บิสมัท (Bi): ลักษณะเฉพาะ การใช้งาน การผลิต

อ บิสมัท เป็นโลหะที่อยู่ในกลุ่มที่ 15 ของ ตารางธาตุ ซึ่งมีสัญลักษณ์ Bi และเลขอะตอม 83 มีสีขาวเงินมีสีชมพูบนพื้นผิว มันเป็นโลหะที่เปราะบาง และแม้จะเป็นโลหะหนัก แต่ก็ไม่เป็นพิษเลย

บิสมัทใช้ใน โลหะผสมเช่นเดียวกับในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางและยา เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องคุณสมบัติแม่เหล็กและเป็นหนึ่งในวัสดุไม่กี่ชนิดที่ขยายตัวเมื่อแข็งตัว (เช่น น้ำ) พบในรูปของซัลไฟด์หรือออกไซด์ แต่ยังอยู่ในรูปของผลึกมูลฐาน ซึ่งก่อตัวเป็นชั้นเล็กๆ ของออกไซด์บนพื้นผิวและสะท้อนแสงสีรุ้ง

อ่านด้วย: สแกนเดียม — โลหะที่สามารถสร้างโลหะผสมที่ดีได้

สรุปบิสมัท

• บิสมัทเป็น โลหะ อยู่ในกลุ่มที่ 15 ของตารางธาตุ
• ทางเคมีคล้ายกับสารหนูและพลวงมากกว่าไนโตรเจนและฟอสฟอรัส
• เป็นโลหะที่ขยายตัวเมื่อแข็งตัว นอกจากจะเป็นไดอะแมกเนติกแล้ว
• แม้จะเป็นโลหะหนัก แต่ก็ไม่เป็นพิษเหมือนธาตุอื่นๆ ในกลุ่มนี้
• สามารถใช้ในโลหะผสมเช่นเดียวกับเครื่องสำอางและยา
• พบในรูปของออกไซด์ ซัลไฟด์ แต่ยังอยู่ในรูปของธาตุ ด้วยผลึกที่มีสีสันและโดดเด่นทีเดียว
• การค้นพบเกิดขึ้นในปี 1753 เมื่อ Claude François Geoffrey แยกความแตกต่างระหว่างตะกั่วและดีบุก

คุณสมบัติบิสมัท

• เครื่องหมาย: ไบ
• มวลอะตอม: 208,98040(1)
• เลขอะตอม: 83
• จุดเดือด: 1564°ซ
• จุดหลอมรวม: 271.4°ซ
• ความหนาแน่น: 9.79g. แอล^-1 (20°ซ)
• การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์: [Xe]4ฉ¹⁴5 วัน¹⁰6 วินาที²6 น³
• ชุดสารเคมี: หมู่ 15 โลหะหนัก

ลักษณะของบิสมัท

ตัวอย่างบิสมัทโลหะ

บิสมัท เลขอะตอม 83 ในตารางธาตุคือ องค์ประกอบทางเคมี มีลักษณะโลหะสูงสุดในกลุ่ม 15. ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ มันเปราะและแม้ว่ารูปลักษณ์ภายนอกจะเป็นโลหะทั่วไป (มีความมันวาวและ สีขาวเงิน)เป็นสีชมพูแดงที่ทำให้รู้ว่าเป็นบิสมัท บริสุทธิ์.

ไอโซโทป ²⁰⁹Bi เป็นองค์ประกอบเดียวที่พบในธรรมชาติและมักถูกมองว่าเป็นไอโซโทปเสถียรที่หนักที่สุดในบรรดาธาตุทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีว่าจริงๆแล้วมันมีกัมมันตภาพรังสีเล็กน้อย เวลาของ ครึ่งชีวิต ของไอโซโทปนี้ยาวมาก อยู่ในช่วง 1.9 x 10¹⁹ ปี. สำหรับการเปรียบเทียบ อายุโดยประมาณของเอกภพคือ 1.4 x 10¹⁰ ปี.

เคมีของ Bi ใกล้เคียงกัน สารหนู มันคือ พลวง กว่าจาก ไนโตรเจน มันคือ สารเรืองแสง. ตัวอย่างเช่น เช่น As และ Sb บิสมัทสามารถผ่านได้ การเผาไหม้ เมื่อถูกทำให้ร้อนด้วยอากาศทำให้เกิดเปลวไฟสีน้ำเงินและควันสีเหลืองเนื่องจาก ออกไซด์ ที่เกิดขึ้นรวมทั้งทำปฏิกิริยากับ ฮาโลเจน.

4 Bi (s) + 3 O₂ (ช) → 2 ไบ₂อ₃ (วินาที)

บิสมัทต่อต้านการโจมตีของสารอัลคาไลน์และกรดที่ไม่ออกซิไดซ์ แม้แต่สารที่แรง (เช่นในกรณีของ HCl) แต่ก็สามารถทำปฏิกิริยากับ HNO₃ เข้มข้นในรูปแบบ Bi (NO₃)₃ และยังมี H₂เท่านั้น₄ เข้มข้นเพื่อสร้าง Bi₂(เท่านั้น₄)₃.

เป็นโลหะด้วย การนำความร้อนต่ำเป็นเพียงยิ่งใหญ่กว่า ปรอท. ยังนำเสนอ ความต้านทานไฟฟ้าที่ดี และได้รับการยอมรับว่าเป็น หนึ่งในวัสดุการวินิจฉัยที่มีอยู่มากที่สุด (มันไส้โดย สนามแม่เหล็ก). บิสมัทเป็นหนึ่งในสารไม่กี่ชนิดนอกจากน้ำที่จะขยายตัวเมื่อแข็งตัว ปริมาณเพิ่มขึ้นประมาณ 3.32%

บิสมัทใช้ทำอะไร?

ข้อเท็จจริงที่ว่าบิสมัทขยายตัวเมื่อแข็งตัวทำให้อยู่ใน ส่วนประกอบของโลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวต่ำซึ่งจำเป็นต้องขยายให้เต็มแม่พิมพ์ กับโลหะอื่นๆเช่น ดีบุก, แคดเมียม และอื่น ๆ บิสมัทยังใช้ใน รูปร่างของโลหะผสมในอุปกรณ์นิรภัยเช่น เครื่องตรวจจับเปลวไฟ คุณสมบัติ diamagnetic วางไว้ใน การผลิตรถไฟยกแม่เหล็ก (Maglevs)ซึ่งทำความเร็วได้เกิน 400 กม./ชม.

รถไฟ Maglev ขึ้นชื่อเรื่องความเร็วที่น่าประทับใจ

บิสมัท เนื่องจากมีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน จึงใช้เป็น แทนของ ตะกั่วเนื่องจากเป็นพิษอย่างยิ่งและทนทุกข์ทรมานจากกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมหลายประการ ตัวอย่างที่การเปลี่ยนตัวเกิดขึ้นคือในการแข่งขันกีฬาล่าสัตว์

บิสมัทไม่ใช่องค์ประกอบที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้นจึงมีการสำรวจใน อุตสาหกรรมเครื่องสำอางและยา. BiOCl (bismuth oxychloride) ใช้เป็นเม็ดสีเพื่อให้ผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคลบางชนิดมีประกายสีเงิน Monobasic bismuth salicylate วางตลาดภายใต้ชื่อ Peptobismol เป็นยาลดกรดที่รู้จักกันดีเพื่อใช้รักษาอาการไม่สบายและการติดเชื้อในลำไส้และ ท้องเช่น แสบร้อนกลางอก คลื่นไส้ เป็นต้น ท้องเสีย.

บิสมัทมีอยู่ในองค์ประกอบของยาลดกรด

พบบิสมัทที่ไหน?

โดยเฉลี่ยแล้วมีบิสมัทอยู่ 0.1-0.2 ppm เปลือกโลกเป็นจำนวนเงินใกล้เคียงกับ เงิน. แร่บิสมัทหลักคือ บิสมูทิไนต์ (Bi2S3) และ บิสไมต์ (Bi2O3).

ตัวอย่างบิสมูทิไนต์ในหินควอทซ์

บิสมัท ยังสามารถเกิดขึ้นได้ในรูปธาตุ — ในรูปของผลึกที่มีชั้นออกไซด์ที่มีความกว้างต่างกัน ซึ่งจะสะท้อนสีเป็นสีรุ้ง

คริสตัลบิสมัท

ดูเพิ่มเติม: นิกเกิล — โลหะที่มักใช้ทำเหล็กกล้าไร้สนิม

การได้รับบิสมัท

เช่นเดียวกับโลหะรองอื่นๆ บิสมัท ได้รับเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการได้รับโลหะทั่วไปมากขึ้น, เผื่อ, ทองแดง และนำ ผู้ผลิตบิสมัทหลัก ได้แก่ จีน ลาว เกาหลีใต้ เม็กซิโก คาซัคสถาน และญี่ปุ่น

ปัจจุบันกระบวนการผลิตหลักคือ Betts และ Kroll-Betterton วิธีแรกคือวิธีอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเริ่มต้นด้วยแท่งตะกั่วซึ่งประกอบด้วยทองแดง พลวง สารหนู ซีลีเนียม, เทลลูเรียม, เงิน, ทอง และบิสมัท ในขณะที่ตะกั่วได้มาจากแคโทดของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ สิ่งเจือปน (ซึ่งมีบิสมัทอยู่) จะถูกเก็บรักษาไว้ในรูปแบบของสารละลายที่มีสีเข้มมาก ซึ่งเนื้อหาของบิสมัทสามารถเข้าถึงได้ประมาณ 20% ใน พาสต้า.

กระบวนการ Kroll-Betterton แตกต่างจากกระบวนการก่อนหน้านี้ตรงที่จะคัดเอาบิสมัทออกจากส่วนผสมของตะกั่ว ในกรณีนั้น, แคลเซียม มันคือ แมกนีเซียม ถูกเพิ่มเข้าไปในการก่อตัวของ CaMg₂ไบ₂แคลเซียมไดแมกนีเซียมบิสมัท จากนั้น สามารถนำบิสมัทกลับมาใช้ใหม่ได้โดยใช้คลอรีนหรือตะกั่วคลอไรด์ ทำให้เกิดโลหะผสมระหว่างตะกั่วและบิสมัท ซึ่งมีปริมาณ Bi อยู่ในช่วง 7% โดยมวล

บิสมัท สามารถปรับแต่งได้โดยใช้ คลอรีนถึงความบริสุทธิ์ถึง 99.99%

ข้อควรระวังกับบิสมัท

แม้ว่าบิสมัทจะอยู่ในตำแหน่งโลหะหนักในตารางธาตุ ถัดจากธาตุต่างๆ เช่น พลวงและตะกั่ว โลหะและสารประกอบไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของเรา. เพื่อให้ชัดเจน สารประกอบบิสมัทบางชนิดมีพิษน้อยกว่าเกลือแกง

ประวัติของบิสมัท

บิสมัท เป็นที่รู้จักของมนุษย์มาช้านานเช่นเดียวกับกรณีของสังคมอินคา ซึ่งในศตวรรษที่ 16 ใช้บิสมัทผสมกับดีบุกเพื่อผลิตบิสมัทบรอนซ์

อย่างไรก็ตาม ตะกั่วและดีบุกสับสนอยู่ตลอดเวลา จนกระทั่งในปี 1753 Claude François Geoffrey ชาวฝรั่งเศสได้แสดงให้เห็นว่ามันเป็นองค์ประกอบที่แตกต่างจากตะกั่วและดีบุก. ชื่อของมันมาจากคำภาษาเยอรมัน วิชมุทซึ่งหมายถึง "มวลสีขาว"

โดย Stefano Araujo Novais
ครูสอนเคมี