एंटीमनी (Sb): गुणधर्म, अभिक्रियाएँ और उपयोग

परिचय

एंटीमनी (Sb) एक मेटालॉइड तत्व है जिसके विभिन्न उद्योगों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। इसके अद्वितीय गुण, जो धातुओं और अधातुओं दोनों की विशेषताओं को जोड़ते हैं, इसे ज्वाला मंदक, मिश्र धातुओं और सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी जैसे क्षेत्रों में अपरिहार्य बनाते हैं। एंटीमनी के रासायनिक व्यवहार और अनुप्रयोगों को समझना प्रतियोगी परीक्षाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

सीबीएसई/जेईई त्वरित पुनरीक्षण नोट्स

• प्रतीक: Sb (लैटिन स्टिबियम से)
• परमाणु संख्या: 51
• परमाणु द्रव्यमान: 121.76 u
• समूह: 15 (पनीक्टोजन)
• आवर्त: 5
• ब्लॉक: p-ब्लॉक
• प्रकृति: मेटालॉइड (धात्विक और अधात्विक दोनों गुण प्रदर्शित करता है)
• सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +3, +5 (सर्वाधिक स्थिर), -3 (कम सामान्य, आमतौर पर एंटीमोनाइड्स में)
• संयोजकता: 3, 5
• एसटीपी पर भौतिक अवस्था: ठोस
• अपररूप:
  • धात्विक एंटीमनी: स्थिर, सबसे सामान्य रूप; चांदी-सफेद, भंगुर ठोस।
  • पीली एंटीमनी: अक्रिस्टलीय, अस्थिर, स्टिबाइन ($\text\{SbH\}_3$) की क्लोरीन के साथ अभिक्रिया से बनती है।
  • विस्फोटक एंटीमनी: अक्रिस्टलीय, अस्थिर, $\text\{SbCl\}_3$ के इलेक्ट्रोलिसिस से बनती है।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और बंध बनाने का व्यवहार

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

• पूर्ण विन्यास: $\text\{1s\}^2 \text\{2s\}^2 \text\{2p\}^6 \text\{3s\}^2 \text\{3p\}^6 \text\{3d\}^\{10\} \text\{4s\}^2 \text\{4p\}^6 \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• संक्षिप्त विन्यास: $\text\{[Kr]\} \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• संयोजकता कोश विन्यास: $\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$

बंध बनाने का व्यवहार

समूह 15 में होने के कारण, एंटीमनी में 5 संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं।

• +3 ऑक्सीकरण अवस्था: तीन p-इलेक्ट्रॉनों के ह्रास या साझाकरण से बनती है, जिससे s-इलेक्ट्रॉन युग्म निष्क्रिय रह जाता है (निष्क्रिय युग्म प्रभाव)। उदाहरण: $\text\{SbCl\}_3$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$।
• +5 ऑक्सीकरण अवस्था: सभी पांच संयोजकता इलेक्ट्रॉनों ($\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$) के ह्रास या साझाकरण से बनती है। उदाहरण: $\text\{SbF\}_5$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_5$। निष्क्रिय युग्म प्रभाव के कारण, विशेष रूप से समूह में नीचे जाने पर, +5 ऑक्सीकरण अवस्था +3 से कम स्थिर होती है।
• -3 ऑक्सीकरण अवस्था: एंटीमोनाइड्स (जैसे, $\text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2$) में प्रदर्शित होती है जहाँ एंटीमनी एक स्थिर अष्टक प्राप्त करने के लिए तीन इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है, जो अधातुओं के समान है।

महत्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रियाएँ

1. वायु/ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया

एंटीमनी हवा या ऑक्सीजन में जलकर एंटीमनी ट्राइऑक्साइड ($\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$) बनाता है। $4\text\{Sb(s)\} + 3\text\{O\}_2\text\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} 2\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3\text\{(s)\}$ एंटीमनी ट्राइऑक्साइड उभयधर्मी है, जो अम्लों और क्षारों दोनों के साथ अभिक्रिया करता है।

2. हैलोजेन के साथ अभिक्रिया

एंटीमनी हैलोजेन के साथ तेज़ी से अभिक्रिया करके ट्राइहैलाइड या पेंटाहैलाइड बनाता है।

• क्लोरीन के साथ:
  • एंटीमनी(III) क्लोराइड बनाने के लिए: $2\text\{Sb(s)\} + 3\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_3\text\{(s)\}$
  • अतिरिक्त क्लोरीन के साथ, एंटीमनी(V) क्लोराइड बनाने के लिए: $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_5\text\{(l)\}$

3. अम्लों के साथ अभिक्रिया

एंटीमनी अन-ऑक्सीकारक अम्लों के साथ अभिक्रिया नहीं करता है। यह प्रबल ऑक्सीकारक अम्लों के साथ अभिक्रिया करता है।

• गर्म सांद्र नाइट्रिक अम्ल के साथ: एंटीमनी पेंटोऑक्साइड या मेटा-एंटीमोनियस अम्ल बनाता है। $2\text\{Sb(s)\} + 10\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2\text\{O\}_5\text\{(s)\} + 10\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + 5\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ वैकल्पिक रूप से, $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow 2\text\{HSbO\}_3\text\{(s)\} + 5\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + \text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ (मेटा-एंटीमोनियस अम्ल)
• गर्म सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ: एंटीमनी(III) सल्फेट बनाता है। $2\text\{Sb(s)\} + 6\text\{H\}_2\text\{SO\}_4\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2(\text\{SO\}_4)_3\text\{(aq)\} + 3\text\{SO\}_2\text\{(g)\} + 6\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$

4. धातुओं के साथ अभिक्रिया

सक्रिय धातुओं के साथ गर्म करने पर एंटीमनी अंतःधात्विक यौगिक बनाता है जिन्हें एंटीमोनाइड्स कहा जाता है। $3\text\{Mg(s)\} + 2\text\{Sb(s)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} \text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2\text\{(s)\}$ (मैग्नीशियम एंटीमोनाइड)

औद्योगिक और जैविक महत्व

औद्योगिक महत्व

• मिश्र धातुएँ: कठोरता और यांत्रिक शक्ति में सुधार करता है। लेड-एसिड बैटरी (स्थायित्व बढ़ाता है), बुलेट निर्माण, प्लेन बियरिंग (बैबिट धातु), और टाइप धातु में उपयोग किया जाता है।
• ज्वाला मंदक: एंटीमनी ट्राइऑक्साइड ($\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$) प्लास्टिक, वस्त्रों और रबर के लिए ज्वाला मंदक में एक सामान्य सहक्रियात्मक एजेंट है। यह हैलोजेनयुक्त ज्वाला मंदकों की दक्षता बढ़ाता है।
• सेमीकंडक्टर: उच्च-शुद्धता एंटीमनी का उपयोग डायोड, इन्फ्रारेड डिटेक्टरों और हॉल-इफेक्ट उपकरणों के निर्माण में किया जाता है। इंडियम एंटीमोनाइड ($\text\{InSb\}$) और गैलियम एंटीमोनाइड ($\text\{GaSb\}$) महत्वपूर्ण सेमीकंडक्टर सामग्री हैं।
• वर्णक और सिरेमिक: एंटीमनी यौगिकों का उपयोग पेंट और ग्लेज़ में वर्णक के रूप में किया जाता है।
• कांच शोधक: एंटीमनी ऑक्साइड कांच निर्माण में एक शोधक एजेंट के रूप में कार्य करता है, गैस के बुलबुले हटाता है।

जैविक महत्व

• विषाक्तता: एंटीमनी और इसके कई यौगिक विषैले होते हैं। दीर्घकालिक संपर्क से स्वास्थ्य संबंधी समस्याएं हो सकती हैं।
• औषधीय उपयोग: ऐतिहासिक रूप से, एंटीमनी यौगिकों (जैसे, पोटेशियम एंटीमनी टार्ट्रेट, “टार्टर एमीटिक”) का उपयोग वामक (उल्टी लाने वाली दवा) के रूप में और लिशमानियासिस तथा स्किस्टोसोमियासिस जैसे परजीवी संक्रमणों के उपचार में किया गया है। हालांकि, उनकी विषाक्तता और कम विषैले विकल्पों की उपलब्धता के कारण उनका उपयोग सीमित है।
• पर्यावरणीय प्रभाव: एंटीमनी खनन, प्रगलन और एंटीमनी युक्त उत्पादों के क्षरण के माध्यम से पर्यावरण में छोड़ा जा सकता है, जिससे पर्यावरणीय चिंताएँ पैदा होती हैं।