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Trisulfuro de antimonio

El trisulfuro de antimonio ( Sb 2 S 3 ) se encuentra en la naturaleza como el mineral cristalino estibina y el mineral rojo amorfo (en realidad un mineraloide) [3] metastibnita. [4] Se fabrica para su uso en cerillas de seguridad , munición militar, explosivos y fuegos artificiales. También se utiliza en la producción de vidrio de color rubí y en plásticos como retardante de llama. [5] Históricamente, la forma de estibina se utilizó como pigmento gris en pinturas producidas en el siglo XVI. [6] En 1817, el químico de tintes y tejidos John Mercer descubrió el compuesto no estequiométrico Naranja de antimonio (fórmula aproximada Sb 2 S 3 ·Sb 2 O 3 ), el primer buen pigmento naranja disponible para la impresión de tejidos de algodón. [7]

También se utilizó trisulfuro de antimonio como fotoconductor sensible a la imagen en tubos de cámaras vidicon . Es un semiconductor con una banda prohibida directa de 1,8 a 2,5 eV. [ cita necesaria ] Con un dopaje adecuado, se pueden producir materiales tipo p y n . [8]

Preparación y reacciones.

El Sb 2 S 3 se puede preparar a partir de los elementos a una temperatura de 500 a 900 °C: [5]

2 Sb + 3 S → Sb 2 S 3

El Sb 2 S 3 se precipita cuando se hace pasar H 2 S a través de una solución acidificada de Sb (III). [9] Esta reacción se ha utilizado como método gravimétrico para determinar el antimonio, burbujeando H 2 S a través de una solución de compuesto Sb (III) en HCl caliente deposita una forma naranja de Sb 2 S 3 que se vuelve negra en las condiciones de reacción. [10]

El Sb 2 S 3 se oxida fácilmente y reacciona vigorosamente con agentes oxidantes. [5] Arde en el aire con una llama azul. Reacciona en incandescencia con cloratos de cadmio, magnesio y zinc. Las mezclas de Sb 2 S 3 y cloratos pueden explotar. [11]

En la extracción de antimonio a partir de minerales de antimonio se emplea el proceso de sulfuro alcalino donde el Sb 2 S 3 reacciona para formar sales de tioantimonato (III) (también llamadas tioantimonita): [12]

3 Na 2 S + Sb 2 S 3 → 2 Na 3 SbS 3

A partir de Sb 2 S 3 se pueden preparar varias sales que contienen diferentes iones tioantimoniato (III) . Estos incluyen: [13]

[SbS 3 ] 3− , [SbS 2 ] − , [Sb 2 S 5 ] 4− , [Sb 4 S 9 ] 6− , [Sb 4 S 7 ] 2− y [Sb 8 S 17 ] 10−

La sal de Schlippe , Na 3 SbS 4 ·9H 2 O , una sal de tioantimonato (V) se forma cuando se hierve Sb 2 S 3 con azufre e hidróxido de sodio. La reacción se puede representar como: [9]

Sb 2 S 3 + 3 S 2− + 2 S → 2 [SbS 4 ] 3−

Estructura

La estructura de la forma de aguja negra de la Sb 2 S 3 , la estibina , consta de cintas unidas en las que los átomos de antimonio se encuentran en dos entornos de coordinación diferentes, piramidal trigonal y piramidal cuadrado. [9] Cintas similares ocurren en Bi 2 S 3 y Sb 2 Se 3 . [14] La forma roja, metastibnita, es amorfa. Trabajos recientes sugieren que hay una serie de estructuras de estibina estrechamente relacionadas que dependen de la temperatura y que se han denominado estibina (I), la forma de alta temperatura, identificada anteriormente, estibina (II) y estibina (III). [15] Otro artículo muestra que los poliedros de coordinación reales del antimonio son en realidad SbS 7 , con coordinación (3+4) en el sitio M1 y (5+2) en el sitio M2. [ se necesita aclaración ] Estas coordinaciones consideran la presencia de enlaces secundarios. Algunos de los enlaces secundarios imparten cohesión y están conectados con empaquetaduras. [dieciséis]

Referencias

  1. ^ ab Haynes, WM, ed. (2014). Manual CRC de Química y Física (95ª ed.). Boca Ratón, FL: CRC Press. págs. 4–48. ISBN 978-1-4822-0867-2.
  2. ^ ab Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "#0036". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ "Metastibnita".
  4. ^ METASTIBNITA SUPERGÉNICA DE MINA ALACRAN, PAMPA LARGA, COPIAPO, CHILE, Alan H Clark, EL MINERALOGISTA AMERICANO. VOL. 55., 1970
  5. ^ a b C Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . págs. 581–582. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Eastaugh, Nicolás (2004). Compendio de pigmentos: diccionario de pigmentos históricos . Butterworth-Heinemann . pag. 359.ISBN​ 978-0-7506-5749-5.
  7. ^ Parnell, Edward A (1886). La vida y labores de John Mercer . Londres: Longmans, Green & Co. p. 23.
  8. ^ Electroquímica de calcogenuros metálicos, Mirtat Bouroushian, Springer, 2010
  9. ^ abc Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Inorganic Chemistry , traducido por Eagleson, Mary; Brewer, William, San Diego/Berlín: Academic Press/De Gruyter, pág. 765-766, ISBN 0-12-352651-5
  10. ^ AI Vogel, (1951), Análisis cuantitativo inorgánico, (segunda edición), Longmans Green and Co
  11. ^ Guía de eliminación de productos químicos de laboratorio peligrosos, tercera edición, CRC Press, 2003, Margaret-Ann Armor , ISBN 9781566705677 
  12. ^ Anderson, Corby G. (2012). "La metalurgia del antimonio". Chemie der Erde - Geoquímica . 72 : 3–8. Código Bib : 2012ChEG...72....3A. doi :10.1016/j.chemer.2012.04.001. ISSN  0009-2819.
  13. ^ Reacciones y métodos inorgánicos, la formación de enlaces con elementos del grupo VIB (O, S, Se, Te, Po) (Parte 1) (Volumen 5) Ed. AP, Hagen, 1991, Wiley-VCH, ISBN 0-471-18658-9 
  14. ^ Wells AF (1984) Química inorgánica estructural, quinta edición de Publicaciones científicas de Oxford ISBN 0-19-855370-6 
  15. ^ Kuze S., Du Boulay D., Ishizawa N., Saiki A, Pring A.; (2004), evidencia de difracción de rayos X de una forma monoclínica de estibina, Sb2S3, por debajo de 290 K; Mineralogista americano, 9(89), 1022-1025.
  16. ^ Kyono, A.; Kimata, M.; Matsuhisa, M.; Miyashita, Y.; Okamoto, K. (2002). "Estructuras cristalinas de estibina a baja temperatura que implican una superposición orbital de Sb 5s 2 pares de electrones inertes". Física y Química de los Minerales . 29 (4): 254–260. Código Bib : 2002PCM....29..254K. doi :10.1007/s00269-001-0227-1. S2CID  95067785.