Das Antimon war in Europa, wie archäologische Funde in zeigen, seit dem Altertum bekannt (es kommt gelegentlich gediegen in der Natur vor), wurde aber nicht als Metall angesehen, vermutlich weil es im Feuer nicht beständig ist und an der Luft verbrennt. Erst im 17. Jahrhundert wurde zwischen dem Mineral Grauspießglanz (lateinisch antimonium) und dem metallischen Antimon unterschieden. In seinem 1604 erschienenen Buch "Triumph-wagen Antimonii" dokumentiert der Autor J. Tölde unter dem Pseudonym Basilius Valentinus (unter anderem) erstmals die Darstellung metallischen Antimons. Man kann daher mit gewissem Recht sagen, dass das Antimon eines der wenigen chemischen Elemente ist, die nach dem klassischen Altertum und vor dem großen Aufschwung der Chemie im 18. Jahrhundert entdeckt wurden.
Material/Geräte:
Waage, Reibschale, Trockenschrank oder Exsikkator, Porzellantiegel mit Deckel, Blumendraht, Glühofen oder Grillkamin (mit Holzkohlebriketts befeuert), Becherglas, Dreifuß mit Drahtnetz, Brenner, schwer schmelzbares Reagenzglas
Chemikalien:
Antimon-III-sulfid (gepulverter Grauspießglanz)
Eisenpulver
Natriumcarbonat, wasserfrei
Schwefelsäure 10 %
Antimon
Versuchsdurchführung:
Als Ausgangsmaterial verwendet man zerriebenen und geschlämmten Spießglanz, die natürlich als Mineral vorkommende Spielart des Antimon-III-sulfids. Für das Gelingen des Versuchs ist es wesentlich, dass die Substanzen ganz trocken sind. Man verreibt 2 g wasserfreie Soda mit 0,4 g Holzkohlepulver und stellt die Mischung in einem Schälchen für mehrere Tage in den Exsikkator. Vom Antimon-III-sulfid werden 20 g mit 8,8 g Eisenpulver gemischt und für mehrere Stunden im Trockenschrank bei ca. 140°C getrocknet. Nach dem Abkühlen vermischt man die Ingredienzen innig, indem man sie in einem Schraubdeckelglas gut durcheinander schüttelt.
Die ganz homogene Mischung gibt man dann in einen hohen Porzellantiegel, stampft mit dem Pistill etwas fest und verschließt den Tiegel mit einem passenden Deckel, den man mit Eisendraht befestigt. Anschließend muss das Gemisch geglüht werden. In Ermanglung eines passenden Ofens kann dazu ein sog. Grillkamin verwendet werden. Dieser wird mit Holzkohlenbriketts gefüllt und zunächst ohne den Tiegel angefeuert. Wenn das Feuer die Briketts bis oben durchdrungen hat, setzt man den Tiegel in die Glut und belässt ihn für etwa 25 Minuten.
Anschließend lässt man abkühlen und zerschlägt den Tiegel. Unter einer porösen grauschwarzen Schlacke aus Eisensulfid findet man einen soliden Antimonregulus, dessen Bruchstellen kristallinisch strukturiert sind und einen silbrigen Metallglanz zeigen. Man trennt die Schlacke durch Kratzen und Klopfen soweit wie möglich vom Antimon und erhitzt des Produkt dann für einige Minuten in etwas verdünnter Schwefelsäure (Achtung Schwefelwasserstoff! Im Abzug oder im Freien arbeiten!) und wäscht zuletzt mit heißem Wasser gut ab. Mit diesem Vorgehen wurden 8,5 g Rohprodukt erhalten,
Das rohe Antimon wird dann in einer großen Reibschale grob zerstoßen und die sauberen, metallglänzenden, inneren Stücke mit einer Pinzette herausgesucht. Den verunreinigten Rest schmilzt man folgendermaßen um: das grob gepulverte Metall wird in ein schwer schmelzbares Reagenzglas gegeben und 1,5-2 cm hoch wasserfreies Natriumcarbonat darüber geschichtet. Das Reagenzglas verschließt man mit einem fest gedrehten Wattebausch und erhitzt über der Gasflamme. Unter der Soda schmilzt das Antimon zu einem rotglühenden Regulus zusammen, der sich nach 2-3 Minuten langem Erhitzen am Boden des Glases angesammelt hat. Man lässt abkühlen – wobei das Glas regelmäßig Sprünge bekommt – zerschlägt das Glas, wäscht das Antimon, auf dessen Oberfläche sich noch schwarze Verunreinigungen abgeschieden haben, zunächst gut aus und behandelt dann nochmals mit verdünnter Schwefelsäure. Schließlich wird der Regulus erneut zerschlagen und die schönen Stücke in ein Präparateglas gegeben. Erhalten wurden mit diesem Vorgehen 8,1 g (weitgehend) reines Antimon, entsprechend einer Ausbeute von 57 %.
Entsorgung:
Das noch antimonhaltige Eisensulfid sowie - falls erforderlich - das Produkt werden mit dem Schwermetallabfall entsorgt.
Erklärungen:
Das Antimonsulfid wird durch das Eisen zu freiem Antimon reduziert wobei Eisensulfid gebildet wird. Diese Darstellungsweise wird traditionell als "Niederschlagsarbeit" bezeichnet - in Abgrenzung zur "Röstarbeit", bei der Antimon-III-oxid mit Holzkohle erhitzt wird.
Sb2S3 + 3 Fe ---> 2 Sb + 3 FeS
Molmasse Antimon-III-sulfid: 339,68 g/mol
Molmasse Antimon: 121,75 g/mol
Molmasse Eisen: 55,85 g/mol
Die Vorschrift enthält einen leichten Überschuss Antimon-III-sulfid (ca. 1/10). Das spezifisch schwerere Antimon (Dichte 6,7 g/cm3) schmilzt und sammelt sich am Boden des Tiegels an. Natriumcarbonat dient als Flussmittel. Der Holzkohlezusatz soll eine Oxidation durch evtl. eindringenden Luftsauerstoff verhindern. Eisensulfid und evtl. nicht umgesetztes Eisenpulver lassen sich mit verdünnter Schwefelsäure lösen. Das erhaltene Antimon enthält aber, sofern der verwendete Spießglanz nicht ganz rein war, Spuren anderer Begleitmetalle beigemengt (vor allem Eisen, Blei und Arsen), von denen es sich durch Umschmelzen unter Soda teilweise befreien lässt.
Metallisches Antimon (es gibt noch eine unbeständige, schwarze Modifikation) besitzt einen hellen Metallglanz, der an trockener Luft beständig ist. An feuchter Luft überzieht es sich mit einer dunklen Oxidschicht. Es schmilzt bei 630,6 °C und siedet bei 1645 °C (nach Hofmann-Rüdorff 1957) oder bei 1587 °C (nach Jander-Blasius 2002). An der Luft geschmolzen verbrennt es mit blauweißer Flamme zu Antimon-III-oxid. Unter den Metallen ungewöhnlich ist seine Eigenschaft, sich beim Erstarren auszudehnen. Gegen Wasser und verdünnte Salz- oder Schwefelsäure ist es beständig. Konzentrierte Schwefelsäure löst unter Bildung von Antimonsulfat (Sb2(SO4)3 während das chemisch verwandte Arsen unter diesen Umständen nur zum Arsen-III-oxid oxydiert wird. In Salpetersäure wird Antimon zu Antimon-III- und -V-oxid oxydiert.
Metallisches Antimon ist spröde und lässt sich leicht pulvern. In Reinform wird es technisch nicht verwendet. Es ist aber ein Bestandteil zahlreicher Legierungen (Hartblei, Letternmetall, Britanniametall, Lagermetall für Achsen etc.).
Das Wort Regulus, "Metallkönig" ist alchemistischen Ursprungs. In Alten Schriften wird es oft mit einer Krone über dem Symbol des jeweiligen Metalls gekennzeichnet. Beim Erstarren des geschmolzenen Antimons bilden sich auf seiner Oberfläche häufig sternartige Kristallfiguren. Dieser "philosophische Stern" wurde im Sinne der Signaturlehre als Zeichen eines besonderen astralen Einflusses interpretiert, und dürfte einer der Gründe sein, warum das Antimon bei den frühneuzeitlichen Alchemisten in so hohem Ansehen stand.
Literatur:
Jander-Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, 15. Auflage 2002; Verlag S. Hirzel, Stuttgart, ISBN 3-7776-1146-8
Hofmann-Rüdorff: Anorganische Chemie, 14 Auflage 195;, Verlag Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig
Schütt, Hans Werner: Auf der Suche nach dem Stein der Weisen – Die Geschichte der Alchemie; C.H.Beck 2000; ISBN 3-406-46638-9
Bilder:
Ausgangsstoffe (in der großen Schale geschlämmter Spießglanz mit einen langen, nadelförmigen Kristall des Minerals)
Beschicken des Tiegels
Glühen des Reaktionsgemisches
Das Reaktionsprodukt nach dem Zerschlagen des Tiegels
Erhitzen des zerkleinerten Regulus mit verd. Schwefelsäure
Antimon im RG mit Natriumcarbonat überschichtet zum Umschmelzen
Der Antimonregulus nach dem Umschmelzen
Endprodukt: metallisches Antimon
[EDIT by lemmi 1.5.2020: dies ist eine Kopie des ursprünglichen Threads vom 21.3.2014, der wegen eines technischen Problems leider nicht mehr zugänglich ist. Dabei habe ich mich bemüht, die Diskussion soweit als möglich zu retten. Zwei Kommentare von Pok (vom 21.und 22.3.14) wurden in dem vom 22.3.14 zusammengefasst. Ein kleiner Kommentar von Sven1105 vom 21.3.15 konnte leider nicht übernommen werden. Durch ein Versehen sind ausserdem noch einige Diskussionsbeiträge von Newclears, Uranylacetat, Pok und mir nach dem 27.3.14 verloren gegangen!
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