Bismuth (Bi): caractéristiques, applications, production

O bismuth C'est un métal appartenant au groupe 15 de Tableau périodique qui a le symbole Bi et le numéro atomique 83. Il a une couleur blanc argenté, avec une teinte rose sur sa surface. C'est un métal fragile, et bien qu'il s'agisse d'un métal lourd, il n'est pas du tout toxique.

Le bismuth est utilisé dans alliages métalliques, ainsi que dans les industries cosmétiques et médicales. Il est bien connu pour sa propriété diamagnétique et est l'un des rares matériaux qui se dilate lorsqu'il est solidifié (comme l'eau). On le trouve sous forme de sulfures ou d'oxydes mais aussi sous forme de cristaux élémentaires, qui forment de petites couches d'oxydes en surface et reflètent des tons irisés.

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Thèmes de cet article

• 1 - Résumé sur le bismuth
• 2 - Propriétés du bismuth
• 3 - Caractéristiques du bismuth
• 4 - A quoi sert le bismuth ?
• 5 - Où trouve-t-on le bismuth ?
• 6 - Obtention du bismuth
• 7 - Précautions avec le bismuth
• 8 - Histoire du bismuth

résumé du bismuth

• Le bismuth est un métal appartenant au groupe 15 du tableau périodique.
• Chimiquement, il ressemble plus à l'arsenic et à l'antimoine qu'à l'azote et au phosphore.
• C'est un métal qui se dilate lorsqu'il se solidifie, en plus d'être diamagnétique.
• Bien qu'il s'agisse d'un métal lourd, il n'est pas toxique, comme les autres éléments de ce groupe.
• Il peut être utilisé dans les alliages métalliques, ainsi que dans les cosmétiques et les médicaments.
• On le trouve sous forme d'oxydes, de sulfures, mais aussi sous forme élémentaire, avec des cristaux colorés et assez saisissants.
• Sa découverte eut lieu en 1753, lorsque Claude François Geoffrey le distingua du plomb et de l'étain.

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propriétés du bismuth

• Symbole: Bi
• Masse atomique: 208,98040(1)
• Numéro atomique: 83
• Point d'ébullition: 1564°C
• Point de fusion : 271.4°C
• Densité: 9.79g. L^-1 (20°C)
• Configuration électronique: [Xe]4f¹⁴5j¹⁰6s²6p³
• série chimique : groupe 15, métaux lourds

caractéristiques du bismuth

Échantillon de bismuth métallique.

Le bismuth, numéro atomique 83 sur le tableau périodique, est le élément chimique avec le caractère métallique le plus élevé du groupe 15. Dans sa forme pure, il est cassant et, bien que son aspect soit typique d'un métal (il a un éclat et couleur blanc argenté), ce sont les couleurs rose et rouge qui nous font réaliser qu'il s'agit de bismuth pur.

l'isotope ²⁰⁹Bi est le seul de cet élément trouvé dans la nature., et est souvent considéré comme l'isotope stable le plus lourd de tous les éléments. Cependant, on sait qu'il est en fait légèrement radioactif. le moment de demi-vie de cet isotope est très long, de l'ordre de 1,9 x 10¹⁹ années. A titre de comparaison, l'âge estimé de l'Univers est de 1,4 x 10¹⁰ années.

La chimie de Bi est plus proche de arsenic C'est antimoine que de azote C'est phosphore. Par exemple, comme As et Sb, le bismuth peut subir la combustion lorsqu'il est chauffé avec de l'air, produisant une flamme bleue et des fumées jaunes dues à la oxyde formé, ainsi que réagir avec halogènes.

4 Bi(s) + 3 O₂ (g) → 2Bi₂O₃ (s)

Le bismuth résiste à l'attaque des substances alcalines et des acides non oxydants, même forts (comme c'est le cas avec HCl), mais il peut réagir avec HNO₃ concentré pour former Bi (NO₃)₃ et aussi avec H₂SEUL₄ concentré pour former Bi₂(SEUL₄)₃.

C'est un métal avec faible conductivité thermique, étant seulement supérieur à Mercure. présente également grande résistance électrique et est reconnu comme l'un des matériaux les plus diagnostiques disponibles (est repoussé par champs magnétiques). Le bismuth est l'une des rares substances à part l'eau qui se dilate lorsqu'elle se solidifie. L'augmentation du volume est d'environ 3,32 %.

A quoi sert le bismuth ?

Le fait que le bismuth se dilate en se solidifiant le place dans la composition d'alliages à bas point de fusion, qui doivent s'agrandir pour remplir les moules. Avec d'autres métaux, tels que étain, cadmium etc., le bismuth est également utilisé dans forme des alliages dans les dispositifs de sécurité, comme les détecteurs de flamme. Sa propriété diamagnétique le place dans le fabrication de trains d'ascenseurs magnétiques (Maglevs), qui peut dépasser 400 km/h.

Les trains Maglev sont connus pour la vitesse impressionnante qu'ils peuvent atteindre.

Le bismuth, en raison de sa densité similaire, est utilisé comme substituant de mener, car il est extrêmement toxique et souffre de plusieurs réglementations environnementales. Un exemple où cette substitution se produit est dans les événements de chasse sportive.

Le bismuth n'est pas un élément dangereux pour la santé humaine et a donc été exploré dans industrie cosmétique et pharmaceutique. BiOCl (oxychlorure de bismuth) est utilisé comme pigment pour conférer un éclat argenté à certains produits de soins personnels. Le salicylate de bismuth monobasique, commercialisé sous le nom de Peptobismol, est un antiacide bien connu pour traiter certains malaises et infections du tractus intestinal et estomactels que brûlures d'estomac, nausées et diarrhée.

Le bismuth est présent dans la composition des antiacides.

Où trouve-t-on le bismuth ?

En moyenne, il y a 0,1 à 0,2 ppm de bismuth dans la croûte terrestre, un montant proche de argent. Les principaux minerais de bismuth sont bismuthinite (Bi2S3) et le bismite (Bi2O3).

Échantillon de bismuthinite dans une pierre de quartz.

le bismuth peut également se produire sous sa forme élémentaire — sous forme de cristaux avec des couches d'oxyde de différentes largeurs qui reflètent les couleurs dans un ton irisé.

Cristal de bismuth.

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Obtention du bismuth

Comme d'autres métaux mineurs, le bismuth est obtenu comme sous-produit du processus d'obtention de métaux plus courants, au cas où, cuivre et plomb. Les principaux producteurs de bismuth sont: la Chine, le Laos, la Corée du Sud, le Mexique, le Kazakhstan et le Japon.

Actuellement, les principaux processus de production sont Betts et Kroll-Betterton. La première est une méthode électrolytique, qui commence par une barre de plomb, qui contient du cuivre, de l'antimoine, de l'arsenic, sélénium, tellure, argent, or et le bismuth. Alors que le plomb est obtenu à partir de la cathode de la cellule électrolytique, les impuretés (dans lesquelles se trouve le bismuth) sont retenus sous la forme d'une bouillie très sombre, dont la teneur en bismuth peut atteindre environ 20 % dans Pâtes.

Le procédé Kroll-Betterton diffère du précédent en ce qu'il élimine sélectivement le bismuth d'un mélange de plomb. Dans ce cas, calcium C'est magnésium sont ajoutés à la formation de CaMg₂Bi₂, calcium dimagnésium bismuth. De là, le bismuth peut être récupéré en utilisant du chlore ou du chlorure de plomb, produisant un alliage métallique de plomb et de bismuth, dont la teneur en Bi est de l'ordre de 7 % en masse.

le bismuth peut être affiné en utilisant chlore, atteignant une pureté de 99,99 %.

Précautions avec le bismuth

Bien que le bismuth occupe une position de métal lourd dans le tableau périodique, à côté d'éléments tels que l'antimoine et le plomb, le métal et ses composés sont inoffensifs pour notre santé. Pour être clair, certains composés de bismuth sont moins toxiques que le sel de table.

histoire du bismuth

le bismuth est connu de l'humanité depuis longtemps, comme c'est le cas de la société inca qui, au XVIe siècle, utilisait du bismuth mélangé à de l'étain pour produire du bronze au bismuth.

Cependant, il était constamment confondu avec le plomb et l'étain. Jusqu'en 1753, le français Claude François Geoffrey a démontré qu'il s'agissait d'un élément distinct du plomb et de l'étain. Son nom dérive du mot allemand sagement, qui signifie « masse blanche ».

Par Stefano Araujo Novais
Professeur de chimie

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