Antimonidi (Sb3−) – määritelmä, kemialliset ominaisuudet ja reaktiot

Antimonidi on ioni, jonka kemiallinen kaava on Sb^3-. Antimonin hapetusaste tässä ionissa on −3. Sb^3--ioni vastaa elektronirakenteeltaan täyttä 5p-kuorta (pääsääntöisesti 5s2 5p6), minkä takia se esiintyy vakaina kovalenttisissa tai ionisissa yhdisteissä. Monet antimonidit käyttäytyvät pelkistävinä aineina ja niiden fysikaaliset ominaisuudet vaihtelevat suolan ja metallisen seoksen välillä.

Kemialliset ominaisuudet

Elektroninen luonne: Sb^3- on vahvasti pelkistävä ja elektronitiheyden kasvu antaa sille taipumuksen luovuttaa elektroneja tai reagoida protonien kanssa.
Rakenne: Antimonidiyhdisteiden sidokset voivat olla ionisia (esim. alkalimetalliantimonidit kuten Na₃Sb), kovalenttisia tai metallisen seoksen kaltaisia. Monet yhdisteet kuuluvat Zintl-vaiheisiin tai muodostavat spesifisiä kiderakenteita.
Elektroninen ominaisuus: Monet siirtymämetallien ja siirtymämetallien jälkeiset antimonidit toimivat puolijohteina tai metallien kaltaisina materiaaleina riippuen kokoonpanosta ja stoikiometriasta.

Tärkeimmät reaktiot

Antimonidit reagoivat happojen kanssa happojen protonien kanssa muodostaen stibiiniä: Sb^3- + 3 H⁺ → SbH₃ (stibiini). Tämä tekee antimonideista herkkiä protolyysille ja osoittaa niiden vahvan emäksisyyden/prosessiherkkyyden.
Saattaa hapettua ilma-/vesi-olosuhteissa muodostaen antimonin oksideja tai antimonaatteja riippuen olosuhteista ja hapettimesta.
Monet antimonidit muodostavat metalliseoksia tai intermetallisia yhdisteitä muiden metallien kanssa. Esimerkiksi III–V-tyyppiset GaSb ja InSb ovat tärkeitä puolijohteita ja skutterudiitit kuten CoSb₃ ovat merkittäviä termoelektrisissä sovelluksissa.

Syntetisointi ja esiintyminen

Valmistus: antimonidit voidaan valmistaa suoraan alkuaineiden reaktiolla korkeassa lämpötilassa, Zintl-menetelmillä, metallurgisilla sulatus- tai sulake-tekniikoilla ja kemiallisilla reduktioreilla. Myös kemiallinen höyrystys ja epitaksiaaliset menetelmät ovat yleisiä puolijohdemateriaalien valmistuksessa.
Esiintyminen: Sb^3--ionia vapaana liuoksessa esiintyy vain harvoin; käytännössä antimonidi-ominaisuus näkyy sulkeissa ja kiinteissä yhdisteissä. Alkali- ja maa-alkalimetallit voivat muodostaa selkeästi ionisia antimonideja, kun taas jälkisiirtymämetallit ja puolimetallit muodostavat usein kovalenttisia tai metallisia rakenteita.

Käyttö ja turvallisuus

Käyttö: antimonidit ovat tärkeitä puolijohteissa (esim. InSb, GaSb), optoelektroniikassa (infrapuna-detektorit), sekä termoelektrisissä materiaaleissa (esim. CoSb₃, Mg₃Sb₂). Lisäksi niitä hyödynnetään tutkimuksessa materiaalifysiikan ja nanoteknologian sovelluksissa.
Turvallisuus: monet antimoniyhdisteet ovat myrkyllisiä ja voivat olla herkkiä ilman tai happojen vaikutukselle (stibiini on myrkyllinen ja helposti syttyvä kaasu). Työssä ja käsittelyssä tulee noudattaa asianmukaisia suojatoimia ja hävitysohjeita.

Esimerkkejä antimonideista: Na₃Sb (ioninen antimonidi), InSb ja GaSb (III–V puolijohteet), CoSb₃ (skutterudiitti, termoelektrinen materiaali), Mg₃Sb₂ (Zintl-tyyppinen yhdiste).

Aiheeseen liittyvät sivut

Nitridi
Fosfidi

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on antimonidi?

V: Antimonidi on ioni, jonka hapetusaste on -3. Antimonidi on antimoni.

K: Mikä on antimonidin kemiallinen kaava?

V: Antimonidin kemiallinen kaava on Sb3-.

K: Mitkä ovat antimonidien ominaisuudet?

V: Monilla antimonideilla on ominaisuuksia, jotka ovat suolan ja metalliseoksen väliltä.

K: Mihin antimonideja käytetään?

V: Antimonidit ovat pelkisteitä ja reagoivat happojen kanssa muodostaen stibiiniä. Monet siirtymämetallien ja siirtymämetallien jälkeiset antimonidit ovat myös puolijohteita.

K: Mitä on stibiini?

V: Stibiini on yhdiste, joka muodostuu, kun antimonidit reagoivat happojen kanssa.

K: Ovatko kaikki antimonidit puolijohteita?

V: Ei, vain monet siirtymämetallien ja siirtymämetallien jälkeisten metallien antimonidit ovat puolijohteita.

K: Mikä on antimonidin hapetusaste antimonideissa?

V: Antimonidien antimonin hapetusaste on -3.