Antimoon(III,V)oxide (Sb2O4): definitie, eigenschappen en structuur

Antimoon(III,V)oxide (Sb2O4): heldere uitleg van definitie, eigenschappen, structuur, oxidatietoestanden en toepassingen voor studenten en onderzoekers.

Antimoontetroxide, ook bekend als antimoontetraoxide of antimoon(III,V)oxide, is een chemische verbinding. De chemische formule ervan is Sb₂ O₄ . Het bevat antimoon- en oxide-ionen. Het antimoon bevindt zich zowel in de +3 als in de +5 oxidatietoestand.

Algemene eigenschappen

• Formule: Sb₂O₄
• Molaire massa: ongeveer 307,5 g·mol⁻¹
• Uiterlijk: vast, kristallijn; kleur varieert van wit tot geelachtig afhankelijk van de zuiverheid en de korrelgrootte
• Oplosbaarheid: praktisch onoplosbaar in water; reageert met sterke zuren en basen onder vorming van oplosbare antimonverbindingen
• Oxidatietoestanden: gemengd valent — bevat zowel Sb(III) als Sb(V)
• Thermische eigenschappen: thermisch relatief stabiel; onder sterk reducerende of oxiderende omstandigheden kan omzetting naar respectievelijk Sb₂O₃ of Sb₂O₅ optreden

Structuur

Sb₂O₄ is een gemengde-valentieverbinding: in het kristalrooster komen zowel Sb(III)- als Sb(V)-centra voor. De twee typen antimoondelen vertonen verschillende coördinatie:

• Sb(III) heeft meestal een drievoudige coördinatievorm (trigonaal piramidaal) met een stereoactief vrij elektronpaar, wat leidt tot sterk gedesoriënteerde en asymmetrische bindingen.
• Sb(V) vertoont doorgaans een hogere coördinatie, vaak een (bijna) octaëdrische omgeving.

Deze verschillende polyëders (piramides en octaëders) staan in het rooster in verbinding met elkaar door gedeelde hoeken of randen; dat geeft de verbinding haar karakteristieke gemengde-valentie-eigenschappen en stabiliteit. In de natuur komt Sb₂O₄ voor als het mineraal cervantiet, dat gevormd wordt door de oxidatie van antimonides zoals stibniet (Sb₂S₃).

Bereiding

Sb₂O₄ kan synthetisch bereid worden via gecontroleerde oxidatie of partiële oxidatie van antimon(III)-verbindingen of door gedeeltelijke reductie van Sb(V)-verbindingen. Enkele gangbare routes:

• Gedeeltelijke oxidatie van Sb₂O₃ in lucht bij verhoogde temperatuur (gecontroleerde omstandigheden om volledige oxidatie naar Sb₂O₅ te vermijden).
• Oxidatie van antimonide- of antimoniumsulfide-mineralen (bijvoorbeeld stibniet) onder atmosferische omstandigheden — dit is ook een natuurlijke vormingsroute (mineraal cervantiet).
• Thermische ontleding of verbranding van geschikte antimonzouten onder gecontroleerde zuurstofpartiële druk kan eveneens tot Sb₂O₄ leiden.

Reactiviteit en stabiliteit

• Sb₂O₄ is stabiel in lucht bij kamertemperatuur, maar onder sterk oxiderende omstandigheden kan verdere oxidatie naar Sb₂O₅ optreden.
• Onder reducerende omstandigheden (bij hoge temperatuur of in aanwezigheid van reducerende gassen) kan het worden gereduceerd tot Sb₂O₃ of metalen antimoon.
• In zure oplossingen kan Sb(III) en Sb(V) vrijkomen in de vorm van respectievelijk Sb(III)- en Sb(V)-complexen; in basische oplossingen kunnen antimonaten gevormd worden.

Toepassingen

Sb₂O₄ heeft minder commerciële toepassingen dan het veel gebruikte antimontrioxide (Sb₂O₃), maar het komt wel voor in specialistisch gebruik en onderzoek:

• Als tussenproduct of uitgangsstof in laboratorium- en industriële syntheses van andere antimonverbindingen.
• Onderzoek naar katalytische eigenschappen en elektrocatalyse waar gemengde valentietoestanden relevant zijn.
• Beperkte toepassingen in keramiek en glas als additief bij speciaal glas- of glazuurformuleringen (voornamelijk als gevolg van antomonverbindingen algemeen).
• Als natuurlijk mineraal (cervantiet) is het van interesse voor geologen en mineralogen bij het bestuderen van oxidatieprocessen van antimoniderijke ertsen.

Analyse en identificatie

Voor karakterisering en differentiatie van Sb₂O₄ worden meerdere technieken gebruikt:

• X‑stralen diffractie (XRD) om kristalstructuren en fasen te identificeren.
• Raman- en IR-spectroscopie voor informatie over de lokale bindingen en oxidatietoestanden.
• X‑ray photoelectron spectroscopy (XPS) of andere elektronenspectroscopische methoden om onderscheid te maken tussen Sb(III) en Sb(V) in hetzelfde monster.
• Chemische analyse (bijv. volumetrie of ICP‑technieken) voor samenstelling en zuiverheid.

Voorkomen in de natuur

Sb₂O₄ komt van nature voor als het mineraal cervantiet, dat ontstaat bij de verwering en oxidatie van antimonide‑erten zoals stibniet. Dergelijke oxidatieproducten vormen vaak korstjes of verkleurde afzettingen rond antimoniumaders in ertsengebieden.

Veiligheid en milieu

Antimoonverbindingen zijn over het algemeen toxisch en moeten met zorg behandeld worden:

• Inademing van stof of dampen moet worden vermeden; draag geschikte ademhalingsbescherming en ventilatie bij verwerking van fijn poeder.
• Contact met de huid en ogen vermijden; gebruik handschoenen en beschermende bril.
• Lozingen naar het milieu dienen te worden beperkt; antimon kan milieueffecten hebben en accumulatie in organismen voorkomen.
• Raadpleeg veiligheidsbladen (SDS) voor specifieke informatie bij gebruik of afvoer.

Samengevat is antimoontetroxide (Sb₂O₄) een gemengde‑valentie antimonoxide met zowel Sb(III)- als Sb(V)-centra, bekend uit zowel synthetische routes als natuurlijke oxidatie van antimonium‑ertsen. Het heeft belang in fundamenteel onderzoek naar mixed‑valence systemen en wordt zorgvuldig gehanteerd vanwege zijn toxiciteit.

Vragen en antwoorden

V: Wat is antimoontetroxide?

V: Wat is de chemische formule van antimoontetroxide?

V: Wat bevat antimoontetroxide?

V: Wat is de oxidatietoestand van antimoon in antimoontetroxide?

V: Wordt antimoontetroxide ook wel antimoontetraoxide genoemd?

V: Wat is een andere naam voor antimoontetroxide?

V: Wat is de chemische samenstelling van antimoontetroxide?

Zoek op letter