Висмут самородный


Висмут самородный
Ви́смут / Bismuthum (Bi)
Атомный номер 83
Слиток металлического висмута.
Внешний вид простого вещества Твёрдый хрупкий металл
стального цвета с
розоватым отливом
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
208,98037 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 170 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
702,9 (7,29) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3
Химические свойства
Ковалентный радиус 146 пм
Радиус иона (+5e) 74 (+3e) 96 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
2,02
Электродный потенциал Bi←Bi3+ 0,23 В
Степени окисления 5, 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 9,747 г/см³
Удельная теплоёмкость 0,124 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 7,9 Вт/(м·K)
Температура плавления 544,5 K
Теплота плавления 11,00 кДж/моль
Температура кипения 1883 K
Теплота испарения 172,0 кДж/моль
Молярный объём 21,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки ромбоэдрическая
Период решётки 4,750 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 120,00 K
Bi 83
208,98038
6s²6p³
Висмут

Содержание

Происхождение названия

Предположительно латинское Bismuthum или bisemutum происходит от немецкого weisse Masse, белая масса.

Нахождение в природе

Содержание Висмута в земной коре 2 * 10 − 5

В рудах находится как в форме собственных минералов, так и в виде примеси в некоторых сульфидах и сульфосолях других металлов. В мировой практике около 90% всего добываемого висмута извлекается попутно при металлургической переработке свинцово-цинковых, медных, оловянных руд и концентратов, содержащих сотые и иногда десятые доли процента висмута.

Висмутовые руды, содержащих 1% и выше висмута, встречаются редко. Минералами висмута, входящими в состав таких руд, являются висмут самородный (содержит 98,5—99% Bi), висмутин — Bi2S3 (81,30% Bi), тетрадимит — Bi2Te2S (56,3—59,3% Bi), козалит — Pb2Bi2S5 (42% Bi), бисмит — Вi2O3 (89,7% Bi), бисмутит — Bi2CO3(OH)4 (88,5—91,5% Bi).

Получение

Висмут получают сплавлением сульфида с железом:

Bi2S3 + 3Fe = 2Bi + 3FeS,

или последовательным проведением процессов:

2Bi2S3 + 9O2 = 2Bi2O3 + 6SO2↑;

Bi2O3 + 3C = 2Bi + 3CO↑.

Синтезированный кристалл висмута. Радужную окраску придает тонкий слой окисла.

Физические и химические свойства

Мировая добыча и потребление висмута

Висмут в достаточной степени редкий металл, и его мировая добыча/потребление едва превышает 6000 тонн в год (от 5800 до 6400 тонн в год).

Цены

Цены на висмут чистотой 99% в 2007 году составили в среднем 30-33 долл/кг.

Применение

Металлургия

Висмут имеет большое значение для производства так называемых «автоматных сталей», особенно нержавеющих и очень облегчает их обработку резанием на станках-автоматах (токарных, фрезерных и др.) при концентрации висмута всего 0,003 %, в то же время не увеличивая склонность к коррозии. Висмут используют в сплавах на основе алюминия (примерно 0,01 %), эта добавка улучшает пластические свойства металла, резко упрощает его обработку.

Катализаторы

В производстве полимеров трёхокись висмута служит катализатором, и её применяют, в частности, при получении акриловых полимеров. При крекинге нефти некоторое применение находит оксохлорид висмута.

Термоэлектрические материалы

Монокристалл теллурида висмута

Одним из важнейших направлений применения висмута является производство полупроводниковых материалов и в частности теллуридов (термо-э.д.с. теллурида висмута 280 мкВ/К) и селенидов висмута. Получен высокоэффективный материал на основе висмут-цезий-теллур для производства полупроводниковых холодильников суперпроцессоров.

Детекторы ядерных излучений

Некоторое значение для производства детекторов ядерного излучения имеет монокристаллический иодид висмута. Германат висмута (Bi4Ge3O12, краткое обозначение BGO) — сцинтилляционный материал, применяется в ядерной физике, физике высоких энергий, компьютерной томографии, геологии.

Легкоплавкие сплавы

Сплавы висмута с кадмием, оловом, свинцом, индием, таллием, ртутью, цинком и галлием, обладают очень низкой температурой плавления и применяются в качестве теплоносителей и припоев, а так же в медицине в качестве фиксирующих составов для сломанных конечностей. Некоторые легкоплавкие сплавы применяются в качестве элементов противопожарной сигнализации, в качестве специальных смазок работающих в вакууме и тяжелых условиях, в качестве клапанов (при расплавлении открывающих просвет для протекания жидкостей и газов (например ракетных топлив), в качестве предохранителей в мощных электрических цепях, в качестве уплотнительных прокладок в сверхвысоковакуумных системах, как термометрические материалы, как материалы для изготовления выплавляемых моделей в литье и т. д.

Измерение магнитных полей

Металлический висмут особой чистоты служит материалом для производства обмотки для измерения сверхсильных магнитных полей, ввиду того, что при увеличении магнитного поля электросопротивление висмута резко возрастает, и в то же время достаточно равномерно для того, чтобы по изменению сопротивления обмотки, изготовленной из него, судить о напряженности внешнего магнитного поля.

Производство полония-210

Некоторое значение висмут имеет в ядерной технологии при получении полония — важного элемента радиоизотопной промышленности.

Химические источники тока

Издавна оксид висмута в смеси с графитом используется в качестве положительного электрода в висмутисто-магниевых элементах (ЭДС 1,97—2,1 В, 120 Вт·ч/кг, 250—290 Вт·ч/дм³). Также в качестве положительного электрода в литиевых элементах находит применение висмутат свинца. Висмут в сплаве с индием находит применение в чрезвычайно стабильных и надежных ртутно-висмуто-индиевых элементах. Такие элементы прекрасно работают в космосе и в тех условиях, где важна стабильность напряжения, высокая удельная энергия, а снижение частоты отказов играет первостепенную роль (например, военные применения). Трёхфтористый висмут применяется для производства чрезвычайно энергоёмких (3000 Вт·ч/дм³, практически достигнутое — 1500—2300 Вт·ч/дм³) лантан-фторидных аккумуляторов.

Обработка прочных металлов и сплавов

В сплавах висмута (например, сплав Вуда, сплав Розе и др.) производят токарную, фрезерную обработку и сверление урана, вольфрама и его сплавов и других материалов, трудно поддающихся обработке резанием.

Ядерная энергетика

Малое сечение захвата висмутом тепловых нейтронов и значительная способность к растворению урана вкупе со значительной температурой кипения и невысокой агрессивностью к конструкционным материалам позволяют использовать висмут в гомогенных атомных реакторах.


Магнитные материалы

Интерметаллид марганец-висмут сильно ферромагнитен и производится в больших количествах промышленностью для получения пластичных магнитов. Особенностью и преимуществом такого материала является возможность быстрого и дешёвого получения постоянных магнитов (к тому же не проводящих ток) любой формы и размеров. Кроме того этот магнитный материал достаточно долговечен и обладает значительной коэрцитивной силой. Кроме соединений висмута с марганцем, также известны магнитотвёрдые соединения висмута с индием, хромом и европием, применение которых ограничено специальными областями техники вследствие либо трудностей синтеза (висмут-хром), либо высокой цены второго компонента(индий, европий).

Топливные элементы

Керамические фазы ВИМЕВОКС, включающие в свой состав оксид висмута с оксидами других металлов (ванадий, медь, никель, молибден и др.), обладают очень высокой проводимостью при температурах 500—700 К и применяются для производства высокотемпературных топливных элементов.

Высокотемпературная сверхпроводимость

Керамики, включающие в свой состав оксиды висмута, кальция, стронция, бария, меди, иттрия и др. являются высокотемпературными сверхпроводниками. В последние годы при изучении этих сверхпроводников выявлены фазы, имеющие пики перехода в сверхпроводящее состояние при 155 К, 175 К, и даже 234 К.

Производство тетрафторгидразина

Висмут в виде мелкой стружки или порошка применяется в качестве катализатора для производства тетрафторгидразина из трехфтористого азота, используемого в качестве мощнейшего окислителя ракетного горючего.

Электроника

Сплав состава 88 % Bi и 12 % Sb в магнитном поле обнаруживает аномальный эффект магнитосопротивления; из этого сплава изготовляют быстродействующие усилители и выключатели.

Вольфрамат, станнат-ванадат, силикат и ниобат висмута входят в состав высокотемпературных сегнетоэлектрических материалов. Феррит висмута применяется в качестве магнитоэлектрического материала.

Медицина

Из соединений висмута в медицинском направлении шире всего используют его трехокись Bi2O3. В частности, её применяют в фармацевтической промышленности для изготовления многих лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, а также антисептических и заживляющих средств.

Оксохлорид висмута находит применение в медицине в качестве рентгеноконтрастного средства и в качестве наполнителя при изготовлении кровеносных сосудов. Кроме того в медицине находят широкое применение такие соединения висмута как: галлат, тартрат, карбонат, субсалицилат, субцитрат, трибромфенолят висмута. На основе этих соединений разработано множество медицинских препаратов.

В качестве противоязвенных средств используются: висмута трикалия дицитрат (висмута субцитрат) (код АТХ A02BX05), висмута субнитрат (A02BX12), ранитидина висмута цитрат (A02BA07).

Пигменты

Ванадат висмута применяется в качестве пигмента.

Косметика

В производстве лака для ногтей, губной помады, теней и др, оксохлорид применяется как блескообразователь.

Биологическая роль

Изотопы

Природный висмут состоит из одного изотопа 209Bi, который считался самым тяжёлым из существующих в природе стабильных изотопов. Однако в 2003 было экспериментально доказано, что он является альфа-радиоактивным с периодом полураспада 1,9±0,2×1019 лет.

Кроме 209Bi, известны ещё более трех десятков (пока 34) изотопов и ещё больше изомеров. Среди них есть три долгоживущих:

  • 207Bi 31,55 год
  • 208Bi 0,368×106 лет
  • 210mBi 3,04×106 лет

Все остальные радиоактивны и короткоживущи: периоды их полураспада не превышают нескольких суток.

Тринадцать изотопов висмута с массовыми числами от 197 до 208 и самый тяжелый 215Bi получены искусственным путём, остальные — 210Bi, 211Bi, 212Bi, 213Bi и 214Bi — образуются в природе в результате радиоактивного распада ядер урана, тория, актиния и нептуния.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Висмут самородный" в других словарях:

  • Висмут самородный — м л, Bi. Триг. К лы ромбоэдрические, псевдокуб. Дв. полисинтетические по {10 2}. Сп. сов. по {0001}, ср. по {20 1}. Отдельность по {10 2}. Агр.: вкрапленность, зернистые, листоватые, перистые, дендриты. Желтовато белый. Бл. метал. Тв. 2 2,5, Уд.… …   Геологическая энциклопедия

  • ВИСМУТ САМОРОДНЫЙ — минерал, состоящий в основном из Bi. Серебристо белые с желтоватым оттенком вкрапленники, зернистые массы, дендриты. Твердость 2,5; плотность 9,8 г/см³. Главным образом гидротермальный …   Большой Энциклопедический словарь

  • висмут самородный — минерал, состоящий в основном из Bi. Серебристо белые с желтоватым оттенком вкрапленники, зернистые массы, дендриты. Твёрдость 2,5; плотность 9,8 г/см3. Главным образом гидротермальный. * * * ВИСМУТ САМОРОДНЫЙ ВИСМУТ САМОРОДНЫЙ, минерал,… …   Энциклопедический словарь

  • Висмут самородный —         минерал состава Bi, кристаллизуется в тригональной системе; характерны зернистые выделения, перистые и ветвистые дендриты. Обнаруживает совершенную спайность. В свежем изломе серебристо белый с желтоватым оттенком, обычно с красноватой… …   Большая советская энциклопедия

  • ВИСМУТ САМОРОДНЫЙ — минерал, состоящий в осн. из Bi. Серебристо белые с желтоватым оттенком вкрапленники, зернистые массы, дендриты. Тв. 2,5; плотн. 9,8 г/см3. Гл. обр. гидротермальный …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Висмут — У этого термина существуют и другие значения, см. Висмут (значения). 83 Свинец ← Висмут → Полоний …   Википедия

  • Висмут — (лат. Bismuthum)         Bi, химический элемент V группы периодической системы Менделеева; атомный номер 83, атомная масса 208,980; серебристо серый металл с розоватым оттенком. Природный В. состоит из одного стабильного изотопа 209Bi.          В …   Большая советская энциклопедия

  • Висмут —         Bi (лат. bismuthum * a. bismuth; н. Wismut; ф. bismuth; и. bismuto), хим. элемент V группы периодич. системы Mенделеева, ат. н. 83, ат. м. 208,980.          Природный B. состоит из одного стабильного изотопа 209Bi; из радиоактивных… …   Геологическая энциклопедия

  • Висмут — (химич. знак Bi, от Bismuthum) представляет белый с красноватым рефлексом блестящий металл; он кристаллизуется с большою легкостью из расплавленного состояния в виде ромбоэдров [Хорошо образованные кристаллы можно получить только из весьма… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • ВИСМУТ — (нем. Wismut) хим. элемент, символ Bi (лат. Bismuthum), ат. н. 83, ат. м. 208,9804. В. Металл серебристо белого цвета с розоватым оттенком; плотн. 9800 кг/м3, tпл 271 °С. Важнейшие минералы В. висмутин Bi2S3, самородный В., бисмит Bi2O3. Однако… …   Большой энциклопедический политехнический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.