Βισμούθιο (Bi): χαρακτηριστικά, εφαρμογές, παραγωγή

Ο βισμούθιο Είναι ένα μέταλλο που ανήκει στην ομάδα 15 των Περιοδικός Πίνακας που έχει σύμβολο Bi και ατομικό αριθμό 83. Έχει ασημί λευκό χρώμα, με ροζ απόχρωση στην επιφάνειά του. Είναι ένα εύθραυστο μέταλλο, και παρόλο που είναι ένα βαρύ μέταλλο, δεν είναι καθόλου τοξικό.

Το βισμούθιο χρησιμοποιείται σε μεταλλικά κράματα, καθώς και στις βιομηχανίες καλλυντικών και φαρμάκων. Είναι γνωστό για τη διαμαγνητική του ιδιότητα και είναι ένα από τα λίγα υλικά που διαστέλλονται όταν στερεοποιούνται (όπως το νερό). Βρίσκεται με τη μορφή σουλφιδίων ή οξειδίων αλλά και με τη μορφή στοιχειωδών κρυστάλλων, που σχηματίζουν μικρά στρώματα οξειδίων στην επιφάνεια και αντανακλούν ιριδίζοντες τόνους.

Διαβάστε επίσης: Σκάνδιο — ένα μέταλλο ικανό να παράγει καλά κράματα μετάλλων

Θέματα αυτού του άρθρου

• 1 - Περίληψη για το βισμούθιο
• 2 - Ιδιότητες του βισμούθιου
• 3 - Χαρακτηριστικά του βισμούθιου
• 4 - Σε τι χρησιμοποιείται το βισμούθιο;
• 5 - Πού βρίσκεται το βισμούθιο;
• 6 - Λήψη βισμούθιου
• 7 - Προφυλάξεις με βισμούθιο
• 8 - Ιστορία του βισμούθου

περίληψη βισμούθιου

• Το βισμούθιο είναι α μέταλλο που ανήκουν στην ομάδα 15 του Περιοδικού Πίνακα.
• Χημικά μοιάζει περισσότερο με το αρσενικό και το αντιμόνιο παρά με το άζωτο και τον φώσφορο.
• Είναι ένα μέταλλο που διαστέλλεται όταν στερεοποιείται, εκτός από διαμαγνητικό.
• Παρά το γεγονός ότι είναι ένα βαρύ μέταλλο, δεν είναι τοξικό, όπως τα άλλα στοιχεία αυτής της ομάδας.
• Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μεταλλικά κράματα, καθώς και σε καλλυντικά και φάρμακα.
• Βρίσκεται σε μορφή οξειδίων, σουλφιδίων, αλλά και σε στοιχειακή μορφή, με πολύχρωμους και αρκετά εντυπωσιακούς κρυστάλλους.
• Η ανακάλυψή του έγινε το 1753, όταν ο Claude François Geoffrey το ξεχώρισε από τον μόλυβδο και τον κασσίτερο.

Μη σταματάς τώρα... Υπάρχουν και άλλα μετά τη δημοσιότητα ;)

ιδιότητες βισμούθιου

• Σύμβολο: Bi
• Ατομική μάζα: 208,98040(1)
• Ατομικός αριθμός: 83
• Σημείο βρασμού: 1564°C
• Σημείο σύντηξης: 271,4°C
• Πυκνότητα: 9,79 γρ. μεγάλο^-1 (20°C)
• Ηλεκτρονική διαμόρφωση: [Xe]4f¹⁴5δ¹⁰6 δευτ²6π³
• χημική σειρά: ομάδα 15, βαρέα μέταλλα

χαρακτηριστικά του βισμούθιου

Δείγμα μεταλλικού βισμούθιου.

Το βισμούθιο, ατομικός αριθμός 83 στον Περιοδικό Πίνακα, είναι το χημικό στοιχείο με τον υψηλότερο μεταλλικό χαρακτήρα της ομάδας 15. Στην καθαρή του μορφή, είναι εύθραυστο και, παρόλο που η εμφάνισή του είναι χαρακτηριστική ενός μετάλλου (έχει λάμψη και ασημί λευκό χρώμα), είναι τα ροζ και κόκκινα χρώματα που μας κάνουν να συνειδητοποιήσουμε ότι είναι βισμούθιο ΚΑΘΑΡΟΣ.

το ισότοπο ²⁰⁹Το Bi είναι το μόνο από αυτό το στοιχείο που βρίσκεται στη φύση., και συχνά θεωρείται ως το βαρύτερο σταθερό ισότοπο από όλα τα στοιχεία. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι είναι στην πραγματικότητα ελαφρώς ραδιενεργό. η ώρα του ημιζωή αυτού του ισοτόπου είναι πολύ μακρύ, στην περιοχή 1,9 x 10¹⁹ χρόνια. Για σύγκριση, η εκτιμώμενη ηλικία του Σύμπαντος είναι 1,4 x 10¹⁰ χρόνια.

Η χημεία του Bi είναι πιο κοντά στο αρσενικό είναι αντιμόνιο παρά από άζωτο είναι φώσφορο. Για παράδειγμα, όπως το As και το Sb, το βισμούθιο μπορεί να υποστεί καύση όταν θερμαίνεται με αέρα, παράγοντας μπλε φλόγα και κίτρινες αναθυμιάσεις λόγω του οξείδιο σχηματίζονται, καθώς και αντιδρούν με αλογόνα.

4 Bi (s) + 3 O₂ (ζ) → 2 Δις₂Ο₃ (μικρό)

Το βισμούθιο αντιστέκεται στην επίθεση αλκαλικών ουσιών και μη οξειδωτικών οξέων, ακόμη και ισχυρών (όπως συμβαίνει με το HCl), αλλά μπορεί να αντιδράσει με HNO₃ συμπυκνώθηκε για να σχηματίσει Bi (NO₃)₃ και επίσης με τον H₂ΜΟΝΟ₄ συμπυκνώθηκε για να σχηματίσει Bi₂(ΜΟΝΟ₄)₃.

Είναι μέταλλο με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, όντας μόνο μεγαλύτερο από το Ερμής. παρουσιάζει επίσης μεγάλη ηλεκτρική αντίσταση και αναγνωρίζεται ως ένα από τα πιο διαγνωστικά υλικά που υπάρχουν (απωθείται από μαγνητικά πεδία). Το βισμούθιο είναι μια από τις λίγες ουσίες εκτός από το νερό που διαστέλλεται όταν στερεοποιείται. Η αύξηση του όγκου είναι περίπου 3,32%.

Σε τι χρησιμοποιείται το βισμούθιο;

Το γεγονός ότι το βισμούθιο διαστέλλεται καθώς στερεοποιείται το βάζει στο σύνθεση κραμάτων χαμηλού σημείου τήξης, τα οποία πρέπει να επεκταθούν για να γεμίσουν καλούπια. Με άλλα μέταλλα, όπως π.χ κασσίτερος, κάδμιο και ούτω καθεξής, το βισμούθιο χρησιμοποιείται επίσης σε σχήμα κραμάτων σε συσκευές ασφαλείας, όπως ανιχνευτές φλόγας. Η διαμαγνητική του ιδιότητα το τοποθετεί στο κατασκευή μαγνητικών συρμών ανελκυστήρων (Maglevs), που μπορεί να ξεπεράσει τα 400 km/h.

Τα τρένα Maglev είναι γνωστά για την εντυπωσιακή ταχύτητα που μπορούν να φτάσουν.

Το βισμούθιο, λόγω της παρόμοιας πυκνότητάς του, χρησιμοποιείται ως α υποκαταστάτης του οδηγω, αφού είναι εξαιρετικά τοξικό και υποφέρει από αρκετούς περιβαλλοντικούς κανονισμούς. Ένα παράδειγμα όπου συμβαίνει αυτή η αντικατάσταση είναι σε αγώνες αθλητικού κυνηγιού.

Το βισμούθιο δεν είναι επικίνδυνο στοιχείο για την ανθρώπινη υγεία και, ως εκ τούτου, έχει διερευνηθεί βιομηχανία καλλυντικών και φαρμακευτικών προϊόντων. Το BiOCl (οξυχλωριούχο βισμούθιο) χρησιμοποιείται ως χρωστική ουσία για να προσδώσει ασημί γυαλάδα σε ορισμένα προϊόντα προσωπικής φροντίδας. Το μονοβασικό σαλικυλικό βισμούθιο, που διατίθεται στο εμπόριο με την ονομασία Peptobismol, είναι ένα πολύ γνωστό αντιόξινο για τη θεραπεία ορισμένων ενοχλήσεων και λοιμώξεων στον εντερικό σωλήνα και στομάχιόπως καούρα, ναυτία και διάρροια.

Το βισμούθιο υπάρχει στη σύνθεση των αντιόξινων.

Πού βρίσκεται το βισμούθιο;

Κατά μέσο όρο, υπάρχουν 0,1-0,2 ppm βισμούθιου φλοιός της γης, ποσό κοντά στο ασήμι. Τα κύρια μεταλλεύματα βισμούθιου είναι βισμουθινίτης (Bi2S3) και το βισμίτης (Bi2O3).

Δείγμα βισμουθινίτη σε πέτρα χαλαζία.

το βισμούθιο μπορεί επίσης να εμφανιστεί στη στοιχειακή του μορφή — σε μορφή κρυστάλλων με στρώματα οξειδίου διαφορετικού πλάτους που αντανακλούν τα χρώματα σε ιριδίζον τόνο.

κρύσταλλο βισμούθου.

Δείτε επίσης: Νικέλιο — ένα μέταλλο που χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή ανοξείδωτου χάλυβα

Λήψη βισμούθιου

Όπως και άλλα δευτερεύοντα μέταλλα, το βισμούθιο λαμβάνεται ως υποπροϊόν της διαδικασίας λήψης πιο κοινών μετάλλων, σε περίπτωση, χαλκός και να οδηγήσει. Οι κύριοι παραγωγοί βισμούθιου είναι: Κίνα, Λάος, Νότια Κορέα, Μεξικό, Καζακστάν και Ιαπωνία.

Επί του παρόντος, οι κύριες διαδικασίες παραγωγής είναι η Betts και η Kroll-Betterton. Η πρώτη είναι μια ηλεκτρολυτική μέθοδος, η οποία ξεκινά με μια ράβδο μολύβδου, η οποία περιέχει χαλκό, αντιμόνιο, αρσενικό, σελήνιο, τελλούριο, ασήμι, χρυσός και βισμούθιο. Ενώ ο μόλυβδος λαμβάνεται από την κάθοδο του ηλεκτρολυτικού στοιχείου, οι ακαθαρσίες (στις οποίες βρίσκεται το βισμούθιο) διατηρούνται με τη μορφή πολύ σκούρου πολτού, του οποίου η περιεκτικότητα σε βισμούθιο μπορεί να φτάσει περίπου το 20% σε ζυμαρικά.

Η διαδικασία Kroll-Betterton διαφέρει από την προηγούμενη στο ότι αφαιρεί επιλεκτικά το βισμούθιο από ένα μείγμα μολύβδου. Σε αυτή την περίπτωση, ασβέστιο είναι μαγνήσιο προστίθενται στον σχηματισμό του CaMg₂Bi₂, ασβέστιο διμαγνήσιο βισμούθιο. Από εκεί, το βισμούθιο μπορεί να ανακτηθεί χρησιμοποιώντας χλώριο ή χλωριούχο μόλυβδο, παράγοντας ένα μεταλλικό κράμα μολύβδου και βισμούθιου, του οποίου η περιεκτικότητα σε Bi είναι της τάξης του 7% κατά μάζα.

το βισμούθιο μπορεί να βελτιωθεί χρησιμοποιώντας χλώριο, φτάνοντας σε καθαρότητα 99,99%.

Προφυλάξεις με βισμούθιο

Αν και το βισμούθιο καταλαμβάνει μια θέση heavy metal στον Περιοδικό Πίνακα, δίπλα σε στοιχεία όπως το αντιμόνιο και ο μόλυβδος, το μέταλλο και οι ενώσεις του είναι αβλαβή για την υγεία μας. Για να είμαστε σαφείς, ορισμένες ενώσεις βισμούθιου είναι λιγότερο τοξικές από το επιτραπέζιο αλάτι.

ιστορία του βισμούθου

το βισμούθιο είναι γνωστό στην ανθρωπότητα εδώ και πολύ καιρό, όπως είναι η περίπτωση της κοινωνίας των Ίνκας, η οποία, τον 16ο αιώνα, χρησιμοποιούσε βισμούθιο αναμεμειγμένο με κασσίτερο για την παραγωγή μπρούντζου από βισμούθιο.

Ωστόσο, συνεχώς συγχέονταν με τον μόλυβδο και τον κασσίτερο. Μέχρι που το 1753, ο Γάλλος Claude François Geoffrey έδειξε ότι ήταν ένα στοιχείο διαφορετικό από τον μόλυβδο και τον κασσίτερο. Το όνομά του προέρχεται από τη γερμανική λέξη wismuth, που σημαίνει «λευκή μάζα».

Του Stefano Araujo Novais
Καθηγητής Χημείας

Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο αντιμόνιο; Κάντε κλικ εδώ και μάθετε για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες, την απόκτηση, τις εφαρμογές και το ιστορικό του.

Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο αρσενικό; Κάντε κλικ εδώ, μάθετε για τα κύρια χαρακτηριστικά του και μάθετε ποιες προφυλάξεις πρέπει να λαμβάνετε μαζί του.

Μάθετε περισσότερα για τον φώσφορο καθώς και για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητές του, τις εφαρμογές, τις προφυλάξεις, τη σημασία και την ιστορία του, καθώς και τον κύκλο του φωσφόρου.

Έχετε ακούσει ποτέ για το χημικό στοιχείο μόσχο; Κάντε κλικ εδώ και μάθετε για τα χαρακτηριστικά, τις ιδιότητες, την απόκτηση και την ιστορία του.

Κάντε κλικ και μάθετε το ιστορικό, τα χαρακτηριστικά, τις πηγές, τους τρόπους λήψης και τις χρήσεις του Αζώτου.