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, блок15, 6, p
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)110102103104105
T (K)94110411165132515381835
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
ИзотопИРППТРПР
207Biсинт.31,55 г.β+207Pb
208Biсинт.3,68×105 г.β+208Pb
209Bi100 %1,9×1019 г.α205Tl
210Biрадио5,012 дниβ-210Po
α206Tl
210mBiсинт.3,04×106 г.ИП210Bi
α206Tl

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

Находища

Добити количества и преработка
Количества в тонове (2006)
МястоДържаваДобиванеПреработка
1  Китай30008500
2  Мексико11801180
3  Перу950600
4  Канада190250
5  Казахстан140115
6  Боливия703
7  Русия5511
8  България4035
9  Румъния4030
10  Белгия -800
11  Япония510
12  Италия5

Получаване

Бисмутът се получава при взаимодействие на сулфида му с желязо:

,

или при последователно провеждане на процесите:

;
.

Свойства

Физични свойства

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

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.

Изотопи

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

Изотопи
ИзотопЧестотаПериод на
полуразпад
Тип
разпад
Енергия на
разпада МeV
Продукт на
разпада
205Biсинт.15,31 д.ε2,708205Pb
206Biсинт.6,243 д.ε3,758206Pb
207Biсинт.31,55 г.ε2,399207Pb
208Biсинт.3.368.000 г.ε2,880208Pb

Приложение

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