Antimoine
L’antimoine est un élément chimique de symbole Sb, dérivé du latin stibium, et de numéro atomique 51. C’est un métalloïde gris et brillant, présent dans la nature principalement sous forme de stibine, un minéral constitué de sulfure d’antimoine (Sb₂S₃). Les composés de l’antimoine sont connus depuis l’Antiquité et ont notamment été utilisés dans les cosmétiques. L’antimoine métallique était également connu, mais il a longtemps été confondu à tort avec le plomb.
Identité
- Masse atomique
- 121.76 u
- Catégorie
- Métalloïdes
- Groupe
- 15
- Période
- 5
- Bloc
- p
- États d'oxydation
- −3, +3, +5
- État physique (à 25 °C)
- Solide
- Apparence
- gris argenté brillant
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p3
- Configuration abrégée
- [Kr] 4d10 5s2 5p3
- Électrons par couche
- 2, 8, 18, 18, 5
- Électronégativité (Pauling)
- 2.05
- Affinité électronique
- 101 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 834 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 834 · 1595 · 2440 · 4260 · 5400… kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- 630.6 °C (904 K)
- Point d'ébullition
- 1634.8 °C (1908 K)
- Densité
- 6.697 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- 25.2 J/(mol·K)
Comportement chimique de l'antimoine
L’antimoine est un métalloïde du groupe 15 qui présente les états d’oxydation −3, +3 et +5, l’état +3 étant le plus stable et le plus fréquent dans sa chimie. Son électronégativité de 2,05 (échelle de Pauling) lui confère des propriétés intermédiaires entre celles des métaux et des non-métaux. Ses liaisons sont principalement covalentes, avec une tendance à former trois liaisons orientées dans un même plan. Particularité : contrairement aux non-métaux de son groupe, l’antimoine métallique présente une conductivité électrique modérée et un comportement de semi-conducteur.
Réactivité
2 Sb + 3 Cl2 -> 2 SbCl3
Le chlore réagit avec l’antimoine métallique pour former du trichlorure d’antimoine(III), un solide blanc volatil qui sert de précurseur à de nombreux dérivés de l’antimoine.
Sb2O3 + 6 NaOH -> 2 NaSbO2 + 3 H2O
L’oxyde d’antimoine réagit avec une base forte à chaud pour former de l’antimonite de sodium, ce qui illustre le caractère amphotère de l’antimoine en milieu basique.
Sb2O3 + 6 HCl -> 2 SbCl3 + 3 H2O
L’oxyde d’antimoine se dissout dans l’acide chlorhydrique concentré, ce qui met en évidence sa capacité à se comporter comme un oxyde acide en milieu acide.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Trichlorure d’antimoine | SbCl3 | Solide blanc volatil ; précurseur de dérivés de l’antimoine et de matériaux spéciaux |
| Oxydes d’antimoine(III) | Sb2O3 | Oxyde le plus stable ; utilisé dans les retardateurs de flamme et les réactifs industriels |
| Arséniate de sodium | NaAsO2 | Sel soluble utilisé dans les procédés métallurgiques ainsi que dans les industries textile et dermatologique |
| Antimoniate de sodium | NaSbO3 | Composé soluble utilisé dans des procédés historiques de céramique, de fabrication du verre et de cosmétique |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
L’antimoine naturel est constitué de deux isotopes stables : l’antimoine 121 (¹²¹Sb, 57,21 %) et l’antimoine 123 (¹²³Sb, 42,79 %). Tous deux sont stables et non radioactifs. Il n’existe pas d’isotopes radioactifs présentant une importance environnementale notable ; les proportions de ces deux isotopes sont relativement similaires dans la croûte terrestre, ce qui en fait une référence stable pour les analyses quantitatives par spectrométrie de masse.
Occurrence et production
L’antimoine est relativement rare, avec une concentration d’environ 0,2 ppm dans la croûte terrestre. Il se trouve principalement sous forme de composés dans la stibine (Sb₂S₃), la kermésite (Sb₂O₃) et la paléozite (Sb₄S₄). Il est obtenu comme sous-produit du raffinage du plomb, du cuivre et de l’étain. Les principales réserves se trouvent en Chine, en Libye, en Russie et en Bolivie. L’antimoine n’apparaît jamais à l’état libre dans la nature : il est toujours associé à d’autres éléments dans les minéraux.
Histoire et origine du nom
L’antimoine est connu depuis l’Antiquité. Son nom vient du latin « antimonium », qui pourrait dériver de l’arabe « antam » ou du grec « anti » + « monos » (contre le bien), en référence à sa toxicité. Sa découverte ne peut être attribuée clairement à une personne : le métal et ses composés étaient utilisés dans l’Antiquité par les artistes, en médecine et dans le travail des métaux. L’antimoine métallique pur a été isolé au XVIIIe siècle.
Applications et importance de l'antimoine
Utilisations de l'élément
L’antimoine métallique est utilisé dans les alliages, notamment avec le plomb, afin d’augmenter la dureté et la résistance mécanique. Il est également employé dans des formulations électroniques spécialisées, dans la fabrication de caractères d’imprimerie et dans l’industrie cosmétique, qui utilise certains composés stables de l’antimoine.
Utilisations de ses composés
Le trioxyde d’antimoine est un synergiste important dans la fabrication de matériaux ignifuges, en association avec des halogènes. Il est également utilisé dans la fabrication de batteries, de composants électroniques haute performance et de certains composés destinés à l’industrie des phares de véhicules électriques.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
L’antimoine n’est pas essentiel aux êtres vivants. Les composés inorganiques de l’antimoine peuvent être toxiques à fortes doses et provoquer des irritations gastro-intestinales, des effets rénaux et des modifications du sang. La toxicité exacte dépend de la forme chimique et de la dose ; son utilisation industrielle nécessite donc un contrôle strict.
Sécurité
L’antimoine métallique est relativement stable, mais ses composés inorganiques sont toxiques et peuvent irriter la peau, les yeux et les voies respiratoires. L’antimoine doit être manipulé avec une ventilation adéquate, des gants et une protection oculaire. Les déchets industriels doivent être traités dans des installations adaptées, conformément aux règles de sécurité.
Environnement
Les rejets d’antimoine peuvent contaminer les sols et les eaux de surface et affecter la vie aquatique. L’antimoine ne se dégrade pas dans l’environnement et son accumulation représente un risque pour les écosystèmes situés à proximité des sources industrielles. Le recyclage des métaux contenant de l’antimoine contribue à réduire la pollution et la consommation de minerais naturels.
Questions fréquentes sur l' Antimoine
À quoi sert l’antimoine ?
L’antimoine est utilisé dans les alliages métalliques, les matériaux semi-conducteurs et divers composés industriels. Lorsqu’il est ajouté à certains alliages, il peut augmenter leur dureté et modifier leurs propriétés mécaniques, ce qui le rend utile dans des applications spécialisées. Certains de ses composés sont également employés comme additifs ignifuges dans les matériaux en polyester, généralement en association avec d’autres substances. L’antimoine est aussi utilisé dans les batteries et l’électronique. Son utilité dépend largement de la forme chimique sous laquelle il est incorporé au matériau final.
Quelle est la différence entre l’antimoine métallique et ses composés ?
L’antimoine élémentaire est un solide d’aspect métallique qui présente un comportement de semi-conducteur, tandis que ses composés possèdent des propriétés très variées selon les éléments auxquels il est associé et leur structure chimique. Certains composés sont utilisés dans les matériaux ignifuges, d’autres dans des applications électroniques ou des procédés industriels spécialisés. Il n’est donc pas correct d’attribuer à tous les composés de l’antimoine les mêmes caractéristiques qu’à l’élément pur. La composition chimique et l’état d’oxydation sont des facteurs importants pour comprendre son comportement.
Quelles propriétés semi-conductrices l’antimoine possède-t-il ?
L’antimoine élémentaire présente des propriétés électroniques intermédiaires entre celles des métaux et celles des semi-conducteurs classiques. Sa structure cristalline et son comportement électronique en font un sujet d’étude dans le domaine des matériaux et des dispositifs spécialisés. De plus, l’antimoine forme des composés semi-conducteurs avec des éléments tels que l’indium et le gallium, dont les propriétés peuvent être ajustées en modifiant leur composition. Ces matériaux sont étudiés pour des applications électroniques, optoélectroniques et thermoélectriques. Bien qu’il ne soit pas le semi-conducteur dominant dans l’industrie, il contribue au développement de technologies répondant à des besoins spécifiques.
L’antimoine peut-il former des matériaux thermoélectriques ?
Oui. Certains composés contenant de l’antimoine présentent des propriétés thermoélectriques : ils peuvent convertir une différence de température en électricité ou utiliser un courant électrique pour produire du chauffage ou du refroidissement. Le tellurure de bismuth et d’antimoine, par exemple, est utilisé dans certains modules thermoélectriques. Les performances dépendent de la composition, de la structure cristalline et de la capacité du matériau à transporter les charges tout en limitant la conduction thermique. Ces propriétés permettent de développer des systèmes de refroidissement compacts et des dispositifs exploitant de faibles différences de température.
Pourquoi ajoute-t-on de l’antimoine au plomb de certaines batteries ?
Dans certains alliages utilisés pour les batteries au plomb, l’antimoine modifie les propriétés mécaniques et électrochimiques du matériau. Son incorporation peut améliorer la résistance et faciliter la fabrication des grilles qui supportent la matière active des électrodes. Il influence également le comportement pendant la charge et les pertes d’eau ; sa proportion doit donc être adaptée à la conception de la batterie. Il existe des solutions de remplacement contenant moins d’antimoine, développées pour répondre à différents besoins en matière de performances et d’entretien.
Comment l’antimoine permet-il d’améliorer les alliages métalliques ?
L’antimoine peut être incorporé à certains alliages afin de modifier leur dureté, leur résistance mécanique et leur comportement pendant la fabrication. Un exemple connu est celui de certains alliages de plomb, dans lesquels il contribue à obtenir des composants plus rigides et plus résistants que ceux fabriqués avec du plomb pur. Il est également utilisé dans des formulations métalliques spécialisées pour lesquelles la réaction du matériau aux charges ou aux changements de forme est importante. L’effet précis dépend de la concentration en antimoine, des autres éléments présents et du traitement appliqué à l’alliage.
Quel rôle joue le trioxyde d’antimoine dans les matériaux ignifuges ?
Le trioxyde d’antimoine est utilisé comme synergiste dans certaines formulations ignifuges, notamment lorsqu’il est associé à des composés halogénés. Dans ces mélanges, il peut favoriser des mécanismes chimiques qui limitent la propagation de la combustion. Il n’agit pas nécessairement comme un retardateur de flamme efficace à lui seul, mais comme un élément d’un système conçu pour améliorer le comportement au feu. Ses performances dépendent du polymère, des autres additifs et des conditions d’essai. Les formulations industrielles sont donc conçues et évaluées pour chaque application spécifique.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.