 51 protons i 63 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 209 s (3 minuts). Decau a estany-114, amb emissió d’un positró. Posseeix un estat metastable (114mSb) a 495,5 keV, que té una semivida de 2,19•10-4 s.
– antimoni-115 (115Sb; 114,906598 uma). Nucli format per 51 protons i 64 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1930 s (32 minuts). Decau a estany-115, amb emissió d’un positró.
– antimoni-116 (116Sb; 115,906794 uma). Nucli format per 51 protons i 65 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 948 s (16 minuts). Decau a estany-116, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastables, un a 93,99 keV (116m1Sb; que té una semivida de 1,94•10-7 s) i un altre a 380 keV (116m2Sb; que té una semivida de 3620 s i que decau estany-116).
– antimoni-117 (117Sb; 116,904836 uma). Nucli format per 51 protons i 66 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,01•104 s (3 hores). Decau a estany-117, amb emissió d’un positró.
– antimoni-118 (118Sb; 117,905529 uma). Nucli format per 51 protons i 67 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 220 s. Decau a estany-118, amb emissió d’un positró. Posseeix dos estats metastable, un a 50,814 keV (118m1Sb; que té una semivida de 2,06•10-5 s) i un altre a 250 keV (118m2Sb; que té una semivida de 1,80•104 s.
– antimoni-119 (119Sb; 118,903942 uma). Nucli format per 51 protons i 68 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,375•105 s (38 hores). Decau a estany-119, per captura electrònica. Posseeix dos estats metastables, un a 2553,6 keV (119m1Sb; que té una semivida de 1,3•10-7 s) i un altre a 2852 keV (119m2Sb; que té una semivida de 0,85 s).
– antimoni-120 (120Sb; 119,905072 uma). Nucli format per 51 protons i 69 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 953,4 s (16 minuts). Decau a estany-120, amb emissió d’un positró. Posseeix tres estats metastable, 120m1Sb (que té una semivida de 4,98•105 s i que decau a estany-120, amb emissió d’un positró), 120m2Sb (a 78,16 keV, que té una semivida de 2,46•10-7 s) i 120m3Sb (a 2328,3 keV, que té una semivida de 4•10-7 s).
– antimoni-121 (121Sb; 120,9038157 uma). Nucli format per 51 protons i 70 neutrons. És un isòtop estable, per bé que teòricament susceptible de fissió espontània. La seva freqüència és de 57,21%. En part és producte de la fissió de radioisòtops pesants.
– antimoni-122 (122Sb; 121,9051737 uma). Nucli format per 51 protons i 71 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2,35291•105 s (3 dies). Decau normalment (97,59%) a tel•luri-122 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (2,41%), a estany-122 (amb emissió d’un positró). Posseeix tres estats metastable, un a 61,4131 keV (122m1Sb; que té una semivida de 1,86•10-6 s), un altre a 137,4736 keV (122m2Sb; que té una semivida de 5,3•10-4 s) i un tercer a 163,5591 keV (122m3Sb; que té una semivida de 251,5 s, i que decau a l’estat basal).
– antimoni-123 (123Sb; 122,9042140 uma). Nucli format per 51 protons i 72 neutrons. És un isòtop estable, per bé que teòricament susceptible de fissió espontània. La seva freqüència és de 42,79%. En part és producte de la fissió de radioisòtops pesants.
– antimoni-124 (124Sb; 123,9059357 uma). Nucli format per 51 protons i 73 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 5,201•106 s (60 dies). Decau a tel•luri-124, amb emissió d’un positró. Posseeix tres estats metastables, un a 10,8627 keV (124m1Sb; que té una semivida de 93 s, i que decau bé a l’estat basal (75%) o directament a tel•luri-124 (25%)), un altre a 36,8440 keV (124m2Sb; que té una semivida de 1210 s) i un tercer a 40,8038 keV (124m3Sb; que té una semivida de 3,2•10-6 s). L’antimoni-124 és utilitzat juntament amb el beril•li en algunes fonts de neutrons, en les quals la radiació gamma del 124Sb provoca la fotodesintegració del beril•li, amb la consegüent emissió de neutrons a 24 keV.
– antimoni-125 (125Sb; 124,9052538 uma). Nucli format per 51 protons i 74 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 8,70535•107 s (3 anys). Decau a 125mTe, amb una emissió d’electró.
– antimoni-126 (126Sb; 125,90725 uma). Nucli format per 51 protons i 74 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,067•106 s (12 dies). Decau a tel•luri-126, amb emissió d’un electró. Posseeix tres estats metastables, un a 17,7 keV (126m1Sb; que té una semivida de 1149 s, i que decau a l’estat basal (15%) o directament a tel•luri-126), un altre a 40,4 keV (126m2Sb; que té una semivida de 11 s, i que decau a 126m1Sb), i un tercer a 104,6 keV (126m3Sb; que té una semivida de 5,53•10-7 s).
– antimoni-127 (127Sb; 126,906924 uma). Nucli format per 51 protons i 76 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,33•105 s (4 dies). Decau a 127mTe, amb emissió d’un electró.
– antimoni-128 (128Sb; 127,909169 uma). Nucli format per 51 protons i 77 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 3,24•104 s (9 hores). Decau a tel•luri-128, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (128mSb) a 10 keV, que té una semivida de 624 s, i que decau a l’estat basal (3,6%) o directament a tel•luri-128 (96,4%).
– antimoni-129 (129Sb; 128,909148 uma). Nucli format per 51 protons i 78 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,58•104 s (4 hores). Decau a 129mTe, amb emissió d’un electró. Posseeix tres estats metastables, un a 1851,05 keV (129m1Sb; que té una semivida de 1060 s i que decau a l’estat basal (15%) o directament a tel•luri-129 (85%)), un altre a 1860,90 keV (129m2Sb; que té una semivida de poc més de 2•10-6 s) i un tercer a 2138,9 keV (129m3Sb; que té una semivida de 1,1•10-6 s).
– antimoni-130 (130Sb; 129,911656 uma). Nucli format per 51 protons i 79 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 2370 s (40 minuts). Posseeix un estat metastable (130mSb) a 4,80 keV, que té una semivida de 380 s, i que decau a l’estat basal.
– antimoni-131 (131Sb; 130,911982 uma). Nucli format per 51 protons i 80 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1382 s (23 minuts). Decau a 131mTe, amb emissió d’un electró.
– antimoni-132 (132Sb; 131,914467 uma). Nucli format per 51 protons i 81 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 167 s (3 minuts). Decau a tel•luri-132, amb emissió d’un electró. Posseeix dos estats metastables, un a 200 keV (132m1Sb; que té una semivida de 249 s i que decau a tel•luri-132) i un altre a 254,5 keV (132m2Sb; que té una semivida de 1,02•10-7 s.
– antimoni-133 (133Sb; 132,915252 uma). Nucli format per 51 protons i 82 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 150 s (3 minuts). Decau a 133mTe, amb emissió d’un electró.
– antimoni-134 (134Sb; 133,92038 uma). Nucli format per 51 protons i 83 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,78 s. Decau a tel•luri-134, amb emissió d’un electró. Posseeix un estat metastable (134Sb) a 80 keV, que té una semivida de 10,07 s, i que decau bé a tel•luri-134 (99,9%) o a tel•luri-133 (0,91%; amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– antimoni-135 (135Sb; 134,92517 uma). Nucli format per 51 protons i 84 neutrons. És un isòtop inestable, amb una semivida de 1,68 s. Decau majoritàriament (82,4%) a tel•luri-135 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (17,6%), a tel•luri-134 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– antimoni-136 (136Sb; 135,93035 uma). Nucli format per 51 protons i 85 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,923 s. Decau majoritàriament (83%) a tel•luri-136 (amb emissió d’un electró) o, alternativament (17%), a tel•luri-135 (amb emissió d’un neutró i d’un electró). Posseeix un estat metastable (136mSb) a 173 keV, que té una semivida de 5,7•10-7 s.
– antimoni-137 (137Sb; 136,93531 uma). Nucli format per 51 protons i 86 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,45 s. Decau bé a tel•luri-137 (amb emissió d’un electró) bé a tel•luri-136 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– antimoni-138 (138Sb; 137,94079 uma). Nucli format per 51 protons i 87 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,5 s. Decau bé a tel•luri-138 (amb emissió d’un electró) bé a tel•luri-137 (amb emissió d’un neutró i d’un electró).
– antimoni-139 (139Sb; 138,94598 uma). Nucli format per 51 protons i 88 neutrons. És un isòtop molt inestable, amb una semivida de 0,3 s. Decau a tel•luri-139, amb emissió d’un electró.

L’àtom neutre d’antimoni conté 51 electrons, amb una configuració basal d’escorça de 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p3. Es tracta, així, de l’element del cinquè període del grup 15 (el grup del nitrogen, també dits pnictògens o pnigògens). És classificat habitualment entre els metal•loids, mentre que els autors que fan una divisió binària entre metalls i no-metalls tendeixen a col•locar-lo entre els primers. Els estats d’oxidació més habituals són +5 (corresponent a la ionització dels electrons de la capa 5) i +3 (corresponent a la ionització dels electrons del nivell 5s). També podem trobar-lo en 0 i en -3 (captació de tres electrons fins a completar la capa 5, Sb3-). El radi atòmic és de 1,40•10-10 m i el radi de Van der Waals de 2,06•10-10 m.

Cristall d’antimoni elemental

En condicions estàndards de pressió i de temperatura, l’antimoni elemental es presenta en estat sòlid. Se n’han descrit quatre al•lòtrops:
– l’al•lòtrop estable en condicions estàndards és l’antimoni metàl•lic. L’antimoni metàl•lic és llustrós, de color gris i d’aspecte argentí. És relativament tou (3 en l’escala de Mohs) i fràgil. La solidificació lenta facilita la cristal•lització en estructura trigonal. La densitat en condicions estàndards és de 6697 kg•m-3
– l’antimoni explosiu. És forma metastable en condicions estàndards. Pot preparar-se a través de l’electròlisi de SbCl3. És explosiva al contacte, degut a la reacció exotèrmica de transició a l’al•lòtrop metàl•lic.
– l’antimoni negre. És forma metastable en condicions estàndards. Es pot preparar a través del ràpid refredament de vapor d’antimoni metàl•lic. Segueix una estructura polimèrica. S’oxida fàcilment en presència de l’aire, arribant a la ignició espontània. Si s’escalfa a 373 K es transforma gradualment en antimoni metàl•lic.
– l’antimoni groc. És la forma metastable més inestable en condicions estàndards. Pot generar-se a través de l’oxidació d’SbH3 per sota de 183 K. A temperatures superiors a 183 K, sota l’exposició de la llum, es transforma gradualment en antimoni negre.

Antimoni negre

En condicions estàndards de pressió, l’antimoni elemental metàl•lic fon a 903,78 K. L’antimoni líquid té una densitat de 6530 kg•m-3 en el punt de fusió.

En condicions estàndards de pressió, l’antimoni elemental bull a 1908 K.

L’antimoni elemental és relativament estable en condicions ambientals. Escalfat, però, s’oxida en presència d’aire fins a formar Sb2O3. En general, els compostos Sb (V) són més estables que els compostos Sb (III). Podem esmentar:
– òxids. En condicions estàndards, Sb2O3 es presenta en forma d’un sòlid blanc polimèric. El seu punt d’ebullició és, a pressió estàndards, a 1698 K, i en la fase gasosa passa a Sb4O6. El pentòxid d’antimoni (Sb4O10) es pot formar per l’oxidació d’antimoni amb àcid nítric concentrat. El tetròxid d’antimoni (Sb2O4) consisteix en una barreja dels òxids d’antimoni (III) i antimoni (V). Els òxids d’antimoni rarament generen oxoàcids.
– l’antimoni sòdic ([Na3SbO3]4) es forma de la fusió de Na2O i Sb4O6.
– anió antimonat (Sb(OH)6).
– sulfurs: Sb2S3 i Sb2S5 (antimoni vermell). D’aquests deriven els anions [Sb6S10]2- i [Sb8S13]2-.
– halurs. Els halurs d’antimoni (III) segueixen una estructura cristal•lina trigonal piramidal (SbF3, SbCl3, SbBr3, SbI3) i els d’antimoni (V) una estructura bipiramidal (SbF5, SbCl5).
– antimoniürs. Són compostos formats a partir de l’ió Sb3-.
– estibí (SbH3). En condicions estàndards és un gas inestable.
– compostos organoantimònics, com ara el trifenilestibí (Sb(C6H5)3.

L’abundància de l’antimoni és condicionada pels processos de nucleosíntesi en supernoves, per l’estabilitat dels seus isòtops i per la fissió de isòtops d’elements pesants. L’escàs nombre d’isòtops estables, únicament dos, vinculat al nombre Z imparell, el fa relativament rar. De tots els elements precedents de la taula periòdica, únicament supera en abundància atòmica a l’indi i al tecneci. El superen en abundància un bon nombre d’elements més pesants (tel•luri, iode, xenó, cesi, bari, lantà, ceri, neodimi, osmi, iridi, platí, mercuri, plom).

A la Terra, l’abundància atòmica de l’antimoni és de 0,011 ppm (0,05 ppm en termes de massa). Com a element calcòfil, la seva concentració és més elevada en l’escorça terrestre, on arriba a 0,2 ppm (en termes de massa). Es tracta, doncs, d’un element relativament rar. Se’l troba preferentment en combinació amb sofre, oxigen, etc., encara que també se l’ha trobat en estat elemental (antimoni nadiu). Vora un centenar de minerals contenen antimoni, bàsicament com a antimoniürs o antimonats. D’aquesta llista destaca l’estibnita o antimonita (Sb2S3).

Cristall d’estibnita procedent de Lushi, Henan (Xina)

El contingut i forma d’antimoni en la hidrosfera varia d’acord amb el context geològic. La concentració oceànica típica és de 0,24 mg•m-3.

La presència en l’atmosfera és en forma de traces i transitòria. Les regulacions laborals recomanen que no se superin en 8 hores el nivell de 0,5 mg•m-3.

Pel que se sap l’antimoni no és un bioelement per a cap organisme. És present en la biosfera, però, de manera passiva. En l’organisme humà, una concentració típica seria de 0,11 ppm en termes de massa, de manera que en un cos de 70 kg, hi hauria un contingut de 2 mg.

Pel que fa a la toxicitat humana i ambiental, varia segons l’espècie química. L’antimoni metàl•lic és considerat una substància relativament segura. En canvi, la pols de compostos d’antimoni (III) com a Sb2O3 pot ser perjudicial i se’l considera un possible carcinogen. Els clorurs d’antimoni són corrosis al contacte amb la pell. La baixa taxa d’absorció (encara més baixa en els compostos d’antimoni (V)) i la relativa ràpida excreció per via urinària disminueix els potencials efectes tòxics. L’ingrés diari tolerable d’antimoni se situaria, segons l’OMS, en 6 μg per kg de pes corporal.

Com que en la producció de tereftalat de polietilè (PET) es fan servir compostos d’antimoni, se n’ha estudiat la migració de recipients de PET al seu contingut. La normativa comunitària limita el contingut d’antimoni en l’aigua de beguda a 5 μg/L.

Aplicacions de l’antimoni

La producció anual mundial d’antimoni seria d’unes 180 mil tones. La major part (gairebé el 90%) procedeix de la Xina. El dipòsit més gran conegut es correspon a la mina de Xikuangshan (Hunan, Xina), amb una reserva inicial de 2,1 milions de tones. Aquesta concentració geogràfica fa que des de la Unió Europea se l’hagi classificat entre les matèries primeres “de risc”. Per acabar-ho d’adobar, la taxa d’explotació de les reserves conegudes supera, de llarg, la descoberta de nous dipòsits. Amb el ritme actual, hi hauria reserves per poc més d’una dècada.

Els sulfurs minerals d’antimoni poden passar, si són de baixa concentració d’antimoni, per un procés de concentració per flotació en bromera. Segueix en tot cas, un escalfament a 800-900 K, per fondre el mineral, i una reducció amb ferro (Sb2S3 + 3 Fe → 2 Sb + 3 FeS). També pot fer-se una conversió del sulfur d’antimoni a òxid d’antimoni (Sb2O3).

El reciclatge aporta anualment unes 40 mil tones d’antimoni. És previsible que la quota de producció d’antimoni per reciclatge creixi en el futur.

El 60% del consum mundial d’antimoni es destina a piroretardants, principalment en forma de Sb2O3. Els piroretardants d’antimoni solen combinar-se amb piroretardants halogenats, i és justament la reacció creuada entre els dos grups, l’hidrogen atòmic i d’altres espècies reactives (radicals OH) la que permet la inhibició del foc. Aquests piroretardants s’apliquen en un ample ventall de robes, resines, etc.

El 20% del consum mundial es destina a aliatges:
– l’antimoni aliat amb el plom n’augmenta la duresa i força mecànica. A diferents concentracions, l’antimoni és present en bona part de les aplicacions del plom, d’altra banda decreixents. Quantitativament, l’aplicació més important dels aliatges de plom-antimoni és en la construcció de bateries d’àcid-plom d’usos industrials. També és afegit sovint en el plom de les bales.
– l’antimoni apareix en metalls de coixinets (5-10%) i en altres aliatges d’estany, com els destinats a soldadures (5%).

Entre els altres usos de l’antimoni podem esmentar:
– en forma de Sb2O3 o de triacetat d’antimoni, estabilitzador i catalitzador en la producció de PET, termoplàstic emprat en fibres sintètiques i recipients.
– en la indústria del vidre, els compostos d’antimoni són utilitzats per previndre la formació de bombolles.
– en la indústria de pigments.
– en la industrial electrònica, l’antimoni és utilitzat de forma creixent com a dopant en semiconductors (p. ex. en galetes de silici de tipus n).
– l’antimoniür d’indi (InSb) és utilitzat com a detector d’infrarojos.
– el sulfur d’antimoni (III) és utilitzat com a component en mistos.
– diferents preparats antimonials són utilitzats com a antiprotozoaris i antihelmíntics, fonamentalment en veterinària. És el cas de l’antimoniat de meglumina, utilitzat en el tractament de leishmaniosi.

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: