Бисмут

химичен елемент с атомен номер 83

Бисмутът (Bi) (от латински: Bismuthum) е химичен елемент от група 15 на периодичната система. Той е сребристо-кафяв, изключително слабо радиоактивен крехък метал с лек розов оттенък. В сух въздух е химически устойчив. При загряване реагира с кислород (Bi2O3), халогени, азотна киселина, алкални основи.

Бисмут
Бисмут – блестящ, сребристо-кафяв метал
Бисмут – блестящ, сребристо-кафяв метал
Блестящ, сребристо-кафяв метал
Спектрални линии на бисмут
Спектрални линии на бисмут
ОловоБисмутПолоний
Sb

Bi

Mc
Периодична система
Общи данни
Име, символ, ZБисмут, Bi, 83
Група, период, блок156p
Химическа серияслаб метал
Електронна конфигурация[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
e- на енергийно ниво2, 8, 18, 32, 18, 5
CAS номер7440-69-9
Свойства на атома
Атомна маса208,9804 u
Атомен радиус (изч.)160 (143) pm
Ковалентен радиус148±4 pm
Радиус на ван дер Ваалс207 pm
Степен на окисление5, 4, 3, 2, 1, −1, −2, −3
ОксидBi2O3 (киселинен)
Електроотрицателност
(Скала на Полинг)
2,02
Йонизационна енергияI: 703 kJ/mol
II: 1610 kJ/mol
III: 2466 kJ/mol
IV: 4370 kJ/mol
(още)
Физични свойства
Агрегатно състояниетвърдо вещество
Кристална структураромбоедрична
Плътност9780 kg/m3
Температура на топене544,7 K (271,7 °C)
Температура на кипене1837 K (1564 °C)
Моларен обем2,1368×10-5 m3/mol
Специф. топлина на топене11,3 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение179 kJ/mol
Налягане на парата
P (Pa) 1 10 102 103 104 105
T (K) 941 1041 1165 1325 1538 1835
Скорост на звука1790 m/s при 20 °C
Специф. топл. капацитет122 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост7,7×105 S/m при 20 °C
Специф. ел. съпротивление1,29 Ω.mm2/m при 20 °C
Топлопроводимост7,97 W/(m·K)
Магнетизъмдиамагнитен
Модул на еластичност32 GPa
Модул на срязване12 GPa
Модул на свиваемост31 GPa
Коефициент на Поасон0,33
Твърдост по Моос2,25
Твърдост по Бринел70 – 95 MPa
История
Наименуванот немското Wismuth (Weisse Masse) – „бяла маса, бяло вещество“
ОткритиеКлод Франсоа Жофроа (1753 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР
207Bi синт. 31,55 г. β+ 207Pb
208Bi синт. 3,68×105 г. β+ 208Pb
209Bi 100 % 1,9×1019 г. α 205Tl
210Bi радио 5,012 дни β- 210Po
α 206Tl
210mBi синт. 3,04×106 г. ИП 210Bi
α 206Tl

Самородният бисмут се среща в минералите бисмутинит Bi2S3, бисмутит (BiO)2CO3 и др.

Находища

редактиране
Добити количества и преработка
Количества в тонове (2006)
Място Държава Добиване Преработка
1   Китай 3000 8500
2   Мексико 1180 1180
3   Перу 950 600
4   Канада 190 250
5   Казахстан 140 115
6   Боливия 70 3
7   Русия 55 11
8   България 40 35
9   Румъния 40 30
10   Белгия  - 800
11   Япония 510
12   Италия 5

Получаване

редактиране

Бисмутът се получава при взаимодействие на сулфида му с желязо:

 ,

или при последователно провеждане на процесите:

 ;
 .

Свойства

редактиране

Физични свойства

редактиране

Метал със сиво-кафяв до сиво-розов цвят и метален блясък, в твърдо агрегатно състояние. Бисмутът няма алотропни форми.

Металните му характеристики са много по-ясно изразени, в сравнение с арсена и антимона. Бисмутът е един от тези метали, които подобно на германий и галий увеличават втвърдяването (+3,3%). Бавното втвърдяване води до образуването на много характерно едри кристали. За разлика от повечето метали, електричното му съпротивление е по-голямо в твърдо състояние отколкото в течно.

Химични свойства

редактиране

С металите образува сплави, за разлика от другите елементи в група 15, които образуват соли. Проявява както окислителни, така и редукционни свойства. С кислорода реагира при нагряване. Водородното му съединение BiH3 (бисмутин) е нестабилно, защото при стайна температура се разпада.

Най-разпространеният изотоп на бисмута (209Bi) проявява изключително слаба радиоактивност.[1]

Изотопи
Изотоп Честота Период на
полуразпад
Тип
разпад
Енергия на
разпада
МeV
Продукт на
разпада
205Bi синт. 15,31 д. ε 2,708 205Pb
206Bi синт. 6,243 д. ε 3,758 206Pb
207Bi синт. 31,55 г. ε 2,399 207Pb
208Bi синт. 3.368.000 г. ε 2,880 208Pb

Приложение

редактиране

Използва се за леснотопими сплави, печатарски сплави и сплави за мощни постоянни магнити; стопеният бисмут – като топлоносител в ядрената енергетика; съединенията му – за пигменти, свързващи вещества, антисептични средства и медикаменти.

До 1975 г. основния пазар за бисмута е бил във фармацевтичните продукти, които използвали около 40 % от произведения бисмут. Франция е била един от основните потребители с около 1000 тона годишно. Малки количества били използвани при лечението на диария, а по-големи – при запек. Много инциденти, някои фатални, довели до въвеждане на забрана от френските власти за употребата на бисмут във фармацевтичната индустрия в страната, а това от своя страна довело до срив на пазара му. Малки количества бисмут продължават да бъдат предписвани в други страни – САЩ и Азия. Използва се при лечението на диария и стомашни киселини[2]. Не много отдавна е било установено, че бисмутовият нитрат [Bi(NO3)3] в комбинация с антибиотик е ефикасно средство срещу бактериите, причиняващи стомашни язви.

В днешно време, фармацевтичният сектор отчита консумация на бисмут от 10 до 15 %.

През 16 век е бил използван от художниците като бял основен пигмент, а промишленото производство на метала е започнало в Саксония през около 1830 година.

Източници

редактиране
  1. Bismuth breaks half-life record for alpha decay, physicsworld.com
  2. Моторкина Р. К., Новицкая Н. Я., Швайкова М. Д. Бисмут (Висмут) // Голямата медицинска енциклопедия (в 30 тома). 3 издание. Т. 4. Валин – Гамбия (Валин – Гамбия). Москва, Издателство „Съветска енциклопедия“, 1977. с. 576. Посетен на 1 юни 2018. (на руски)