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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] metastibina. [4] Se fabrica para su uso en fósforos de seguridad , municiones militares, 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 pigmento naranja bueno disponible para la impresión de telas de algodón. [7]

El trisulfuro de antimonio también se utilizó como fotoconductor sensible a la imagen en los tubos de las cámaras vidicón . Es un semiconductor con una banda prohibida directa de 1,8 a 2,5 eV. [ cita requerida ] Con el dopaje adecuado, se pueden producir materiales de 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]

2Sb + 3S → Sb 2S 3

El Sb2S3 precipita cuando el H2S pasa a través de una solución acidificada de Sb(III). [9] Esta reacción se ha utilizado como método gravimétrico para determinar el antimonio: al burbujear H2S a través de una solución de compuesto Sb(III) en HCl caliente se deposita una forma naranja de Sb2S3 que se vuelve negra en las condiciones de reacción . [ 10 ]

El Sb2S3 se oxida fácilmente y reacciona vigorosamente con agentes oxidantes. [5] Arde en el aire con una llama azul. Reacciona con incandescencia con cloratos de cadmio, magnesio y cinc. Las mezclas de Sb2S3 y cloratos pueden explotar . [11]

En la extracción de antimonio 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

Se pueden preparar varias sales que contienen diferentes iones de tioantimoniato (III) a partir de Sb 2 S 3 . Entre ellas se 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 , Na3SbS4 ·9H2O , una sal de tioantimoniato(V ) , se forma cuando se hierve Sb2S3 con azufre e hidróxido de sodio. La reacción se puede representar como: [ 9 ]

Sb2S3 +3S2− + 2S → 2 [ SbS4 ] 3−

Estructura

La estructura de la forma negra en forma de aguja de Sb 2 S 3 , la estibina , consiste en cintas enlazadas en las que los átomos de antimonio están 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, la metastibina, es amorfa. Trabajos recientes sugieren que hay una serie de estructuras dependientes de la temperatura estrechamente relacionadas de la estibina que se han denominado estibina (I), la forma de alta temperatura, identificada previamente, estibina (II) y estibina (III). [15] Otro artículo muestra que los poliedros de coordinación reales del antimonio son de hecho SbS 7 , con coordinación (3+4) en el sitio M1 y (5+2) en el sitio M2. [ aclaración necesaria ] Estas coordinaciones consideran la presencia de enlaces secundarios. Algunos de los enlaces secundarios imparten cohesión y están conectados con el empaquetamiento. [16]

Referencias

  1. ^ ab Haynes, WM, ed. (2014). Manual de química y física del CRC (95.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press. págs. 4–48. ISBN 978-1-4822-0867-2.
  2. ^ Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0036". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ "Metastibina".
  4. ^ METASTIBNITA SUPERGÉNICA DE MINA ALACRAN, PAMPA LARGA, COPIAPO, CHILE, Alan H Clark, THE AMERICAN MINERALOGIST. VOL. 55., 1970
  5. ^ abc Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los elementos (2.ª ed.). Butterworth-Heinemann . págs. 581–582. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ^ Eastaugh, Nicholas (2004). Compendio de pigmentos: un diccionario de pigmentos históricos . Butterworth-Heinemann . pág. 359. ISBN. 978-0-7506-5749-5.
  7. ^ Parnell, Edward A (1886). La vida y los trabajos de John Mercer . Londres: Longmans, Green & Co., pág. 23.
  8. ^ Electroquímica de calcogenuros metálicos, Mirtat Bouroushian, Springer, 2010
  9. ^ abc Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001), Wiberg, Nils (ed.), Química inorgánica , 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 inorgánico cuantitativo, (2.ª edición), Longmans Green and Co
  11. ^ Guía de eliminación de productos químicos peligrosos de laboratorio, tercera edición, CRC Press, 2003, Margaret-Ann Armour , ISBN 9781566705677 
  12. ^ Anderson, Corby G. (2012). "La metalurgia del antimonio". Chemie der Erde - Geochemistry . 72 : 3–8. Bibcode :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, Oxford Science Publications, ISBN 0-19-855370-6 
  15. ^ Kuze S., Du Boulay D., Ishizawa N., Saiki A, Pring A.; (2004), Evidencia de difracción de rayos X para una forma monoclínica de estibina, Sb2S3, por debajo de 290K; American Mineralologist, 9(89), 1022-1025.
  16. ^ Kyono, A.; Kimata, M.; Matsuhisa, M.; Miyashita, Y.; Okamoto, K. (2002). "Estructuras cristalinas de baja temperatura de estibina que implican superposición orbital de electrones del par inerte Sb 5s 2". Física y química de minerales . 29 (4): 254–260. Bibcode :2002PCM....29..254K. doi :10.1007/s00269-001-0227-1. S2CID  95067785.