Antimonio (Sb, Z=51): definición, propiedades, toxicidad y usos
Descubre todo sobre el antimonio (Sb): definición, propiedades, toxicidad y usos industriales y médicos. Información clara para uso seguro y aplicaciones prácticas.
El antimonio es un elemento químico. Tiene el símbolo químico Sb. El símbolo Sb procede del nombre latino "stibium" del elemento. Tiene el número atómico 51. Su masa atómica es de 121,8. Es un elemento de color azul-grisáceo y algo tóxico.
Descripción general
El antimonio (Sb) es un metaloide que se sitúa en el grupo 15 de la tabla periódica. Su masa atómica estándar es aproximadamente 121,76 u y presenta dos isótopos estables: 121Sb y 123Sb. En estado elemental tiene un aspecto brillante, plateado-azulado y es relativamente frágil; no se deforma fácilmente como los metales blandos.
Propiedades físicas y químicas
- Punto de fusión: ≈ 630,6 °C.
- Punto de ebullición: ≈ 1 587 °C.
- Densidad: ≈ 6,7 g·cm−3 (a 20 °C).
- Estado de oxidación más comunes: +3 y +5. También aparecen compuestos con estados intermedios.
- Estructura cristalina: romboédrica en su forma elemental.
- Comportamiento químico: reacciona con halógenos y con ácidos o bases fuertes en condiciones adecuadas; sus óxidos y halogenuros son compuestos importantes en la industria.
Minerales y abundancia
El antimonio no se encuentra libre en la naturaleza; está presente en minerales, siendo la estibina o estibnita (sulfuro de antimonio, Sb2S3) el mineral más importante. Otros minerales incluyen diversas sulfuros y sulfoantimoniuros. Los principales productores mundiales son países con yacimientos explotables económicamente (por ejemplo, China ha sido históricamente el mayor productor), aunque también hay producción en Bolivia, Rusia y algunos países africanos y asiáticos.
Obtención y refinado
El antimonio se obtiene generalmente por tostación del sulfuro (para convertir Sb2S3 en Sb2O3) seguida de reducción con carbono o por procesos hidrometalúrgicos que permiten obtener el metal y sus compuestos puros. Los métodos modernos incluyen tratamiento de concentrados minerales y técnicas electroquímicas o químicas para obtener antimonio de alta pureza, utilizado en aplicaciones electrónicas.
Compuestos relevantes
- Trióxido de antimonio (Sb2O3): el compuesto más usado industrialmente, principalmente como sinergista en retardantes de llama halogenados.
- Antimoniuros y sulfuros (p. ej., Sb2S3): presentes en minerales y con aplicaciones en pigmentos y semiconductores.
- Halogenuros (SbCl3, SbF5): algunos actúan como ácidos de Lewis fuertes (SbF5 es un superácido cuando se combina con otros componentes).
Usos principales
- Retardantes de llama: el trióxido de antimonio se utiliza ampliamente junto con compuestos halogenados para reducir la inflamabilidad de plásticos, textiles y materiales electrónicos.
- Aleaciones: se alea con plomo para endurecerlo (baterías de plomo-ácido, munición, soldaduras duras) y en pequeñas cantidades mejora propiedades mecánicas en otras aleaciones.
- Industria electrónica: algunos compuestos de antimonio se emplean en semiconductores, diodos y dispositivos optoelectrónicos.
- Vidrio y cerámica: usados como desoxidantes y para obtener ciertos colores o propiedades ópticas.
- Química fina y catalizadores: ciertas sales de antimonio se usan en síntesis orgánica y procesos industriales.
Toxicidad, salud y medio ambiente
El antimonio y muchos de sus compuestos son tóxicos y deben manejarse con precaución. Las vías de exposición más frecuentes son la inhalación de polvos o humos y la ingestión accidental. Los síntomas de exposición aguda pueden incluir irritación respiratoria, dolor de garganta, tos, náuseas, vómitos y diarrea. La exposición crónica puede afectar la piel (dermatitis), los pulmones y, en algunos casos, producir efectos sistémicos.
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) ha clasificado algunos compuestos de antimonio (por ejemplo, el trióxido de antimonio) como posiblemente carcinógenos para el ser humano (Grupo 2B). Por ello, en entornos laborales es importante controlar las concentraciones en aire y aplicar medidas preventivas.
En el medio ambiente, el antimonio puede ser persistente y toxicidad para organismos acuáticos. Su movilización desde residuos o suelos contaminados puede representar un problema ambiental y requiere tratamientos adecuados.
Medidas de seguridad y manejo
- Evitar la inhalación de polvos y vapores: utilizar sistemas de extracción y ventilación adecuados.
- Usar equipo de protección personal: guantes, gafas de seguridad y, si procede, mascarillas o respiradores certificados.
- Almacenar en recipientes bien etiquetados, en lugar seco y ventilado, separados de agentes oxidantes fuertes y materiales incompatibles.
- En caso de contacto con la piel o los ojos, lavar con abundante agua y buscar atención médica si hay irritación persistente.
- Eliminar residuos de antimonio y sus compuestos conforme a la normativa local sobre residuos peligrosos; no verter en desagües o cuerpos de agua.
Regulación y límites de exposición
Existen límites ocupacionales y guías de exposición para antimonio y sus compuestos que varían según el país y la agencia reguladora. Es importante consultar las normativas locales (por ejemplo, autoridades laborales o ambientales) para conocer los valores permitidos y las obligaciones respecto a monitoreo y control.
Curiosidades
- El nombre latino "stibium" dio origen al símbolo Sb.
- Históricamente, compuestos de antimonio se usaron en cosmética y medicina (p. ej. como eméticos), pero muchos de esos usos fueron abandonados por razones de seguridad.
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Cristal de antimonio
Propiedades
Propiedades físicas
El antimonio tiene cuatro alótropos. El alótropo común del antimonio es un metaloide blanco azulado. Tiene un aspecto negro cuando se pulveriza. Es frágil, blando y brillante. El antimonio amarillo y el negro son no metales inestables. El antimonio amarillo sólo se encuentra a temperaturas muy bajas. Se obtiene por oxidación de la estibina. Se convierte en antimonio negro cuando le da la luz o cuando se calienta. El antimonio negro se fabrica normalmente calentando el antimonio metálico hasta que hierve y enfriando después los vapores muy rápidamente. Puede inflamarse espontáneamente (sin ninguna fuente de ignición, como una chispa o una llama). También se corroe fácilmente. Existe otra forma explosiva de antimonio que se obtiene por electrólisis del tricloruro de antimonio. Este antimonio explota al pasar a la forma metálica. No hay ninguna reacción química; los átomos del cristal de antimonio se reordenan. Cuando se habla de antimonio, normalmente se refiere a la forma metaloide de color blanco azulado, ya que es la más común.
El antimonio se encuentra como dos isótopos estables (no radiactivos) de forma natural. Sb- 123 y Sb-121
Propiedades químicas
El antimonio es un elemento poco reactivo. No se disuelve fácilmente en los ácidos. Puede disolverse en ácidos oxidantes como el nítrico o el sulfúrico. No se corroe fácilmente en el aire, aunque el alótropo negro puede corroerse. El antimonio se quema en el aire para producir trióxido de antimonio. En exceso de aire, se quema en tetróxido de antimonio.
Compuestos químicos
El antimonio forma compuestos químicos en tres estados de oxidación: -3, +3 y +5. Los compuestos de -3 se llaman antimónidos. Se fabrican haciendo reaccionar el antimonio con otros metales. Reaccionan con los ácidos para producir el gas tóxico e inestable estibina. Los compuestos +3 son los más comunes. Son agentes oxidantes débiles. Son algo covalentes y tienen puntos de fusión bajos. El tricloruro de antimonio es un sólido incoloro y blando que tiene un fuerte olor. El trióxido de antimonio es un sólido blanco que se disuelve un poco en el agua. Los demás haluros de antimonio (III) reaccionan todos con el agua, excepto el trifluoruro de antimonio. Los compuestos +5 son fuertes agentes oxidantes. El pentafluoruro de antimonio es muy reactivo, al igual que el pentóxido de antimonio.
-3 compuestos
-3 compuestos son agentes reductores. Los antimónidos tienen propiedades entre las aleaciones y las sales.
- Antimonio de aluminio, sólido negro
- Antimonida, el ion Sb 3-
- Estibina, gas inestable e incoloro que se produce cuando los antimónidos reaccionan con los ácidos
- Antimoníaco de zinc, sólido gris
+3 compuestos
Los compuestos +3 son agentes oxidantes débiles. Son covalentes. La mayoría de ellos son sólidos incoloros o amarillo claro. Son los compuestos de antimonio más comunes.
- Tribromuro de antimonio, sólido incoloro, reacciona con el agua
- Tricloruro de antimonio, sólido blando incoloro o amarillo pálido, reacciona con el agua
- Trifluoruro de antimonio, sólido gris claro, se disuelve en agua
- Trioduro de antimonio, sólido amarillo, reacciona con el agua
- Trióxido de antimonio, sólido blanco, el compuesto de antimonio más común
- Trisulfuro de antimonio, sólido gris, inflamable
Estado de oxidación mixto
El tetróxido de antimonio tiene antimonio tanto en su estado de oxidación +3 como +5.
+5 compuestos
Los compuestos +5 son fuertes agentes oxidantes. Son poco frecuentes.
- Pentacloruro de antimonio, líquido amarillo pálido
- Pentafluoruro de antimonio, líquido aceitoso incoloro
- Pentóxido de antimonio, sólido amarillo
Antimonio en polvo
Trióxido de antimonio
Tricloruro de antimonio
Sulfuro de antimonio
Historia
El sulfuro de antimonio se conoce desde hace mucho tiempo. En Egipto y Caldea se encontraron cosas chapadas con antimonio y hechas de antimonio. La primera vez que se mencionó el antimonio en Europa fue en el año 1540. El primer antimonio nativo se encontró en Suecia en 1783. El sulfuro de antimonio y el antimonio se confundían a veces en la antigüedad. Existe una duda sobre el significado de "stibium", el nombre original del antimonio.
Ocurrencia
El antimonio no es común. Se encuentra con la misma frecuencia que el talio. Sin embargo, es bastante fácil de conseguir y se encuentra en muchos minerales. El antimonio se encuentra a veces como elemento, pero normalmente se encuentra como estibina, un mineral de sulfuro de antimonio. La estibina es el principal mineral de antimonio. China es el mayor fabricante de antimonio; produce el 84% de todo el antimonio. Otros países que fabrican antimonio son Sudáfrica, Bolivia y Kirguistán. El antimonio no se utiliza en el cuerpo humano.
Estibina, un mineral de sulfuro de antimonio
Producción
El antimonio se obtiene de la estibina calentándola con aire. Así se obtiene trióxido de antimonio. Al calentarse tanto, el trióxido de antimonio se evapora. Los demás óxidos metálicos del mineral de estibina no se evaporan. El gas de trióxido de antimonio se condensa en un recipiente. A continuación, el trióxido de antimonio se calienta con carbono para obtener dióxido de carbono y antimonio. Otra forma de fabricar antimonio es calentar la estibina con chatarra de hierro. Así se obtiene sulfuro de hierro (II) y antimonio. El antimonio se separa y se utiliza.
Utiliza
Aproximadamente la mitad del antimonio se utiliza para fabricar trióxido de antimonio para la ignifugación.
Forma una aleación con el plomo. Esta aleación, con un 5% de antimonio y un 95% de plomo, es más dura que el plomo puro. Se utiliza en las baterías de plomo-ácido, así como en otras cosas. Se utiliza como aleación con el plomo en los tubos de los órganos de tubos. El estaño contiene antimonio. Algunas soldaduras sin plomo contienen antimonio. Se utiliza como aleación con el plomo en la munición de las armas pequeñas y en el revestimiento de los cables. También se utiliza en algunas aleaciones que tienen muy poca fricción, como el metal Babbitt.
Otro uso es el de catalizador para fabricar algunos plásticos. El óxido de antimonio (III) se añade a algunos vidrios para eliminar las burbujas en cosas como las pantallas de televisión. El antimonio se utiliza como dopante en la electrónica. Algunos compuestos de antimonio se utilizaban como medicamentos para matar protozoos. La píldora de antimonio era un trozo de antimonio que supuestamente curaba enfermedades. Se utiliza en medicamentos para animales domésticos. El sulfuro de antimonio se utiliza en las cerillas.
Seguridad
El antimonio es tóxico. Su toxicidad es similar a la del arsénico, aunque es menos tóxico que éste. Respirar polvo de antimonio puede ser muy peligroso. El antimonio reacciona con agentes oxidantes fuertes. Pequeñas cantidades de antimonio salen de las botellas de plástico en las que se utilizó antimonio como catalizador. A algunas personas les preocupaba que saliera demasiado antimonio.
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