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안티몬: 기호, 정의, 원소 특성 및 용도

고대부터 다양한 기능을 위해 널리 사용되어 온 것으로 알려진, '고독한 원소'로도 알려진 안티몬은 독특한 금속 원소입니다.

Jul 30,2023

고대부터 다양한 기능을 향상시키는 데 널리 사용되어 온 것으로 알려진, '고독한 원소'로도 알려진 안티몬은 독특한 금속 원소입니다. 안티몬은 결코 혼자 발견되지 않고 항상 다른 원소와 결합되어 있기 때문에 고독한 금속 원소로 여겨집니다. 안티몬 원소에 대한 모든 것을 소개합니다.

안티몬이란 무엇입니까?

안티몬은 금속과 비금속의 중간 성질을 가진 원소 그룹에서 발견되는 독점적인 광택이 나는 은색 금속 원소입니다. 안티몬은 얇게 벗겨지는 질감을 가지고 있으며, 부서지기 쉽고 단단하며 자연적으로 발생하는 원소로, 지구 지각 깊은 곳이나 구리 제련 또는 정제의 부산물로 발견될 수 있습니다. 산화 안티몬, 황화 안티몬, 안티모나이트를 포함한 다양한 형태로 존재합니다.

안티몬의 기호 및 주기율표에서의 위치

안티몬은 자연적으로 은백색을 띠고 부드럽고 전성이 좋은 독특한 화학 원소로, 황화물 Sb2S3 형태로 순수한 형태로 발견됩니다. 이 화학 원소는 주기율표에서 기호 Sb로 잘 정의되어 있으며, 주기율표에서의 원자 번호는 51입니다.

안티몬 기호 Sb는 그리스어 'still'에서 유래한 'stibium'에서 유래했으며, 이는 '표시하다'라는 의미입니다. 이는 주로 이 원소가 검은색 아이 메이크업을 만드는 데 어떻게 사용되었는지를 나타냅니다. Sb2S3(순수 형태)로 나타나는 것 외에도, 이 원소는 안티모나이트를 포함한 여러 광물에서도 발견될 수 있습니다.

안티몬 주기율표에서 안티몬은 텔루륨의 왼쪽과 주석의 오른쪽에 위치합니다. 마찬가지로, 비소 아래, 비스무트 위에 위치하며, 이러한 원소와 유사한 특성을 가지고 있습니다. 주요 전자 배열은 [Kr]4d'입니다. ¹⁰5s²5p³.

안티몬 원소는 주기율표에서 질소족에 속하는 플닉토겐으로 분류됩니다. 이 분류에 속하는 원소에는 인, 질소, 비스무트, 우눈펜티움, 비소가 포함됩니다. 이상적으로, 이 분류 그룹은 이러한 원소들이 안정적인 화합물을 생성하기 위해 강한 삼중 및 이중 공유 결합을 형성하기 때문에 독특합니다.

안티몬은 일반적으로 거의 모든 주기율표 금속과 반응하여 플닉타이드를 생성합니다. 또한, 모든 플닉토겐은 5개의 원자가 전자를 포함하며, 그중 2개는 쌍을 이루고 s 부껍질에 존재합니다. 반면에 나머지 3개의 전자는 p 껍질에 존재하며, 특히 짝짓지 않은 전자로 존재합니다.

이상적으로, 이 원소가 3개의 p 전자를 잃으면 뚜렷한 3+ 전하가 생성되거나 5개의 전자를 잃어 뚜렷한 5+ 전하가 생성됩니다. 안티몬은 또한 무거운 플닉토겐 중 하나이지만, 전기 전도성이 나쁘고 매우 부서지기 쉽습니다.

안티몬 원소의 역사

안티몬 원소의 최초 발견은 현재까지도 미스터리로 남아 있습니다. 그러나 프랑스 화학자 니콜라스 레메리는 이 원소를 처음으로 연구한 사람이며, 1707년에 "안티몬 논문"이라는 제목으로 발표했습니다. 안티몬 논문 몇 년 후, 이 원소는 아부 무사 자비르 이븐 하이얀에 의해 '안티몬'으로 이름이 바뀌었는데, 이 이름은 일반적으로 '결코 혼자가 아니다'라는 의미입니다. 일반적으로 이 이름은 이 원소가 자연적으로 결코 혼자 발견되지 않고 항상 다른 원소에 결합되어 있음을 설명하기 위해 사용됩니다.

안티몬의 발견은 여전히 미스터리로 남아 있지만, 그와 관련된 화합물은 고대부터 잘 알려져 있으며, 그 발견과 사용의 역사는 기원전 3000년까지 거슬러 올라갑니다. 일반적으로 Sb ₂ S _{3 (} 황화 안티몬(III)) 분말은 중동에서 검은색 아이 메이크업으로 흔히 사용되었으며, 기원전 3000년까지 거슬러 올라가는 흔적이 있습니다.

안티몬 원소의 동소체

안티몬은 네 가지 독특한 동소체를 가지고 있습니다. 비금속 상태(준안정)의 세 가지와 금속성의 한 가지입니다. 금속 동소체는 안정적이며, 세 가지 비금속 형태는 불안정합니다. 비금속 형태는 주로 검은색, 폭발성, 노란색 고체입니다.

금속 형태

이 금속 동소체 안티몬 형태는 동소체 중에서 가장 안정적인 성분입니다. 이 금속 형태 동소체의 가장 두드러진 특징은 얼 때 팽창하는 독특한 능력입니다. 놀랍게도, 비스무트를 포함하여 이러한 능력을 가진 원소는 네 가지뿐입니다. 이 금속 안티몬 동소체는 안티몬의 정상 상태로 정의될 수 있습니다.

준안정 형태(비금속)

검은 안티몬

검은 안티몬은 안티몬 기체를 빠르게 냉각시켜 생성되는 동소체입니다. 이 동소체는 비정질이므로, 특정한 모양이 없습니다. 안티몬 금속 동소체와 비교하여, 이 안티몬은 화학적으로 더 활동적입니다. 그럼에도 불구하고, 공기에 노출되면 쉽게 산화되고 더 불안정하며, 이는 자연 발화를 초래할 수 있습니다. 또한, 약 100˚C(212˚F)의 검은 안티몬은 고온에서 안정적인 금속 상태로 변환됩니다.

폭발성 동소체

폭발성 안티몬 동소체는 고체 용액 상태의 삼염화 안티몬입니다. 이 동소체는 매우 민감하여, 작은 긁힘에도 파괴적인 폭발을 일으킬 수 있습니다. 폭발성 안티몬을 처음으로 제조한 사람은 1858년 전기화학자 조지 고어입니다.

이 과정은 매우 자세하며, 진한 삼염화 안티몬 용액을 염산 용액에서 전기 분해하는 것으로 시작됩니다. 전기 분해 과정 중에는 음극과 양극이 존재해야 합니다.

이상적으로, 안티몬은 일반적으로 양극이며, 구리 또는 백금은 음극입니다. 그런 다음 안티몬 원소를 음극에 증착하는데, 이는 잠재적으로 폭발을 일으킬 수 있습니다. 안티몬이 구리/백금 표면을 긁으면, 안티몬은 그 후 증발을 통해 더 안정적인 동소체로 변환됩니다.

삼염화 안티몬은 증발 시 머리를 방출하고, 그 후 흰 구름 폭발이 발생합니다. 이 과정은 일반적으로 매우 위험한데, 삼염화 안티몬 증기는 일반적으로 독성이 있기 때문입니다. 이러한 증기를 흡입하면 코, 입, 폐 및 목의 자극을 유발할 수 있습니다.

게다가, 이러한 증기는 복통과 두통을 유발하고 심장, 생식기관 및 간을 포함한 여러 신체 기관의 전반적인 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

노란 안티몬

이 동소체는 페인트에 사용되는 무기 안료인 '나폴리 옐로우'라고 불립니다. 이 안료는 밝은 노란색에서 어두운 붉은색 노란색까지 다양한 색상 옵션을 생성합니다. 나폴리 옐로우는 수십 년 동안 사용되어 왔으며, 17 ^세기 까지 거슬러 올라가는 가장 오래된 안료 중 하나입니다.

이것은 비금속 안티몬 동소체이며, 가장 불안정한 원소입니다. 노란 안티몬은 스티빈(SbH ₃ )을 약 -90˚C(-130˚F)의 비교적 낮은 온도에서 산화시켜 형성됩니다. 온도가 이보다 높아지면 노란 안티몬은 검은 안티몬으로 변합니다.

안티몬(천연 원소 특성)의 주목할 만한 특성은 무엇입니까?

평균 녹는점: 630.628°C; (1167.13°F)
안티몬 밀도: 6.68 g/cm3
끓는점: 1587°C; (2889°F)
종류: 준금속
안티몬 동위원소: 121Sb
원자량: 121.760
안티몬 원자 번호: 51
전기 음성도: 2.05
전자 배열: [Kr] 4d10 5s2 5p3
천연 형태 발생: 휘안석

안티몬의 용도

안티몬은 다양한 분야에서 사용되는 귀중한 원소입니다. 연금술사들은 이 원소를 용융 및 경화제로 흔히 사용했습니다. 그러나 안티몬의 주요 용도, 특히 오늘날에는 많은 다른 화학 물질의 전구체인 황산 생산 촉매입니다. 이 외에도 고유한 밀도, 뛰어난 전기 전도성, 연성 및 전성 특성으로 인해 다양한 용도로 사용되는 귀중한 합금이 만들어집니다. 그중에는 다음과 같은 것들이 있습니다:

내식성 합금 생산

이는 가장 널리 사용되는 안티몬의 용도입니다 . 일반적으로 안티몬은 전자 제품과 같이 여러 산업에서 사용됩니다. 여기서 주석 청동과 같은 다른 합금과의 통합은 최종 제품의 내식성을 높이는 데 도움이 됩니다. 또한 고유하게 높은 밀도를 가지고 있어 다른 원소 합금을 강화하는 뛰어난 합금제가 됩니다.

안티몬은 일반적으로 필수적인 납 합금을 형성하여 기계적 강도와 경도를 높입니다. 대부분의 납 관련 응용 분야에서 다양한 양의 안티몬이 금속 합금에 사용됩니다. 안티몬의 납 합금은 자동차 배터리에 널리 사용되지만, 이러한 합금은 탄환 주조, 케이블 피복 및 인쇄 중 활자 제작에도 일반적으로 사용됩니다.

반도체 개발

앞서 언급했듯이 안티몬은 납, 주석 및 기타 금속과 합금되어 강도를 높이고 적외선 검출기와 같은 특정 반도체 및 다이오드를 생산합니다. 또한 이 원소는 다양한 반도체 장치 제작에도 유용합니다.

안티몬은 두께가 원자층 수준으로 얇기 때문에 적합한 원소입니다. 연구원들은 현재 안티몬이 소형 컴퓨터 칩 생산에서 실리콘을 대체할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 노력하고 있습니다. 왜냐하면 실리콘은 훌륭한 반도체이지만 충분한 트랜지스터를 수용할 수 없기 때문입니다. 반대로 실리콘과 크기가 비슷하지만 안티몬은 더 빠른 충전 유연성을 자랑합니다.

난연 제품 제작

안티몬 원소는 주로 독특한 난연성 요소를 위한 삼산화물로 사용되며, 할로겐 함유 중합체를 제외하고는 항상 할로겐화 난연제와 통합됩니다.

삼산화 안티몬에서 흔히 볼 수 있는 독특한 난연성은 수소 원자(그리고 OH 라디칼 및 산소 원자일 수도 있음)와 반응하는 할로겐화 안티몬 원소의 형성으로 인해 화재를 억제합니다.

장난감, 아동 의류, 자동차 시트 커버 및 항공기 등 안티몬 난연 제품에 대한 다양한 시장이 있습니다. 또한 안티몬 난연 화합물은 항공기 엔진 커버와 같은 제품의 표준 유리 섬유 복합재의 폴리에스터 수지에도 포함됩니다.

본질적으로 수지는 외부에서 생성된 불꽃이 있는 곳에서 연소되지만, 외부 불꽃을 제거하면 최종적으로 소화됩니다.

유리 색상 변경

안티몬 원소는 유리에 첨가하면 일반적인 유리 색상을 변경하는 독특한 능력 때문에 유리 생산 산업에서도 일반적으로 사용됩니다. 이상적으로는 유리에 첨가하는 양이 많을수록 유리 색이 더 어두워집니다.

파이프 납땜 생산

주기율표에는 수많은 금속이 있지만, 안티몬은 용융 납에 용해되어 반응하지 않는 몇 안 되는 원소 중 하나이기 때문에 독특합니다. 특히 이러한 독특한 특성으로 인해 로마 제국 시대와 마찬가지로 배관 파이프 납땜에 적합한 원소가 됩니다.

안티몬은 다양한 의료 응용 분야에 유용합니다.

안티몬은 심장 판막과 치과 충전재와 같은 다양한 의료 응용 분야에도 유용합니다. 왜냐하면 안티몬은 일반적으로 이러한 기기 표면에서 곰팡이와 박테리아의 성장을 억제하기 때문입니다. 이는 신체 공동이나 혈류에 들어가면 감염을 일으킬 수 있는 요인입니다.

기타 응용 분야

마지막으로, 여러 가지 다른 응용 분야에서 세계 안티몬 공급의 가장 큰 부분을 소비합니다. 첫 번째 응용 분야는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 생성하기 위한 촉매 및 안정제로서의 안티몬 사용입니다. 또한 안티몬은 TV 화면/유리에서 발견되는 미세한 기포를 제거하는 데 도움이 되는 정제제로 잘 작동합니다.

이상적으로 안티몬 원소 이온은 산소와 반응하여 기포 형성 경향을 억제합니다. 안티몬은 안료 및 합금 및 보석 제작과 같은 다양한 구성 요소 생산에도 사용됩니다.

흥미로운 안티몬 사실

이 원소는 고대 이집트의 '호루스의 눈' 기호로 그래픽으로 표현되는데, 이는 건강, 왕족, 권력 및 보호를 의미합니다. 또한 이 기호는 눈 화장에 안티몬 황화물을 사용하는 것을 강조합니다.
안티몬은 물과 공기 모두에서 안정적이며 물에는 불용성이고 공기에는 약간 산화됩니다.
안티몬 원소는 순수한 형태로는 진정한 금속과 같이 연성도 전성도 아닙니다.
안티몬은 성경, 특히 구약 성경에 언급되어 있습니다. 이세벨 여왕의 이야기에 언급되어 있으며, 그녀가 화장에 사용했음을 나타냅니다.

안티몬의 장단점

장점

합금을 통한 다양한 응용 분야: 원소로서 안티몬은 납, 주석 및 기타 금속의 합금에 많이 사용되어 내구성과 강도를 높입니다. 안티몬은 부서지기 쉽고 부드러운 금속 합금을 더 단단하게 만들어 다양한 용도로 다양하게 사용할 수 있습니다.
비교적 높은 전기 전도도: 또 다른 주목할 만한 안티몬 특성은 특징적으로 적절한 전기 전도도입니다. 안티몬의 전기 전도도 특성은 주로 상당한 양의 전류를 전도할 수 있도록 하는 주목할 만큼 높은 변형 온도로 정의됩니다.
안티몬은 물과 공기 모두에서 안정적이며 물에는 불용성이고 공기에는 약간 산화됩니다.
연성 및 부드러움

단점

독성: 안티몬 증기는 섭취하거나 흡입하면 일반적으로 유독합니다. 이상적으로 안티몬은 유해하며 흡입하거나 섭취하지 않도록 조치를 취해야 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 독성은 특히 완하제 생산을 통한 의료 산업에서 광범위한 응용을 저해하지 않습니다. 그러나 흡입하거나 섭취하면 신체 조직에 다양한 해로운 영향을 미칩니다.