अँटिमनी (Sb): गुणधर्म, अभिक्रिया आणि उपयोग

ओळख

अँटिमनी (Sb) हे एक धातूसदृश मूलद्रव्य आहे, ज्याचे विविध उद्योगांमध्ये महत्त्वाचे अनुप्रयोग आहेत. धातू आणि अधातू दोन्हीचे गुणधर्म एकत्र करणाऱ्या त्याच्या अद्वितीय वैशिष्ट्यांमुळे, ते अग्निरोधक, मिश्रधातू आणि अर्धसंवाहक तंत्रज्ञान यांसारख्या क्षेत्रांमध्ये अत्यावश्यक बनले आहे. अँटिमनीचे रासायनिक वर्तन आणि अनुप्रयोग समजून घेणे स्पर्धा परीक्षांसाठी महत्त्वाचे आहे.

CBSE/JEE द्रुत उजळणी नोट्स

• संज्ञा: Sb (लॅटिन stibium पासून)
• अणुअंक: 51
• अणुवस्तुमान: 121.76 u
• गट: 15 (पनिक्टोजेन्स)
• आवर्त: 5
• खंड: p-खंड
• स्वरूप: धातूसदृश (धातू आणि अधातू दोन्हीचे गुणधर्म दर्शवतो)
• सामान्य ऑक्सिडेशन अवस्था: +3, +5 (सर्वात स्थिर), -3 (कमी सामान्य, सामान्यतः अँटिमोनॉइड्समध्ये)
• संयुजा: 3, 5
• प्रमाणित तापमान व दाबावर भौतिक अवस्था: स्थायू
• अपरूपे:
  • धातू अँटिमनी: स्थिर, सर्वात सामान्य स्वरूप; चंदेरी-पांढरा, ठिसूळ स्थायू.
  • पिवळा अँटिमनी: अस्फटिकी, अस्थिर; स्टिबाइन (\text{SbH}_3) आणि क्लोरीनच्या अभिक्रियेतून तयार होतो.
  • स्फोटक अँटिमनी: अस्फटिकी, अस्थिर; \text{SbCl}_3 च्या विद्युत विघटनाने तयार होतो.

इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि बंध वर्तन

इलेक्ट्रॉन संरूपण

• पूर्ण संरूपण: $\text\{1s\}^2 \text\{2s\}^2 \text\{2p\}^6 \text\{3s\}^2 \text\{3p\}^6 \text\{3d\}^\{10\} \text\{4s\}^2 \text\{4p\}^6 \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• संक्षिप्त संरूपण: $\text\{[Kr]\} \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• संयुजा कवच संरूपण: $\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$

बंध वर्तन

अँटिमनी, गट 15 मध्ये असल्याने, त्यात 5 संयुजा इलेक्ट्रॉन असतात.

• +3 ऑक्सिडेशन अवस्था: तीन p-इलेक्ट्रॉन गमावून किंवा सामायिक करून तयार होते, ज्यामुळे s-इलेक्ट्रॉनची जोडी निष्क्रिय राहते (अक्रिय युग्म परिणाम). उदाहरणे: $\text\{SbCl\}_3$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$.
• +5 ऑक्सिडेशन अवस्था: सर्व पाच संयुजा इलेक्ट्रॉन ($\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$) गमावून किंवा सामायिक करून तयार होते. उदाहरणे: $\text\{SbF\}_5$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_5$. अक्रिय युग्म परिणामामुळे, विशेषतः गटात खाली जाताना, +5 ऑक्सिडेशन अवस्था +3 पेक्षा कमी स्थिर असते.
• -3 ऑक्सिडेशन अवस्था: अँटिमोनॉइड्समध्ये (उदा. $\text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2$) दर्शविली जाते, जेथे अँटिमनी स्थिर अष्टक प्राप्त करण्यासाठी तीन इलेक्ट्रॉन स्वीकारतो, जे अधातूंसारखे आहे.

महत्त्वाच्या रासायनिक अभिक्रिया

1. हवा/ऑक्सिजन सोबत अभिक्रिया

अँटिमनी हवेत किंवा ऑक्सिजनमध्ये जळून अँटिमनी ट्रायऑक्साइड (\text{Sb}_2\text{O}_3) तयार करतो. $4\text\{Sb(s)\} + 3\text\{O\}_2\text\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{ उष्णता \}\} 2\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3\text\{(s)\}$ अँटिमनी ट्रायऑक्साइड उभयधर्मी आहे, जे आम्ल आणि आम्लारी दोन्ही सोबत अभिक्रिया करते.

2. हॅलोजन सोबत अभिक्रिया

अँटिमनी हॅलोजन सोबत उत्कटतेने अभिक्रिया करून ट्रायहॅलाइड्स किंवा पेंटाहॅलाइड्स तयार करतो.

• क्लोरीन सोबत:
  • अँटिमनी(III) क्लोराईड तयार करण्यासाठी: $2\text\{Sb(s)\} + 3\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_3\text\{(s)\}$
  • जास्त क्लोरीन सोबत, अँटिमनी(V) क्लोराईड तयार करण्यासाठी: $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_5\text\{(l)\}$

3. आम्लांबरोबर अभिक्रिया

अँटिमनी ऑक्सिडिकरण न करणाऱ्या आम्लांबरोबर अभिक्रिया करत नाही. तो प्रबल ऑक्सिडिकरण करणाऱ्या आम्लांबरोबर अभिक्रिया करतो.

• गरम तीव्र नायट्रिक आम्ल सोबत: अँटिमनी पेंटॉक्साइड किंवा मेटा-अँटिमोनियस आम्ल तयार करतो. $2\text\{Sb(s)\} + 10\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2\text\{O\}_5\text\{(s)\} + 10\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + 5\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ पर्यायाने, $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow 2\text\{HSbO\}_3\text\{(s)\} + 5\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + \text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ (मेटा-अँटिमोनियस आम्ल)
• गरम तीव्र सल्फ्युरिक आम्ल सोबत: अँटिमनी(III) सल्फेट तयार करतो. $2\text\{Sb(s)\} + 6\text\{H\}_2\text\{SO\}_4\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2(\text\{SO\}_4)_3\text\{(aq)\} + 3\text\{SO\}_2\text\{(g)\} + 6\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$

4. धातूंसोबत अभिक्रिया

सक्रिय धातूंसोबत गरम केल्यावर अँटिमनी आंतरधातू संयुगे, ज्यांना अँटिमोनॉइड्स म्हणतात, तयार करतो. $3\text\{Mg(s)\} + 2\text\{Sb(s)\} \xrightarrow\{\text\{ उष्णता \}\} \text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2\text\{(s)\}$ (मॅग्नेशियम अँटिमोनॉइड)

औद्योगिक आणि जैविक महत्त्व

औद्योगिक महत्त्व

• मिश्रधातू: कठोरता आणि यांत्रिक शक्ती सुधारते. लेड-अॅसिड बॅटरीजमध्ये (टिकाऊपणा वाढवते), गोळ्यांच्या निर्मितीमध्ये, प्लेन बेअरिंग्समध्ये (बॅबिट धातू) आणि टाईप धातूमध्ये वापरले जाते.
• अग्निरोधक: अँटिमनी ट्रायऑक्साइड (\text{Sb}_2\text{O}_3) प्लॅस्टिक, कापड आणि रबरसाठी अग्निरोधकांमध्ये एक सामान्य समन्वयी कारक म्हणून वापरला जातो. हे हॅलोजनीकृत अग्निरोधकांची कार्यक्षमता वाढवते.
• अर्धसंवाहक: उच्च-शुद्धता अँटिमनी डायोड्स, इन्फ्रारेड डिटेक्टर आणि हॉल-इफेक्ट उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये वापरले जाते. इन्डियम अँटिमोनॉइड (\text{InSb}) आणि गॅलियम अँटिमोनॉइड (\text{GaSb}) ही महत्त्वाची अर्धसंवाहक सामग्री आहेत.
• रंगद्रव्ये आणि सिरॅमिक्स: अँटिमनी संयुगे रंग आणि ग्लेजमध्ये रंगद्रव्य म्हणून वापरली जातात.
• काच स्वच्छ करणारे: अँटिमनी ऑक्साईड काच निर्मितीमध्ये शुद्धीकरण कारक म्हणून कार्य करते, वायूचे बुडबुडे काढून टाकतो.

जैविक महत्त्व

• विषारीपणा: अँटिमनी आणि त्याची अनेक संयुगे विषारी असतात. दीर्घकाळ संपर्क झाल्यास आरोग्याच्या समस्या उद्भवू शकतात.
• औषधी उपयोग: ऐतिहासिकदृष्ट्या, अँटिमनी संयुगे (उदा. पोटॅशियम अँटिमनी टार्ट्रेट, “टार्टर एमेटिक”) वांती करणारे औषध म्हणून आणि लिश्मनियासिस आणि स्किस्टोसोमियासिस सारख्या परजीवी संक्रमणांवर उपचारात वापरली गेली आहेत. तथापि, त्यांच्या विषारीपणामुळे आणि कमी विषारी पर्याय उपलब्ध असल्यामुळे त्यांचा वापर मर्यादित आहे.
• पर्यावरणीय परिणाम: अँटिमनी खनन, प्रगलन आणि अँटिमनी असलेल्या उत्पादनांच्या विघटनामुळे पर्यावरणात सोडले जाऊ शकते, ज्यामुळे पर्यावरणीय चिंता निर्माण होतात.