એન્ટિમની (Sb): ગુણધર્મો, પ્રતિક્રિયાઓ અને ઉપયોગો

પરિચય

એન્ટિમની (Sb) એ એક મેટાલોઇડ તત્વ છે જેના વિવિધ ઉદ્યોગોમાં નોંધપાત્ર ઉપયોગો છે. તેના અનન્ય ગુણધર્મો, જે ધાતુઓ અને અધાતુઓ બંનેના લક્ષણોને જોડે છે, તેને જ્યોત-પ્રતિરોધક, મિશ્રધાતુઓ અને સેમિકન્ડક્ટર ટેકનોલોજી જેવા ક્ષેત્રોમાં અનિવાર્ય બનાવે છે. એન્ટિમનીના રાસાયણિક વર્તન અને ઉપયોગોને સમજવું સ્પર્ધાત્મક પરીક્ષાઓ માટે મહત્ત્વપૂર્ણ છે.

CBSE/JEE ક્વિક રિવિઝન નોટ્સ

• પ્રતીક: Sb (લેટિન stibium પરથી)
• પરમાણુ ક્રમાંક: 51
• પરમાણુ દળ: 121.76 u
• સમૂહ: 15 (Pnictogens)
• આવર્ત: 5
• બ્લોક: p-બ્લોક
• પ્રકૃતિ: મેટાલોઇડ (ધાતુ અને અધાતુ બંનેના ગુણધર્મો દર્શાવે છે)
• સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા: +3, +5 (સૌથી સ્થિર), -3 (ઓછી સામાન્ય, સામાન્ય રીતે એન્ટિમોનાઇડ્સમાં)
• સંયોજકતા: 3, 5
• STP પર ભૌતિક સ્થિતિ: ઘન
• અપરરૂપો:
  • ધાત્વિક એન્ટિમની: સ્થિર, સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ; ચાંદી-સફેદ, બરડ ઘન.
  • પીળી એન્ટિમની: અસ્ફટિકમય, અસ્થિર, સ્ટિબાઇન ($\text\{SbH\}_3$) ની ક્લોરિન સાથેની પ્રતિક્રિયા દ્વારા બને છે.
  • વિસ્ફોટક એન્ટિમની: અસ્ફટિકમય, અસ્થિર, $\text\{SbCl\}_3$ ના વિદ્યુત વિભાજન દ્વારા બને છે.

ઇલેક્ટ્રોન રચના અને બંધન વર્તન

ઇલેક્ટ્રોન રચના

• સંપૂર્ણ રચના: $\text\{1s\}^2 \text\{2s\}^2 \text\{2p\}^6 \text\{3s\}^2 \text\{3p\}^6 \text\{3d\}^\{10\} \text\{4s\}^2 \text\{4p\}^6 \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• સંક્ષિપ્ત રચના: $\text\{[Kr]\} \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• સંયોજકતા કવચ રચના: $\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$

બંધન વર્તન

એન્ટિમની, સમૂહ 15 માં હોવાથી, 5 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે.

• +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થા: ત્રણ p-ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને અથવા વહેંચીને બને છે, જેમાં s-ઇલેક્ટ્રોન જોડી નિષ્ક્રિય રહે છે (નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર). ઉદાહરણો: $\text\{SbCl\}_3$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$.
• +5 ઓક્સિડેશન અવસ્થા: પાંચેય સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ($\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$) ગુમાવીને અથવા વહેંચીને બને છે. ઉદાહરણો: $\text\{SbF\}_5$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_5$. નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, ખાસ કરીને સમૂહમાં નીચે જતાં, +5 ઓક્સિડેશન અવસ્થા +3 કરતાં ઓછી સ્થિર હોય છે.
• -3 ઓક્સિડેશન અવસ્થા: એન્ટિમોનાઇડ્સ (દા.ત., $\text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2$) માં જોવા મળે છે જ્યાં એન્ટિમની સ્થિર અષ્ટક પ્રાપ્ત કરવા માટે ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે, જે અધાતુઓ જેવું છે.

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

1. હવા/ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા

એન્ટિમની હવા અથવા ઓક્સિજનમાં બળીને એન્ટિમની ટ્રાયોક્સાઇડ ($\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$) બનાવે છે. $4\text\{Sb(s)\} + 3\text\{O\}_2\text\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} 2\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3\text\{(s)\}$ એન્ટિમની ટ્રાયોક્સાઇડ ઉભયધર્મી છે, જે એસિડ અને બેઇઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

2. હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા

એન્ટિમની હેલોજન સાથે પ્રબળતાથી પ્રતિક્રિયા કરીને ટ્રાયહેલાઇડ્સ અથવા પેન્ટાહેલાઇડ્સ બનાવે છે.

• ક્લોરિન સાથે:
  • એન્ટિમની(III) ક્લોરાઇડ બનાવવા માટે: $2\text\{Sb(s)\} + 3\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_3\text\{(s)\}$
  • વધારાના ક્લોરિન સાથે, એન્ટિમની(V) ક્લોરાઇડ બનાવવા માટે: $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_5\text\{(l)\}$

3. એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા

એન્ટિમની બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી. તે પ્રબળ ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

• ગરમ સાંદ્ર નાઇટ્રિક એસિડ સાથે: એન્ટિમની પેન્ટોક્સાઇડ અથવા મેટા-એન્ટિમોનિયસ એસિડ બનાવે છે. $2\text\{Sb(s)\} + 10\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2\text\{O\}_5\text\{(s)\} + 10\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + 5\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ વૈકલ્પિક રીતે, $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow 2\text\{HSbO\}_3\text\{(s)\} + 5\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + \text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ (મેટા-એન્ટિમોનિયસ એસિડ)
• ગરમ સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે: એન્ટિમની(III) સલ્ફેટ બનાવે છે. $2\text\{Sb(s)\} + 6\text\{H\}_2\text\{SO\}_4\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2(\text\{SO\}_4)_3\text\{(aq)\} + 3\text\{SO\}_2\text\{(g)\} + 6\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$

4. ધાતુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા

જ્યારે સક્રિય ધાતુઓ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એન્ટિમની આંતરધાત્વિક સંયોજનો બનાવે છે જેને એન્ટિમોનાઇડ્સ કહેવાય છે. $3\text\{Mg(s)\} + 2\text\{Sb(s)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} \text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2\text\{(s)\}$ (મેગ્નેશિયમ એન્ટિમોનાઇડ)

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક મહત્વ

• મિશ્રધાતુઓ: કઠિનતા અને યાંત્રિક શક્તિ સુધારે છે. લીડ-એસિડ બેટરી (ટકાઉપણું વધારે છે), બુલેટ ઉત્પાદન, પ્લેન બેરિંગ્સ (બેબિટ મેટલ) અને ટાઈપ મેટલમાં વપરાય છે.
• જ્યોત-પ્રતિરોધક: એન્ટિમની ટ્રાયોક્સાઇડ ($\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$) પ્લાસ્ટિક, કાપડ અને રબર માટે જ્યોત-પ્રતિરોધક તરીકે સામાન્ય સહાયક એજન્ટ છે. તે હેલોજનેટેડ જ્યોત-પ્રતિરોધકોની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
• સેમિકન્ડક્ટર્સ: ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળી એન્ટિમની ડાયોડ્સ, ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર્સ અને હોલ-ઇફેક્ટ ડિવાઇસના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે. ઇન્ડિયમ એન્ટિમોનાઇડ ($\text\{InSb\}$) અને ગેલિયમ એન્ટિમોનાઇડ ($\text\{GaSb\}$) મહત્વપૂર્ણ સેમિકન્ડક્ટર પદાર્થો છે.
• રંગદ્રવ્યો અને સિરામિક્સ: એન્ટિમની સંયોજનોનો ઉપયોગ પેઇન્ટ અને ગ્લેઝમાં રંગદ્રવ્યો તરીકે થાય છે.
• કાચના સ્પષ્ટિકારક: એન્ટિમની ઓક્સાઇડ કાચના ઉત્પાદનમાં ફાઇનિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે, જે વાયુના પરપોટા દૂર કરે છે.

જૈવિક મહત્વ

• વિષાળુતા: એન્ટિમની અને તેના ઘણા સંયોજનો ઝેરી હોય છે. લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં રહેવાથી સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓ થઈ શકે છે.
• ઔષધીય ઉપયોગો: ઐતિહાસિક રીતે, એન્ટિમની સંયોજનો (દા.ત., પોટેશિયમ એન્ટિમની ટાર્ટ્રેટ,