Bizmut (Bi) — pierwiastek 83: właściwości, izotopy i zastosowania

Właściwości fizyczne

Bizmut jest srebrnym metalem z różowym odcieniem. Ten różowy kolor jest spowodowany jego powłoką tlenkową. Bizmut jest metalem posttransformacyjnym. Jest jednym z najsilniejszych metali diamagnetycznych. Jest prawie tak ciężki jak ołów. Jego temperatura topnienia jest dość niska 271,5 °C (520,7 °F), co jest normalne dla metali po przejściu. Jest dość kruchy. Może tworzyć kryształy o błyszczącej powierzchni. W stanie ciekłym jest cięższy niż w stanie stałym. Innym związkiem chemicznym, który to robi jest woda. Nie przewodzi zbyt dobrze elektryczności ani ciepła.

Właściwości chemiczne

Bizmut jest nieco podobny do antymonu. Bizmut tworzy cienką powłokę tlenku bizmutu(III), gdy znajduje się w powietrzu. To powoduje, że na kryształach pojawiają się kolory. Nie utlenia się bardziej niż warstwa tlenku. Spala się podczas sproszkowania jasnoniebieskim płomieniem, tworząc żółte opary tlenku bizmutu(III). Bizmut reaguje z siarką, gdy jest stopiony, jak również. Bizmut reaguje z kwasem azotowym, tworząc azotan bizmutu(III), oraz ze stężonym kwasem siarkowym, tworząc siarczan bizmutu(III) i dwutlenek siarki. Reaguje z fluorowcami, tworząc halogenki bizmutu(III). Z fluorem tworzy fluorek bizmutu(V), chyba że fluor zostanie rozcieńczony.

Związki chemiczne

Bizmut tworzy związki chemiczne w dwóch głównych stanach utlenienia: +3 i +5. +3 jest bardziej rozpowszechniony. Związki +3 są słabymi utleniaczami i są zazwyczaj jasnożółte. Związki +5 są silnymi utleniaczami. Bizmutany są najbardziej rozpowszechnionymi związkami +5. Fluorek bizmutu(V) jest kolejnym związkiem +5. Tlenek bizmutu(V) jest niestabilnym czerwonym ciałem stałym. Siarczek bizmutu jest powszechnie występującą rudą bizmutu. Bizmutyn, wodorek bizmutu, jest bardzo niestabilny i może być wytwarzany tylko w bardzo niskich temperaturach. Bizmut tworzy wiele związków tlenowych, takich jak tlenochlorek bizmutu. Związki te powstają, gdy halogenki bizmutu rozpuszczają się w wodzie.

Trioksydy

+3 związki są słabymi utleniaczami z wyjątkiem bizmutu. Zazwyczaj są one jasnożółte.

• Bizmut, gaz niestabilny
• Bromek bizmutu(III), jasnożółte ciało stałe
• Chlorek bizmutu(III), jasnożółte ciało stałe
• Fluorek bizmutu(III), szaro-białe ciało stałe
• Jodekbizmutu(III), ciemnoszare ciało stałe
• Tlenek bizmutu(III), bladożółte ciało stałe
• Tlenochlorek bizmutu(III), białawe ciało stałe
• Siarczek bizmutu(III), brązowe ciało stałe

Pentoksydy

Tlenki bizmutu(V) (związki +5) są bardzo silnymi utleniaczami. Jego wzór chemiczny to Bi2O5. Jest to szkarłatnoczerwone ciało stałe. Łatwo rozpada się na tlenek bizmutu(III) i tlen. Jest on wytwarzany przez elektrolizę tlenku bizmutu(III) w gorącej stężonej alkali, takiej jak wodorotlenek sodu.

• Fluorek bizmutu(V), bezbarwne ciało stałe
• Tlenek bizmutu(V), niestabilne czerwone ciało stałe
• Bizmutan, jon
• Bizmutan sodu, jasnobrązowe ciało stałe, nierozpuszczalne w wodzie

Bizmut był znany od czasów starożytnych. Był on jednak mylony z cyną i ołowiem. Nikomu nie przypisuje się odkrycia bizmutu. W latach 1500 ludzie zaczęli zdawać sobie sprawę, że bizmut jest inny niż cyna czy ołów.

Bizmut nie jest bardzo rozpowszechniony na ziemi. Jest tylko około dwa razy bardziej powszechny niż złoto. Bismit, minerał będący tlenkiem bizmutu, i bizmutynit, siarczek bizmutu, to dwie powszechnie występujące rudy. Bizmut jest również czasami spotykany jako metal.

Bizmut i jego minerały są zbyt rzadkie, by można je było wydobywać. Uzyskuje się je poprzez "wtórne wydobycie". Zazwyczaj występuje w metalu ołowiowym. Metaliczny ołów jest oczyszczany przez elektrolizę, pozostawiając bizmut jako osad na dnie zbiornika. Miedź jest usuwana ze szlamu, a bizmut jest oczyszczany poprzez redukcję w piecu i odfiltrowanie wszystkich zanieczyszczeń.

Najwięcej bizmutu produkują Chiny. Peru, Meksyk i Japonia również produkują bizmut.

Bizmut może być również poddany recyklingowi. W wielu miejscach jest to trudne, ponieważ bizmut jest używany do produkcji takich rzeczy jak pociski, lut i leki żołądkowe, które są rozrzucone po całym świecie i nie mogą być łatwo ponownie pozyskane.

Jako element

Bizmut jest stosowany w stopach o bardzo niskiej temperaturze topnienia. Niektóre z nich topią się w gorącej wodzie. Znajdują się one również w lutach, które nie zawierają ołowiu. Może tworzyć stopy z innymi metalami, aby uczynić je bardziej plastycznymi. Jest on również stosowany w pociskach, aby zastąpić ołów. W niektórych miejscach ołowiane pociski są zakazane, ponieważ ptaki jedzą je i zatruwają się ołowiem. Jest on również stosowany w stopach do hydrauliki. Jest używany w ciężarek rybackich.

Jako związki chemiczne

Bizmut jest stosowany w niektórych lekach, takich jak Pepto-Bismol. Ten lek zawiera w sobie subsalicylan bizmutu. Jest on również stosowany jako wewnętrzny dezodorant oraz w leczeniu infekcji oczu i wrzodów trawiennych.

Tlenochlorek bizmutu jest stosowany w kosmetykach. Tellurku bizmutu używa się w termometrach elektronicznych. Inny związek jest wykorzystywany w nadprzewodnikach i staje się nadprzewodnikiem w wysokiej temperaturze. Może być stosowany jako pigment oraz w fajerwerkach do wytwarzania trzeszczących dźwięków. Jest stosowany w paliwie jądrowym reaktora jądrowego.

Bizmut jest znacznie mniej toksyczny niż inne metale ciężkie. Dlatego w wielu rzeczach zastępuje ołów. Nie kumuluje się w organizmie tak jak inne metale ciężkie. Bardzo duża ilość bizmutu może jednak zatruć nerki i wątrobę. Ponieważ jego tlenek nie rozpuszcza się w wodzie, jest on uważany za bezpieczny dla środowiska.