Gunnar Nordberg
Antimon ist bei Raumtemperatur stabil, aber wenn es erhitzt wird, brennt es glänzend und gibt dichte weiße Dämpfe von Antimonoxid (Sb2O3) mit knoblauchartigem Geruch. Es ist chemisch eng mit Arsen verwandt. Es bildet leicht Legierungen mit Arsen, Blei, Zinn, Zink, Eisen und Wismut.
Vorkommen und Verwendungen
In der Natur kommt Antimon in Kombination mit zahlreichen Elementen vor, die häufigsten Erze sind Stibnit (SbS3), Valentinit (Sb2O3), Kermesit (Sb2S2O) und Senarmontit (Sb2O3).
Hochreines Antimon wird bei der Herstellung von Halbleitern eingesetzt. Antimon mit normaler Reinheit wird in großem Umfang bei der Herstellung von Legierungen verwendet, denen es erhöhte Härte, mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten verleiht; Legierungen aus Zinn, Blei und Antimon werden in der Elektroindustrie verwendet. Zu den wichtigeren Antimonlegierungen gehören Babbitt, Zinn, Weißmetall, Britannia-Metall und Lagermetall. Diese werden für Lagerschalen, Akkuplatten, Kabelummantelungen, Lot, Zierguss und Munition verwendet. Die Beständigkeit von metallischem Antimon gegenüber Säuren und Basen wird im Chemieanlagenbau ausgenutzt.
Gefahren
Die Hauptgefahr von Antimon ist die Vergiftung durch Verschlucken, Einatmen oder Hautabsorption. Der Atemtrakt ist der wichtigste Eintragsweg, da Antimon so häufig als Feinstaub in der Luft anzutreffen ist. Verschlucken kann durch Verschlucken von Staub oder durch Kontamination von Getränken, Lebensmitteln oder Tabak erfolgen. Hautabsorption ist seltener, kann aber auftreten, wenn Antimon längere Zeit mit der Haut in Kontakt kommt.
Der beim Antimonabbau angetroffene Staub kann freie Kieselsäure enthalten, und Fälle von Pneumokoniose (sogenannte Silico-Antimoniose) wurden unter Antimon-Bergleuten gemeldet. Das extrem spröde Antimonerz wird bei der Aufbereitung schneller in Feinstaub umgewandelt als das Begleitgestein, was zu hohen atmosphärischen Feinstaubkonzentrationen bei Vorgängen wie Reduktion und Siebung führt. Der beim Zerkleinern entstehende Staub ist relativ grob, und die verbleibenden Vorgänge – Klassierung, Flotation, Filtration usw. – sind Nassprozesse und folglich staubfrei. Ofenarbeiter, die metallisches Antimon raffinieren und Antimonlegierungen herstellen, sowie Arbeiter, die Schrift in der Druckindustrie setzen, sind alle Antimonmetallstaub und -dämpfen ausgesetzt und können diffuse miliare Trübungen in der Lunge aufweisen, ohne klinische oder funktionelle Anzeichen einer Beeinträchtigung der Lunge Abwesenheit von Quarzstaub.
Das Einatmen von Antimon-Aerosolen kann lokale Reaktionen der Schleimhaut, der Atemwege und der Lunge hervorrufen. Die Untersuchung von Bergleuten, Konzentratoren und Hüttenarbeitern, die Antimonstaub und -dämpfen ausgesetzt waren, ergab Dermatitis, Rhinitis, Entzündungen der oberen und unteren Atemwege, einschließlich Pneumonitis und sogar Gastritis, Konjunktivitis und Perforationen der Nasenscheidewand.
Pneumokoniose, manchmal in Kombination mit obstruktiven Lungenveränderungen, wurde nach Langzeitexposition beim Menschen berichtet. Obwohl die Antimon-Pneumokoniose als gutartig angesehen wird, gelten die mit einer starken Antimon-Exposition verbundenen chronischen Auswirkungen auf die Atemwege nicht als harmlos. Darüber hinaus wurden Auswirkungen auf das Herz, sogar tödliche, mit einer langfristigen beruflichen Exposition gegenüber Antimontrioxid in Verbindung gebracht.
Bei Personen, die mit Antimon und Antimonsalzen arbeiten, treten manchmal pustulöse Hautinfektionen auf. Diese Eruptionen sind vorübergehend und betreffen hauptsächlich die Hautbereiche, in denen Hitzeeinwirkung oder Schwitzen aufgetreten sind.
Toxikologie
In seinen chemischen Eigenschaften und seiner metabolischen Wirkung hat Antimon eine große Ähnlichkeit mit Arsen, und da die beiden Elemente manchmal in Verbindung gefunden werden, kann die Wirkung von Antimon auf Arsen zurückgeführt werden, insbesondere bei Gießereiarbeitern. Versuche mit hochreinem metallischem Antimon haben jedoch gezeigt, dass dieses Metall eine völlig eigenständige Toxikologie besitzt; verschiedene Autoren haben festgestellt, dass die durchschnittliche tödliche Dosis zwischen 10 und 11.2 mg/100 g liegt.
Antimon kann durch die Haut in den Körper gelangen, aber der Hauptweg führt über die Lunge. Aus der Lunge wird Antimon und insbesondere freies Antimon absorbiert und vom Blut und den Geweben aufgenommen. Untersuchungen an Arbeitern und Experimente mit radioaktivem Antimon haben gezeigt, dass der größte Teil der aufgenommenen Dosis innerhalb von 48 Stunden in den Stoffwechsel gelangt und mit den Fäzes und in geringerem Umfang mit dem Urin ausgeschieden wird. Der Rest verbleibt längere Zeit im Blut, wobei die Erythrozyten um ein Vielfaches mehr Antimon enthalten als das Serum. Bei Arbeitern, die gegenüber fünfwertigem Antimon exponiert sind, hängt die Urinausscheidung von Antimon von der Expositionsintensität ab. Es wurde geschätzt, dass nach 8-stündiger Exposition gegenüber 500 µg Sb/m3beträgt die Erhöhung der im Urin ausgeschiedenen Antimonkonzentration am Ende einer Schicht durchschnittlich 35 µg/g Kreatinin.
Antimon hemmt die Aktivität bestimmter Enzyme, bindet Sulfhydrylgruppen im Serum und stört den Eiweiß- und Kohlenhydratstoffwechsel sowie die Glykogenproduktion der Leber. Längere Tierversuche mit Antimon-Aerosolen haben zur Entwicklung einer ausgeprägten endogenen Lipoid-Pneumonie geführt. Bei Arbeitern, die Antimon ausgesetzt waren, wurde auch über Herzverletzungen und Fälle von plötzlichem Tod berichtet. In Tierversuchen wurden auch fokale Lungenfibrose und kardiovaskuläre Wirkungen beobachtet.
Die therapeutische Anwendung von Antimon-Medikamenten hat es ermöglicht, insbesondere die kumulative myokardiale Toxizität der dreiwertigen Antimon-Derivate (die langsamer ausgeschieden werden als fünfwertige Derivate) zu erkennen. Im Elektrokardiogramm wurden eine Verringerung der Amplitude der T-Welle, eine Verlängerung des QT-Intervalls und Arrhythmien beobachtet.
Symptome
Zu den Symptomen einer akuten Vergiftung gehören heftige Reizungen von Mund, Nase, Magen und Darm; Erbrechen und blutiger Stuhl; langsame, flache Atmung; Koma, manchmal gefolgt vom Tod aufgrund von Erschöpfung und Leber- und Nierenkomplikationen. Die chronischen Vergiftungen sind: Halstrockenheit, Übelkeit, Kopfschmerzen, Schlaflosigkeit, Appetitlosigkeit und Schwindel. Geschlechtsspezifische Unterschiede in der Wirkung von Antimon wurden von einigen Autoren festgestellt, aber die Unterschiede sind nicht gut belegt.
Verbindungen
Stibnit (SbH3), oder Antimonhydrid (Wasserstoffantimonid), wird durch Auflösen von Zink-Antimon- oder Magnesium-Antimon-Legierungen in verdünnter Salzsäure hergestellt. Es tritt jedoch häufig als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von antimonhaltigen Metallen mit reduzierenden Säuren oder beim Überladen von Akkumulatoren auf. Stibine wurde als Begasungsmittel verwendet. Hochreines Stibin wird als n-leitender Gasphasendotierstoff für Silizium in Halbleitern verwendet. Stibine ist ein extrem gefährliches Gas. Wie Arsenwasserstoff kann es Blutzellen zerstören und Hämoglobinurie, Gelbsucht, Anurie und Tod verursachen. Zu den Symptomen gehören Kopfschmerzen, Übelkeit, epigastrische Schmerzen und der Abgang von dunkelrotem Urin nach der Exposition.
Antimontrioxid (Sb2O3) ist das wichtigste der Antimonoxide. Wenn es in der Luft ist, neigt es dazu, außergewöhnlich lange Zeit in der Schwebe zu bleiben. Es wird aus Antimonerz durch Rösten oder durch Oxidation von metallischem Antimon und anschließender Sublimation gewonnen und zur Herstellung von Brechweinstein, als Farbpigment, in Emails und Glasuren sowie als Flammschutzmittel verwendet.
Antimontrioxid ist sowohl ein systemisches Gift als auch eine Gefahr für Hautkrankheiten, obwohl seine Toxizität dreimal geringer ist als die des Metalls. Ratten, die inhalativ gegenüber Antimontrioxid exponiert waren, zeigten in tierexperimentellen Langzeitversuchen eine hohe Häufigkeit von Lungentumoren. Ein Überschuss an Todesfällen aufgrund von Lungenkrebs bei Arbeitern, die länger als 4 Jahre in der Antimonverhüttung tätig waren, bei einer durchschnittlichen Konzentration in der Luft von 8 mg/m3, wurde aus Newcastle gemeldet. Neben Antimonstaub und -dämpfen waren die Arbeiter den Abwässern der Zirkonfabrik und Natronlauge ausgesetzt. Weitere Erfahrungen zum kanzerogenen Potential von Antimontrioxid waren nicht aussagekräftig. Dies wurde von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) als eine chemische Substanz eingestuft, die mit industriellen Prozessen in Verbindung gebracht wird und im Verdacht steht, Krebs auszulösen.
Antimonpentoxid (Sb2O5) wird durch die Oxidation des Trioxids oder des reinen Metalls in Salpetersäure unter Hitze hergestellt. Es wird bei der Herstellung von Farben und Lacken, Glas, Töpferwaren und Arzneimitteln verwendet. Antimonpentoxid ist bekannt für seine geringe toxische Gefährlichkeit.
Antimontrisulfid (Sb2S3) kommt als natürliches Mineral, Antimonit, vor, kann aber auch synthetisiert werden. Es wird in der Pyrotechnik-, Streichholz- und Sprengstoffindustrie, in der Rubinglasherstellung und als Pigment und Weichmacher in der Gummiindustrie verwendet. Bei Personen, die dem Trisulfid ausgesetzt waren, wurde eine offensichtliche Zunahme von Herzanomalien festgestellt. Antimonpentasulfid (Sb2S5) hat im Wesentlichen die gleichen Verwendungszwecke wie das Trisulfid und weist eine geringe Toxizität auf.
Antimontrichlorid (SbKl3), oder Antimonchlorid (Antimonbutter), entsteht durch die Wechselwirkung von Chlor und Antimon oder durch Auflösen von Antimontrisulfid in Salzsäure. Antimonpentachlorid (SbKl5) entsteht durch die Einwirkung von Chlor auf geschmolzenes Antimontrichlorid. Die Antimonchloride werden zum Bläuen von Stahl und zum Färben von Aluminium, Zinn und Zink sowie als Katalysatoren in der organischen Synthese, insbesondere in der Kautschuk- und pharmazeutischen Industrie, verwendet. Darüber hinaus wird Antimontrichlorid in der Streichholz- und Erdölindustrie verwendet. Sie sind hochgiftige Substanzen, wirken reizend und ätzend auf der Haut. Das Trichlorid hat eine LD50 von 2.5 mg/100 g.
Antimontrifluorid (Sbf3) wird durch Auflösen von Antimontrioxid in Flusssäure hergestellt und in der organischen Synthese verwendet. Es wird auch beim Färben und in der Töpferwarenherstellung verwendet. Antimontrifluorid ist hochgiftig und reizt die Haut. Es hat eine LD50 von 2.3 mg/100 g.
Sicherheits- und Gesundheitsmaßnahmen
Das Wesentliche eines jeden Sicherheitsprogramms zur Verhinderung einer Antimonvergiftung sollte die Kontrolle der Staub- und Rauchentwicklung in allen Phasen der Verarbeitung sein.
Im Bergbau sind Staubvermeidungsmaßnahmen ähnlich denen im Metallbergbau im Allgemeinen. Während des Brechens sollte das Erz besprüht oder der Prozess vollständig umschlossen und mit einer örtlichen Absaugung in Kombination mit einer angemessenen allgemeinen Belüftung ausgestattet werden. Beim Antimonschmelzen sollten die Gefahren der Chargenvorbereitung, des Ofenbetriebs, des Putzens und des Elektrolysezellenbetriebs nach Möglichkeit durch Isolierung und Prozessautomatisierung eliminiert werden. Ofenarbeiter sollten mit Wassersprays und effektiver Belüftung versorgt werden.
Wenn eine vollständige Beseitigung der Exposition nicht möglich ist, sollten die Hände, Arme und Gesichter der Arbeiter durch Handschuhe, staubdichte Kleidung und Schutzbrillen geschützt werden, und bei hoher atmosphärischer Exposition sollten Atemschutzgeräte bereitgestellt werden. Schutzcremes sollten auch aufgetragen werden, insbesondere beim Umgang mit löslichen Antimonverbindungen, wobei sie in diesem Fall mit der Verwendung von wasserdichter Kleidung und Gummihandschuhen kombiniert werden sollten. Persönliche Hygienemaßnahmen sollten strikt eingehalten werden; In den Werkstätten sollten keine Speisen und Getränke verzehrt werden, und es sollten geeignete sanitäre Einrichtungen bereitgestellt werden, damit sich die Arbeitnehmer vor den Mahlzeiten und vor dem Verlassen der Arbeit waschen können.