Comment la structure cristalline de l'antimoine métallique se distingue-t-elle de celle de sa forme amorphe, et quelles implications cela a-t-il pour ses propriétés mécaniques ?
Properties

Antimony is a member of group 15 of the periodic table, one of the elements called pnictogens, and has an electronegativity of 2.05. In accordance with periodic trends, it is more electronegative than tin or bismuth, and less electronegative than tellurium or arsenic. Antimony is stable in air at room temperature but, if heated, it reacts with oxygen to produce antimony trioxide, Sb O.

Antimony is a silvery, lustrous gray metalloid with a Mohs scale hardness of 3, which is too soft to mark hard objects. Coins of antimony were issued in China's Guizhou in 1931; durability was poor, and minting was soon discontinued because of its softness and toxicity. Antimony is resistant to attack by acids.

The only stable allotrope of antimony under standard conditions is metallic, brittle, silver-white, and shiny. It crystallises in a trigonal cell, isomorphic with bismuth and the gray allotrope of arsenic, and is formed when molten antimony is cooled slowly. Amorphous black antimony is formed upon rapid cooling of antimony vapor, and is only stable as a thin film (thickness in nanometres); thicker samples spontaneously transform into the metallic form. It oxidizes in air and may ignite spontaneously. At 100 °C, it gradually transforms into the stable form. The supposed yellow allotrope of antimony, generated only by oxidation of stibine (SbH) at −90 °C, is also impure and not a true allotrope; above this temperature and in ambient light, it transforms into the more stable black allotrope. A rare explosive form of antimony can be formed from the electrolysis of antimony trichloride, but it always contains appreciable chlorine and is not really an antimony allotrope. When scratched with a sharp implement, an exothermic reaction occurs and white fumes are given off as metallic antimony forms; when rubbed with a pestle in a mortar, a strong detonation occurs.

Elemental antimony adopts a layered structure (space group R 3 m No. 166) whose layers consist of fused, ruffled, six-membered rings. The nearest and next-nearest neighbors form an irregular octahedral complex, with the three atoms in each double layer slightly closer than the three atoms in the next. This relatively close packing leads to a high density of 6.697 g/cm, but the weak bonding between the layers leads to the low hardness and brittleness of antimony.
Propriétés

La seule forme allotropique stable de l'antimoine dans des conditions standard est métallique, fragile, argentée et brillante. Elle cristallise dans une maille trigone, isomorphe avec le bismuth et l'allotrope gris de l'arsenic, et se forme lorsque l'antimoine fondue est refroidie lentement. L'antimoine noire amorphe se forme lors du refroidissement rapide de la vapeur d'antimoine, et n'est stable qu'en tant que mince film (épaisseur en nanomètres) ; les échantillons plus épais se transforment spontanément en la forme métallique. Elle s'oxyde à l'air et peut s'enflammer spontanément. À 100 °C, elle se transforme graduellement en la forme stable. La prétendue forme jaune de l'antimoine, générée uniquement par l'oxydation du stibine (SbH) à −90 °C, est également impure et n'est pas un véritable allotrope ; au-dessus de cette température et à la lumière ambiante, elle se transforme en l'allotrope noir plus stable. Une forme explosive rare de l'antimoine peut être formée par l'électrolyse du trichlorure d'antimoine, mais elle contient toujours une quantité appréciable de chlore et n'est pas réellement un allotrope de l'antimoine. Lorsqu'elle est rayée avec un objet pointu, une réaction exothermique se produit et des fumées blanches sont dégagées, tandis que de l'antimoine métallique se forme ; lorsqu'elle est frottée avec un mortier et un pilon, une forte détonation se produit.
### Query ###
Comment la structure cristalline de l'antimoine métallique se distingue-t-elle de celle de sa forme amorphe, et quelles implications cela a-t-il pour ses propriétés mécaniques ?

### Main Text ###
Properties

Antimony is a member of group 15 of the periodic table, one of the elements called pnictogens, and has an electronegativity of 2.05. In accordance with periodic trends, it is more electronegative than tin or bismuth, and less electronegative than tellurium or arsenic. Antimony is stable in air at room temperature but, if heated, it reacts with oxygen to produce antimony trioxide, Sb O.

Antimony is a silvery, lustrous gray metalloid with a Mohs scale hardness of 3, which is too soft to mark hard objects. Coins of antimony were issued in China's Guizhou in 1931; durability was poor, and minting was soon discontinued because of its softness and toxicity. Antimony is resistant to attack by acids.

The only stable allotrope of antimony under standard conditions is metallic, brittle, silver-white, and shiny. It crystallises in a trigonal cell, isomorphic with bismuth and the gray allotrope of arsenic, and is formed when molten antimony is cooled slowly. Amorphous black antimony is formed upon rapid cooling of antimony vapor, and is only stable as a thin film (thickness in nanometres); thicker samples spontaneously transform into the metallic form. It oxidizes in air and may ignite spontaneously. At 100 °C, it gradually transforms into the stable form. The supposed yellow allotrope of antimony, generated only by oxidation of stibine (SbH) at −90 °C, is also impure and not a true allotrope; above this temperature and in ambient light, it transforms into the more stable black allotrope. A rare explosive form of antimony can be formed from the electrolysis of antimony trichloride, but it always contains appreciable chlorine and is not really an antimony allotrope. When scratched with a sharp implement, an exothermic reaction occurs and white fumes are given off as metallic antimony forms; when rubbed with a pestle in a mortar, a strong detonation occurs.

Elemental antimony adopts a layered structure (space group R 3 m No. 166) whose layers consist of fused, ruffled, six-membered rings. The nearest and next-nearest neighbors form an irregular octahedral complex, with the three atoms in each double layer slightly closer than the three atoms in the next. This relatively close packing leads to a high density of 6.697 g/cm, but the weak bonding between the layers leads to the low hardness and brittleness of antimony.

### Supplementary Text ###
Propriétés

La seule forme allotropique stable de l'antimoine dans des conditions standard est métallique, fragile, argentée et brillante. Elle cristallise dans une maille trigone, isomorphe avec le bismuth et l'allotrope gris de l'arsenic, et se forme lorsque l'antimoine fondue est refroidie lentement. L'antimoine noire amorphe se forme lors du refroidissement rapide de la vapeur d'antimoine, et n'est stable qu'en tant que mince film (épaisseur en nanomètres) ; les échantillons plus épais se transforment spontanément en la forme métallique. Elle s'oxyde à l'air et peut s'enflammer spontanément. À 100 °C, elle se transforme graduellement en la forme stable. La prétendue forme jaune de l'antimoine, générée uniquement par l'oxydation du stibine (SbH) à −90 °C, est également impure et n'est pas un véritable allotrope ; au-dessus de cette température et à la lumière ambiante, elle se transforme en l'allotrope noir plus stable. Une forme explosive rare de l'antimoine peut être formée par l'électrolyse du trichlorure d'antimoine, mais elle contient toujours une quantité appréciable de chlore et n'est pas réellement un allotrope de l'antimoine. Lorsqu'elle est rayée avec un objet pointu, une réaction exothermique se produit et des fumées blanches sont dégagées, tandis que de l'antimoine métallique se forme ; lorsqu'elle est frottée avec un mortier et un pilon, une forte détonation se produit.

### Draft ###

### 1. Query Decomposition

"Comment la structure cristalline..." → How does crystalline antimony structure distinguish from amorphous form?

"implications pour ses propriétés mécaniques" → mechanical property implications

Key translation check: "structure cristalline" = crystal structure, "amorphe" = amorphous/non-crystalline

### 2. Information Retrieval Task Assessment

Not simple lookup. Requires:
- Crystal structure comparison ◐
- Mechanistic property relationships ●
- Cross-domain synthesis (structure ↔ mechanics) ◐

Geographic/temporal context: Universal materials science, no regional specificity

### 3. Domain Knowledge Activation

Crystalline antimony: Group 15 metalloid, layered trigonal structure
→ Isomorphic with bismuth, arsenic gray form
→ R3m space group, layered rings

Amorphous antimony: Rapid cooling product
→ Black films only, thickness ~nm
→ Self-transforms to crystalline form >100°C

### 4. Structural Analysis

Crystalline:
- Trigonal/hexagonal layered structure
- Six-membered rings, ruffled
- Close atomic packing → high density 6.697 g/cm³
- Weak interlayer bonding

Amorphous:
- Disordered structure
- No long-range order
- Film-limited stability

### 5. Mechanical Property Derivation

Structure → Property pathways:

**Brittle behavior**: 
Layered structure → weak interlayer forces → cleavage planes
※ Compare: graphite, mica behavior

**Softness (Mohs 3)**:
Weak van der Waals forces between layers
→ Low resistance to deformation
→ Finger-markable

**Thermal stability**:
100°C transition point indicates kinetic barrier
→ Metastable amorphous form requires specific conditions

### 6. Cross-Verification

Physical constraints check:
- Density 6.697 g/cm³ reasonable for metalloid ✓
- Hardness Mohs 3 consistent with layered structure ✓  
- Explosive behavior upon friction/pressure ? (needs explanation)

### 7. Response Construction

Structure comparison: ● High confidence
- Crystalline: trigonal, layered, close-packed
- Amorphous: disordered, film-limited, self-transforming

Property implications: ● High confidence  
- Brittle fracture, softness, density
- Thermal transition behavior

Mechanical explanations: ◐ Partial, need more detail
- Layer sliding mechanism
- Van der Waals force quantification
- Explosive behavior origin ?

### 8. Answer Synthesis

Core message: Layered structure creates mechanical anisotropy
→ Brittle, soft, density-high
→ Thermal sensitivity
→ Explosive behavior when constrained

※ Come back to explosive mechanism - possibly pressure-induced phase transition or oxidation reaction

### Answer###
La structure cristalline de l'antimoine métallique présente des différences fondamentales avec sa forme amorphe, qui influencent significativement ses propriétés mécaniques.

L'antimoine métallique adopte une structure cristalline stratifiée dans laquelle les atomes se disposent selon une maille trigonale (groupe d'espace R 3 m), formant des anneaux hexagonaux rufflés à six membres. Cette structure se caractérise par un emballage relativement serré des atomes, créant une configuration où les trois atomes de chaque couche double se trouvent légèrement plus rapprochés que les trois atomes de la couche supérieure. Cette structure d'emballage serré explique la densité élevée de 6,697 g/cm³ de l'antimoine métallique.

Contrairement à la forme cristalline stable, l'antimoine amorphe noire se forme lors du refroidissement rapide de la vapeur d'antimoine et ne demeure stable que sous forme de films très fins (quelques nanomètres d'épaisseur). Cette forme amorphe est uniquement stable dans ces conditions particulières et se transforme spontanément en antimoine métallique lorsque les conditions changent.

Ces différences structurelles génèrent des propriétés mécaniques distinctes : l'antimoine métallique est cassant et relativement doux (échelle de Mohs 3), ce qui explique sa fragilité et sa capacité à être marqué par des objets durs. La structure stratifiée avec des forces de liaison faibles entre les couches explique sa faible dureté et sa facilité de fracture.

L'antimoine amorphe présente une réactivité chimique plus intense, se caractérisant par une oxydation spontanée à l'air et pouvant même s'enflammer. Cette différence de comportement chimique reflète probablement les différences dans l'arrangement des électrons et la géométrie moléculaire entre les deux formes allotropiques.

Les implications mécaniques de ces structures incluent une grande fragilité et une faible résistance aux contraintes mécaniques pour l'antimoine métallique, tandis que l'antimoine amorphe présente une instabilité structurelle qui la rend inapte à de nombreuses applications pratiques.