యాంటిమోనీ (Sb): ధర్మాలు, చర్యలు & ఉపయోగాలు

పరిచయం

యాంటిమోనీ (Sb) అనేది ఒక మెటల్లాయిడ్ మూలకం, దీనికి వివిధ పరిశ్రమలలో గణనీయమైన అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. లోహాలు మరియు అలోహాలు రెండింటి లక్షణాలను మిళితం చేసే దాని ప్రత్యేక ధర్మాలు, దీనిని అగ్ని నిరోధకాలు, మిశ్రమాలు మరియు సెమీకండక్టర్ సాంకేతికత వంటి రంగాలలో అనివార్యంగా చేస్తాయి. యాంటిమోనీ రసాయన ప్రవర్తన మరియు అనువర్తనాలను అర్థం చేసుకోవడం పోటీ పరీక్షలకు చాలా ముఖ్యం.

CBSE/JEE త్వరిత పునర్విమర్శ గమనికలు

• చిహ్నం: Sb (లాటిన్ stibium నుండి)
• పరమాణు సంఖ్య: 51
• పరమాణు ద్రవ్యరాశి: 121.76 u
• గ్రూప్: 15 (పినిక్టోజెన్స్)
• పీరియడ్: 5
• బ్లాక్: p-బ్లాక్
• స్వభావం: మెటల్లాయిడ్ (లోహ మరియు అలోహ ధర్మాలు రెండింటినీ ప్రదర్శిస్తుంది)
• సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితులు: +3, +5 (ఎక్కువ స్థిరత్వం), -3 (తక్కువ సాధారణం, సాధారణంగా యాంటిమోనైడ్‌లలో)
• వాలెన్సీ: 3, 5
• STP వద్ద భౌతిక స్థితి: ఘన
• అలోట్రోప్‌లు:
  • లోహ యాంటిమోనీ: స్థిరమైన, అత్యంత సాధారణ రూపం; వెండి-తెలుపు, పెళుసైన ఘనపదార్థం.
  • పసుపు యాంటిమోనీ: అమార్ఫస్, అస్థిరమైనది, స్టిబైన్ ($\text\{SbH\}_3$) క్లోరిన్‌తో చర్య జరపడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది.
  • పేలుడు యాంటిమోనీ: అమార్ఫస్, అస్థిరమైనది, $\text\{SbCl\}_3$ విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా ఏర్పడుతుంది.

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం & బంధ ప్రవర్తన

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం

• పూర్తి విన్యాసం: $\text\{1s\}^2 \text\{2s\}^2 \text\{2p\}^6 \text\{3s\}^2 \text\{3p\}^6 \text\{3d\}^\{10\} \text\{4s\}^2 \text\{4p\}^6 \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• సంక్షిప్త విన్యాసం: $\text\{[Kr]\} \text\{4d\}^\{10\} \text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$
• వాలెన్స్ షెల్ విన్యాసం: $\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$

బంధ ప్రవర్తన

యాంటిమోనీ, 15వ గ్రూప్‌లో ఉండటం వలన, 5 వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటుంది.

• +3 ఆక్సీకరణ స్థితి: మూడు p-ఎలక్ట్రాన్‌ల నష్టం లేదా భాగస్వామ్యం ద్వారా ఏర్పడుతుంది, s-ఎలక్ట్రాన్ జతను జడంగా (జడ జత ప్రభావం) వదిలివేస్తుంది. ఉదాహరణలు: $\text\{SbCl\}_3$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$.
• +5 ఆక్సీకరణ స్థితి: ఐదు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లన్నింటినీ ($\text\{5s\}^2 \text\{5p\}^3$) కోల్పోవడం లేదా భాగస్వామ్యం చేయడం ద్వారా ఏర్పడుతుంది. ఉదాహరణలు: $\text\{SbF\}_5$, $\text\{Sb\}_2\text\{O\}_5$. జడ జత ప్రభావం కారణంగా, ముఖ్యంగా గ్రూపులో క్రిందికి వెళ్ళే కొద్దీ, +5 ఆక్సీకరణ స్థితి +3 కంటే తక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది.
• -3 ఆక్సీకరణ స్థితి: యాంటిమోనైడ్‌లలో (ఉదాహరణకు, $\text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2$) ప్రదర్శించబడుతుంది, ఇక్కడ యాంటిమోనీ అలోహాల మాదిరిగానే స్థిరమైన అష్టకాన్ని సాధించడానికి మూడు ఎలక్ట్రాన్‌లను స్వీకరిస్తుంది.

ముఖ్యమైన రసాయన చర్యలు

1. గాలి/ఆక్సిజన్‌తో చర్య

యాంటిమోనీ గాలిలో లేదా ఆక్సిజన్‌లో మండి యాంటిమోనీ ట్రైఆక్సైడ్ ($\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$) ను ఏర్పరుస్తుంది. $4\text\{Sb(s)\} + 3\text\{O\}_2\text\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} 2\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3\text\{(s)\}$ యాంటిమోనీ ట్రైఆక్సైడ్ ఉభయధర్మం, ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలు రెండింటితోనూ చర్య జరుపుతుంది.

2. హాలోజన్‌లతో చర్య

యాంటిమోనీ హాలోజన్‌లతో తీవ్రంగా చర్య జరిపి ట్రైహాలైడ్‌లు లేదా పెంటాహాలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.

• క్లోరిన్‌తో:
  • యాంటిమోనీ(III) క్లోరైడ్ ఏర్పడటానికి: $2\text\{Sb(s)\} + 3\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_3\text\{(s)\}$
  • అధిక క్లోరిన్‌తో, యాంటిమోనీ(V) క్లోరైడ్ ఏర్పడటానికి: $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{Cl\}_2\text\{(g)\} \rightarrow 2\text\{SbCl\}_5\text\{(l)\}$

3. ఆమ్లాలతో చర్య

యాంటిమోనీ ఆక్సీకరణం చెందని ఆమ్లాలతో చర్య జరపదు. ఇది బలమైన ఆక్సీకరణ ఆమ్లాలతో చర్య జరుపుతుంది.

• వేడి గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లంతో: యాంటిమోనీ పెంటాక్సైడ్ లేదా మెటా-యాంటిమోనియస్ ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది. $2\text\{Sb(s)\} + 10\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2\text\{O\}_5\text\{(s)\} + 10\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + 5\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ లేదా, $2\text\{Sb(s)\} + 5\text\{HNO\}_3\text\{(conc.)\} \rightarrow 2\text\{HSbO\}_3\text\{(s)\} + 5\text\{NO\}_2\text\{(g)\} + \text\{H\}_2\text\{O(l)\}$ (మెటా-యాంటిమోనియస్ ఆమ్లం)
• వేడి గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో: యాంటిమోనీ(III) సల్ఫేట్ ఏర్పడుతుంది. $2\text\{Sb(s)\} + 6\text\{H\}_2\text\{SO\}_4\text\{(conc.)\} \rightarrow \text\{Sb\}_2(\text\{SO\}_4)_3\text\{(aq)\} + 3\text\{SO\}_2\text\{(g)\} + 6\text\{H\}_2\text\{O(l)\}$

4. లోహాలతో చర్య

యాంటిమోనీ క్రియాశీల లోహాలతో వేడి చేసినప్పుడు యాంటిమోనైడ్‌లు అని పిలువబడే ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. $3\text\{Mg(s)\} + 2\text\{Sb(s)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} \text\{Mg\}_3\text\{Sb\}_2\text\{(s)\}$ (మెగ్నీషియం యాంటిమోనైడ్)

పారిశ్రామిక మరియు జీవ ప్రాముఖ్యత

పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యత

• మిశ్రమాలు: కాఠిన్యం మరియు యాంత్రిక బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. లెడ్-ఆసిడ్ బ్యాటరీలలో (మన్నికను పెంచుతుంది), బుల్లెట్ తయారీలో, ప్లెయిన్ బేరింగ్‌లలో (బాబ్బిట్ మెటల్) మరియు టైప్ మెటల్‌లో ఉపయోగిస్తారు.
• అగ్ని నిరోధకాలు: యాంటిమోనీ ట్రైఆక్సైడ్ ($\text\{Sb\}_2\text\{O\}_3$) ప్లాస్టిక్‌లు, వస్త్రాలు మరియు రబ్బర్ కోసం అగ్ని నిరోధకాలలో ఒక సాధారణ సినర్జిస్టిక్ ఏజెంట్. ఇది హాలోజనేటెడ్ అగ్ని నిరోధకాల సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది.
• సెమీకండక్టర్లు: డయోడ్‌లు, ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్‌లు మరియు హాల్-ఎఫెక్ట్ పరికరాల తయారీలో అధిక-శుద్ధత యాంటిమోనీ ఉపయోగించబడుతుంది. ఇండియం యాంటిమోనైడ్ ($\text\{InSb\}$) మరియు గాలియం యాంటిమోనైడ్ ($\text\{GaSb\}$) ముఖ్యమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థాలు.
• పిగ్మెంట్లు మరియు సిరామిక్స్: యాంటిమోనీ సమ్మేళనాలు రంగులు మరియు గ్లేజ్‌లలో పిగ్మెంట్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి.
• గ్లాస్ క్లారిఫైయర్‌లు: యాంటిమోనీ ఆక్సైడ్ గాజు తయారీలో గ్యాస్ బుడగలను తొలగించడానికి ఒక ఫైనింగ్ ఏజెంట్‌గా పనిచేస్తుంది.

జీవ ప్రాముఖ్యత

• విషపూరితం: యాంటిమోనీ మరియు దాని సమ్మేళనాలలో చాలావరకు విషపూరితమైనవి. దీర్ఘకాలిక బహిర్గతం ఆరోగ్య సమస్యలకు దారితీస్తుంది.
• ఔషధ ఉపయోగాలు: చారిత్రకంగా, యాంటిమోనీ సమ్మేళనాలు (ఉదాహరణకు, పొటాషియం యాంటిమోనీ టార్ట్రేట్, “టార్టర్ ఎమెటిక్”) వాంతులు కలిగించేవిగా మరియు లీష్మానియాసిస్ మరియు స్కిస్టోసోమియాసిస్ వంటి పరాన్నజీవి సంక్రమణల చికిత్సలో ఉపయోగించబడ్డాయి. అయితే, వాటి విషపూరితం మరియు తక్కువ విషపూరిత ప్రత్యామ్నాయాల లభ్యత కారణంగా వాటి ఉపయోగం పరిమితం.
• పర్యావరణ ప్రభావం: యాంటిమోనీ మైనింగ్, స్మెల్టింగ్ మరియు యాంటిమోనీ కలిగిన ఉత్పత్తుల క్షీణత ద్వారా పర్యావరణంలోకి విడుదల చేయబడుతుంది, ఇది పర్యావరణపరమైన ఆందోళనలను కలిగిస్తుంది.