Bismuth (Bi): egenskaber, anvendelser, produktion

O vismut Det er et metal, der tilhører gruppe 15 af Periodiske system som har symbolet Bi og atomnummer 83. Den har en sølvfarvet hvid farve med et lyserødt skær på overfladen. Det er et sprødt metal, og på trods af at det er et tungmetal, er det slet ikke giftigt.

Bismuth bruges i metalliske legeringer, samt i kosmetik- og medicinindustrien. Det er kendt for sin diamagnetiske egenskab og er et af de få materialer, der udvider sig, når det størkner (som vand). Det findes i form af sulfider eller oxider, men også i form af elementære krystaller, som danner små lag af oxider på overfladen og reflekterer iriserende toner.

Læs også: Scandium - et metal, der er i stand til at lave gode metallegeringer

vismut resumé

• Bismuth er en metal tilhørende gruppe 15 i det periodiske system.
• Kemisk minder det mere om arsen og antimon end om nitrogen og fosfor.
• Det er et metal, der udvider sig, når det størkner, ud over at det er diamagnetisk.
• På trods af at det er et tungmetal, er det ikke giftigt, ligesom de andre grundstoffer i denne gruppe.
• Det kan bruges i metalliske legeringer, såvel som kosmetik og medicin.
• Det findes i form af oxider, sulfider, men også i elementær form, med farverige og ganske slående krystaller.
• Dens opdagelse fandt sted i 1753, da Claude François Geoffrey skelnede den fra bly og tin.

vismut egenskaber

• Symbol: Bi
• Atommasse: 208,98040(1)
• Atom nummer: 83
• Kogepunkt: 1564°C
• Fusionspunkt: 271,4°C
• Massefylde: 9,79 g. L^-1 (20°C)
• Elektronisk konfiguration: [Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²6p³
• kemisk serie: gruppe 15, tungmetaller

egenskaber ved bismuth

Prøve af metallisk vismut.

Bismuth, atomnummer 83 i det periodiske system, er kemisk element med den højeste metalliske karakter af gruppe 15. I sin rene form er den skør, og selvom dens udseende er typisk for et metal (det har en glans og sølvhvid farve), er det de lyserøde og røde farver, der får os til at indse, at det er vismut ren.

isotopen ²⁰⁹Bi er det eneste af dette element, der findes i naturen., og betragtes ofte som den tungeste stabile isotop af alle grundstoffer. Man ved dog, at det faktisk er let radioaktivt. tidspunktet for halvt liv af denne isotop er meget lang, i området 1,9 x 10¹⁹ flere år. Til sammenligning er universets anslåede alder 1,4 x 10¹⁰ flere år.

Bi's kemi er tættere på arsenik det er antimon end fra nitrogen det er fosfor. For eksempel, ligesom As og Sb, kan bismuth gennemgå forbrænding når den opvarmes med luft, producerer en blå flamme og gule dampe på grund af oxid dannet, samt reagere med halogener.

4 Bi(s) + 3 O₂ (g) → 2 Bi₂O₃ (s)

Bismuth modstår angreb af alkaliske stoffer og ikke-oxiderende syrer, selv stærke (som det er tilfældet med HCl), men det kan reagere med HNO₃ koncentreret til dannelse af Bi (NO₃)₃ og også med H₂KUN₄ koncentreret til dannelse af Bi₂(KUN₄)₃.

Det er et metal med lav varmeledningsevne, der kun er større end Merkur. også præsenterer stor elektrisk modstand og er anerkendt som et af de mest diagnostiske materialer, der findes (er frastødt af magnetiske felter). Bismuth er et af de få stoffer udover vand, der udvider sig, når det størkner. Stigningen i volumen er omkring 3,32%.

Hvad bruges bismuth til?

Det faktum, at bismuth udvider sig, efterhånden som det størkner, sætter det i sammensætning af lavsmeltende legeringer, som skal udvides for at fylde forme. Med andre metaller, som f.eks tin, cadmium osv., bruges også vismut i form af legeringer i sikkerhedsanordninger, såsom flammedetektorer. Dens diamagnetiske egenskab placerer den i fremstilling af magnetiske løftetog (Maglevs), som kan overstige 400 km/t.

Maglev-tog er kendt for den imponerende hastighed, de kan nå.

Bismuth, på grund af dens lignende tæthed, bruges som en substituent af at føre, da det er ekstremt giftigt og lider af flere miljøbestemmelser. Et eksempel, hvor denne substitution forekommer, er i sportsjagtbegivenheder.

Bismuth er ikke et farligt element for menneskers sundhed og er derfor blevet udforsket i kosmetik- og medicinalindustrien. BiOCl (vismutoxychlorid) bruges som et pigment for at give nogle personlige plejeprodukter en sølvskinnende glans. Monobasisk bismuthsalicylat, markedsført under navnet Peptobismol, er et velkendt antacidum til behandling af visse gener og infektioner i tarmkanalen og mavesåsom halsbrand, kvalme og diarré.

Bismuth er til stede i sammensætningen af ​​antacida.

Hvor findes vismut?

I gennemsnit er der 0,1-0,2 ppm vismut i Jordens skorpe, et beløb tæt på sølv. De vigtigste vismutmalme er bismuthinit (Bi2S3) og bismit (Bi2O3).

Bismuthinitprøve i en kvartssten.

bismuten kan også forekomme i sin elementære form — i form af krystaller med oxidlag af forskellig bredde, der reflekterer farver i en iriserende tone.

Bismuth krystal.

Se også: Nikkel - et metal, der ofte bruges til at fremstille rustfrit stål

At opnå vismut

Som andre mindre metaller, bismuth opnås som et biprodukt af processen med at opnå mere almindelige metaller, i tilfælde af, kobber og bly. De vigtigste vismutproducenter er: Kina, Laos, Sydkorea, Mexico, Kasakhstan og Japan.

I øjeblikket er de vigtigste produktionsprocesser Betts og Kroll-Betterton. Den første er en elektrolytisk metode, som starter med en blystang, som indeholder kobber, antimon, arsen, selen, tellur, sølv, guld og vismut. Mens bly opnås fra katoden i den elektrolysecelle, er urenhederne (hvori bismuth er) tilbageholdes i form af en meget mørk gylle, hvis vismutindhold kan nå op på omkring 20 % i pasta.

Kroll-Betterton-processen adskiller sig fra den foregående ved, at den selektivt fjerner bismuth fra en blyblanding. I det tilfælde, calcium det er magnesium tilsættes til dannelsen af ​​CaMg₂Bi₂, calciumdimagnesium bismuth. Derfra kan bismuth udvindes ved at bruge klor eller blychlorid, hvilket producerer en metallisk legering af bly og bismuth, hvis Bi-indhold er i intervallet 7 vægtprocent.

bismuten kan forfines vha klor, når en renhed på 99,99 %.

Forholdsregler med bismuth

Selvom bismuth indtager en tungmetalposition i det periodiske system, ved siden af ​​elementer som antimon og bly, metallet og dets forbindelser er uskadelige for vores helbred. For at være klar, er nogle bismuthforbindelser mindre giftige end bordsalt.

vismuts historie

bismuten har været kendt af menneskeheden i lang tid, som det er tilfældet med inkasamfundet, der i det 16. århundrede brugte vismut blandet med tin til at fremstille bismuthbronze.

Det blev dog konstant forvekslet med bly og tin. Indtil i 1753 franskmanden Claude François Geoffrey demonstrerede, at det var et element, der adskiller sig fra bly og tin. Dens navn stammer fra det tyske ord wismuth, som betyder "hvid masse".

Af Stefano Araujo Novais
Kemi lærer