Antimonipentoksidi (Sb2O5) — antimoni(V)oksidi: ominaisuudet, rakenne, käyttö
Antimonipentoksidi, joka tunnetaan myös nimillä antimonipentaoksidi ja antimoni(V)oksidi, on kemiallinen yhdiste. Sen kemiallinen kaava on Sb2 O5. Siinä on antimoni- ja oksidi-ioneja. Antimoni on hapetusasteeltaan +5.
Yleistä ja rakenne
Antimonipentoksidi on tavallisesti valkoinen tai lievästi kellertävä jauhe. Molekyylipaino on noin 323,52 g·mol⁻¹ (laskettuna Sb = 121,76). Kemiallisesti Sb(V)-atomeilla on tyypillisesti oktaedrinen koordinaatio, ja kiinteä aine muodostaa polymeerisen oksidirakenteen, jossa antimoniatomit ovat sidoksissa useisiin happiatomeihin.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- Ulkonäkö: valkoinen tai lievästi kellertävä kiinteä aine.
- Liukoisuus: käytännössä liukenematon veteen; reagoi voimakkaiden emästen kanssa muodostaen antimonaatteja.
- Amfoteerisuus: Sb2O5 on amfoteerinen: se reagoi happojen kanssa muodostamalla antimoni(V)-suoloja ja emästen kanssa antimonaatteja.
- Kemiallinen käytös kuumennettaessa: voimakas kuumentaminen voi johtaa pelkistymiseen alemman oksidaation tilan antimoniyhdisteiksi (esim. Sb2O4 tai Sb2O3), riippuen olosuhteista ja pelkistävästä atmosfääristä.
Valmistus
Teollisissa ja laboratoriomenetelmissä antimonipentoksidia voidaan valmistaa yleisesti antimonin tai antimoni(III)-yhdisteiden oksidatiivisella hapettamisella tai Sb(V)-halidien hydrolyysillä. Esimerkiksi SbCl5 hydrolysoituu kosteassa ympäristössä muodostaen Sb2O5 -tyyppisiä saostumia. Myös antimoni(III)-oksidin (Sb2O3) hapetus sopivissa olosuhteissa voi tuottaa pentoksidia.
Käyttö
Antimonipentoksidia käytetään useissa sovelluksissa, esimerkiksi:
- flammapidätyksen synergistinä yhdessä halogeenipohjaisten flame retardant -aineiden kanssa;
- raaka-aineena muiden antimonyhdisteiden valmistuksessa;
- katalyyttina tietyissä hapetus- ja orgaanisen synteesin reaktioissa;
- lasin, keramiikan ja pigmenttien valmistukseen liittyvissä prosesseissa;
- laboratorioreagenssina ja tiedekäytössä antimonin kemian tutkimuksessa.
Reaktiot ja johdannaiset
Sb2O5 reagoi hapoissa ja emäksissä muodostaen vastaavia suoloja: happokontaktissa se liukenee muodostaen antimoni(V)-yhdisteitä, kun taas emästen kanssa syntyy antimonaatteja (esim. [SbO3]−-tyyppisiä lajeja tai kompleksisia hydroksido-antimonaatteja riippuen pH:sta ja konsentraatiosta).
Luonnossa esiintyminen
Vapaana esiintyvää puhdasta Sb2O5:tä on harvoin luonnossa; antimoniyhdisteet esiintyvät pääosin sulfideina (esim. stibiiniitti, Sb2S3). Antimonipentoksidin tai sen hydratoitujen muotojen esiintyminen luonnossa on vähäisempää ja liittyy yleensä oksidoituneisiin antimoniesiintymiin.
Terveys ja turvallisuus
Antimoniyhdisteet ovat yleisesti toksisia ja voivat olla haitallisia hengitettynä, nieltynä tai ihokosketuksessa. Sb2O5 -jauhetta käsiteltäessä tulee noudattaa asianmukaista työturvallisuutta: käyttää suojakäsineitä, suojalaseja ja hengityssuojainta pölyämisen estämiseksi sekä työskennellä hyvin ilmastoidussa tilassa tai vetokaapissa. Jätteiden ja päästöjen käsittelyssä on huomioitava paikalliset ympäristösäädökset, koska antimoni voi olla ympäristölle haitallinen.
Yhteenveto
Antimonipentoksidi (Sb2O5) on tärkeä antimonin +5 -oksidi, jolla on polymeerinen oksidirakenne ja amfoteerisia ominaisuuksia. Sitä käytetään muun muassa flame retardant -järjestelmissä, katalyysissä ja kemiallisena välituotteena. Käsittelyssä on oltava varovainen sen toksisuuden vuoksi.
Ominaisuudet
Se on keltainen kiinteä aine. Se on voimakas hapetin. Se reagoi suolahapon ja fluorivetyhapon kanssa muodostaen antimonipentakloridia ja antimonipentafluoridia. Se hajoaa antimonitetroksidiksi kuumennettaessa korkeaan lämpötilaan.
Valmistelu
Sitä valmistetaan reagoimalla antimonitrioksidin ja typpihapon välillä. Sitä voidaan valmistaa myös reagoimalla antimonipentafluoridi tai antimonipentakloridi veden kanssa.
Käyttää
Antimonipentoksidia käytetään palonestoaineissa ja titaanidioksidin valmistuksessa. Sitä käytetään myös katalysaattorina.